Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Кратные интегралы. Ряды. Ряды Фурье

.pdf
Скачиваний:
1
Добавлен:
24.11.2025
Размер:
1.64 Mб
Скачать

10. y 2 1 x ; x0 2.

Ответ: 2 1 x 14 (1 14 (x 2) 412 (x 2)2 413 (x 2)3 ...) .

11.

y ln(2 x);

x0

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: ln(2 x) ln 3(

1

(x 1)

1

 

(x 1)2

 

1

 

(x 1)3

 

1

(x 1)4 ...

 

 

3

32

 

33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.

y cos 2x;

x

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: cos 2x 1

22

(x

 

)

2

 

24

(x

 

)

4

 

26

 

(x

 

)

6

...

 

 

 

2!

2

 

 

4!

2

 

 

6!

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13.

y 3 3 x; x

 

2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

13

 

 

 

 

 

13 13

1

 

 

 

 

2

 

 

 

13 13 1 13 2

 

3

 

Ответ:

 

3 x 1

 

(x 2)

 

 

 

 

 

 

 

(x

2)

 

 

 

 

 

 

 

3!

 

 

 

 

 

 

 

(x 2)

...

 

1!

 

2!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14.

y 1 ; x

2 .

 

Ответ:

1 1 (1 1 (x 2)

1

 

(x 2)2

 

 

1

(x 2)3

...) .

 

 

 

 

 

 

 

x

0

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

 

 

 

 

 

 

 

 

23

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15.

y ln(1 x);

x0

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: ln(1 x) ln 2(

1

(x 1)

 

1

 

 

(x 1)2

 

 

1

 

 

(x 1)3

 

1

 

 

(x 1)4

...) .

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

 

 

 

 

 

 

 

 

233

 

 

 

 

24

 

 

 

 

 

11.РЯДЫ ФУРЬЕ

Пр и м е р

Разложить в ряд Фурье периодическую функцию f (x) x2 при x .

Р е ш е н и е

Данная функция четная. Все коэффициенты bn 0 , а коэффициенты an вычисляются при l .

 

2

 

2

 

2

 

2x

x2

 

2

 

 

 

 

 

4cos n

 

n

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

an

 

x

 

cos nx

 

 

 

 

cos nx

 

 

 

 

sin nx

 

 

 

 

 

( 1)

 

 

 

, n 0 .

 

 

 

 

2

 

 

3

 

 

 

2

 

 

2

 

0

 

 

 

 

 

 

n

 

n

 

 

 

 

 

n

 

 

n

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Здесь дважды применена формула интегрирования по частям.

31

Вычислим

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2x

3

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a0

 

 

x2dx

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

0

 

 

3

 

0

 

 

 

Следовательно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

2

4

cos x

 

cos2x

 

cos3x

 

3

 

12

 

22

 

 

32

... .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

З а д а н и е 11

 

 

 

 

 

 

1.

Разложить

в

ряд

Фурье

 

периодическую

функцию

 

f (x) x

при

x ( , ), T 2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

sin x

 

sin 2x

 

sin3x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x) 2

1

2

 

3

 

... .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

Разложить

в

ряд

Фурье

периодическую

функцию

f (x) x

при

x ( , ), T 2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

f (x)

 

 

 

sin 2x

 

sin 3x

 

sin 4x

 

 

 

 

 

 

2 sin x

 

2

 

 

 

3

4

... .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

3.

Разложить в ряд Фурье периодическую функцию f (x)

 

в интервале

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

(0; 2 ].

Ответ:

f (x)

 

sin x

sin 2x sin3x ...

 

 

 

2

 

1

 

 

 

 

2

 

 

 

3

 

 

 

4.

Разложить в ряд Фурье функцию периода 2 , заданную формулой

f

1

при

 

 

x 0,

 

 

 

 

(x)

 

при

 

 

0 x .

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x)

4

sin x

 

 

sin3x

 

sin5x

 

 

 

Ответ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

... .

 

 

1

 

 

3

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

Разложить

в

 

 

ряд Фурье

периодическую функцию f (x) x 1

при x ( , ), T 2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

f (x) 1 2

sin x

 

sin 2x

 

sin3x

 

 

 

1

 

2

 

 

3

 

... .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

32

6.

Разложить

в ряд

 

Фурье

периодическую

функцию

f (x) x 1

при x ( ;

),

T 2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

f (x) 1 2

 

sin 2x

 

sin3x

 

sin 4x

 

 

 

 

 

 

sin x

 

2

 

3

 

4

... .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.

Разложить в ряд Фурье периодическую функцию

 

 

 

 

 

0

при

x 0,

Ответ:

f (x)

1

2sin x

 

2sin 3x

 

2sin 5x

...

f (x)

при

0

x .

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

3

 

5

 

8.

Разложить в ряд Фурье периодическую функцию

 

 

 

 

 

1 x

при

x

0,

в интервале [ ; ].

 

 

 

 

 

f (x)

при

0

x ,

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: f (x)

4

sin x

 

sin3x

 

sin5x

 

 

 

 

1

 

3

 

5

... .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. Разложить в ряд Фурье периодическую функцию

 

 

x,

 

если

x 0,

 

 

 

 

2

 

в интервале [ ; ].

 

 

 

 

 

 

 

f (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x,

 

если

0 x ,

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: f (x)

4

cos x

 

cos3x

 

cos5x

 

 

 

1

 

9

 

25

 

... .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Разложить в ряд

Фурье

периодическую

функцию

на промежутке 2 x 2 .

Ответ:

f (x) 1

 

8

sin x

 

sin 2 x

 

 

 

2

4

 

 

 

 

 

 

 

f (x) 2x 1

sin3 x ... . 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,

если

3 x 0,

11. Разложить в ряд Фурье функцию f (x)

 

если

0 x 3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 x,

Ответ: f (x)

1

 

6

cos

x

7 sin

x

 

6

cos

3 x

 

7

sin 3 x

...

4

2

3

9 2

3

3

 

 

 

3

 

 

 

 

3

 

33

12. Разложить в ряд Фурье периодическую функцию f (x) x 2 при 0 x 2.

Ответ:

f (x)

4

sin x

 

sin 2 x

 

 

 

2

4

 

 

 

 

 

 

sin 3 x ... . 6

13. Разложить

в

ряд

Фурье

периодическую функцию f ( x ) x

при 0 x 3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: f (x)

3

 

12

cos x

 

cos3x

 

cos5x

 

2

 

 

3

27

75

... .

 

 

 

 

 

 

14. Разложить в ряд Фурье периодическую функцию f ( x) 2x в интервале

(0, 2 ] .

Ответ:

f (x)

 

sin x

sin 2x

sin3x

...

 

 

2

1

2

3

 

15. Разложить в ряд Фурье функцию периода 2 , заданную формулой

1

при

x 0,

 

 

f (x)

при

 

0 x .

 

 

1

 

 

 

Ответ: f (x)

4

sin x

 

sin3x

 

sin5x

 

 

1

3

5

 

 

 

 

 

 

... .

34

ЛИТЕРАТУРА

1.Кудрявцев, Л. Д. Краткий курс математического анализа / Л. Д. Кудряв-

цев. – М.: Наука, 1989.

2.Демидович, Б. П. Сборник задач по математическому анализу/ Б. П. Демидович. – М.: Наука, 1990.

3.Сборник задач по математике для втузов. Линейная алгебра и основы математического анализа: в 2 т./ под ред. А. В. Ефимова, Б. П. Демидовича. –

М.: Наука, 1981. – Т.1.

4.Герасимович, А.И. Математический анализ: в 2 ч./ А. И. Герасимович, Н. А. Рысюк. – Минск: Вышэйшая школа, 1989. – Ч. 1.

5.Математический анализ в вопросах и задача/ под ред. В. Ф. Бутузова. – М.: Физматлит, 2001.

6.Данко, П.Е. Высшая математика в упражнениях и задачах: в 2 ч./ П.Е. Данко, А.Г. Попов, Т.Я. Кожевникова. – Минск: Вышэйшая школа, 1986. – Ч. 1.

7.

Сухая, Т.А. Задачи по

высшей математике: в

2

ч./

Т. А. Сухая,

В. Ф. Бубнов. – Минск: Вышэйшая школа, 1993. – Ч. 2.

 

 

 

8.

Индивидуальные задания

по высшей математике:

в

4

ч./ под ред.

А. П. Рябушко. – Минск: Вышэйшая школа, 2008. – Ч. 1.

 

 

 

35

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1.

Вычисление двойных интегралов в декартовой системе координат.................

3

 

Задание 1 ..................................................................................................................

3

2.

Вычисление тройных интегралов в декартовой системе координат................

4

 

Задание 2 ..................................................................................................................

5

3.

Вычисление двойных интегралов в полярной системе координат...................

6

 

Задание 3 ..................................................................................................................

7

4.

Вычисление тройных интегралов в цилиндрической

 

системе координат.......................................................................................................

8

 

Задание 4 ..................................................................................................................

9

5.

Вычисление тройных интегралов в сферических координатах.......................

10

 

Задание 5 ................................................................................................................

11

6.

Приложения кратных интегралов........................................................................

12

 

Задание 6.1 .............................................................................................................

12

 

Задание 6.2 .............................................................................................................

13

 

Задание 6.3 .............................................................................................................

13

7.

Достаточные признаки сходимости числовых рядов........................................

13

 

Задание 7.1 .............................................................................................................

14

 

Задание 7.2 .............................................................................................................

15

 

Задание 7.3 .............................................................................................................

17

 

Задание 7.4 .............................................................................................................

18

 

Задание 7.5 .............................................................................................................

18

8.

Знакопеременные ряды. Абсолютная и условная сходимость.........................

20

 

Задание 8 ................................................................................................................

22

9.

Степенные ряды. Область сходимости...............................................................

24

 

Задание 9 ................................................................................................................

25

10. Разложение функций в степенные ряды...........................................................

27

 

Задание 10.1 ...........................................................................................................

28

 

Задание 10.2 ...........................................................................................................

30

11. Ряды Фурье...........................................................................................................

31

 

Задание 11 ..............................................................................................................

32

Литература .................................................................................................................

35

36

Учебное издание

ЛОШКАРЕВА Светлана Юрьевна САВЧЕНКО Ольга Борисовна БАНЬ Лариса Владимировна

КРАТНЫЕ ИНТЕГРАЛЫ. РЯДЫ. РЯДЫ ФУРЬЕ

Учебно-методическое пособие для студентов инженерно-технических

и профессионально-технических специальностей

Редактор Т. Н. Микулик

Компьютерная верстка Ю. С. Кругловой

Подписано в печать 24.06.2016. Формат 60 84 1/8. Бумага офсетная. Ризография.

Усл. печ. л. 4,18. Уч.-изд. л. 1,64. Тираж 100. Заказ 608.

Издатель и полиграфическое исполнение: Белорусский национальный технический университет. Свидетельство о государственной регистрации издателя, изготовителя, распространителя печатных изданий № 1/173 от 12.02.2014. Пр. Независимости, 65. 220013, г. Минск.

37