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

Математика

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
24.11.2025
Размер:
1.6 Mб
Скачать

 

 

 

Вариант 14

 

 

1.f(t)=

 

;

2. f(t)=

 

 

;

3. f(t)=

 

 

;

4. f(t)=s h t

;

5. f(t)=

;

 

6.

(t)=

,

 

8.F(p)=

;

9.y”-y’-6y=2, у(0)=1,у'(0)=0;

10.

 

 

 

Вариант 15

1. f(t)=

 

;

2. f(t)=

;

3. f(t)=3sh

;

 

4. f(t)=cos5t sin3t ;

5. f(t)=

;

 

6.

(t)=t ,

 

 

 

41

 

8.F(p)=

 

p 2

;

9.y”-4y=2

;

 

 

p2

4 p 5 2

10.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант 16

 

1.f(t)=

;

 

2. f(t)=

;

3. f(t)=

;

 

4. f(t)=

;

5. f(t)=

;

 

6. (t)=t ,

 

7. f (t) =

 

,

f(t+2e)=f(t);

 

8. F(p)=

 

;

9.y”-9y =2

;

10.

 

 

 

 

 

42

 

 

 

 

Вариант 17

 

 

1.

f(t)=

 

 

;

2. f(t)=

;

3. f(t)=

;

 

 

4.f(t)=ch2tcost ;

5. f(t)=

 

;

6. (t)=

,

 

7. f (t)=

 

,

 

f(t+ )=f(t);

 

8.F(p)=

 

;

9.y”+y=sin2x, y(0)=y’(0)=0;

10.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант 18

 

 

1.f(t)=

 

; 2. f(t)=

 

 

;

3. f(t)=

 

;

4. f(t)=

 

;

5.

f(t)=

 

;

6.

(t)=t ,

 

43

8. F(p)=; 9. y’”+y’=10е2t; ;

10.

 

 

Вариант 19

 

1.f(t)=

;

2. f(t)=

;

3. f(t)= +2

 

4. f(t)=ch2t

;

5. f(t)=

;

6. (t)=

,

8.F(p)=; 9.y”+y’=;

10.

44

 

 

Вариант 20

 

1.

f(t)=

;

2. f(t)=

;

3. f(t)=sh ;

 

 

4.f(t)=ch3t sin2t ;

5. f(t)=t

;

6.

(t)=

,

7. f(t)=t+1

,

f(t+1)=f(t);

 

8.F(p)=

;

9. y”+y’=1,

;

10.

 

 

 

 

 

 

Вариант 21

 

1.f(t)=

;

2.f(t)=

;

3. f(t)=

;

4. f(t)=sh t

;

5. f(t)=

;

6.

(t)=

,

7. f(t)=2

,

f(t+3)=f(t)

 

8. F(p)=

;

9. y”+y=

;

10.

 

 

 

 

45

 

 

 

 

Вариант 22

 

1.

f(t)=

 

 

;

2. f(t)=

;

3. f(t)=

 

;

4. f(t)=sh 2t

;

5. f(t) =t cos(2t+3) ;

 

6.

(t)=

,

7. f(t)=

,

 

f(t+4)=f(t);

 

8. F(p)=

 

;

9. y”-2y’+y=

;

10.

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант 23

 

1.f(t)=

 

;

2.f(t)=

;

3.f(t)=

 

;

4.f(t)=

;

5.f(t)=

;

 

6. (t)=

,

8.F(p)=

;

9.y’+y=

;

 

 

46

 

10.

 

 

 

 

 

 

 

Вариант 24

 

1.f(t)=

;

2. f(t)=

;

2.

f(t)=

 

4. f(t)=

;

5. f(t)=t

;

6.

(t)=

,

7. f(t)=2t

,

f(t+1)=f(t);

 

8.F(p)=

;

9. y’+y=

;

10.

 

 

 

 

 

 

 

Вариант 25

 

1.

f(t)=

;

 

2. f(t)=

;

3.

f(t)=

 

 

4. f(t)=

;

5. f(t)=

;

6.

(t)=

,

7. f(t)=

 

f(t+3)=f(t)

 

8. F(p)=

;

9. y’+y=

;

10.

 

 

 

 

 

 

 

 

47

 

 

2.2 Решение типового варианта

Пример 1. Исследовать сходимость ряда

 

1

 

2

 

n

 

 

2

5

3n 1

 

 

 

Решение. Так как

 

 

 

 

 

 

lim an

lim

n

 

lim

 

1

 

 

1

,

3n 1

 

1

 

n

n

n

 

 

3

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

т. е. не выполняется необходимый признак сходимости, то ряд расходится.

1

Пример2. Исследовать сходимость ряда .

n 1 2n 1

Решение. Члены данного ряда меньше

соответствующих

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

членов ряда

 

,

a

 

1

 

, b

 

1

и

an < bn. Тогда

на

 

 

 

 

 

 

2n

n 1 2n

n

 

2n 1

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

основании (1.7),

так

как

 

новый

ряд

 

 

 

 

сходится,

как

 

2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

геометрический ряд, будет сходится и данный ряд.

 

Пример 3. Исследовать сходимость ряда

 

 

 

 

 

 

1

 

2

2

 

 

3 3

 

 

 

n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

1

 

 

5

 

 

 

7

 

 

 

2n

 

 

 

 

 

Решение. Здесь удобно применить радикальный признак Коши:

 

 

 

 

n n

 

n

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l lim n an

lim n

 

 

lim

 

 

lim

 

 

 

 

 

;

 

2n 1

 

1

2

n

n

 

2n 1

n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

т.е. l < 1, следовательно, ряд сходится

48

Пример 4. Исследовать сходимость ряда

 

 

1

1

 

1

 

 

1

( 1)n 1

1

 

2

3

4

n

 

 

 

 

 

Решение. Это знакочередующийся ряд, для которого оба условия признака Лейбница выполнены: наблюдается и

убывание абсолютных величин членов ряда, и lim 1 0 .

n n

Следовательно, по признаку Лейбница ряд сходится.

Если рассматривать ряд, составленный из абсолютных величин данного ряда

1 12 13 1n ,

то такой ряд является гармоническим и он расходится. Таким образом, заданный ряд сходится условно.

Пример 5. Найти область сходимости степенного ряда x 12 x2 13 x3 1n xn

Решение. Коэффициенты степенного ряда a

1

,

 

 

 

 

n

n

 

 

 

 

 

 

an 1

1

 

. Найдем радиус сходимости ряда по формуле (2.2)

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

n

 

 

 

 

1

 

 

R lim

 

n

 

lim

 

lim

 

 

lim 1

 

 

 

1 .

 

 

 

 

 

 

n

 

an 1

 

n

1

 

 

n

n

n

 

n

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Следовательно, ряд сходится

в интервале, в

котором –

1 < x < 1. Исследуем сходимость ряда на концах интервала. Пусть x = –1. Тогда, подставляя это значение в заданный

степенной ряд, получаем числовой ряд

1 12 13 ( 1)n 1n

Этот ряд сходится условно, что доказано в примере 16.

Пусть x = 1. Тогда, подставляя это значение в заданный степенной ряд, получаем числовой ряд

49

1 12 13 1n

Этот ряд гармонический (1.3), расходящийся. Следовательно, область сходимости заданного степенного ряда

–1 x < 1.

Пример 6. Найти область сходимости ряда

 

 

 

 

(x 2)

1

(x 2)2

 

 

 

 

1

 

(x 2)3

1

(x 2)n

...

 

2

 

 

2

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

Решение. Коэффициенты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

an

 

 

, an 1

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n2

 

(n 1)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Радиус сходимости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

(n 1)2

 

 

 

 

 

 

1 2

 

 

 

a

 

 

 

 

 

n

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R lim

 

n

 

 

lim

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

lim 1

 

 

 

1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

an 1

 

 

 

n

 

1

 

 

 

 

n

 

 

 

n2

 

 

 

n

 

n

 

 

 

 

 

 

 

(n 1)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Интервал сходимости | x 2 | 1 или 1 < x < 3.

 

 

 

 

Исследуем сходимость ряда на концах промежутка.

 

 

 

Если x = 3, то получаем ряд 1

 

1

 

1

 

1

Этот ряд

2

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

3

 

 

4

 

 

 

 

 

сходится как обобщенный гармонический (1.4), у которого k > 1.

Если x = 1, то получаем ряд 1 212 312 412 Этот ряд знакочередующийся. Он сходится по признаку Лейбница.

Таким образом, область сходимости ряда 1 x 3.

Пример 7. Разложить в степенной ряд функцию e x2 при x0 = 0.

Решение. В разложении функции ex (2.13) заменим x на x2 . В результате получится ряд

e x2 1 x2 x4 x6 , x .

1! 2! 3!

50