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Методические указания по выполнению контрольной работы № 2 по математике для студентов инженерно-технических специальностей заочной формы обучения

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ȼɫɟ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɟ yc, ycc,..., y(n) ɜɵɪɚɠɚɸɬɫɹ ɱɟɪɟɡ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɟ ɨɬ ɧɨɜɨɣ ɧɟɢɡɜɟɫɬɧɨɣ ɮɭɧɤɰɢɢ z( y) ɩɨ y:

yc

z; ycc

dz

dz

 

dy

dz

z;

yccc

d 2 z

z2

§ dz ·

2

ɢ ɬ. ɞ.

 

 

 

 

 

 

¨

¸

z

 

 

 

dx

dy

 

dx

dy

 

 

dy2

 

¨

¸

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

©dy ¹

 

 

 

 

ɉɨɞɫɬɚɜɢɜ ɷɬɢ

ɜɵɪɚɠɟɧɢɹ

ɜ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ

ɜɦɟɫɬɨ

 

c cc

 

(n)

, ɩɨɥɭɱɢɦ

 

y , y ,..., y

 

ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ (n 1) –ɝɨ ɩɨɪɹɞɤɚ.

Ɂɚɦɟɱɚɧɢɟ. ɉɪɢ ɪɟɲɟɧɢɢ ɡɚɞɚɱɢ Ʉɨɲɢ: ɧɚɱɚɥɶɧɵɟ ɭɫɥɨɜɢɹ ɥɭɱɲɟ ɢɫɩɨɥɶɡɨɜɚɬɶ ɧɟɩɨɫɪɟɞɫɬɜɟɧɧɨ ɜ ɩɪɨɰɟɫɫɟ ɪɟɲɟɧɢɹ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ.

ɉɪɢɦɟɪ 4.8. Ɋɟɲɢɬɶ ɡɚɞɚɱɭ Ʉɨɲɢ

yy

cc

y

4

 

c

2

,

c

 

 

0 .

 

 

 

( y )

 

y(0) 1, y (0)

 

Ɋɟɲɟɧɢɟ.

Ⱦɚɧɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ

ɧɟ

 

ɫɨɞɟɪɠɢɬ ɧɟɡɚɜɢɫɢɦɭɸ ɩɟɪɟɦɟɧɧɭɸ,

ɩɨɷɬɨɦɭ ɩɨɥɚɝɚɟɦ y

c

 

z( y) . Ɍɨɝɞɚ y

cc

z

 

dz

 

 

dy , ɢ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɩɪɢɧɢɦɚɟɬ ɜɢɞ

 

 

 

yz dydz z2 y4 .

ɉɭɫɬɶ yz z 0, ɬɨɝɞɚ ɦɵ ɩɨɥɭɱɚɟɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ Ȼɟɪɧɭɥɥɢ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ z z( y)

 

 

dz

 

 

z

 

y3

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dy

 

y

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɋɟɲɚɹ ɟɝɨ, ɧɚɯɨɞɢɦ z

ry

y2 C1 . ɂɡ ɭɫɥɨɜɢɹ yc

z 0

ɩɪɢ y

1 ɢɦɟɟɦ

C

1 ,

 

ɫɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ,

z

ry

y2 1

ɢɥɢ

dy

ry

y2 1 .

ɂɧɬɟɝɪɢɪɭɹ ɷɬɨ

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ

ɫ

ɪɚɡɞɟɥɹɸɳɢɦɢɫɹ

 

ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɦɢ, ɢɦɟɟɦ

arccos

1

r x

C2 . ɉɨɥɚɝɚɹ

y

1

ɢ x

0 ,

ɩɨɥɭɱɢɦ C2

0

, ɨɬɤɭɞɚ

1

 

cos x ɢɥɢ

 

y

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

sec x .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

61

ɫɨɩɪɹɠɟɧɧɵɯ ɤɨɪɧɟɣ k1,2
y C1ek1x C2ek2 x ... Cnekn x .

Ɉɫɬɚɥɨɫɶ ɡɚɦɟɬɢɬɶ, ɱɬɨ ɫɥɭɱɚɣ yz 0 ɧɟ ɞɚɟɬ ɪɟɲɟɧɢɣ ɩɨɫɬɚɜɥɟɧɧɨɣ ɡɚɞɚɱɢ Ʉɨɲɢ.

5. ɅɂɇȿɃɇɕȿ ȾɂɎɎȿɊȿɇɐɂȺɅɖɇɕȿ ɍɊȺȼɇȿɇɂə ȼɕɋɒɂɏ ɉɈɊəȾɄɈȼ ɋ ɉɈɋɌɈəɇɇɕɆɂ ɄɈɗɎɎɂɐɂȿɇɌȺɆɂ

5.1. Ʌɢɧɟɣɧɵɟ ɨɞɧɨɪɨɞɧɵɟ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɵɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ n–ɝɨ ɩɨɪɹɞɤɚ ɫ ɩɨɫɬɨɹɧɧɵɦɢ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɚɦɢ

Ʌɢɧɟɣɧɨɟ ɨɞɧɨɪɨɞɧɨɟ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ n–ɝɨ ɩɨɪɹɞɤɚ ɫ ɩɨɫɬɨɹɧɧɵɦɢ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɚɦɢ ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ

y(n) a1 y(n 1) a2 y(n 2) ... an 1 yc an y 0 ,

(5.1)

ɝɞɟ ai const,

ai R .

 

 

 

 

 

Ⱦɥɹ ɧɚɯɨɠɞɟɧɢɹ ɨɛɳɟɝɨ ɪɟɲɟɧɢɹ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (5.1) ɫɨɫɬɚɜɥɹɟɬɫɹ

ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɱɟɫɤɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ

 

 

 

 

 

k n a k n 1 a

2

k n 2 ... a

n 1

k a

n

0

(5.2)

1

 

 

 

 

 

ɢɧɚɯɨɞɹɬɫɹ ɟɝɨ ɤɨɪɧɢ k1 , k2 ,..., kn . ȼɨɡɦɨɠɧɵ ɫɥɟɞɭɸɳɢɟ ɫɥɭɱɚɢ

1.ȼɫɟ ɤɨɪɧɢ k1 , k2 ,..., kn ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (5.2) ɞɟɣɫɬɜɢɬɟɥɶɧɵ

ɢɪɚɡɥɢɱɧɵ. Ɉɛɳɟɟ ɪɟɲɟɧɢɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (5.1) ɜɵɪɚɠɚɟɬɫɹ ɮɨɪɦɭɥɨɣ

(5.3)

2. ɏɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɱɟɫɤɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɢɦɟɟɬ ɩɚɪɭ ɨɞɧɨɤɪɚɬɧɵɯ ɤɨɦɩɥɟɤɫɧɨ– DrEi . ȼ ɮɨɪɦɭɥɟ (5.3) ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɭɸɳɚɹ ɩɚɪɚ ɱɥɟɧɨɜ

C ek1x C

ek2 x

ɡɚɦɟɧɹɟɬɫɹ ɫɥɚɝɚɟɦɵɦ

 

 

 

 

1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

eDx (C cosEx C

2

sin Ex) .

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Ⱦɟɣɫɬɜɢɬɟɥɶɧɵɣ ɤɨɪɟɧɶ k1 ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ

(5.2)

ɢɦɟɟɬ

ɤɪɚɬɧɨɫɬɶ

r (k

k

2

...

k

r

) . Ɍɨɝɞɚ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɭɸɳɢɟ r ɱɥɟɧɨɜ

C ek1x ... C

ekr x

ɜ ɮɨɪɦɭɥɟ

1

 

 

 

 

 

 

1

r

 

 

(5.3) ɡɚɦɟɧɹɸɬɫɹ ɫɥɚɝɚɟɦɵɦ

62

ek1x (C1 C2 x C3 x2 ... Cr xr 1 ) .

4. ɉɚɪɚ ɤɨɦɩɥɟɤɫɧɨ–ɫɨɩɪɹɠɟɧɧɵɯ ɤɨɪɧɟɣ k1,2 DrEi ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (5.2) ɢɦɟɟɬ

ɤɪɚɬɧɨɫɬɶ r. ȼ ɷɬɨɦ ɫɥɭɱɚɟ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɭɸɳɢɟ r ɩɚɪ ɱɥɟɧɨɜ C1ek1x ... C2rek2 r x ɜ

ɮɨɪɦɭɥɟ (5.3) ɡɚɦɟɧɹɸɬɫɹ ɫɥɚɝɚɟɦɵɦ

eDx [(C C

2

x ... C

r

xr 1 ) cosEx (C

r 1

C

r 2

x ... C

2n

xr 1 )sinEx] .

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɉɪɢɦɟɪ

5.1. Ɋɟɲɢɬɶ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ

y IV 5ycc 4 y 0 .

ɏɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɱɟɫɤɨɟ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ k 4 5k 2 4

0

 

ɢɦɟɟɬ ɤɨɪɧɢ

 

k

 

r1, k

3,4

r2 . Ɉɛɳɟɟ ɪɟɲɟɧɢɟ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,2

 

 

 

 

ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ

y C1e x C2e x C3e2 x C4e 2 x .

ɉɪɢɦɟɪ

5.2.

 

Ɋɟɲɢɬɶ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ycc 2 yc 5y

0 .

ɏɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɱɟɫɤɨɟ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ k 2 2k 5

0 ɢɦɟɟɬ ɤɨɪɧɢ k

1 r 2i . Ɉɛɳɟɟ ɪɟɲɟɧɢɟ ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,2

 

 

 

 

y

ex (C cos 2x C

2

sin 2x) .

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɉɪɢɦɟɪ

5.3.

 

Ɋɟɲɢɬɶ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ

ycc 2 yc y

0 .

ɏɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɱɟɫɤɨɟ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ

k 2 2k 1 0

 

ɢɦɟɟɬ 2–ɤɪɚɬɧɵɣ

ɤɨɪɟɧɶ

k

1, ɩɨɷɬɨɦɭ ɨɛɳɟɟ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,2

 

ɪɟɲɟɧɢɟ ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

e x (C

C

2

x) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɉɪɢɦɟɪ 5.4. Ɋɟɲɢɬɶ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ y IV

8 yccc 16 yc

0 . ɏɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɱɟɫɤɨɟ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ

k 5 8k 3 16k

 

 

0

ɢɦɟɟɬ ɤɨɪɧɢ

k1

0 , k2,3

2i,

k4,5 2i . Ɉɛɳɟɟ

ɪɟɲɟɧɢɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɬɚɤɨɜɨ

 

 

 

 

 

 

 

y

C1 C2 cos 2x C3 sin 2x C4 x cos 2x C5 x sin 2x .

 

63

5.2.Ʌɢɧɟɣɧɵɟ ɧɟɨɞɧɨɪɨɞɧɵɟ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɵɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ

ɫɩɨɫɬɨɹɧɧɵɦɢ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɚɦɢ

Ʌɢɧɟɣɧɨɟ ɧɟɨɞɧɨɪɨɞɧɨɟ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɫ ɩɨɫɬɨɹɧɧɵɦɢ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɚɦɢ ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ

y(n)

a1 y(n 1) ... an 1 yc an y f ( x) ,

(5.4)

ɝɞɟ ai R,

f ( x) – ɧɟɩɪɟɪɵɜɧɚɹ ɮɭɧɤɰɢɹ.

 

ɉɭɫɬɶ

 

y C1 y1 C2 y2 ... Cn yn

(5.5)

– ɨɛɳɟɟ ɪɟɲɟɧɢɟ ɨɞɧɨɪɨɞɧɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (5.1), ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɭɸɳɟɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɸ (5.4). Ɇɟɬɨɞ ɜɚɪɢɚɰɢɢ ɩɪɨɢɡɜɨɥɶɧɵɯ ɩɨɫɬɨɹɧɧɵɯ ɫɨɫɬɨɢɬ ɜ ɬɨɦ, ɱɬɨ ɨɛɳɟɟ ɪɟɲɟɧɢɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (5.4) ɢɳɟɬɫɹ ɜ ɜɢɞɟ

y C1 (x) y1 C2 ( x) y2 ... Cn ( x) yn ,

ɝɞɟ C1(x),..., Cn (x) – ɧɟɢɡɜɟɫɬɧɵɟ ɮɭɧɤɰɢɢ. ɗɬɢ ɮɭɧɤɰɢɢ ɨɩɪɟɞɟɥɹɸɬɫɹ ɢɡ ɫɢɫɬɟɦɵ

 

­

 

 

C1c(x) y1 C2c (x) y2

Cnc (x) yn

0;

 

 

 

°

 

 

C1c(x) y1c C2c (x) y2c

Cnc (x) ync

0;

 

 

 

°

 

 

 

 

 

®

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

°

 

 

 

(n 1)

 

 

 

(n 1)

 

(n 1)

 

 

 

°

 

 

 

 

 

 

 

f (x),

 

¯C1c

(x) y1

 

 

C2c (x) y2

... Cnc (x) yn

 

 

ɝɞɟ

Cic

 

dCi (x)

– ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɟ ɮɭɧɤɰɢɣ Ci

( x) . Ⱦɥɹ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɜɬɨɪɨɝɨ ɩɨɪɹɞɤɚ

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ycc p x yc q x y

 

f (x)

ɞɚɧɧɚɹ ɫɢɫɬɟɦɚ ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ

 

­Cc

(x) y

 

Cc

(x) y

2

0;

 

 

 

 

 

 

 

®

1

1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¯C1c(x) y1c C2c (x) y2c

f (x).

 

 

 

 

 

 

ɉɪɢɦɟɪ 5.5. Ɋɟɲɢɬɶ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ycc yc

1

 

.

 

 

 

 

1 e x

64

Ɋɟɲɟɧɢɟ. ɏɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɱɟɫɤɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɢɦɟɟɬ ɤɨɪɧɢ k1

ɉɨɷɬɨɦɭ

ɨɛɳɟɟ ɪɟɲɟɧɢɟ

ɨɞɧɨɪɨɞɧɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɛɭɞɟɬ ɬɚɤɢɦ: y

ɉɨɥɨɠɢɦ C1

C1 ( x) ɢ C2

C2 (x) . Ɂɚɩɢɲɟɦ ɫɢɫɬɟɦɭ ɞɥɹ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɹ

ɢ C2c C2c ( x) :

 

 

 

 

 

 

­

 

C2c (x)e

x

0;

°C1c(x) 1

 

®

(x)ex

1

 

 

 

 

°C2c

 

 

 

.

 

1 e

x

 

¯

 

 

 

 

 

0, k2 1.

C1 C2ex . C1c C1c(x)

Ɋɟɲɚɹ ɷɬɭ ɫɢɫɬɟɦɭ ɭɪɚɜɧɟɧɢɣ, ɩɨɥɭɱɚɟɦ:

C2c (x)

ɨɬɫɸɞɚ

C1(x)

C2 (x)

1

, C1c(x)

 

1

,

e x (1 ex )

 

ex

1

 

³

 

 

 

dx

 

 

 

³

 

 

e x

 

dx

1

e

x

 

 

e

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

³

 

 

 

 

dx

 

 

 

³

 

 

e 2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

e

x

(1 e

x

)

 

 

e

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

³

d (e x 1)

ln | e

x

 

~

,

 

e

x

1

 

 

 

1| C1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

³

(e x )2 1

dx ³

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

x

1

 

e

x

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

³(e

x

1)dx ³

 

 

dx

 

 

e

x

x ³

 

exdx

 

 

 

 

 

 

 

 

e

x

1

 

1

e

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e x x ln | ex 1| C2 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

,

~

 

– ɩɪɨɢɡɜɨɥɶɧɵɟ ɩɨɫɬɨɹɧɧɵɟ.

 

 

 

 

 

 

 

ɝɞɟ C1

C2

 

 

 

 

 

 

 

Ɉɛɳɟɟ ɪɟɲɟɧɢɟ ɡɚɩɢɲɟɬɫɹ ɬɚɤ:

 

 

 

 

 

 

 

 

y

ln(e

x

 

~

 

 

x

( e

x

x ln(1 e

x

~

 

 

1) C1 e

 

 

 

 

 

 

) C2 ) .

6. ɅɂɇȿɃɇɕȿ ɇȿɈȾɇɈɊɈȾɇɕȿ ȾɂɎɎȿɊȿɇɐɂȺɅɖɇɕȿ ɍɊȺȼɇȿɇɂə ȼɕɋɒɂɏ ɉɈɊəȾɄɈȼ ɋ ɉɈɋɌɈəɇɇɕɆɂ ɄɈɗɎɎɂɐɂȿɇɌȺɆɂ ɂ ɋɉȿɐɂȺɅɖɇɈɃ ɉɊȺȼɈɃ ɑȺɋɌɖɘ

Ɋɚɫɫɦɨɬɪɢɦ ɧɟɨɞɧɨɪɨɞɧɨɟ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ n–ɝɨ ɩɨɪɹɞɤɚ ɫ ɩɨɫɬɨɹɧɧɵɦɢ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɚɦɢ

65

L( y) { y(n)

a y(n 1)

... a

n

y

f (x) ,

(6.1)

 

 

1

 

 

 

 

 

 

ɝɞɟ ai R, f ( x)

– ɧɟɩɪɟɪɵɜɧɚɹ

ɮɭɧɤɰɢɹ.

ɋɨɨɬɜɟɬɫɬɜɭɸɳɢɦ ɨɞɧɨɪɨɞɧɵɦ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɟɦ ɛɭɞɟɬ

 

 

 

 

 

 

 

 

y(n) a y(n 1)

... a

n

y 0 .

 

 

(6.2)

1

 

 

 

 

 

 

 

 

ɉɭɫɬɶ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k n a k n 1

... a

n

0

 

 

 

(6.3)

1

 

 

 

 

 

 

 

 

ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɱɟɫɤɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɥɹ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (6.2). Ɉɛɳɟɟ ɪɟɲɟɧɢɟ y ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (6.1) ɪɚɜɧɨ ɫɭɦɦɟ ɨɛɳɟɝɨ ɪɟɲɟɧɢɹ y ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɭɸɳɟɝɨ ɨɞɧɨɪɨɞɧɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ

(6.2) ɢ ɤɚɤɨɝɨ–ɥɢɛɨ ɱɚɫɬɧɨɝɨ ɪɟɲɟɧɢɹ y * ɧɟɨɞɧɨɪɨɞɧɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (6.1), ɬɨ ɟɫɬɶ

y

y y *.

 

 

 

 

1)

ȿɫɥɢ

ɩɪɚɜɚɹ

ɱɚɫɬɶ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (6.1)

ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ:

f (x) P ( x)eDx ,

 

 

 

 

 

 

n

ɝɞɟ Pn (x)

–ɦɧɨɝɨɱɥɟɧ ɫɬɟɩɟɧɢ n, ɬɨ ɱɚɫɬɧɨɟ ɪɟɲɟɧɢɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (6.1) ɦɨɠɟɬ ɛɵɬɶ

ɧɚɣɞɟɧɨ ɜ ɜɢɞɟ:

 

 

 

 

 

y* xr eDxQ(x) ,

 

 

 

 

ɝɞɟ Q(x) A xn A xn 1 ... A

– ɧɟɤɨɬɨɪɵɣ

ɦɧɨɝɨɱɥɟɧ

ɫɬɟɩɟɧɢ n ɫ

 

0

1

n

 

 

ɧɟɨɩɪɟɞɟɥɟɧɧɵɦɢ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɚɦɢ, ɚ r – ɱɢɫɥɨ, ɩɨɤɚɡɵɜɚɸɳɟɟ ɫɤɨɥɶɤɨ ɪɚɡ D ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɤɨɪɧɟɦ ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ.

ɉɪɢɦɟɪ 6.1. ɇɚɣɬɢ ɨɛɳɟɟ ɪɟɲɟɧɢɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ycc y

xe2 x .

 

 

 

Ɋɟɲɟɧɢɟ. ɋɨɫɬɚɜɥɹɟɦ ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɱɟɫɤɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ

k 2 1

0

ɞɥɹ

ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɭɸɳɟɝɨ ɨɞɧɨɪɨɞɧɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ. ȿɝɨ ɤɨɪɧɢ

k1 1, k2

1.

Ɍɚɤ

ɤɚɤ

ɱɢɫɥɨ D 2 ɤɨɪɧɟɦ ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɧɟ ɹɜɥɹɟɬɫɹ, ɬɨ r 0

. ɋɬɟɩɟɧɶ

ɦɧɨɝɨɱɥɟɧɚ ɜ ɩɪɚɜɨɣ ɱɚɫɬɢ ɪɚɜɧɚ ɟɞɢɧɢɰɟ. ɉɨɷɬɨɦɭ ɱɚɫɬɧɨɟ ɪɟɲɟɧɢɟ ɢɳɟɦ ɜ ɜɢɞɟ y* (ax b)e2 x .

66

 

ɇɚɯɨɞɢɦ

yc (2ax 2b a)e2 x ,

ycc (4ax 4b 4a)e2 x

ɢ, ɩɨɞɫɬɚɜɥɹɹ ycc,

ycɢ y ɜ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ, ɩɨɥɭɱɢɦ (ɩɨɫɥɟ ɫɨɤɪɚɳɟɧɢɹ ɧɚ e2 x )

 

 

4a 4ax 4b ax b x .

 

 

 

 

 

Ɉɬɤɭɞɚ ɧɚɯɨɞɢɦ:

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

3a

1,

 

 

a 1/ 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

4a 3b 0, b 4 / 9

 

 

 

 

 

ɂɫɤɨɦɨɟ ɱɚɫɬɧɨɟ ɪɟɲɟɧɢɟ ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ:

 

 

y*

1

 

(3x 4)e2 x ,

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɚ ɨɛɳɟɟ ɪɟɲɟɧɢɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɛɭɞɟɬ

 

 

 

 

y C ex C

2

e x

 

1

(3x 4)e2 x .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) ȿɫɥɢ ɩɪɚɜɚɹ ɱɚɫɬɶ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (6.1) ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ

 

 

f (x)

 

 

eDx (P (x) cosEx Q

m

( x) sinEx) ,

(6.4)

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

ɝɞɟ Pn (x) ɢ Qm (x) – ɦɧɨɝɨɱɥɟɧɵ n–ɣ ɢ m–ɣ ɫɬɟɩɟɧɢ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɟɧɧɨ, ɬɨɝɞɚ:

 

ɚ) ɟɫɥɢ ɱɢɫɥɚ DriE ɧɟ ɹɜɥɹɸɬɫɹ ɤɨɪɧɹɦɢ ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ

(6.3), ɬɨ ɱɚɫɬɧɨɟ ɪɟɲɟɧɢɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (6.1) ɢɳɟɬɫɹ ɜ ɜɢɞɟ

 

 

y*

eDx (uS ( x) cosEx vS ( x)sinEx) ,

(6.5)

ɝɞɟ

us ɢ

vs

ɦɧɨɝɨɱɥɟɧɵ ɫɬɟɩɟɧɢ s

ɫ ɧɟɨɩɪɟɞɟɥɟɧɧɵɦɢ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɚɦɢ ɢ

s

max{n,m};

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɛ) ɟɫɥɢ ɱɢɫɥɚ DriE ɹɜɥɹɸɬɫɹ ɤɨɪɧɹɦɢ ɤɪɚɬɧɨɫɬɢ r

ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɱɟɫɤɨɝɨ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (6.3), ɬɨ ɱɚɫɬɧɨɟ ɪɟɲɟɧɢɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (6.1) ɢɳɟɬɫɹ ɜ ɜɢɞɟ

 

y*

xreDx (us (x)cosEx vs (x)sinEx) ,

(6.6)

ɝɞɟ

us ɢ

vs

ɦɧɨɝɨɱɥɟɧɵ ɫɬɟɩɟɧɢ s

ɫ ɧɟɨɩɪɟɞɟɥɟɧɧɵɦɢ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɚɦɢ ɢ

s

max{n,m}.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɂɚɦɟɱɚɧɢɹ.

67

1.

ȿɫɥɢ ɜ (6.4)

P (x) { 0

ɢɥɢ

Q

m

(x) { 0 ,

ɬɨ ɱɚɫɬɧɨɟ ɪɟɲɟɧɢɟ

y ɬɚɤɠɟ

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɢɳɟɬɫɹ ɜ ɜɢɞɟ (6.5), (6.6), ɝɞɟ s

 

m (ɢɥɢ s

n ).

 

 

 

 

 

 

2. ȿɫɥɢ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ (6.1) ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ L( y)

f1 (x) f2 (x) , ɬɨ ɱɚɫɬɧɨɟ ɪɟɲɟɧɢɟ

y ɬɚɤɨɝɨ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ

ɦɨɠɧɨ

ɢɫɤɚɬɶ

ɜ

 

ɜɢɞɟ

y

y y

,

ɝɞɟ

y

– ɱɚɫɬɧɨɟ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

2

 

1

 

ɪɟɲɟɧɢɟ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ

L( y)

f1 (x) ,

ɚ

 

 

y2

ɱɚɫɬɧɨɟ

ɪɟɲɟɧɢɟ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ

L( y)

f2 ( x) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɉɪɢɦɟɪ 6.2. ɇɚɣɬɢ ɨɛɳɟɟ ɪɟɲɟɧɢɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ

 

 

 

 

ycc yc ex e2 x x .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɋɟɲɟɧɢɟ. ɋɨɨɬɜɟɬɫɬɜɭɸɳɟɟ ɨɞɧɨɪɨɞɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ

 

 

ycc yc

0 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɱɟɫɤɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ

k 2 k

0

ɢɦɟɟɬ

ɤɨɪɧɢ

k1

0,

k2

1. Ɉɛɳɟɟ

ɪɟɲɟɧɢɟ ɨɞɧɨɪɨɞɧɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

C C

2

e x .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɉɪɚɜɚɹ ɱɚɫɬɶ ɞɚɧɧɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɟɫɬɶ ɫɭɦɦɚ

 

 

 

 

 

f ( x)

 

f1 (x) f2 ( x) f3 (x)

e x e2 x x .

 

 

 

 

 

 

ɉɨɷɬɨɦɭ ɧɚɯɨɞɢɦ ɱɚɫɬɧɵɟ ɪɟɲɟɧɢɹ ɞɥɹ ɤɚɠɞɨɝɨ ɢɡ ɬɪɟɯ ɭɪɚɜɧɟɧɢɣ:

ycc yc ex ; ycc yc e2x ;

ycc yc x .

 

 

 

 

 

ɑɚɫɬɧɨɟ ɪɟɲɟɧɢɟ ɩɟɪɜɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɢɳɟɦ ɜ ɜɢɞɟ

y

Axex , ɬɚɤ ɤɚɤ D

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

ɹɜɥɹɟɬɫɹ

ɨɞɧɨɤɪɚɬɧɵɦ

ɤɨɪɧɟɦ

ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ

ɢ Pn ( x) 1

ɦɧɨɝɨɱɥɟɧ ɧɭɥɟɜɨɣ ɫɬɟɩɟɧɢ. ɉɨɫɤɨɥɶɤɭ

 

 

 

 

 

y c

Aex Axex ;

y s

Aex Aex Axex

2Aex Axex ,

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

ɬɨ, ɩɨɞɫɬɚɜɥɹɹ ɷɬɢ ɜɵɪɚɠɟɧɢɹ ɜ ɩɟɪɜɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ, ɢɦɟɟɦ

 

 

 

 

2 Ae x Axe x Ae x Axe x

e x ɢɥɢ Aex ex

A

1 ɢ

y

xex .

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

68

ɑɚɫɬɧɨɟ ɪɟɲɟɧɢɟ ɜɬɨɪɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɛɭɞɟɦ ɧɚɯɨɞɢɬɶ ɜ ɜɢɞɟ

y2

 

Ae2x , ɬɚɤ

ɤɚɤ ɜ ɩɪɚɜɨɣ ɱɚɫɬɢ ɜɬɨɪɨɝɨ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ

 

D

2

ɧɟ

ɹɜɥɹɟɬɫɹ

ɤɨɪɧɟɦ

ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɢ Pn (x)

1 – ɦɧɨɝɨɱɥɟɧ ɧɭɥɟɜɨɣ ɫɬɟɩɟɧɢ.

Ɉɩɪɟɞɟɥɹɹ,

 

ɤɚɤ

 

ɢ ɜɵɲɟ,

 

 

 

ɩɨɫɬɨɹɧɧɭɸ A,

ɩɨɥɭɱɢɦ

y2

 

1

e

2x

.

ɑɚɫɬɧɨɟ

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɪɟɲɟɧɢɟ ɬɪɟɬɶɟɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɛɭɞɟɦ ɧɚɯɨɞɢɬɶ ɜ ɜɢɞɟ

y3*

x(Ax B) ,

ɬɚɤ ɤɚɤ ɜ

ɩɪɚɜɨɣ ɱɚɫɬɢ ɬɪɟɬɶɟɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ D 0 ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɨɞɧɨɤɪɚɬɧɵɦ ɤɨɪɧɟɦ

ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɱɟɫɤɨɝɨ

 

ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ

 

 

 

ɢ

Pn ( x) x

– ɦɧɨɝɨɱɥɟɧ ɩɟɪɜɨɣ ɫɬɟɩɟɧɢ.

ɉɨɫɤɨɥɶɤɭ y3 c

 

2Ax B,

y3 s

 

 

 

 

2A, ɬɨ,

 

ɩɨɞɫɬɚɜɥɹɹ

ɷɬɢ

ɜɵɪɚɠɟɧɢɹ

ɜ ɬɪɟɬɶɟ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ, ɢɦɟɟɦ

 

2 A 2 Ax B B

x . ɉɪɢɪɚɜɧɢɜɚɹ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɵ ɩɪɢ x ɢ

ɫɜɨɛɨɞɧɵɟ

ɱɥɟɧɵ

 

ɜ

ɥɟɜɨɣ ɢ

 

ɩɪɚɜɨɣ

ɱɚɫɬɹɯ

ɪɚɜɟɧɫɬɜɚ, ɩɨɥɭɱɚɟɦ ɫɢɫɬɟɦɭ –

2 A 1,

BA B

 

 

0 , ɨɬɤɭɞɚ ɧɚɯɨɞɢɦ A

 

 

1

,

 

B

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɋɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ,

y3

 

 

 

§

1

 

 

 

 

 

 

·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x¨

 

 

 

x 1¸.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

©2

 

 

 

 

 

 

¹

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɋɭɦɦɢɪɭɹ

 

ɱɚɫɬɧɵɟ

ɪɟɲɟɧɢɹ,

ɩɨɥɭɱɚɟɦ

ɱɚɫɬɧɨɟ

ɪɟɲɟɧɢɟ

y

ɢɫɯɨɞɧɨɝɨ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ

y

 

y

 

y

 

 

 

 

xex

1

 

 

 

 

§1

x

 

 

·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

e2x x¨

1¸. Ɍɨɝɞɚ ɨɛɳɟɟ ɪɟɲɟɧɢɟ ɞɚɧɧɨɝɨ

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

©2

 

 

 

 

 

¹

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɧɟɨɞɧɨɪɨɞɧɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɛɭɞɟɬ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y y y C C

 

 

ex xex

 

 

 

1

e2x

§1

 

 

·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

x¨

 

 

x

1¸

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

©2

 

 

¹

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C (C

2

x)ex

1

e2x

1

x2 x.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɉɪɢɦɟɪ

 

6.3.

ɇɚɣɬɢ

ɱɚɫɬɧɨɟ

ɪɟɲɟɧɢɟ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ

ycc y

 

4x cos x ,

ɭɞɨɜɥɟɬɜɨɪɹɸɳɟɟ ɧɚɱɚɥɶɧɵɦ ɭɫɥɨɜɢɹɦ y(0)

 

0,

c

 

1.

 

 

 

 

 

 

 

 

y (0)

 

 

 

 

 

 

 

69

Ɋɟɲɟɧɢɟ. ɏɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɱɟɫɤɨɟ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ

k 2 1 0

ɢɦɟɟɬ

ɤɨɪɧɢ

k1 i, k2

i .

ɉɨɷɬɨɦɭ

ɨɛɳɢɦ

ɪɟɲɟɧɢɟɦ

ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɭɸɳɟɝɨ

ɨɞɧɨɪɨɞɧɨɝɨ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ

ycc y

0

ɛɭɞɟɬ y C1 cos x C2 sin x .

Ⱦɥɹ

ɩɟɪɜɨɣ ɱɚɫɬɢ

ɞɚɧɧɨɝɨ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ

D

0,

E

1,

Pn ( x) 4x – ɦɧɨɝɨɱɥɟɧ

ɩɟɪɜɨɣ

ɫɬɟɩɟɧɢ;

(n

1),

Qm ( x) 0

– ɦɧɨɝɨɱɥɟɧ

ɧɭɥɟɜɨɣ

ɫɬɟɩɟɧɢ

(m

0) ;

s

max{1,0}

1, DiE

i

ɹɜɥɹɸɬɫɹ ɤɨɪɧɹɦɢ ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ. ɉɨɷɬɨɦɭ ɱɚɫɬɧɨɟ ɪɟɲɟɧɢɟ

ɞɚɧɧɨɝɨ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɧɚɯɨɞɢɦ ɜ ɜɢɞɟ y x(( Ax B)cos x (Cx D)sin x) ɢɥɢ

y ( Ax2 Bx) cos x (Cx2 Dx)sin x .

ɇɚɯɨɞɢɦ

 

y c

(2Ax B)cos x (2Cx D)sin x

( Ax2 Bx)sin x (Cx2 Dx)cos x

(2Ax B C 2 Dx)cos x (2Cx D Ax2 Bx)sin x;

y cc

(2A 2Cx D)cos x (2Ax B Cx2 Dx)sin x

(2C 2Ax B)sin x (2Cx D Ax2 Bx)cos x

(2A 4Cx 2D Ax2 Bx)cos x (2C 4Ax 2B Cx2 Dx)sin x.

ɉɨɞɫɬɚɜɥɹɹ ɜ ɞɚɧɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ, ɢɦɟɟɦ

(2 A 2 ACx 2D Ax2 Bx) cos x (2C 4Ax 2B Cx2 Dx) u

usin x ( Ax2 Bx) cos x (Cx2 Dx)sin x

4x cos x.

ɉɪɢɪɚɜɧɢɜɚɹ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɵ ɩɪɢ cos x, sin x, x cos x, x sin x ɜ ɨɛɟɢɯ ɱɚɫɬɹɯ

ɪɚɜɟɧɫɬɜɚ, ɩɨɥɭɱɚɟɦ ɫɢɫɬɟɦɭ

 

cos x

 

2A 2D

0;

 

 

 

 

 

sin 0 x

 

2C 2B

0;

 

 

x cos x

 

4C B B

4;

 

x sin x

 

4A D D

0.

 

Ɋɟɲɚɹ ɷɬɭ ɫɢɫɬɟɦɭ, ɧɚɯɨɞɢɦ A 0, B 1, C 1, D

0 . Ɍɨɝɞɚ

70

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