Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Сборник заданий по математике для студентов второго курса инженерно-технических специальностей.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
29.11.2025
Размер:
1.3 Mб
Скачать

 

 

 

 

 

 

n

(2n 1)!! x2n+1

 

 

 

 

2

 

з. ln x +

1

+ x

 

 

= x + (1)

 

 

 

 

, 1 x 1.

 

2n n! 2n +1

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

4.4. а. ln(x +1)= ln 3 + 13 (x 2)181 (x 2)2 + 811 (x 2)3

б.

sin

2

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

π

 

2

 

 

 

 

π 3

 

 

2

 

 

 

π 5

 

 

 

 

x =

 

+

x

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

2

 

3

4

 

 

 

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

1

(x

2)+

 

1

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

1

 

 

 

 

 

3

 

 

в.

 

=

3

9

 

 

(x

2)

 

 

 

 

(x 2)

 

+

x +1

27

 

 

 

81

 

 

 

 

 

 

 

(1)n1 5n

 

 

 

2 n

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

4.5. а.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x +

 

 

 

 

,

 

5

 

< x <

5

.

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)n (2n 1)!!

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б. 1+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x +3)

 

, 4 < x ≤ −2.

 

 

 

 

 

 

2n n !

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.6. а.

 

 

 

 

 

2x3

 

22

x4

 

 

 

 

 

 

 

 

2n xn+2

 

 

 

 

 

1 +

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

+ +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ , x R.

1!

 

 

 

2!

 

 

 

 

 

n !

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б. x6 + x7 + x8 + + xn+6 + ,

 

x

 

<1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)n

 

 

 

 

 

x

2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2n+1

 

 

 

 

 

в.

 

cosα

 

 

 

 

sin α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

x R.

 

 

(2n)!

(2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+1)!

 

 

 

 

 

З а н я т и е 5

Разложение функций в степенные ряды. Применение степенных рядов к приближенным вычислениям

Аудиторная работа

5.1. Вычислить указанную величину приближенно с заданной степенью точности δ, воспользовавшись разложением в степенной ряд соответствующим образом подобранной функции.

а.

sin

 

π

, δ = 0,0001.

б.

 

1

 

, δ = 0,001.

100

 

 

 

 

 

3 e

 

 

 

 

 

 

 

 

в.

5

 

δ = 0,01.

г.

ln5, δ = 0,01.

250,

14

5.2. Используя разложение подынтегральной функции в степенной ряд, вычислить указанный определенный интеграл с точностью до 0,001.

 

1

x2

 

 

а.

e

 

2 dx.

 

0

 

 

 

 

в.

0,5 sin x2

dx.

 

x

 

0

 

 

0,5 ( )

б. ln 1 + x3 dx.

0

0,5

г. 1+ x3 dx.

0

д. 1arctg x22 dx.

0

5.3. Найти разложение в степенной ряд по степеням x решения дифференциального уравнения (записать при первых, отличных от нуля, члена этого разложения).

а.

y′ = xy + e y , y(0)= 0.

б. y′ = x2 y2 +1, y(0)=1.

в.

y

= x

2

y

2

+ ysin x, y(0)=

1

 

 

 

2 .

5.4. Методом последовательного дифференцирования найти пер-

вые k членов разложения в степенной ряд решения дифференциального уравнения при указанных начальных условиях.

а. y′′ = e y sin y, y(π)=1, y(π)= π2 , k = 3.

б.

y

′′′

= y

′′

+ y

2

+ y

3

+ x, y(0)=1,

2,

′′

 

 

 

 

y (0) =

y (0)= 0,5, k = 6.

в.

y

IV

 

 

 

 

2

 

 

′′

′′′

 

 

 

= xy + y x

 

, y(0)= y (0)= y (0)= y

(0)=1, k = 7.

5.5. Найти частное решение дифференциального уравнения по методу неопределенных коэффициентов.

а. y′ − 2xy = 0, y(0)=1.

б. y′′ − xy′ + y 1 = 0, y(0)= y(0)= 0.

15

Домашнее задание

5.6.Вычислить приближенно с точностью до 0,001 cos 2 .

5.7.Используя разложение подынтегральной функции в степенной ряд, вычислить указанный определенный интеграл с точностью

до 0,001.

 

0,1 ln(1

+ x)

 

 

 

 

 

 

 

а.

dx.

б.

1

3 1+

x2

dx.

 

 

 

x

4

 

0

 

 

0

 

 

 

5.8. Найти разложение в степенной ряд по степеням x решения дифференциального уравнения (записать три первых, отличных от нуля, члена этого разложения).

y′ = 2cos x xy2 , y(0)=1.

5.9. Методом последовательного дифференцирования найти первые 6 членов разложения в степенной ряд решения дифференциального уравнения при указанных начальных условиях:

y′′′ = yex x(y)2 , y(0)= y(0)= y′′(0)=1.

5.10. Найти частное решение дифференциального уравнения по методу неопределенных коэффициентов:

y′ − y = 0, y(0)=1.

Ответы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.1. а. 0,0314.

б. 0,716.

 

 

в. 3,02.

 

 

 

г. 1,61.

5.2. а. 0,856.

 

 

б. 0,015.

 

 

в. 0,124.

 

 

 

г. 0,508.

д. 0,161.

 

 

 

 

 

 

 

5.3. а. y = x +

1 x2

+

2

x3 +...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 x3

 

 

 

 

 

 

1

 

1 x

2

 

1

 

3

 

б. y =1+ x +

+...

 

 

 

 

в. y =

+

2 +

 

x3

+...

 

 

2

12

 

3

 

e

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

5.4. а. y =1+ π2 (x − π)+

(x − π)2 +...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б. y =1+ 2x +

x2

+ 11 x3 +

29 x4

+

101 x5

+...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

12

 

 

48

 

240

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

в. y =1+ x +

 

x2

 

+

 

 

x3

 

+

 

x5

 

+

4x6

 

+

9x7

+...

 

 

2!

 

 

3!

 

 

5!

 

 

6!

 

 

7!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

x4

 

 

 

x6

 

 

 

 

 

 

x2n

 

 

 

 

x2

 

5.5. а. y =1

+ x

 

 

+

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

+... +

 

 

 

 

 

+

... e

 

 

 

 

2!

3!

 

 

n!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б. y =

x2

x4

 

 

3x6

 

 

 

3

5 x8

 

 

 

 

 

 

(2n +1)!x2n+2

 

+

 

 

+

 

8!

 

 

+

 

 

 

 

 

8!

 

 

 

+...

+

 

 

+...

2!

 

4!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2n + 2)!

5.6. 0,999.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.7. а. 0,098.

 

 

 

б. 1,026.

 

 

5.8. y =1 + 2x

1 x2

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.9. y =1 + x +

x2

 

 

+

x3

 

+

x4

 

+ 0 x5 +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2! 3! 4!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.10. y =1 + x +

x2

+

x3

+ +

xn

+ (ex ).

 

 

2!

 

n !

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

З а н я т и е 6

Разложение функций в ряд Фурье на интервале [−π;π], четных и нечетных функций

Аудиторная работа

6.1. Разложить в ряд Фурье периодическую (с периодом 2π ) функцию f (x), заданную на отрезке [−π;π]:

а. ( ) 0, − π ≤ x < 0, f x = x 1, 0 x ≤ π.

0, − π ≤ x < 0,

б. f (x)= x

2 +1, 0 x ≤ π.

6.2. Разложить

в

ряд

Фурье

функцию

f (x)= x2

на

отрезке

[−π;π].

 

 

 

 

 

 

 

6.3. Разложить

в

ряд

Фурье

функцию

f (x)= 2x

на

отрезке

[−π;π].

 

 

 

 

 

 

 

17

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]