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

6.4. Разложить в ряд Фурье функцию f (x), заданную в интервале (0; π), продолжив (доопределив) ее четным и нечетным образом. Построить график для каждого продолжения.

а. f (x)= (x 5)2.

б. f (x)= 4

x

3

.

6.5. Разложить в ряд Фурье в указанном интервале периодическую функцию f (x) с периодом 2l :

а. f (x)= 4x 3, 5 < x < 5, l = 5. б. f (x)= 2x + 2, 1 < x < 3, l = 2.

6.6.Воспользовавшись разложением функции f (x) в ряд Фурье

вуказанном интервале, найти сумму данного числового ряда:

а. f (x)=

 

x

 

, (− π;π),

 

1

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1(2n 1)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б. f (x)= x2 , [− π;π],

(1)n+1

1

.

 

 

 

 

 

 

n=1

 

n2

Домашнее задание

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

а. ( ) 0, − π ≤ x < 0, f x = x + 2, 0 x ≤ π.

б. ( ) 0, − π ≤ x < 0, f x = 3 x, 0 x ≤ π.

6.8. Разложить в ряд Фурье функцию f (x)= 3

x

 

2

, заданную в ин-

тервале (0; π), продолжив (доопределив) ее четным и нечетным образом. Построить графики для каждого продолжения:

6.9. Разложить в ряд Фурье в ин тервале 3 < x < 3 периодическую функцию f (x) с периодом 2l , l = 3:

f (x)= 2x 3.

18

6.10. Воспользовавшись разложением функции f (x)= x в ряд Фурье в интервале [0;π] по косинусам, найти сумму числового ряда

1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

(2n 1)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответы

 

f (x)= π − 2

 

 

 

2

cos((2k 1)x)+ π − 2

sin((2k 1)x)

 

6.1. а.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

π k =1 (2k 1)2

 

 

π

k =1 2k 1

 

 

 

 

 

 

 

 

sin(2kx)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2k

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k =1

 

 

 

 

cos((2k 1)x)+ π − 4

sin((2k 1)x)

 

б. f (x)=

π + 4

1

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π k =1 (2k 1)2

2π

k =1

2k 1

 

 

 

sin(2kx)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2k

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k =1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.2.

x

2

=

π2

 

 

 

 

 

 

 

 

n cos nx

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

+ 4

(1)

n2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.3.

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)n+1 sin nx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

= 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(π − 5)2 (1)n + 5

 

 

6.4. а. (x 5)2 = π2 15π + 75

+

4

cosnx,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

π n=1

 

 

n2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2 (25n2 2)+ (1)n

(2 n2 (5 − π)2 )

 

 

 

 

 

(x 5)

 

 

=

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin nx.

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

n3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 4

 

 

1

 

 

6ln 4

(1)n 4

3 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б.

43

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos nx,

 

 

 

 

πln 4

 

 

π

 

9n2 + (ln 4)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1(1)n 4

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

43

 

=

 

 

nsin nx.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π n=19n2 + (ln 4)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

6.5. а. 4x 3

 

 

 

 

 

 

 

40

 

 

(1)n+1

 

 

nπ x

 

 

 

 

 

 

= −3 +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

 

 

 

.

 

 

 

 

 

π

 

 

n

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

nπx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

(1) sin

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б. 2x + 2 = 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.6. а.

 

π

2

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б.

π2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.7. а.

 

 

f (x)=

π + 4

2

 

 

cos((2k 1)x)

+ π + 4

sin((2k 1)x)

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

π k =1 (2k 1)2

 

 

 

 

 

4

 

k =1 2k 1

 

 

 

 

 

 

 

sin(2kx)

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

2k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k =1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б. f (x)=

6 − π +

2

cos((2k 1)x)+

6 − π

sin((2k 1)x)+

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

π k =1 (2k 1)2

 

 

 

 

 

k =1

2k 1

 

sin(2kx)

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

2k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k =1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

x

 

 

 

2 13

2

 

 

 

 

4ln3

1(1)n

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.8. 3

 

2

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

4n2 +(ln 3)2

cos nx,

 

 

 

 

 

 

 

πln3

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)n 3

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

2

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nsin nx.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π n=1 4n2 + (ln 3)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.9. 2x 3 = −3 +

12

(1)n+1

 

 

πnx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin

3

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.10.π2 . 8

20

З а н я т и е 7

Вычисление двойных и тройных интегралов в декартовых координатах

Аудиторная работа

7.1. Вычислить следующие повторные интегралы.

а.

2dx1(x2 + 2y)dy.

б. 1dxx2(x2 + y2 )dy .

 

0

0

 

 

0

0

 

 

1

1

2

(4 + z)dz.

1

x

x2 y2

в.

dx

dy

г. dx dy

xyzdz.

 

1

x2

0

 

0

x2

xy

7.2. Изменить порядок интегрирования в интегралах:

 

2

4

f (x, y)dy.

 

3

2 y

а.

dx

б.

dy f (x, y)dx.

 

2

x2

 

 

1

0

в. В интеграле примера 7.1. в построить область интегрирования. г. Представить двойной интеграл ∫∫ f (x, y)dxdy в виде повторного

D

интеграла при разных порядках интегрирования по x и по y , если известно, что область D ограничена линиями y = 2x, x = 0, y + x = 3.

7.3. Вычислить двойные интегралы по областям, ограниченным

указанными линиями:

 

 

а.

∫∫xydxdy; y = x 4, y2 = 2x.

 

 

 

D

 

 

 

б.

∫∫(x2 + y)dxdy;

y = x2 , y2 = x.

 

 

 

D

 

x + y = π.

 

в.

∫∫sin(x + y)dxdy;

y = 0, y = x,

 

 

D

 

2

 

7.4. Расставить

пределы интегрирования в

интеграле

∫∫∫ f (x, y, z)dxdydz , если область

V ограничена

плоскостями

V

x = 0, y = 0, z = 0, 2x + 3y + 4z =12 .

21

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]