Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Специальные главы математического анализа сборник задач. Учебное пособие.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
11.08.2026
Размер:
650 Кб
Скачать

6.Операционное исчисление

47.Проверить, являются ли оригиналами функции:

a) f(t) = η(t) cos t;

b) f(t) = η(t) t3;

c) f(t) = η(t) 2e5t;

 

η(t)

 

 

 

 

t

 

3

d) f(t) =

 

 

;

e) f(t) = η(t) 34 ;

f) f(t) = η(t) et ;

t − 2

g) f(t) = η(t) 2e−5t; h) f(t) =

η(t)

 

; i) f(t) = η(t) ch 2t;

t + 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j) f(t) = η(t) tg t;

k) f(t) = e(2+4i)t;

l) f(t) = η(t) e(2+4i)t;

m) f(t) = η(t) ln(1 + t); n) f(t) = η(t) ln(t);

 

sin t

p) f(t) = η(t) bt, b > 0, b ̸= 1.

o) f(t) = η(t)

 

 

 

;

 

t

 

48. Пользуясь определением, найти изображения функций: a) f(t) = η(t) t2; b) f(t) = η(t) e3−t; c) f(t) = η(t) cos 2t.

49. Найти изображения, используя свойство линейности:

a) f(t) = 1 + 2t + 5t2; c) f(t) = 4 cos 2t sin 5t; e) f(t) = 8 cos4 t;

g) f(t) = sin t sin 3t; i) f(t) = sh tch t;

b) f(t) = −6 cos2 3t; d) f(t) = sin3 3t;

f) f(t) = −t3 + 12e−4t; h) f(t) = sin 2t cos 4t;

j) f(t) = 12ch2t.

50. Найти изображения, пользуясь теоремой смещения:

a) f(t) = et sin t;

b) f(t) = e−4t cos 3t;

 

c) f(t) = t2e−5t;

d) f(t) = sh t sin 4t;

2te−t.

e) f(t) = te3t + et sin2 3t;

f) f(t) = et cos 6t

 

 

 

51. Найти изображения, применяя теорему о дифференцировании изображения:

a) f(t) = t sin t;

b) f(t) = t2sh3t;

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

d) f(t) = t2 cos t;

e) f(t) = t sin t cos 4t;

f) f(t) = t3e−5t.

14

52. Пользуясь теоремой о дифференцировании оригинала, найти

изображения дифференциальных уравнений: a) x+ x = et, x(0) = 1;

b) x+ 2x = sin t, x(0) = 0;

c) x′′ + x = cos t, x(0) = −1, x(0) = 1;

d) x′′′ + x = 0, x(0) = 0, x(0) = −1, x′′(0) = 2; e) x′′ − x= tet, x(0) = x(0) = 0;

f) x(4) − x′′ = 1, x(0) =, x(0) = x′′(0) = x′′′ = 0; g) x′′ + x = tet + 4 sin t, x(0) = x(0) = 0.

53.Пользуясь теоремой об интегрировании оригинала, найти изображения интегралов:

t

 

 

t

 

 

t

 

a) f(t) = Z0

τ sin τdτ;

b) f(t) = Z0

τ2edτ; c) f(t) = Z0

sin2 τdτ;

 

t

 

 

 

t

 

 

d) f(t) = Z0

(τ + 2) cos2 τdτ;

f) f(t) = Z0

τch2τdτ.

54.Используя теорему об интегрировании изображения, найти изображения:

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

sin2 t

 

 

a) f(t) =

sin t

; b) f(t) = Z0

sin

τ

dτ; c) f(t) =

;

 

t

 

τ

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

d) f(t) =

1 − cos t

; e) f(t) =

et − 1 − t

; f) f(t) = Z0

 

eτ − e−τ

dτ.

t

t

τ

55.Найти значения несобственных интегралов, пользуясь теоремой об интегрировании изображения:

Z0

t

e−at − e−bt

 

a)

dt, (a > 0, b > 0);

 

15

Z

b) cos at − cos btdt, (a > 0, b > 0); t

0

Z

c) sin at sin btdt, (a > 0, b > 0); d) t

Z

sint tdt.

0

0

56.Построить графики функций и найти их изображения, пользуясь теоремой запаздывания:

a) f(t) = η(t − 3) sin2(t − 3); c) f(t) = η(t − 2) t2;

e) f(t) = η(t − 7) e2t−14; g) f(t) = η(t − π) sin t; i) f(t) = η(t − 2) (t − 1)2;

b) f(t) = η(t) t2;

d) f(t) = η(t − 2) et;

f) f(t) = η(t) sin(t − π/4);

h) f(t) = η(t − 1) (t2 + 2t − 1); j) f(t) = η(t − π/2) cos2 t.

57.Найти изображения функций, заданных графически, пользуясь теоремой запаздывания:

1

 

r@@

 

 

1

 

 

r@@

 

1 r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

f(t)

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f(t)

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f(t)

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

)

 

r

 

 

 

@2r -

t

 

 

 

b)

 

1r

 

 

 

 

 

 

 

 

@3r -

t c)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

f(t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f(t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f(t)

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 4

 

 

4

 

 

 

d)

 

1

 

 

r

 

sin t

 

 

2

rQQ

QQ

 

 

 

 

 

 

 

t f)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

-

 

 

 

 

 

e)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

πr

-

t

 

2

 

 

Q5r

-

 

1

 

 

r

 

 

 

 

 

 

sin(t − 4

)

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f(t)

 

6

 

 

 

 

r

 

 

 

f(t)

 

6

 

r

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f(t)

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2r

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

et−2

1

 

r

1r

 

 

 

 

 

 

 

2r

3r -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g)

 

 

 

 

 

 

 

 

-

th

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

t

i)

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f(t)

@

 

r

@

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

j)

 

@

 

@

 

 

 

T = 1, 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@@ -

1 2 3 t

16

58.Найти изображения интегралов, пользуясь теоремой о св¼ртке:

Rt

 

Rt

 

R0t

 

t

et−τ sin τdτ;

t

eτ sin(t − τ)dτ;

t

 

a)

b)

c) (t − τ)2sh τdτ;

0

 

0

 

f) R0

 

d) R0

e3(t−τ)τ2dτ;

e) R0

τ3ch 7(t − τ)dτ;

τ cos 2(t − τ)dτ.

59. Найти оригиналы и построить их графики по заданным изоб-

ражениям:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a) F (p) =

pe−p

 

 

 

; b) F (p) =

 

 

e−3p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p2 + 4p + 5

p + 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e−2p

 

 

 

 

 

e−p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c) F (p) =

 

 

 

 

,

d) F (p) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p2 + 4p + 3

 

 

p2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

60. Найти оригиналы по заданным изображениям:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2p + 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a) F (p) =

 

 

 

;

 

 

 

b) F (p) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

p3 + 2p2 + p

 

 

p3 + 4p2 + 5p

 

 

 

 

 

c) F (p) =

1

 

 

 

 

 

 

d) F (p) =

 

 

 

 

e−p

 

+

 

pe−2p

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

p2(p2 + 1)

 

 

 

 

p2 − 2p + 5

p2 + 9

e) F (p) =

 

 

p

 

 

 

 

f) F (p) =

 

 

1

 

 

 

(e−2p + 2e−3p + 3e−4p);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(p2 + 1)2 ;

 

 

 

 

p2 + 1

g) F (p) =

1

 

 

 

;

h) F (p) =

 

 

 

 

e−p

+

pe−2p

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

p

2

 

 

 

 

 

2

 

4

 

 

 

(p − 1) (p + 2)

 

 

 

 

 

 

− 1 p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e−p/2

 

 

 

 

 

 

 

 

e−p

 

2e−2p

 

 

 

6e−3p

i) F (p) =

 

; j) F (p) =

 

 

 

 

+

 

 

+

 

 

 

 

p(p + 1)2(p2 + 4)

 

 

 

p2

p3

 

 

p4 .

61. Найти решения дифференциальных уравнений с заданными

начальными условиями: a) x+ x = et, x(0) = 1;

b) x+ 2x = sin t, x(0) = 0;

17

c) x′′ + x = cos t, x(0) = −1, x(0) = 1;

d) x′′′ + x = 0, x(0) = 0, x(0) = −1, x′′(0) = 2; e) x′′ − x= tet, x(0) = x(0) = 0;

f) x(4) − x′′ = 1, x(0) =, x(0) = x′′(0) = x′′′ = 0; g) x′′ + x = tet + 4 sin t, x(0) = x(0) = 0.

62. Найти решения дифференциальных уравнений с заданными начальными условиями и графически заданной пра-

вой частью:

 

 

 

f(t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a) x′′ + 9x = f(t); x(0) = 0, x(0) = 1;

 

1

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

f(t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b) x′′ + x = f(t); x(0) = 0, x(0) = 0;

 

1

 

r

 

 

 

 

 

 

cos t

 

 

 

 

 

 

 

π-

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c) x′′ + x = f(t); x(0) = 0, x(0) = 0;

d) x′′ − x = f(t); x(0) = 0, x(0) = 0;

 

 

 

f(t)

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e−t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1r

-

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f(t)

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

−1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

r

18

63.Найти решения однородных дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами, применяя теорему о дифференцировании изображения:

a) tx′′ + (2t − 1)x+ (t − 1)x = 0;

b) x′′ + (t + 1)x+ tx = 0, x(0) = 1, x(0) = −1.

64.Найти решения дифференциальных уравнений, применяя формулу Дюамеля:

 

 

1

 

 

 

 

 

 

a) x′′ − x =

 

 

 

, x(0) = x(0) = 0;

et + 3

b) x′′ − x=

 

 

 

e2t

 

 

 

,

x(0) = x(0) = 0;

 

 

(1 + et)2

c) x′′ − x=

1

 

 

, x(0) = x(0) = 0;

 

 

 

 

 

 

1 + et

d) x′′ + x=

1

 

 

,

x(0) = x(0) = 0;

 

 

 

 

 

 

2 + cos t

e) x′′ + x = e−t2,

 

x(0) = x(0) = 0.

65. Найти решения

 

систем дифференциальных уравнений

с заданными начальными условиями:

a)

x+ y= 0,

y(0) = −1;

 

x + y = 0,

x(0) = 1,

b)

x+4y+ 3y

= 0,

y(0) = 0;

 

3x + 2x + y

= 1,

x(0) = 0,

c)

y+ 2x + 2y =2e−4t, y(0) = 0;

 

x + x + y = e 2t,

x(0) = 0,

d)

2x′′ + x − y= −3 sin t, x(0) = 0, x(0) = 1,

 

x + y= − sin t,

y(0) = 0;

e)

x′′ − y= 0,

 

 

 

 

x(0) = −1, x(0) = 1,

 

x − y′′

= 2 sin t, y(0) = 1, y(0) = 1;

19

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]