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

Математический анализ. Сборник задач для контрольных работ во втором семестре. Учебно-методическое пособие

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
12.08.2026
Размер:
908 Кб
Скачать

Интегральное исчисление функций многих переменных. Криволинейные интегралы

Вариант 6

1. Вычислите массу однородной дуги кривой с плотностью

=

27

;

x =13cos t,

 

 

 

 

 

3/2

 

l : y = 2(cos t)

,

 

 

z = 5

+

7 cos t,

 

 

 

 

 

 

t

 

0;

 

 

 

 

 

 

2

.

dl

2. Вычислите криволинейный интеграл , где

AB x2 + y2 + 4

 

– отрезок, соединяющий точки A(0; 0)

и

B (1; 2) .

 

 

3.

Вычислите криволинейный интеграл

 

(xy 1)dx + x

2

ydy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AB

 

 

 

 

 

x = cos t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дуге AB :

, обходимой в положительном

 

 

 

y = 2sin t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

направлении от точки

A(1; 0) до точки

B (0; 2) .

 

 

4.

Вычислите интеграл по замкнутому контуру L ,

 

 

 

обходимому в положительном направлении:

 

 

 

xdy dx .

 

 

 

 

 

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2;1)

 

 

 

 

 

 

 

5.

Вычислите интеграл

 

(2x +1)dx + (2 y

2

+1)dy .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1;1)

 

 

 

 

 

 

 

AB

по

6. Проверьте, является ли заданное выражение полным

дифференциалом некоторой функции u восстановите эту функцию:

(y2exy2 1)dx + (2xyexy2 1)dy

(x,

.

y )

, и

31

Дифференциальные уравнения 1 порядка

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ

Для успешного выполнения контрольных работ по теме «Дифференциальные уравнения» студенту необходимо:

ЗНАТЬ:

общий вид дифференциального уравнения первого и высших порядков. Понятие общего и частного решения (общего и частного интеграла) дифференциального уравнения;

теорему существования и единственности решения задачи Коши для дифференциального уравнения;

общий вид и методы решения дифференциальных уравнений с разделенными и разделяющимися переменными, однородных, линейных, уравнений Бернулли, в полных дифференциалах;

общий вид и методы решения дифференциальных уравнений второго порядка, допускающих понижение порядка;

общий вид и свойства решений линейных однородных дифференциальных уравнений высших порядков, структуру общего решения линейного однородного дифференциального уравнения;

общий вид и структуру общего решения линейного неоднородного дифференциального уравнения.

32

Дифференциальные уравнения 1 порядка

УМЕТЬ:

определять тип дифференциального уравнения первого и высших порядков и выбирать соответствующий метод решения;

находить частное решение дифференциального уравнения, удовлетворяющее заданным начальным условиям;

находить фундаментальную систему решений линейного однородного дифференциального уравнения с постоянными коэффициентами высшего порядка и записывать общее решение;

решать линейные неоднородные дифференциальные уравнения с произвольной правой частью методом Лагранжа (вариации постоянных);

находить общее решение линейного неоднородного дифференциального уравнения высшего порядка с правой частью специального вида.

Таблица баллов контрольной работы «Дифференциальные уравнения 1 порядка»

задача

1

2

3

4

5

всего

 

 

 

 

 

 

 

балл

1

1

1

1

1

5

 

 

 

 

 

 

 

Таблица баллов контрольной работы «Дифференциальные уравнения высших порядков»

задача

1

2

3

4

5

6

всего

 

 

 

 

 

 

 

 

балл

1

1

1

1

1

1,5

6,5

 

 

 

 

 

 

 

 

33

Дифференциальные уравнения 1 порядка

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ ПЕРВОГО ПОРЯДКА

Вариант 1

Найти общее решение уравнения или частное решение, если заданы начальные условия

1.

2.

3.

4.

(1+ y

2

)dx

+ 2xy dy = 0 .

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

sin x

 

 

 

+

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

,

y

y

 

 

2

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

cos

x

 

 

 

cos

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

+ ln y

 

dx +

x

 

+ ln x

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

x

 

 

 

 

 

 

y

+ 2 y = y

 

e .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

dy

=1. = 0

.

5.

x

(y x) y =

y

2

 

, y (1) =1.

Вариант 2

Найти общее решение уравнения или частное решение, если заданы начальные условия

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

1.

xy

= 3y x .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

(y +

xy )dx xdy = 0 .

3.

xy

 

+ y = y

2

x

2

ln x .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

(x

2

 

 

+ 2xy

2

= 0

,

y

 

 

 

 

1)y

 

5.

ey dx (3y2 + xey )dy

(

2

= 0 ,

)

= −1.

y (0) =1.

34

Дифференциальные уравнения 1 порядка

Вариант 3

Найти общее решение уравнения или частное решение, если заданы начальные условия

1.

 

y =

xy

2.

(x +1)dy

xtg2

+(y2

y

.

x

)

 

1 dx

=

0

,

y (1) =

2

.

3.

4.

5.

(3x

2

2

 

 

y y tg

3y

2

y +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x ln y)dx +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x =

1

 

.

 

3

 

 

 

cos

x

 

 

 

 

 

y

3

= x ,

 

y (0

 

 

2 y

) =

x2 y

1.

dy

=

0

.

Вариант 4

Найти общее решение уравнения или частное решение, если заданы начальные условия

1.dx + x2 + 4 tg y dy =

2.y = 2x (y + x2 ), y (1)

3.y + 2xy = 4x3 y3e2x2 .

 

 

 

 

4.

(1+ 2x tg y)dx + 3y2

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

 

(2

xy x)+ y = 0 .

y

0 , y (0)

= 0 .

+ x2 cos2 y

=

 

.

3

 

 

dy = 0 .

35

Дифференциальные уравнения 1 порядка

Вариант 5

Найти общее решение уравнения или частное решение, если заданы начальные условия

1.

e

y

(x

2

+1)dy

2x (e

y

+1)dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

3

 

 

 

 

2.

 

 

 

 

 

= 2x .

 

 

 

 

xy

 

x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

y dx + (y x)dy = 0 .

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

2

 

 

 

 

4.

 

 

y tg x = −

 

 

 

,

 

y ( ) =

 

 

 

 

 

 

y

cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

 

 

 

y

=

4 y

2

x

2

,

y (1) =

 

 

 

 

xy

 

 

 

= 0

1 . 2, 5

.

.

Вариант 6

Найти общее решение уравнения или частное решение, если заданы начальные условия

1.y y ctg x = sin2 x .

2.

x (1+ y

2

)dx + y (1+ x

2

)dy

= 0 .

 

 

 

 

3.

 

y tg x = y

4

cos x sin x

,

y ( )

 

y

 

4.

 

 

y

= y (ln y ln x) , y (1) = e

xy

 

sin 2x

 

 

 

 

 

sin

2

x

 

 

 

 

 

5.

 

 

 

 

+ x dx + y

 

 

2

dy

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= .

=

1 .

0 .

36

Дифференциальные уравнения высших порядков

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ ВЫСШИХ ПОРЯДКОВ

Вариант 1

1.Найти общее решение уравнения:

2.Найти решение задачи Коши:

( y )2 3yy = 0,

y (0) =1, y (0) = 3

xy = y ln

.

y x

.

3.Найти общее решение уравнения: y 10 y + 25y = e5x .

x2

4.

Найти общее решение уравнения:

y

 

4 y

 

+ 3y = (2x 1)e

3x

 

 

 

 

5.

Найти общее решение уравнения:

y

 

6 y

 

+ 9 y = e

3x

cos x .

 

 

 

 

 

 

 

 

=

2x + y 2e

t

 

 

 

6.

Найти общее решение системы

x

 

.

 

 

 

 

 

y = 3x + 4 y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

Вариант 2

1.Найти общее решение уравнения:

2.Найти решение задачи Коши:

yy

 

y

 

2

= y

4

,

y (0) =1,

 

(0) =1.

 

 

 

 

 

 

y

3.Найти общее решение уравнения:

2 + (x

y + 4 y

2) y =

= −

2

sin

 

y

. x

.

4.Найти общее решение уравнения: y 4 y = (3 4x)e2x .

5. Найти общее решение уравнения:

y

 

 

x =

6. Найти общее решение системы

y =

+4 y +13y

xy 5 4x + 4 y .

=

20 cos 3x

.

37

Дифференциальные уравнения высших порядков

Вариант 3

1. Найти общее решение уравнения:

x ( y

 

+1)+ y

 

= 0 .

 

 

2.Найти решение задачи Коши:

 

 

 

(y )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5y

 

=

 

 

(0) = 5 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

, y (0) =1, y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12e

2x

 

3. Найти общее решение уравнения:

y

 

+ 4 y

 

+ 4 y =

 

.

 

5

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Найти общее решение уравнения:

 

 

 

 

 

2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

+ y

2 y = (7

3x)e .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Найти общее решение уравнения:

y

 

4 y

 

+ 4 y = e

2x

sin x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x = y

 

 

 

 

 

6. Найти общее решение системы

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

y = x + 2e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

Вариант 4

1.Найти общее решение уравнения:

2.Найти решение задачи Коши:

yy y

2

= y

2

ln y,

y (0) =1,

y (0)

 

 

2 =

1

xy +

.

y =

0

.

3. Найти общее решение уравнения:

y

 

+ y =

1

.

sin x

 

 

 

 

 

 

4.Найти общее решение уравнения:

y + 3y + 2 y =

(

5 4x

)

e

x

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Найти общее решение уравнения:

y

 

+16 y = 65e

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

x = x + 2 y + 2e

 

 

6. Найти общее решение системы

y = 3x + 6 y et

38

cos 4x

.

.

Дифференциальные уравнения высших порядков

Вариант 5

1. Найти общее решение уравнения:

2. Найти решение задачи Коши:

 

(y )

 

 

 

2

 

 

y

7 y

= 0,

y (0) = −1, y (0) = 7

 

 

 

3. Найти общее решение уравнения:

4. Найти общее решение уравнения:

xy = y +

.

y + 4 y =

x

2

.

 

4

 

sin

2

x

 

.

 

 

 

 

 

2x

 

 

y

3y

+ 2 y = (8x 3)e .

 

 

 

 

 

5.

Найти общее решение уравнения:

 

 

 

 

 

 

 

6.

Найти общее решение системы

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

y x=

+4 y =17e

=x + 4 y

x + y e

3t

 

x

.

sin 2x

.

Вариант 6

1.

Найти общее решение уравнения:

1(x + 3) y

 

= y

 

.

 

 

 

 

2.

Найти решение задачи Коши:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yy

 

 

 

 

ln y = y

 

2

,

y (0) =1,

 

(0) =1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 yy

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

2x

3.

Найти общее решение уравнения:

y

 

4 y

 

+ 4 y =

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

+ 9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

Найти общее решение уравнения:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 y

5 y

+ 2 y = (3x 1)e .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

5.Найти общее решение уравнения: y + 6 y + 9 y = e3x sin x .

x = x 5y 8

 

6. Найти общее решение системы

y = −x 3y

.

 

 

39

 

 

Числовые и функциональные ряды. Ряды Фурье

ЧИСЛОВЫЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ РЯДЫ. РЯДЫ ФУРЬЕ

Для успешного выполнения контрольной работы студенту необходимо:

ЗНАТЬ:

определение сходящегося ряда; необходимый признак сходимости ряда;

достаточные признаки сходимости знакоположительных рядов (признаки сравнения, Даламбера и Коши);

понятия абсолютной и условной сходимости знакопеременных числовых рядов, признак абсолютной сходимости знакопеременного ряда, признак сходимости знакочередующегося ряда (теорема Лейбница);

определение области сходимости функционального ряда, интервала сходимости степенного ряда; теорему Абеля об интервале сходимости степенного ряда;

общий вид рядов Тейлора и Маклорена; ряды Маклорена и их интервалы сходимости для некоторых элементарных функций;

определение ряда Фурье, общий вид ряда Фурье по основной тригонометрической системе в действительной и комплексной формах, теорема Дирихле о представлении функций рядом Фурье и сходимости полученного ряда.

40

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]