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

Математика. Сборник задач. Учебное пособие-1

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
15.08.2026
Размер:
1 Мб
Скачать

Формулы дифференцирования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

(c) 0 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2)

(u ) u 1 u ,

 

 

в частности

u

 

 

1

 

 

u ;

 

 

2

 

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3)

(

u

 

u

ln u

 

,

 

в частности (e

u

)

 

e

u

u

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

u

,

 

 

 

 

 

 

1

u ;

4)

(loga u)

 

 

в частности (ln u)

 

 

u ln a

u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5)(sin u) cosu u ;

6)(cosu) sin u u ;

7)(tgu) cos12 u u ;

8)(ctg u) sin12 u u ;

9) (arcsin u)

 

 

1

 

 

u ;

 

 

 

1 u2

 

10)

(arccosu)

 

 

1

 

u ;

 

1 u2

11)

(arctgu)

1

 

u ;

 

1 u2

 

12)

(arcctg u)

 

 

 

1

 

u .

1

u2

Задачи

1. Найти производные указанных функций:

 

 

 

 

 

1) y x3 x2 / 5 2x 4 ;

2)

y

x

3

 

9

;

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

3) y x3 x 3sin1 ;

4)

y

1

 

 

2

 

 

7x ;

3 x2

x5

 

 

 

 

 

 

51

5) y 5 2x 3 ctg x ;

 

6)

y tg x ctg x ;

 

 

 

4

 

 

 

 

 

7)

y 10arctg x 7ex ;

 

8)

y x3 log2 x ;

 

9)

y (x2

x 1) (x2

x 1) ;

10) f (t) 1

et ;

 

 

z

y 1 arcsin y .

 

1

et

 

11)

 

 

 

 

2. Найти производные указанных порядков:

 

 

1)

y tg3x, y ? ; 2)

y x cos x,

y ? ; 3) y ln2 x,

y ? ;

4)

y x ln x, y ? ; 5) y e2x , y(V ) ? .

 

 

3. Найти производную и дифференциал заданных функций:

 

 

 

5

 

5

 

 

 

4x

2

3x 5

 

 

1)

y 3x4

2

;

2)

y

 

;

 

 

 

4 x

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

3)

 

y 3 x 5 ;

 

4)

 

y arccos 2x

1 4x2 ;

5)

y (x2 tg x 1)10 ;

6)

y ln

 

 

x2

;

 

1 5x

 

7)

 

y 2tg x x sin 2x ;

8)

 

y

 

 

 

6x

 

63 2 2x ;

 

 

3 2 2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9)

 

y 3 (4 2x2 )5 ;

 

10)

y

 

 

x arctg

x ;

11)

y e3x 2x tg3x ;

12)

y sin(cos x) ;

 

13)

y arctg (1/x) ;

 

14)

y x2 sin3x ;

 

15)

y cos(2x) ln(x2 1) ;

16)

y

1 tgx

 

;

 

 

1 tgx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y sin2 (3x) ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

17)

 

18)

y cos2 (x 2) x3 ln x ;

19)

y 10x tg(2x) 3 ;

20)

y e2x sin x2 ;

 

21)

y arctg (2x 3)e3x ;

22)

y e x2 e2x ;

 

52

23)

y (x2 1) ln x 3 ;

24)

y x2 ln x sin 3 ;

 

25)

y (x 5)lg x ;

 

26)

y x5ctg(7x 2) ;

x sin x 10 ;

27)

y arcsin (2x x3 ) ;

28)

y x2 7

 

x 1

29)

y 3x 1 sin x ;

 

 

 

30)

y arccos(x2 1) ;

 

31)

y

x cos x ;

 

32)

y sin x2

sin3 2x ;

 

33)

y ln(1 tg x) ;

 

34)

y 2cos3(x) ;

 

 

 

35)

y arcsin

x 5 ;

 

36)

y 5 2x xsin x2 ;

 

37)

y ln

5

1 5x

;

 

38)

y ln 3

sin6 x

;

 

1

5x

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

39)

y e x 1

;

 

 

 

 

 

40)

y e x cos

2x ;

 

 

 

x 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 x

 

 

 

 

 

 

 

3

)

 

 

 

41)

y x

 

;

 

42)

x tg (t

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

x

 

1 sin2 t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 0.5sin t

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

3)

 

 

 

 

 

43)

x arcsin(t

 

 

 

;

44)

 

 

 

 

 

 

.

 

 

y arccos 2t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

cos3(0.5t2 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Найти предел, используя правило Лопиталя:

 

 

 

 

1)

lim x ctg2x ;

 

 

 

 

 

2)

lim

ln(x 5)

;

 

 

x 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 4 x 3

 

 

 

3) lim arcsin(4x) ; x 0 5 5e 3x

5)

lim

 

x2 x 1

;

 

 

ln(1 x2 )

 

 

x

 

 

 

7)

lim

ln(2x 1) ;

 

 

 

x

 

3 2x 3

 

 

 

 

1

 

x

 

 

9)

lim

 

 

 

 

 

;

 

 

x 1

 

x 1 ln x

 

 

 

4)

lim

1

 

1

 

 

;

 

 

 

 

ex 1

 

x 0

x

 

 

 

6)

lim ln(x 7) ;

 

x

3 x 3

 

8)

lim

3 x ln x ;

 

x 0

 

 

10)

lim

arctg (4x)

;

 

x 0

2 2e 2x

 

53

11) lim x3 4x2 4x ; x 2 x3 12x 16

13) lim (x2 x 1)1/ x ; x 0

15) lim (e2x x)1/ x ; x 0

17) lim (ctg (x))1/ln(x). x 0

12)

lim

 

1

1

 

;

 

 

 

 

x 0

sin(x)

x

 

 

14)

lim

 

sin(x)

tg(x) ;

 

x

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

16)

lim x3/(1 ln(x)) ;

 

 

 

x 0

 

 

 

 

 

 

5.Средствами дифференциального исчисления найти экстремумы

иточки перегиба функции:

1)y x3 – 9x2 24x –16;

2)y x3 – 11x2 39x – 45;

3)y x3 6x2 9x 4;

4)y x3 x2 – 5x 3;

5)y 1(1 x2 );

6)y x – ln (x 1);

7)y e x2 .

6. Найти уравнение касательной и нормали в точке перегиба функ-

ции y = x3 3x2 + 3x – 5.

7. Найти угол между касательными к графику функции

f (x) x3 4x2 3x 1 , проведенными в точках с абсциссами

x 0 и

x1 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Найти асимптоты функции:

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

y

x4

 

 

y

(x 3)2

 

 

y

2 4x2

 

 

 

;

 

2)

 

 

;

3)

 

 

 

;

x3

 

 

4(x

1)

1 4x2

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

y

x2

16

 

 

y

3 x2

 

 

y

x3 1

 

 

4)

 

 

 

;

5)

 

;

 

6)

 

 

.

 

4x

x 2

 

4x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

54

9. Вычислить приближенное значение:

1) sin 31 ;

2) 4 15 ;

3) 4 256,96 ;

4) 5 32,85 .

10. Исследовать функцию средствами дифференциального исчисления и построить ее схематический график:

1)

f (x)

x

2

 

;

 

2)

f (x)

 

2x2

 

;

4(x

2)

 

4x2 1

 

 

 

 

 

 

 

 

3)

f (x)

2x 1

;

 

 

 

4)

f (x)

(x 1)3

;

x2

 

 

 

 

 

2x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

x

 

 

 

 

f (x) (x 1)2 e

 

;

 

f (x)

 

5)

x 1

6)

arctg (x) .

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.Найти наибольшее и наименьшее значения функции y x4 2x2 3 на отрезке [ 2; 3] .

12.Найти наибольшее и наименьшее значения функции y 2x2 20x 3 на отрезке 1; 9 .

13. Представить функцию

y f (x)

в виде многочлена пятой степе-

ни относительно двучлена x x0 :

 

 

 

 

 

 

1)

y 3 x ,

x 1 ;

 

2)

y ln(5x 3) ,

x –2 / 5 ;

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

0

3)

y sin x 4 ,

x0 2 ;

4)

y

 

1

 

,

x0 1 .

 

x)

2

 

 

 

 

 

(3

 

 

 

55

7. ИНТЕГРАЛЬНОЕ ИСЧИСЛЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ И СВОЙСТВА

Функция F(x) называется первообразной функции f(x) на интервале (a; b) , если для любого x (a; b) выполняется равенство

F (x) f (x) .

Неопределенным интегралом от функции f(x) называется семей-

ство первообразных F(x) + С, где С – произвольное число, и обознача-

ется:

f (x)dx F(x) C .

 

Свойства неопределенного интеграла

1)

d f (x)dx f (x)dx, f (x)dx

f (x) ;

2)

dF(x) F(x) C ;

 

3)

af (x)dx a f (x)dx, a const 0 ;

4)( f (x) g(x))dx f (x)dx g(x)dx ;

5)Если f (x)dx F(x) C , то и f (u)du F (u) C, u (x) .

Таблица неопределенных интегралов

1) 0dx C ;

x 1

2) x dx 1 C, 1 dx x C ; 3) dxx ln x C ;

56

4) axdx

ax

C ;

ln a

 

 

5)exdx ex C ;

6)sin xdx cos x C ;

7)cos xdx sin x C ;

8)tg xdx ln cos x C ;

9)ctg xdx ln sin x C ;

10)cos12 x dx tg x C ;

11)sin12 x dx ctg x C ;

12)sin1 x dx ln tg 2x C ;

 

 

 

1

 

 

 

dx

ln

 

 

 

 

x

 

 

 

C ;

 

 

 

 

13)

 

 

 

 

 

 

tg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14)

 

 

 

dx

 

 

arcsin

x

C ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

2

x

2

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 a2

 

C ;

 

 

 

 

15)

 

 

 

 

ln

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 a2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16)

 

dx

 

 

1 arctg

x

C ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a2 x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17)

 

dx

 

 

1

 

 

 

 

 

a x

 

C ;

 

 

 

 

 

ln

 

 

 

 

 

a2 x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2a

a x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18)

 

a2 x2 dx

 

x

 

 

 

 

a2 x2

a2 arcsin

x

C ;

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

19)

 

x2 a2 dx

x

 

 

 

x2 a2

a2 ln

 

x

 

x2 a2

 

C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

57

Формула интегрирования по частям: udv u v vdu .

 

b

 

 

ba F(b) F(a) .

Формула Ньютона-Лейбница: f (x)dx F(x)

 

 

 

 

a

 

 

 

Площадь плоской фигуры, ограниченной кривыми f1(x) и f2 (x) ,

прямыми x = a, x = b при условии

f1(x) f2 (x) можно найти по фор-

муле:

 

 

 

 

b

b

b

S f2 (x)dx f1(x)dx ( f2 (x) f1(x))dx .

a

a

a

Площадь плоской фигуры в полярной системе координат, ограниченной непрерывной линией r = r( ) и двумя лучами = и = :

S1 r2 ( )d . 2

Длина дуги плоской кривой AB, описываемой уравнением y = f(x), где a x b:

b

 

2

 

l

 

dx .

1 f (x)

 

a

Длина дуги плоской кривой AB, заданной в параметрической форме

x x(t),

 

 

 

2

 

2

 

 

t : l

 

dt .

 

 

x (t)

 

y (t)

 

y y(t),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Длина дуги плоской кривой AB, заданной в полярной системе координат:

 

r( )

2

 

2

 

r = r( ), : l

 

d .

 

r ( )

 

58

Объем тела вращения вокруг оси OX криволинейной трапеции ограниченной непрерывной линией y = f(x), f(x) 0, где a x b:

b

Vx y2 (x)dx .

a

Объем тела вращения вокруг оси OY криволинейной трапеции ограниченной непрерывной линией x = (y), (y) 0, где c y d:

d

Vy x2 ( y)dy .

c

Площадь поверхности вращения вокруг оси OX криволинейной трапеции ограниченной непрерывной линией y = f(x), f(x) 0, где a x b:

b

2

 

 

dx .

Sx 2 y(x) 1 y (x)

 

a

Задачи

1. Найти неопределённые интегралы, результаты проверить дифференцированием:

с использовавнием свойств и таблицы неопределенных интегралов:

 

2

 

3

 

 

 

2

 

3

 

1

 

1) (x

 

x

 

x cos x)dx ;

2)

3x

 

 

 

x

 

dx ;

 

 

 

 

1 x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3)

ctg x x3 3

x dx ;

4)

(x 2 5x 1 3sin x)dx ;

5)

 

x2 x x 1

dx ;

6)

(2ex 2 x )dx ;

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

(4x 5x )dx ;

 

 

1

 

 

7)

 

8)

 

 

 

x dx ;

 

 

 

 

 

 

 

cos2 x

 

 

59

9)1 2x x2 dx ;

x

11) 1 1x2 ex 1 dx ;

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10)

 

 

1 x2

 

 

4 x2

dx ;

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

12)

 

 

x

 

 

 

 

 

 

1 x2

 

dx .

 

 

 

 

 

 

 

с использовавнием приема внесения функции под знак дифференциала или замены переменной:

 

 

(x 1)4

3sin(2x 1) dx ;

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

13)

14)

 

 

 

 

 

 

 

 

dx ;

 

 

2x

4x 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin2

 

 

 

 

 

1

 

2x 1

 

2

 

 

 

 

1

 

 

 

3x

 

15)

 

 

 

2

 

(x 1)

 

dx ; 16)

 

 

 

 

 

2

dx ;

 

 

 

 

 

4

4x2

 

3x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17)

 

7x 4

 

1 9x2

 

dx ;

 

 

 

 

 

19)

 

 

1 2x2

dx

;

 

 

xe

 

 

 

21)

 

 

 

 

1

 

dx

 

x

3

(x 3)3

 

 

 

 

 

23)

xex2 dx ;

 

 

 

25)

esin x cos xdx ;

 

 

27) sincos3xx dx

29) ln2 x dx ; x

с использовавнием метода

31) xe1 2xdx ; 33) arctg xdx ;

18)

(tg10x 102x 10 )dx ;

20)

 

 

dx

 

;

 

 

 

x ln x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22)

 

 

xdx

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 4

 

24)

x3

x4

5dx ;

26)

x2 cos x3dx

 

28)

 

 

x2

 

 

 

dx ;

 

9

x6

 

 

 

 

 

 

30)

 

 

 

 

1

 

dx .

(2 x)

1 x

 

 

 

интегрирования по частам:

32)

xsin 2xdx ;

 

34)

x arccos xdx ;

 

60

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]