Математика. Сборник задач. Учебное пособие-1
.pdf
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
