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

МАТЕМАТИКА

.pdf
Скачиваний:
59
Добавлен:
16.04.2015
Размер:
851.43 Кб
Скачать

 

2

 

6

12

6 6 12 2

108 0,

 

 

12

6

 

 

следовательно, в точке М2(-1; -2) экстремума функция не имеет.

3. М3(1 ; 2)

A3 6 1 6,

 

B3

6 2 12,

C3 6 1 6,

3

6

12

6 6 122

108 0,

 

12

6

 

 

т.е. в точке М3(1; 2) функция не имеет экстремума.

4. М4(2; 1)

A4 6 2 12 0,

 

 

B4 6 1 6,

C4 6 2 12,

3

12

6

 

12 12 62

108 0,

 

6

12

 

 

следовательно, в точке М4(2; 1) данная функция имеет экстремум, причем А4 = 12>0, т.е. это локальный минимум. zmin 2; 1 28.

Задание №3.

Найдите общее решение дифференциального уравнения

x 3 y 2 y 1.

Найдите решение задачи Коши с начальными условиями y 2 12 и изобразите интегральную кривую.

Решение.

Перепишем уравнение в виде

x 3 dydx 1 2 y ,

x 3 dy 1 2 y dx.

41

Разделим переменные, предположив, что x 3, y 12 .

Получим

dy

 

 

dx

;

 

2dy

 

2dx .

2 y 1

 

x 3

 

2

y 1

 

x 3

Общий интеграл уравнения имеет вид

 

 

 

2dy

 

2dx

 

 

 

2 y 1

x 3

ln C ;

 

ln 2 y 1 ln x 3 2 C ; 2 y 1 C x 3 2 ;

y C x 3 2 1. 2

- общее решение дифференциального равнения.

Найдем теперь частное решение уравнения, удовлетворяющее условию

y 2 12 .

Подставим эти условия в общее решение:

1C 2 1 2 1.

22

Откуда имеем: С = 2.

Частное решение уравнения имеет вид

y x 3 2 12 .

Начертим интегральную кривую (смотри рисунок 3).

42

Рисунок 3.

Задание №4.

Найдите общее решение линейного неоднородного дифференциального уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами.

y 4 y 4 x2 x 2.

Решение.

Составим линейное однородное дифференциальное уравнение, соответствующее данному неоднородному уравнению и найдём его общее решение.

Y 4 Y 0.

Характеристическое уравнение имеет вид:

2 4 0,4 0.

Корни характеристического уравнения 1 0, 2 4.

Фундаментальная система решений:

y1 e0 x , т.е. y1 1,

y2 e4 x .

Общее решение линейного однородного дифференциального уравнения имеет вид:

Y c1 y1 c2 y2 ,

где c1, c2 – произвольные постоянные, т.е.

Y c1 c2 e4x .

43

Найдём теперь частное решение линейного неоднородного дифференциального уравнения

y 4 y 4 x2 x 2.

методом неопределённых коэффициентов. Правая часть уравнения

P2 (x) 4 x2 x 2,

т.е. многочлен второй степени, причём число “0” является корнем характеристического уравнения, кратность корня равна 1, т.е. корень простой. Следовательно, частное решение дифференциального уравнения имеет вид:

yr x (A x2 B x C) A x3 B x2 C x,

y 3 A x2 2 B x C,

y 6 A x 2 B.

Подставим у″ и у′ в уравнение:

6 A x 2 B 12 A x2 8 B x 4 C 4 x2 x 2.

Приравняем коэффициенты при равных степенях х в левой и правой частях уравнения:

x2 : 12A 4 A 13 ;

x1 : 6 A 8 B 1 B 86 A 18 83 ;

x0 : 2 B 4 C 2 C B2 12 1611.

Итак, частное решение уравнения:

yr x3 3 x2 11 x. 3 8 16

Общее решение линейного неоднородного дифференциального уравнения имеет вид:

y Y yr .

44

Тогда

y c1

c2

e4 x

1

x3

 

3

x 2

 

11

x

– общее решение линейного

 

 

 

3

 

 

8

 

 

16

 

 

неоднородного дифференциального уравнения.

45

4 КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №4

Содержание работы

Задание№1

Исследовать на сходимость числовой знакоположительный ряд.

Задание №2

Исследовать на сходимость числовой знакочередующийся ряд.

Задание №3

Найти область сходимости степенного ряда.

Задание №4

Вычислить двойной интеграл.

Задание №5

Найти объем тела, заданного ограничивающими его поверхностями.

Указания Перед решением заданий контрольной работы рекомендуется

ознакомиться со следующими методическими указаниями:

1.Числовые ряды. Методические указания №576. Составители: Волков Ю. П., Крючкова А. Ф., Сорокин Г. М. / СПбГТИ. – СПб., 1994;

2.Функциональные ряды. Методические указания №577. Составители: Волков Ю. П., Крючкова А. Ф., Сорокин Г. М./СПбГТИ. – СПб., 1994;

3.Кратные интегралы. Методические указания №324. Составители: Шаршукова Э. Д., Капитонов В. С. И др. / ЛТИ. – Л., 1986.

46

Вариант №1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1.

 

n ; 2. ( 1)n 1

;

 

 

n 1

n 2

 

 

 

n 1

 

 

2n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

3. ( 1)n

1 (x 2)n

;

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

n2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

3

 

3

 

 

x 1; y x2

;

 

4. (12x

y

16x

y

)dxdy;

 

 

 

;

 

 

 

 

D :

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y x.

 

 

5. y 162x; y 2x; z 0; x z 2.

Вариант №2

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 1

 

 

 

 

1. 2

 

;

 

 

2. ( 1)n 1

;

 

 

 

 

n 1

n

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

n

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

n(x 1)n ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

3

 

3

 

 

x 1; y x3

;

 

4.

(18x

 

32x

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

y

 

)dxdy; D :

3

 

;

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

5.

y 5

 

x; y

5x

; z 0; z

5

5 x .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

3

 

 

 

Вариант №3

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

1. n 2 n

1

;

 

2. ( 1)n 1

 

n 1

2n n 1

 

 

n 1

 

 

3.

 

(x 1)n

 

 

 

 

 

 

 

 

2

n

;

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

4.

(12xy

9x

y

)dxdy;

D :

x

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

5.

x2 y2 2; y

x; z 0; z

n

2n ;

1; y x; ;

x2.

15x.

Вариант №4

 

1

 

 

1

 

1.

n ; 2.

( 1)n 1

;

n 1

2n 3

 

n 1

3n 1

 

( 1)n 1 (x 1)n

n

 

 

3.

;

 

 

n 1

 

n3

 

 

 

4.

(8xy 9x2 y2 )dxdy; D :

 

D

 

5.

x y 2; y

x; z 12y;

x 1; y 3

y x2.

z 0.

x; ;

47

Вариант №5

 

 

 

n

 

12 ;

1.

2n

2

; 2. ( 1)n 1 sin

n 1

 

n 1

n 1

n

 

 

n

3. ( 1)n 1

(x 4)n ;

 

n 1

n4

4.

(18x2 y2

32x3 y3 )dxdy;

 

D

 

5.

x 20 2y; x 5 2y; z

x 1; y 3

D :

y x2.

0; z y 12 .

x; ;

Вариант №6

 

n

 

 

1

 

 

n(x

2)n

1.

n

;

2. ( 1)n 1

2n 3

;

3. ( 1)n 1

3

n

;

n 1

3

 

 

n 1

 

n 1

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

3

 

3

 

 

 

 

 

4.

(27x

y

48x

y

)dxdy;

 

x 1; y

 

 

 

 

D :

3

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y x .

5.

x

5 y

; x

5y

; z 0; z

5

(3 y).

 

 

 

 

2

 

 

 

 

6

 

 

 

 

6

 

 

 

x; ;

Вариант №7

 

sin 1

 

 

 

 

 

 

( 1)n 1

1

n ;

 

 

(x 3)n

1.

n ;

2.

n3

 

3.

4

n

;

n 1

n

 

 

 

 

n 1

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

x 1; y x2 ;

 

 

 

4. (4xy 3x

y

)dxdy; D :

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

5. x2 y2 2; x

 

y; z 0; z 30y.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант №8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. n n 1;

2. ( 1)n 1

 

1

 

;

 

 

 

 

n 1

4

 

 

 

n 1

 

 

3n 4

 

 

 

 

 

 

 

(x 3)

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ( 1)n 1

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

2n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

(8xy 18x

2

 

2

 

 

x 1; y

3

y

)dxdy;

 

 

 

 

D :

2

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y x .

 

5.

x y 2; x

 

y; z 12x

; z 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

x; ;

48

Вариант №9

 

 

 

 

 

1 ; 2.

 

 

 

 

 

 

 

n

1. 1 tg

( 1)n 1

1

;

 

3.

(x n2)

;

 

n 1

n

 

2n

 

n 1

4n 3

 

 

 

n 1

4

 

 

 

 

4

 

 

2 2

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

 

 

 

 

 

x 1; y

x;

 

 

(

5

xy 9x y

 

 

 

3

 

 

;

 

 

 

)dxdy; D :

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

y x .

 

 

 

5. y 17

2x; y 2 2x; z 0; x z

1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

Вариант №10

 

n 2

 

1

 

 

1.

3n

2

4

; 2. ( 1)n 1

n4

n

;

n 1

 

n 1

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

3.

( 1)n 1 (x 2) n ;

 

 

 

n 1

 

 

(n 1)4

 

 

 

4. (6xy

D

5. y 5 3x

 

3

 

3

 

 

 

 

 

 

24x

y

)dxdy;

 

x 1; y

x;

;

 

 

D :

 

 

 

 

 

 

 

 

y x2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

; y

5x

; z 0; z

5(3 x) .

 

 

 

 

9

 

 

 

9

 

 

Вариант №11

 

 

 

 

 

 

 

; 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. n 1

 

( 1)n 1

1

;

 

 

 

 

n 1

10n 1

 

 

 

 

 

 

n 1

 

10n

1

 

 

 

 

 

 

(x 2)n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

3

 

 

 

 

x

1; y x3;

 

 

4.

(4xy 16x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

)dxdy; D :

 

3

 

;

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y x.

 

 

 

5.

x2 y 2

 

8; y 2x; z 0; z 15x .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

Вариант №12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 n ;

 

 

 

 

 

1. n n 2

;

 

2. ( 1)n 1

 

 

 

 

 

 

n 1

4

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

n 4

 

 

 

 

 

3.

 

(x 3)n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

n

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

25

 

 

4

 

4

 

x 1; y x2 ;

 

4.

(6x

y

 

x

y

)dxdy;

 

 

 

 

 

;

 

 

3

 

 

 

D :

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

5.

x y 4; y 2x; z 3y; z 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

49

Вариант №13

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

1.

4

 

; 2. ( 1)n 1 1

;

3. ( 1)n 1

(x 4)n ;

n 1

4n 1

 

 

 

 

n 1

 

4n 1

 

n 1

 

n4

 

 

 

 

3

 

3

 

 

x 1; y x3;

 

 

4. (xy 4x

y

)dxdy;

D :

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

5. x

5

y; x

5 y; z 0; z

5

(3 y).

 

 

6

 

 

 

 

 

18

 

 

18

 

 

 

 

 

Вариант №14

 

2n

1 n

 

 

 

 

 

n n

;

 

 

1.

 

 

 

 

;

2. ( 1)

2

n

 

 

n 1

3n

1

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

(x 4)n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

n

2

n

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. (3x

2

 

2

 

50

 

4

 

4

 

 

 

x 1; y

3

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

3

x

 

y

 

)dxdy;

D :

3

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y x .

 

5. x 192y; x 42y; z 0; z y 2.

x; ;

Вариант №15

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 3n 1

n

 

 

1.

 

 

 

 

;

 

 

 

2. ( 1)

 

 

 

3n

2

n

4

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

4n 1

 

 

 

 

 

(x

5)n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

n5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

3

 

 

 

 

x

1; y x2 ;

 

4.

(44xy 16x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

)dxdy; D :

 

 

3

 

 

 

;

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

5.

x2 y2 8; x

 

 

2y; z 0; z

30y .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

Вариант №16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6n 1

n

 

 

 

 

 

 

 

 

n

1

 

;

 

 

 

 

 

1.

 

 

2

;

 

 

 

2. ( 1)

 

6n

 

 

 

 

 

 

n 1

3n

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

3.

 

( 1)n 1

n(x

5)n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

n

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

; y

 

 

 

 

 

 

4.

y cos xydxdy;

 

 

y

2

;

;

 

 

 

 

D :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1; x 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

5.

x y 4; x 2y; z 3x

; z 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50