
МАТЕМАТИКА
.pdf
|
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 4
2y; 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