Контрольная работа №2

7. Классическим методом найти частное решение системы дифференциальных уравненийудовлетворяющее начальным условиям.

Решение.Решением этой системы является пара функций,, удовлетворяющих системе, причем .

Продифференцируем первое уравнение по переменной :

.

Из первого уравнения определяем , следовательно, из второго уравнения имеем

.

Подставляем в уравнение, полученное после дифференцирования, приходим к уравнению

,

– линейное дифференциальное уравнениеIIпорядка с

постоянными коэффициентами.

Составляем характеристическое уравнение и находим его корни:

– действительные различные корни.

В этом случае общее решение дифференциального уравнения имеет вид

,

.

Ранее определили . Тогда

.

Общее решение системы

Находим значения произвольных постоянных, используя начальные условия :

Частное решение системы

8.Вычислить определённый интервал с точностью до 0,001 путём разложения подынтегральной функции в ряд и почленного интегрирования этого ряда.

Решение.

Разложим подынтегральную функцию в степенной ряд по формуле

Тогда

Полученный знакочередующийся ряд удовлетворяет условиям теоремы Лейбница. Так как четвёртый его член по абсолютной величине меньше 0,001, то для обеспечения заданной точности достаточно взять первые три члена ряда. Получаем:

.

.

9.Разложить заданную функциюв ряд Фурье по синусам на отрезке.

Решение. Так как по условию ряд должен содержать только синусы кратных углов, то следует продолжить заданную функцию на отрезокнечетным образом, затем продолжить на всю числовую ось с периодом. Теперь разложим полученную периодическую функцию в ряд Фурье (эта операция разложения называется гармоническим анализом) вида:

.

Так как заданная функция нечетная, то коэффициенты ряда Фурье , авычисляем по формуле

и ряд Фурье имеет вид .

Подставляя заданную функцию, получаем

.

Последний интеграл вычисляем методом интегрирования по частям, полагая . Отсюда. следовательно,

Таким образом, искомое разложение имеет вид

или

10.Дана функция двух переменных. Найти:

1) экстремум функции ;

2) в точкеА(1; –2);

3) наибольшую скорость возрастания точкеА(1; –2).

Решение.1) Для отыскания экстремума функциипредварительно найдем частные производные первого и второго порядка:

Приравняем их к нулю и решим систему уравнений:

Решением системы является точка М(–4; 1). ТочкаМ(–4; 1) называется подозрительной на экстремум. Найдем частные производные второго порядка в точкеМ:

Из них составим определитель второго порядка

Так как , то в точкеМ(–4; 1) есть экстремум. Производная, а, значит, это точка минимума функции.

2) Градиент функции найдем по формуле:

,ибыли найдены в пункте 1.

.

Градиент функции в точкеА(1; –2):

.

3) Наибольшая скорость возрастания функции равна модулю градиента:

.

11.Вычислить массу неоднородной пластинки треугольной формы с вершинами в точках О (0;0) , А (5;0) , В (0;7) , поверхностная плотность которой в точке М (х;у) равна.

Решение.

Изобразим пластинку на плоскости xOy.

у

В