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

учебное_пособие_часть_1_МСПД

.pdf
Скачиваний:
69
Добавлен:
29.05.2015
Размер:
2.85 Mб
Скачать

7

x

x

 

eex +eex dx

 

8

ex x dx

 

 

 

 

Таблица 2.10. Продолжение

 

 

 

 

 

9

ln (x) x dx

10

h π

r2 x

dx

 

 

 

 

 

0

h

 

2.8. Решить уравнение относительно переменной x и провести при необходимости отделение корней. Уравнение взять из табл. 2.11.

Таблица 2.11

Вариант

 

Задание

1

x

 

 

 

 

 

cos(t ) dt = a

 

0

 

 

 

 

 

2

a x2 +b x = −c

3

 

x

i2 = 385

 

 

i=1

 

 

 

 

4

a x3 +b x2 +c x = 0

5

sin (x)+cos(x)= 0

6

k x +b y = 0

7

k x2 +b y = 0

8

ex +

 

1

 

+ x4 = 0

x3

 

 

 

 

 

9

 

tg (x)

1

 

 

 

+ x

= 0

10

1

 

 

 

1

π

 

 

 

 

+ x

= 2

 

 

ln (x)

2.9. Произвести подстановку тождества f1(x) в выражение y(x), применив оператор Substitute. Выражение y(x) и тождество f1(x) взять из табл. 2.12.

111

Таблица 2.12

Вариант

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задание

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

y (x)=

(cos(x)2 +sin (x)2 )2

 

,

f1 (x) cos(x)

2

+sin (x)

2

=1

 

cos(x) 2!+sin (x) 3!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

(1+tg (x)

2

)

cos(x)

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y (x)=

 

 

 

 

 

,

f1

(x) 1+tg (x)2 =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin (x)

 

 

cos2 (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

(1+ctg (x)

2

) sin (x)

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y (x)=

 

 

 

,

f

(x) 1+ctg (x)2 =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos(x)

 

 

sin

2 (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

4

y (x)=

tg (x)2

 

cos3 (x),

f

 

(x) tg (x)=

sin (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin (x)2

 

 

 

 

 

1

 

 

 

cos(x)

 

 

 

 

 

 

5

y (x)=

ctg (x)2

 

sin2 (x),

f

(x) ctg (x)

=

cos(x)

 

 

 

 

 

 

cos(x)3

 

sin (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

y (x)=

 

 

 

 

 

sin (x + y)

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin (x) cos(y)+sin (y) cos(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

f1 (x) sin (x) cos(y)+sin (y) cos(x)=sin (x + y)

7

y (x)=

4 cos(x)2 +4 sin (x)2 cos(x)2 sin (x)2

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos(x)2 +sin (x)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f1 (x) cos(x)2 +sin (x)2 =1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

y (x)=

cos(x)

2

+

2

 

sin (x)

2

+

sin (x)

2

tg

(x)

2

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

(x) cos(x)2 +2 sin

(x)2 +sin (x)2 tg

(x)2

=

 

1

 

 

cos(x)2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

sin (3 x)

2

cos(3 x)

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y (x)=

 

 

sin (x)2

 

 

 

cos(x)2

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8 cos(2 x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

(x)

sin (3 x)2

cos(3 x)2

=8 cos(2 x)

 

 

 

sin (x)2

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

cos(x)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

112

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

y (x)=

(cos(x)2 +sin (x)2 )2

,

f1 (x) cos(x)

2

+sin (x)

2

=1

 

cos (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.10. Разложить функцию f(x) в ряд Тейлора в окрестности точки x=0 и взять первых 9 членов ряда. Определить погрешность представления данной функции с помощью ряда для точки x=x0. Функцию f(x) и величину x0 взять из табл. 2.13.

Таблица 2.13

Вариант

Задание

1

f(x)=ex, x0=5

2

f(x)=e2x, x0=2

3

f(x)=cos(x), x0=π/4

4

f(x)=sin(x), x0=π/2

5

f(x)=sin2(x), x0=π/2

6

f(x)=cos2 (x), x0=π/4

7

f(x)=tan2 (x), x0=π/4

8

f(x)=sin3(x), x0=π/4

9

f(x)=arcsin(x), x0=π/4

10

f(x)=arcsin2 (x), x0=π/4

2.11. Разложить относительно переменной x на элементарные дроби выражение, взятое из таблицы табл. 2.14, с применением проце-

дуры Parfrac.

Таблица 2.14. Начало

Вариант

 

Задание

1

 

 

1x

 

 

 

x4 1

 

 

2

 

2 x2 3 x +1

 

 

x3 +2 x2 9 x 18

 

3

1

 

 

 

 

 

x4 1

 

4

 

 

x +1

 

 

x3 +2 x2 9 x 18

 

113

5

 

1x2

 

 

 

x3 +2 x2 9 x 18

 

 

6

 

1x4

 

 

 

x3 +2 x2 9 x 18

 

 

7

 

1x2

 

 

 

x4 1

 

 

 

Таблица 2.14. Продолжение

 

 

 

 

8

 

1x3

 

 

 

x4 1

 

9

 

1x2 x3

 

 

 

x4 1

 

10

 

1x2 x3

 

 

 

x2 1

 

2.12. Найти пределы функции, согласно варианта из табл. 2.15.

Таблица 2.15

Вариант

Задание

1

lim

4 x2 1

 

2

x 1

 

x1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

lim

4 x2 1

 

2

x 1

 

x6

3

lim (1cos (x))

 

x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

lim

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞ n!

 

 

 

5

 

 

 

 

 

1

n

 

lim 1+

 

 

 

 

n→∞

 

 

n

6

 

lim

1

 

 

 

 

 

 

 

x→∞ x

 

 

 

7

lim

sin (2 x)

 

 

 

 

 

 

x0

 

 

 

x

 

 

 

8

lim

sin (x)

 

 

 

 

x0

 

x

 

 

 

9

lim

sin (2 x)

 

 

 

 

x0 sin (5 x)

114

10

lim

1cos(x)

 

 

x

 

 

x0

 

Тема 3. Матричная алгебра

3.1. Транспонировать матрицу, взятую из табл. 2.16.

Таблица 2.16

Вариант

 

Задание

 

1

a1

c1

e1

 

 

 

d1

 

 

 

b1

f 1

2

 

 

(a

 

b)

 

 

3

(a

 

b

 

c

 

d )

4

 

 

a

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

5

a

b

 

c

 

d

 

 

1

 

2

 

3

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

f

 

g

 

h

 

 

 

5

 

6

 

7

 

8

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

7

 

 

1

 

2

 

 

 

 

 

 

3

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

1

 

2

 

3

 

 

 

 

4

 

5

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

a

 

1

 

3

 

 

 

 

 

 

2

 

4

 

 

 

 

b

 

 

 

 

10

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2. Найти обратную матрицу от матрицы, взятой из табл. 2.17.

115

 

 

 

Таблица 2.17. Начало

 

 

 

 

Вариант

 

Задание

1

 

a 1

b 2

 

 

 

 

 

 

 

 

c 3

d 4

 

 

 

 

Таблица 2.17. Продолжение

 

 

 

 

2

 

a 1

a 2

 

 

 

 

 

 

 

 

a 8

a 4

 

3

 

a 1

a 2

 

 

 

 

 

 

 

 

a 16

a 4

 

4

 

a 1

a 2

 

 

 

 

 

 

 

 

a 32

a 4

 

5

 

a 1

a 2

 

 

 

 

 

 

 

 

a 64

a 4

 

6

 

a 1

a 2

 

 

 

 

 

 

 

 

a 4

a 4

 

7

 

a 1

a 2

 

 

 

 

 

 

 

 

a 2

a 4

 

8

 

a 1

a 2

 

 

 

 

 

 

 

 

a 8

a 16

 

9

 

a 1

a 2

 

 

 

 

 

 

 

 

a 8

a 1

 

10

a 10

a 100

 

 

 

a 1

 

 

 

 

a 10

 

10 a

3.3.

Вычислить

аналитически

определитель

матрицы

5

1

 

 

 

 

 

 

7

10 b

4

 

. Получить численный ответ с применением оператора

 

 

 

2

6

 

 

 

 

 

 

 

10 c

 

 

 

 

Substitute, при этом коэффициенты a, b и c взять из табл. 2.18.

Таблица 2.18. Начало

116

Вариант

Задание

 

1

a=1, b=1, c=1

 

2

a=1/2, b=1, c=1

 

3

a=1, b=1, c=1/2

 

4

a=2, b=1, c=1

 

5

a=1, b=2, c=1

 

6

a=1, b=1, c=2

 

7

a=2, b=2, c=1

 

 

Таблица 2.18. Продолжение

 

 

 

8

a=1, b=2, c=2

9

a=2, b=1, c=2

 

10

a=1, b=4, c=1

 

Тема 4. Задачи оптимизации

4.1. Задача заключается в определении оптимального сопротивления нагрузки генератора постоянного тока с независимым возбуждением, когда мощность нагрузки максимальна. Задачу решить аналитически и численно. ЭДС E и сопротивление r генератора приведены в табл. 2.19.

Таблица 2.19

Вариант

Задание

1

E=110 В, r=1 Ом

2

E=220 В, r=2 Ом

3

E=110 В, r=2 Ом

4

E=220 В, r=1 Ом

5

E=440 В, r=1 Ом

6

E=440 В, r=2 Ом

7

E=110 В, r=3 Ом

8

E=110 В, r=4 Ом

9

E=220 В, r=3 Ом

10

E=220 В, r=4 Ом

Тема 5. Решение систем линейных алгебраических уравнений

117

5.1. Рассчитать линейную цепь постоянного тока методами обратной матрицы, Крамера, Гаусса (рис. 2.100). Параметры цепи приведены в табл. 2.20.

Рис. 2. 100. Линейная электрическая цепь постоянного тока

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вари-

R1, кОм

R2,кОм

R3, кОм

E1, В

E2, В

 

E3, В

ант

 

 

 

 

 

 

 

 

1

20

4

5

20

2

 

1

 

2

20

4

5

10

4

 

2

 

3

50

10

5

10

4

 

2

 

4

50

10

5

20

4

 

2

 

5

10

20

10

20

4

 

2

 

6

40

40

20

20

4

 

2

 

7

80

20

10

20

4

 

2

 

8

5

5

10

20

4

 

2

 

9

5

5

10

40

4

 

2

 

10

5

5

10

40

10

 

5

 

5.2. Рассчитать линейную цепь переменного тока методами обратной матрицы, Крамера, Гаусса (рис. 2.101). Параметры цепи приведены в табл. 2.21.

Примечание: j=(-1)1/2 – мнимая единица.

118

I1

Z1

 

Z3

I3

E1

 

 

Z 2

E3

 

 

 

 

 

I 2

E2

 

 

 

 

 

Рис. 2.101. Линейная электрическая цепь переменного тока

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вари-

 

Z1, кОм

 

Z 2,кОм

 

Z3, кОм

 

E1, В

 

E2, В

 

 

E3, В

 

ант

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

20+j 20

 

4-j 4

 

5+j 5

 

j 20

 

 

 

 

 

j 1

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

20+j 20

 

4-j 4

 

5+j 5

 

j 10

 

 

 

 

 

j 2

 

3

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

5

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

50+j 50

 

10- j

 

5+ j

 

j 20

 

 

 

 

 

j 2

 

4

 

 

 

10

 

 

 

4

 

 

 

5

 

 

 

4

 

 

 

 

 

10+ j

 

4- j

 

5+ j

 

j 20

 

 

 

 

 

j 2

 

5

 

 

 

10

 

 

 

20

 

 

 

10

 

 

 

4

 

 

 

 

 

10+ j

 

20- j

10+ j

 

j 20

 

 

 

 

 

j 2

 

6

 

 

 

40

 

 

 

40

 

 

 

20

 

 

 

4

 

 

 

 

 

40+ j

 

40- j

20+ j

 

j 20

 

 

 

 

 

j 2

 

7

 

 

 

80

 

 

 

20

 

 

 

10

 

 

 

4

 

 

 

 

 

80+ j

 

20- j

10+ j

 

j 20

 

 

 

 

 

j 2

 

8

 

 

 

5

 

 

 

5

 

 

 

10

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

5+ j

 

5- j

10+ j

 

j 20

 

 

 

 

 

j 2

 

9

 

 

 

5

 

 

 

5

 

 

 

10

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

5+ j

 

5- j

10+ j

 

j 40

 

 

 

 

 

j 2

 

10

 

 

 

5

 

 

 

5

 

 

 

10

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

5+ j

 

5- j

10+ j

 

j 40

 

 

 

 

 

j 5

 

Тема 6. Нелинейные уравнения

6.1. Для асинхронного двигателя, приводящего во вращение турбомеханизм, необходимо определить по внешней характеристике асинхронного двигателя и нагрузочной характеристике турбомеханизма параметры рабочей точки: электромагнитный момент АД и скорость вала ТМ.

Данные приведены АД и турбомеханизма приведены в табл. 2.22 и на рис. 2.39.

119

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вари-

R1,

xK ,

Rp2Σ,

UФ,

f ,

 

p

ант

Ом

Ом

Ом

В

Гц

 

 

 

1

2

5

0.7

220

50

 

2

 

2

2.5

5

0.5

220

50

 

2

 

3

2

5.5

0.5

220

50

 

2

 

4

3

5

0.5

220

50

 

2

 

5

3

5.5

0.7

220

50

 

2

 

6

2

6

0.7

220

50

 

2

 

7

2

6

0.5

220

50

 

2

 

8

2.5

6

0.7

220

50

 

2

 

9

3

6

0.7

220

50

 

2

 

10

3.5

6

0.7

220

50

 

2

 

Тема 7.

Преобразование Лапласа и частотные характеристики ФНЧ

7.1. Вывести операторную передаточную функции однозвенного нагруженного Г-образного LC-фильтра низких частот (ФНЧ) в аналитическом и численном виде (рис. 2.102). Сопротивление нагрузки ФНЧ принимает значения Rн1 =10 R , Rн2 =100 R , Rн3 =1000 R . Парамет-

ры ФНЧ представлены в табл. 2.23.

7.2. Получить в аналитическом виде и построить импульсную переходную характеристики однозвенного нагруженного Г-образного LC- фильтра низких частот. Сопротивление нагрузки ФНЧ принимает значения Rн1 =10 R , Rн2 =100 R , Rн3 =1000 R . Определить время пере-

ходного процесса и перерегулирование. Полученные численные данные внести в таблицу. Параметры ФНЧ представлены в табл. 2.23.

7.3. Получить и построить частотные характеристики однозвенного нагруженного Г-образного LC-фильтра низких частот. Частотные характеристики (ЧХ) ФНЧ, которые необходимо построить, следующие: амплитудно-частотные (АЧХ), фазо-частотные (ФЧХ), вещественночастотные (ВЧХ), мнимо-частотные (МЧХ). Сопротивление нагрузки ФНЧ принимает значения Rн1 =10 R , Rн2 =100 R , Rн3 =1000 R . Оп-

ределить резонансную частоту и частоту полосы пропускания. Полученные численные данные внести в таблицу. Параметры ФНЧ представлены в табл. 2.23.

120