учебное_пособие_часть_1_МСПД
.pdf7 |
x |
−x |
|
|
∫eex +−ee−x 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 |
|
|
1− x |
||
|
|
|
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 |
|
1− x2 |
|
|
|
|
x3 +2 x2 −9 x −18 |
|
|
6 |
|
1− x4 |
|
|
|
|
x3 +2 x2 −9 x −18 |
|
|
7 |
|
1− x2 |
|
|
|
|
x4 −1 |
|
|
|
|
Таблица 2.14. Продолжение |
|
|
|
|
|
||
8 |
|
1− x3 |
|
|
|
|
x4 −1 |
|
|
9 |
|
1− x2 − x3 |
|
|
|
|
x4 −1 |
|
|
10 |
|
1− x2 − 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 |
|||||||||
|
x→1 |
||||||||||
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
lim |
4 x2 −1 |
|||||||||
|
2 |
x −1 |
|||||||||
|
x→6 |
||||||||||
3 |
lim (1−cos (x)) |
||||||||||
|
x→0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
lim |
1 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
n→∞ n! |
|
|
|
|||||||
5 |
|
|
|
|
|
1 |
n |
||||
|
lim 1+ |
|
|
|
|||||||
|
n→∞ |
|
|
n |
|||||||
6 |
|
lim |
1 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
x→∞ x |
|
|
|
|||||
7 |
lim |
sin (2 x) |
|
||||||||
|
|
|
|
||||||||
|
x→0 |
|
|
|
x |
|
|
|
|||
8 |
lim |
sin (x) |
|
||||||||
|
|
||||||||||
|
x→0 |
|
x |
|
|
|
|||||
9 |
lim |
sin (2 x) |
|
||||||||
|
|
||||||||||
|
x→0 sin (5 x) |
114
10 |
lim |
1−cos(x) |
|
|
x |
|
|
|
x→0 |
|
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