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

Методичка 1807

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
07.02.2016
Размер:
277 Кб
Скачать
☆

1

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ Запорізький національний технічний університет

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ТА ІНДИВІДУАЛЬНІ ЗАВДАННЯ

до контрольної роботи з дисципліни “Вища математика” для студентів економічних спеціальностей заочної форми навчання

Частина 2

2006

2

Методичні вказівки та індивідуальні завдання до контрольної роботи з дисципліни “Вища математика” для студентів економічних спеціальностей заочної форми навчання. Частина 2. / Укл.: Н.О. Нечіпоренко, М.О. Щолокова, О.А. Тиха - Запоріжжя: ЗНТУ,

2006. – 42 с.

Укладачі: Н.О. Нечіпоренко, доцент М.О. Щолокова, старший викладач О.А. Тиха, асистент

Рецензент: Мастиновський Ю.В., доцент

Експерт: Прушківський В.Г., доцент

Відповідальний за випуск: Мастиновський Ю.В., доцент

Затверджено на засіданні кафедри "Прикладної математики"

Протокол № _10_

від "_14_" __06__ 2006р.

3

ЗМІСТ

С.

РОЗВ’ЯЗОК ТИПОВОГО ВАРІАНТУ………………………4

ІНДИВІДУАЛЬНІ ЗАВДАННЯ…………………………......25

ЛІТЕРАТУРА……………..……………………....................42

4

РОЗВ'ЯЗОК ТИПОВОГО ВАРІАНТУ

Основні правила інтегрування

1)Якщо F'(x) = f (x), то∫ f (x)dx = F (x) + C,

2)∫аf (x)dx = a∫ f (x)dx , де а – постійна величина;

3)∫[f1 (x) ± f2 (x)]dx = ∫ f1 (x)dx ± ∫ f2 (x)dx .

Таблиця основних інтегралів

1.

∫ xn dx =

 

 

xn+1

 

+ C .

 

 

n + 1

 

 

dx

 

 

 

 

 

2.

∫

= ln

 

x

 

+ C .

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

∫ a x dx =

a x

+ C, (a > 0, a ≠ 1).

ln a

 

 

 

 

 

 

 

4.∫ex dx = ex + C.

5.∫sin xdx = − cos x + C.

6.∫cos xdx = sin x + C.

7.

∫

 

dx

 

 

= tgx + C.

 

 

 

 

 

cos

2

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.

∫

 

dx

 

 

= −ctgx + C.

 

 

 

 

 

sin

2

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.

∫

 

 

dx

 

 

=

1

ln

 

 

x + a

 

+ C.

 

 

 

 

 

 

a

2

− x

2

 

 

 

 

x − a

 

 

 

 

 

 

 

2a

 

 

 

10.

∫

 

 

dx

 

 

=

1

arctg

x

+ C,(a ≠ 0).

a

2

+ x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

a

11.

∫

 

 

 

dx

 

 

= arcsin x + C, x < a .

 

 

 

a 2 − x 2

 

 

 

 

 

 

 

a

5

12.

∫

x

2 dx

 

2 = ln x +

x2 ± a2 + C.

 

 

 

 

 

 

 

 

± a

 

 

 

 

 

 

 

13.

∫ shxdx = chx + C.

14.

∫chxdx = shx + C.

14.

∫

dx

 

 

= thx + C.

16.

∫

dx

 

= −cthx + C.

 

 

 

 

 

 

 

 

ch

2

x

sh

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

ЗАВДАННЯ 1.

а) Знаходження невизначеного інтеграла шляхом зведення його до табличного називається безпосереднім інтегруванням.

Приклад 1

∫(5x3 +3x2 +4)dx = 5∫ x3dx+3∫ x2dx+4∫dx= 5 x4 +3 x3 +4x +C =

4 3

=5 x4 + x3 +4x +C. 4

Приклад 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1+

1

 

 

 

 

 

 

1−

1

 

 

 

∫ 3x + 1dx = ∫ 3

x dx + ∫ 3dx = ∫ x 6 dx + ∫ x−

3 dx =

 

x

6

 

 

+

 

x

3

+ C =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

x

 

x

 

 

 

 

 

1 +

1

 

 

1 −

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6x 6

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

+

x

3 + C.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приклад 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫

 

 

cos 2x

 

 

dx = ∫

cos2 x − sin2 x

∫

cos2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx =

 

dx −

sin2 xsin2 x

cos2 xsin2 x

cos2 xsin2 x

 

 

 

 

 

 

sin2 x

 

 

 

dx

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− ∫

 

dx = ∫

 

− ∫

 

 

= −ctgx − tgx + C.

 

cos2 xsin2 x

sin2 x

cos2 x

 

6

б) Заміна змінної в невизначеному інтегралі виконується за допомогою підстановки двох видів:

1) x = ϕ (t) , де ϕ (t) - монотонна, безперервно диференційована

функція нової змінної t. Формула заміни змінної в цьому випадку:

∫f (x)dx = ∫ f [ϕ (t)] ϕ ′(t)dt .

2)u = ψ (t) , де u - нова змінна. Формула заміни змінної при цій підстановці:

∫f [ψ (t)] ψ ′(t)dt = ∫ f (u)du .

Такий варіант заміни змінної часто називають підведенням під знак диференціала. Користуючись цим правилом, можна поширити таблицю основних інтегралів:

15.

∫tgx dx = ∫

sin x

dx = −∫

d(cos x)

= − ln

 

cos x

 

+ C.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16.

∫ctgx dx = ∫

cos x

 

dx = −∫

d(sin x)

= ln

 

sin x

 

+ C.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin x

 

 

 

 

 

 

 

sin x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приклад 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

− x 2 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫

 

 

xdx

 

 

 

 

 

= −

1

 

∫

d (a 2

 

= −

1

∫ (a

2

− x

2

 

−

1

 

 

2

− x

2

) =

 

 

 

 

 

 

 

)

2 d (a

 

a

2

 

−

x

2

 

 

2

 

a

2

 

− x

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1−

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= −

1

(a 2 − x 2

) 2

+ C = − a 2 − x 2 + C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

1 −

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приклад 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫

 

 

xdx

 

 

 

 

 

=

1

 

 

∫

 

d ( x 2

+

a )

=

1

∫

 

2

+ a )

−

1

 

 

 

2

+ a ) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( x

2 d ( x

 

 

x

 

 

2

+

a

2

 

 

 

 

x

2

 

+

a

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−

1

+ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

1

( x 2

+

a ) 2

 

 

+ C = − x 2 + a + C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

−

 

+ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Цими інтегралами можна користуватися як табличними.

7

Приклад 6

Знайти

 

∫ x

 

 

 

dx

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x − 9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нехай

 

2x − 9 = u2 , тоді

 

 

 

x =

u 2 + 9

,

dx = u du.

 

 

 

 

 

Маємо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫

dx

= ∫

 

 

 

udu

 

 

=

2 ∫

 

du

= 2

1

 

u

+ C =

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

arctg

 

x 2 x − 9

 

 

u + 9

u

 

 

u +

9

 

3

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 2 arctg

2 x − 9 + C .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приклад 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Знайти

 

∫

sin 2xdx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 − cos4 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нехай cos2 x = t , тоді

dt = −2 cos xsin xdx,

dt = − sin 2xdx. .

Маємо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫

sin 2xdx

= −∫

 

dt

 

 

= − arcsin

t

+ C = C − arcsin cos2 x.

 

3 − cos4

x

 

 

 

 

 

3 − t 2

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

3

Приклад 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Знайти

 

∫

 

x4 dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x10

− 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тому що x4

є похідною

 

1

x5 , то замінивши x5

на t, отримаємо:

 

5

 

x 4 dx

 

 

1

dt

 

 

1

 

 

dt

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫

x10 − 2 = ∫ t52 − 2 =

5 ∫

t 2 − ( 2 )2

=

5 ln t + t 2 − 2 + C =

= 1 ln x 5 + x10 − 2 + C.

5

8

в) Інтегрування по частинам.

Якщо u(x) та v(x) диференційовані функції, то правдива наступна формула інтегрування по частинам

∫udv = u v − ∫vdu.

Цією формулою можна користуватися неодноразово. Треба вказати 4 основні випадки, коли використовується метод інтегрування по частинам.

1)Інтеграли виду ∫ Pn (x)ex dx .

Тому що при диференційовані показник ступеня многочлена

Pn (x)

зменшується, то підінтегральні вирази треба розподілити

так:

 

 

 

 

 

 

Pn (x) = u, exdx = dv.

 

Тоді

du = Pn′(x)dx

та v = ∫ex dx = ex .

З формули

∫udv = u v − ∫vdu

маємо:

 

 

∫ Pn (x)ex dx = Pn (x)ex − ∫ Pn′(x)ex dx.

До інтегралу справа знову використовуємо формулу інтегрування по частинам. Так треба робити доки при

ex множник залишиться постійнім.

Приклад 9

 

Знайти

∫ x2 ex dx,

 

Нехай

u = x2 та dv = ex dx ,

тоді du = 2xdx та v = ex .

Зформули інтегрування по частинам маємо:

∫x2 e2 dx = x2 ex − ∫2xex dx.

Для інтегралу ∫2xex dx знову застосуємо формулу: u = x, dv = ex dx du = dx, v = ex ,

∫ x2 ex dx = x2 ex − 2(xex − ∫ex dx) = x2 ex − 2xex + 2ex + C.

9

2) Для інтегралів виду: ∫ Pn (x)sin xdx та ∫ Pn (x) cos xdx

діємо аналогічно, як і в випадку 1).

Приклад 10

Знайти

∫ x cos xdx.

Нехай

u = x та dv = cos xdx , тоді du = dx та v = sin x .

∫ x cos xdx = x sin x − ∫sin xdx = x sin x + cos x + C.

3)Інтеграли виду: ∫ Pn (x) ln xdx .

В цьому випадку логарифмічну функцію слід прийняти за u, тому що після диференціації вона спроститься:

u = ln x,

dv = Pn (x)dx,

du =

dx

,

v = ∫ Pn (x)dx .

 

 

x

 

∫Pn (x) ln xdx = ln x ∫ Pn (x)dx − ∫ 1 ∫ Pn (x)dx dx + C.

x

Приклад 11

 

 

 

Знайти

∫ x ln xdx.

 

 

 

Нехай

u = ln x , dv = xdx, du =

dx

,

v =

x2

.

 

 

 

 

x

2

 

Зробив інтегрування по частинам, знайдемо:

∫ x ln xdx =

x2

ln x − ∫

x2

 

dx

=

x2

ln x − ∫

x

dx =

x2

ln x −

x2

+ C.

 

 

x

 

 

 

 

2

2

 

2

2

2

4

 

10

4) Для інтегралів виду:

∫ Pn (x) arcsin xdx ,

 

∫ Pn (x) arccos xdx ,

∫ Pn (x)arctgxdx ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∫ Pn (x)arcctgxdx , діємо

аналогічно,

як і в

випадку 3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приклад 12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Знайти

∫ xarctgxdx. .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нехай

u = arctgx ,

dv = dx ,

тоді du =

 

dx

, v = x .

 

+ x2

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

∫arctgxdx = x arctgx − ∫

x

 

dx = xarctgx −

1

ln

 

1+ x2

 

 

+ C.

 

 

 

1+ x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАВДАННЯ 2.

Знайти об’єм продукції, випущеної за 5 років, якщо функція

Кобба - Дугласа має вид g(t) = (1 + 2t)e4t .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розв’язок

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Об’єм продукції за T років складає:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

u = 1 + 2t; du = 2dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q = ∫ g (t)dt = ∫ (1 + 2t)e4t dt =

 

dv = e

4t

dt; v =

1

e

4t

 

=

0

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1 + 2t e4t

0

− 1

5

 

 

11 e

20 − 1 −

1 e 4 t

0 =

 

 

 

 

∫ e4t dt =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

2 0

 

 

4

 

4

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

11

e 20 −

1

−

1

e 20 +

1

=

21

e20 −

1

=

1

(21e20 − 1).

4

 

 

4

 

8

 

8

 

8

 

8

 

 

8