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

Higher_Mathematics_Part_3

.pdf
Скачиваний:
304
Добавлен:
19.02.2016
Размер:
9.11 Mб
Скачать

 

 

 

 

 

 

 

x

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.7. а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

1+ x

2n

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.8. а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(15 x2 )n ;

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.9. а)

 

 

tg2 n x ;

 

 

 

 

 

 

 

n=1

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.10. а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(8 x2 )n ;

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.11. а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

4 + x

n

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3n sin2 n x

 

2.1.12. а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

n

2

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.13. а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

ln

n

 

x

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.14. а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(n + 1)en x ;

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.15. а)

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.16. а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

nen x

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

2.1.17. а) xn tgn

;

 

 

n

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

2.1.18. а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

n

(x + e)

 

 

n=1 ln

 

 

 

 

 

 

 

ln

n

 

x

 

 

 

 

 

 

2.1.19. а)

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

3 n4

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n x

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.20. а)

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

n x

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.21. а)

 

3

 

 

sinn

x ;

 

 

 

n

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

b)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

1)

n+1

 

 

n=1 n!(x +

 

 

 

 

 

b)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

en2 x ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)n+1

 

 

 

 

 

b)

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

x

2

+ n

2

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3n + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

b)

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

x+1

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1 x n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

n

 

 

 

 

 

 

x

 

 

b)

 

x4n

sin

 

;

n

n

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

(2x) .

c)

tgn

3

 

n=1 n

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)

n1

 

 

c)

 

 

 

.

4

n

 

2n

 

n=1

 

(x 1)

 

 

 

x + 1

2n

c)

 

 

 

 

.

 

 

 

 

n=1

x 1

 

 

 

c) nenx .

n=1

sin nx

c).

n= 2 n ln3 n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

c)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

(

 

 

 

 

 

 

)(

 

 

 

 

 

 

 

)

n

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

x

3

 

 

 

 

 

 

n=1 ln (x e)

 

 

 

 

 

 

 

n + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

c)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

(n + 1)

5

x

2n

 

 

 

 

 

 

 

(4n

3)

x

+1

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

sin(2n 1)x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

c)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

 

 

 

 

)

n

 

n=1 (2n 1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1 n

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

(4x 1)

 

 

 

 

 

b)

27n x3n arctg

 

;

c)

.

 

 

n

 

 

 

n

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

(n + 2)3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

x

n

 

 

 

 

 

 

 

b)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

c)

tg

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

n

(x +

 

4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

n=1 ln

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1 x

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos πnx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

n ln

2

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(5n

3)

2 x

 

n= 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3x +

2

 

n

 

 

 

 

 

 

2

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

) .

 

 

b)

sinn

x ;

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n2

n

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b)

ne

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

nx

 

+ 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4n sin2n x

 

 

 

 

b)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

(x

2)

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

2

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x2 2)n

 

 

 

 

b)

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4n (n2 + 2)

 

n=1 xn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

61

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

2.1.22. а)

3 sin

3 n

x

;

b)

nsin x

2

 

;

 

 

 

 

 

 

 

c)

(x 1)

3n+1

 

.

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1 27n

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

n3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(5 x2 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

3x)2 .

 

 

 

 

 

2.1.23. а)

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

b)

 

;

 

 

 

 

 

c)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1 n + x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

2.1.24. а)

 

 

(1)

 

 

;

 

b)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

c)

 

 

 

 

.

 

 

 

 

1/ 2

 

 

(

 

 

 

 

 

)(

 

 

 

 

)

n

 

nx

 

 

 

 

 

 

n=1 (n x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

n

 

 

x

 

 

 

 

n=1 3 + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.25. а)

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

b)

tg

 

x

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

n x

3

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1 e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 + xn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lnn (x + 1)

 

 

 

 

 

 

8n sin3n x

 

 

2.1.26. а)

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

b)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

c)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

2 x

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 n4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

3

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)

n1

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.27. а)

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

b)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

c)

 

3

 

 

tg2n

x .

 

n=1

 

nx+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1 n 3n (x 5)n

 

 

 

 

n=1

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin nx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2n

 

 

 

 

 

2.1.28. а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

b)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

(

 

 

 

 

 

)

 

n=1 n (n + x )

 

n=1 n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1 4

 

2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

n+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

 

 

 

 

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.1.29. а)

 

 

 

 

 

 

 

 

;

b)

tg

 

x ;

 

 

 

 

 

c)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x+1 .

 

 

 

 

(x

4

+ n)

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1 n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x2 1)n

 

 

2.1.30. а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

b)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

c)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

x +

 

 

n

4

nx

+ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2. Investigate the functional series for uniform convergence within the given interval.

(sin x +

 

 

3 cos x)n

2.2.1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, x R.

 

 

 

 

 

4

n

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n + 1

 

 

 

 

 

2.2.3.

 

 

 

 

 

 

, x

R.

 

 

n

4

+ x

4

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nx

 

 

 

 

 

 

2.2.5.

 

3

, x [0;

).

2

n= 2

 

n

 

nx2 , x R.

2.2.7. cos2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1 x + n

 

 

 

 

 

(sin x

 

 

3 cos x)n

2.2.9.

 

 

 

 

 

 

 

 

, x R.

 

 

 

 

 

 

n

 

n=1

 

 

 

 

 

3

 

 

 

62

 

 

 

 

e

x

 

 

 

 

 

 

 

2.2.2. sin

 

 

 

 

 

 

 

 

, x R.

 

n

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

n

 

x

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.4.

 

 

 

 

 

, x [1; 1].

 

2

+ 1

n=1 n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

2.2.6. 2n sin

 

 

, x R.

 

n

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.8.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, x R.

 

 

 

 

 

2

n

4

n=1 2

+ x

 

 

 

 

 

5

nx

 

 

 

 

 

 

 

2.2.10.

 

 

 

 

 

 

,

 

x [0; ).

3

 

+

2

 

n= 2 n

 

 

 

 

 

 

 

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

3sin nx

 

 

 

(3x)

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

2.2.11.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

;

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

3

 

n=1 n(1+ n)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.13.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, x [0; ).

 

2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

1+ xn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[

 

 

 

 

]

 

 

 

 

 

2.2.15.

 

 

2

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

1; 1 .

 

 

 

 

 

n= 2 n ln n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(sin x cos x)n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.17.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, x R.

 

 

 

 

 

 

2

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.19.

 

 

 

 

, x [0; ).

 

(2x + n)

4

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.21.

2n cos

 

 

, x R.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

x |

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.23.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, x R.

 

 

 

 

 

 

 

3+ | x | n

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.25.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

x R.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

4

+ | x |

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.27.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

x [0; ).

 

(2x + n)

2

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

n

x

n

 

 

 

 

, x

 

 

1

 

 

 

1

.

2.2.29.

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1 2 + 3 n7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

4

 

 

 

 

 

x

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.12.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, x R.

4 + x

4

n

2

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.14.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, x [0; ).

(x + n)

3

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.16.

 

2

 

 

 

 

 

 

,

 

 

x [0; ).

2

+ 3

 

 

 

n= 2 n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.18.

sin

 

, x R.

 

n

 

 

 

 

n=1

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[

 

2.2.20.

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

x

1; 1 .

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

n= 2 n ln

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.22.

 

 

3

 

 

 

 

 

 

,

x [0;).

 

 

4

 

+

 

 

 

 

n= 2

 

2n

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

x

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.24.

 

 

 

 

 

 

 

 

, x [1; 1].

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

n=1 n

 

+ n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos nx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.26.

2

 

 

 

 

 

 

,

x R.

2

+ n

2

 

n=1 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(sin x + 1)n

 

 

2.2.28.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, x R.

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2.30. , x R.

n=1 x4 + n3

2.3. Find the domain of convergence of power series.

(x

2)

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.1.

 

 

 

.

 

 

 

 

 

(3n + 1) 2

n

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

(3n 2)(x 3)n

 

2.3.3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

(n + 1)

2

2

n+1

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

(x

 

 

 

n

 

 

 

 

2.3.5.

(1)

 

3)

.

 

 

 

 

 

 

 

n

 

n=1

(n + 1) 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x 5)n

 

 

 

 

2.3.7.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

(n + 2)ln(n +

2)

n=1

 

(1)

n1

 

 

 

 

 

 

n

 

2.3.9.

 

(x + 1)

 

.

 

 

 

 

n

3

 

 

 

n=1

 

 

+ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2.3.2.

(x +

5)n tg

 

.

 

 

n

n=1

 

 

 

 

 

3

 

(x + 2)

n

 

 

 

 

2.3.4.

 

 

 

.

(2n + 1) 3

n

n=1

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

2.3.6. sin

 

(x 2)n .

n + 1

n=1

 

 

 

 

 

 

n2 (x 3)n

 

 

 

 

2.3.8.

 

 

 

 

 

.

 

(n

4

+ 1)

2

 

n=1

 

 

 

 

 

 

2.3.10. (1)n (2n + 1)2 xn .

n=1

63

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.11. (n + 1)!(x 1)n .

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

x

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.13.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

n=1 n + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.15.

(x 4)

.

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

n 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xn .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.17. 3n2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.19.

(x 3)

.

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

n 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x 2)n

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.21.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

2

n

+ n2

n1

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2n 1)n (x + 1)n

2.3.23.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

2

n1

n

n

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

2.3.25.

(1)n1

 

(x 5)

.

 

 

n

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 3

 

 

 

 

(1)n+1

 

 

(x 1)

n

2.3.27.

 

 

 

 

.

(3n 2)

2n

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)n

 

3

 

n + 2

 

 

 

 

 

2.3.29.

 

 

 

 

(x 2)n .

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

n + 1

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

2n1

n

 

 

 

 

2.3.12.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

2n + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x + 3)n1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.14.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n= 2

 

 

3 ln n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x + 2)n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.16.

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.18.

 

 

 

 

 

 

 

(x

+ 1)n .

 

(n + 1)

2

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.20. nn (x + 3)n+1.

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n! (x + 5)n

 

 

 

 

 

 

2.3.22.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3n 2)(x 6)n

 

 

 

2.3.24.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

(n +

1)

2

2

n+1

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x + 3)n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3.26.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

2

+

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x + 1)

n

 

 

 

 

 

 

2.3.28.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

(

n

 

 

)

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

+ 1 ln (n + 1)

 

(1)n

 

 

 

 

 

 

 

(x 3)

n

 

2.3.30.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

(4n + 1)

 

n + 1

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4. Expand the given functions into Taylor’s series in powers of x a and find its domain of convergence.

2.4.1.

1

 

,

a = 3.

2.4.2. ln(x2 + 4x + 5), a = −2.

 

 

 

 

x2 6x + 5

 

 

 

 

2.4.3.

x

,

a = 2.

 

2.4.4. sin

2 x, a =

π .

x + 3

 

 

 

 

 

 

 

 

4

2.4.5.

x + 2

,

a = 1.

 

2.4.6. ex ,

a = 1.

 

x 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4.7. ln(x2 6x + 10), a = 3.

2.4.8. ln(6x + 19), a = −3.

2.4.9.

1

 

, a = −1.

2.4.10.

1

, a = − 4.

x2 + 2x + 3

 

x2 + 8x + 17

64

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

2.4.11. ex2 2 x+1, a = 1.

2.4.13. ln(3x + 7),

a = −2.

2.4.15. ex2 4 x+1 , a = 2.

2.4.17. cos x, a =

π .

 

 

1

 

2

2.4.19.

 

 

, a = 3.

x2 + 3x 4

 

2.4.21. ln(2x 5),

a = 3.

2.4.23.

3x

 

, a = −1.

x +

2

 

 

 

 

2.4.25.

 

1

 

, a = −2.

x2 + 4x + 6

2.4.27. ln(4x 5),

a = 2.

2.4.12. cos2 x, a = π4 .

2.4.14. cos π6x , a = 3.

2.4.16. sin πx , a = 2.

4

 

2.4.18. ex , a = 2.

 

1

 

2.4.20. x2 9x + 20

, a = 3.

2.4.22.2x + 1, a = 2.

x3

2.4.24.

1

 

,

a = 1.

x2 + 3x + 2

 

2.4.26.

2x + 4

,

a = 4.

x2 + 4x + 3

2.4.28.2x + 3 , a = 1.

x+ 1

2.4.29.

1

, a = 1.

2.4.30.

3

, a = 2.

x2 + x 6

2 x x2

2.5. Expand the given function into Maclaurin’s series and find its domain of convergence.

2.5.1.

 

sin2 x

.

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5.4.

 

1

 

 

.

 

 

 

4 16 x

 

 

2.5.7.

 

1

.

 

 

 

x2 1

 

 

2.5.10.

 

1cos x

.

 

 

 

 

 

x

2.5.13.

 

 

 

1

 

 

.

 

x2 + 3x + 2

2.5.16. cos3 x .

2.5.2.

x 2

.

x + 1

 

 

2.5.5.

x2

 

.

x 1

 

 

1

2.5.8. .

327 + x3

2.5.11.ch 3x 1 .

x2

2.5.3. sin3

x .

2.5.6.

x3

 

.

 

x +

1

 

 

 

 

2.5.9.

1

 

.

x2 + 1

2.5.12. cos2 x .

2.5.14. ln(15x + 6x2 ) . 2.5.15. xex .

2.5.17. sh 2x .

2.5.18. 4 x2 .

65

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

2.5.19.x ln(1+ x) .

x2

2.5.22. ln(1+ x 2x2 ) .

2.5.25. xx+13 .

2.5.28. 2x sin2 2x x .

2.5.20.

 

1

.

2.5.21.

 

1cos 2x

.

 

x2

4

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

2.5.23. (1+ x)ex .

2.5.24.

1

 

 

 

.

 

 

9 x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5.26.

x2

.

 

 

2.5.27.

 

 

2 x

.

 

 

 

 

x

2

 

 

 

 

5 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5.29.

 

x

 

 

.

2.5.30.

 

 

x2

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

2 + x

 

 

 

 

4 x

 

 

 

 

 

 

2.6. Evaluate the values of functions with accuracy ε.

2.6.1. 3 30 ,

 

ε = 0, 001.

2.6.2. ln1,1,

ε = 0, 001.

2.6.3. sin10° ,

ε = 0, 0001.

2.6.4. e0,5 ,

ε = 0, 001.

2.6.5. cos 9° ,

ε = 0, 0001.

2.6.6.

4 85 , ε = 0, 001.

2.6.7.

 

105 , ε = 0, 0001.

2.6.8. sin2 42°, ε = 0, 0001.

2.6.9.

1

,

ε = 0, 001.

2.6.10.

 

1

 

, ε = 0, 001.

 

 

5 40

 

4 e

 

 

 

 

 

 

2.6.11.

 

6 60 , ε = 0, 0001.

2.6.12. cos2 66° , ε = 0, 0001.

2.6.13. ln1, 05 , ε = 0, 001.

2.6.14.

 

4 266 , ε = 0, 0001.

2.6.15. arctg(0,1) , ε = 0, 0001.

2.6.16.

 

3 130 , ε = 0, 001.

2.6.17.

 

1

 

 

,

ε = 0, 001.

2.6.18.

 

6 1, 2 , ε = 0, 0001.

4 20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.6.19. sin15° , ε = 0, 0001.

2.6.20. ln

1, 08 , ε = 0, 001.

2.6.21. sin 20° , ε = 0, 0001.

2.6.22. cos 80° , ε = 0, 0001.

2.6.23.

 

1

 

,

ε = 0, 001.

2.6.24.

 

3 8, 4 , ε = 0, 0001..

5 36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.6.25. cos 96° , ε = 0, 0001.

2.6.26. ln

1, 04 , ε = 0, 001.

2.6.27.

4 1,1 ,

ε = 0, 0001.

2.6.28.

1

,

ε = 0, 001.

 

3 e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.6.29. cos2 85° , ε = 0, 0001.

2.6.30. arctg(0, 2) , ε = 0, 0001.

66

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

2.7. Evaluate the integrals with accuracy ε.

0,5

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

2.7.1.

 

 

 

,

ε = 103 .

 

4

 

 

0 1+ x

 

 

 

 

 

 

 

 

0,25

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

2.7.3.

 

 

 

 

, ε = 104 .

1+ x

3

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1/ 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.7.5.

cos x2 dx ,

ε = 104 .

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.7.7.

cos

xdx ,

ε = 104 .

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.7.9. ex2 dx ,

ε = 103 .

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

2.7.11.

 

 

 

 

, ε = 104 .

 

 

5

 

 

 

0

1+ x

 

 

 

 

 

0,5

1cos x

 

 

2.7.13.

 

 

 

 

 

 

 

dx , ε = 104 .

 

x

2

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5

2

 

x

 

 

 

 

2.7.15.

 

sin

 

dx , ε = 104 .

 

2

 

 

 

0

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5

 

dx

 

 

 

 

2.7.17.

 

 

 

,

ε = 103 .

 

1+ x4

 

0

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

2.7.19. x4 cos x2 dx , ε = 104 .

 

0

 

 

 

 

 

 

 

0,5

sin

2

x

 

 

2.7.21.

 

dx , ε = 104 .

x

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,25

 

 

 

 

 

2.7.23.

ln(1+

x)dx , ε = 103 .

 

0

 

 

 

 

 

 

 

0,5

dx

 

 

 

 

2.7.25.

 

,

ε = 104 .

1+ x

6

 

0

 

 

 

 

0,5

2.7.2.

0

0,5

2.7.4.

0

1/ 3

2.7.6.

dx , ε = 103 . 1x3

sinx x dx , ε = 103 .

sin x2 dx , ε = 103 .

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1/ 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.7.8.

sin

xdx , ε = 104 .

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.7.10.

 

 

xe

x dx ,

ε = 103 .

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.7.12. ln(1+ x4 )dx ,

ε = 104 .

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,2

 

ln(1+ x)

 

 

 

 

2.7.14.

 

 

dx ,

ε = 104 .

 

 

 

 

 

0

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5

 

e

x

1

 

 

 

 

 

2.7.16.

 

 

 

dx ,

ε = 104 .

 

 

 

x

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.7.18. xex4 dx , ε = 104 .

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5

 

e

x2

1

 

 

 

2.7.20.

 

 

 

dx ,

ε = 104 .

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.7.22.

 

 

3 1+ x2 dx ,

ε = 103 .

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.7.24.

 

 

 

1x3 dx ,

ε = 103 .

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.7.26.

 

4 1+ x3 dx ,

ε = 103 .

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

67

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

 

0,5

 

 

 

0,5

 

 

2.7.27.

cos x3 dx , ε = 104 .

2.7.28.

sin x3dx , ε = 104 .

 

0

 

 

 

 

0

 

 

 

0,5

dx

 

 

1

 

dx

 

 

2.7.29.

 

, ε = 103 .

2.7.30.

 

 

, ε = 103 .

8 + x

3

16 + x

4

 

0

 

 

0

 

 

2.8. Find the approximate solution of the Cauchy’s problem using the first four nonzero members of expansion of this solution in power series.

2.8.1.y′ = x3 + y3 , y(0) = 1 .

2.8.2.y′ = xy2 + y4 , y(0) = 2 .

2.8.3.y′ = x2 y + y4 , y(0) = −1 .

2.8.4. y′′ − xy′ + y + ex = 0 , y(0) = 1, y(0) = −1 .

2.8.5.y′′ + 2xy′ + y2 x3 = 0 , y(0) = 0, y(0) = 2 .

2.8.6.y′′ − yy′ + xy + x2 = 0 , y(0) = 1, y(0) = 3 .

2.8.7.y′′ + yy′ + y + x3 = 0 , y(0) = 2, y(0) = 1 .

2.8.8. y′ + x2 y2 = xy,

y(2) = 1.

2.8.9. xy′ = y2 ex ,

y(0) = −2 .

2.8.10. yy′ + y3 = x2 ,

y(1) = 1.

2.8.11.x2 y′ = y2 2x2 , y(0) = 1 .

2.8.12.xy′ + y3 = ex x , y(0) = 1 .

2.8.13.

y′′ + yy′ − xy + x2 = 0 , y(0) = 1, y(0) = −1 .

2.8.14.

y′′ + xy′ + xy2 = 0 , y(0) = −1,

y(0) = 2 .

2.8.15.

y′ = 4 + y / x + ( y / x)2 ,

y(1) = 2 .

2.8.16.

y′′ + xy2 = y ,

y(0) = 2,

y(0) = 3 .

2.8.17.

y′′ + 4xy′ − 2 y2

= 0 , y(0) = 2,

y(0) = −2 .

2.8.18.

y′′ + 2 y′ + y4 = x , y(0) = −1,

y(0) = −2 .

2.8.19.

y′′ + 4yy′ − 3x2

= 0 ,

y(0) = 1,

y(0) = −1 .

2.8.20.

y′′ + ( y 2x) y′ − x2

= 0 ,

y(0) = 1, y(0) = 2 .

2.8.21.xy′ − y( y + x) = x4 , y(1) = −1 .

2.8.22.( y x) y′ = y2 3xy , y(1) = 1.

68

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

2.8.23.

yy′ = xy + x , y(1) = 1 .

 

2.8.24.

y′′ + yex + ey = 0 ,

y(0) = 1,

y(0) = 1.

2.8.25.

y′ + 3x2 y = x5 y3 ,

y(0) = 3 .

 

2.8.26.

y(x + 2 y) = x3 y ,

y(0) = 2 .

 

2.8.27.

y′′ + x3 + 3y2 = 0 ,

y(0) = 2,

y(0) = 1.

2.8.28.x2 y′ − y2 = x3 , y(1) = 0 .

2.8.29.y(x + y) = ye2x , y(0) = −1 .

2.8.30.yy′ + xey = ex , y(0) = −2 .

Micromodule 3

BASIC THEORETICAL INFORMATION.

FOURIER SERIES

Trigonometric Fourier series. Fourier coefficients. Dirichlet’s theorem.

Fourier series for odd and even functions. Fourier series for 2π-and 2l-periodic functions. Fourier series for functions defined on a segment [0; l] or on arbitrary segment [a; b]. Complex form of Fourier series.

Key words: Fourier series — ряд Фур’є, trigonometric series — триго-

нометричний ряд, orthogonal functions — ортогональні функції, piecewise monotone — кусково монотонний, Weierstrass’ test — ознака Вейєрштрасса, Dirichlet’s theorem — теорема Діріхлє, to extend — продовжувати, in even way — парним чином, in odd way — непарним чином, to expand — розкладати, Fourier coefficients — коефіцієнти Фур’є, integrable function —

інтегровна функція.

Literature: [3, chapter 5, section 5.6], [9, chapter 9, §3], [14, chapter 3, §3], [15, chapter 13, section 13.4], [16, chapter 17, §1— 6], [17, chapter 6, §20—21].

3.1. Trigonometric Fourier Series. Fourier Coefficients

Definition. A functional series

a20 + a1 cos x + b1 sin x + a2 cos x + b2 sin x + ... + an cos nx +

 

 

a0

 

+bn

sin nx + ... =

+ (an cosnx+bn sin nx)

(3.1)

 

 

2

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

69

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

is called a trigonometric series. The constants a0 , an , bn ( n N ) are called

the coefficients of trigonometric series.

If series (3.1) converges then its sum is a periodic function with period 2π because cos nx and sin nx are periodic functions with period 2π. ( f (x) = f (x+2π)).

Suppose a periodic function

f (x)

with period

2π may be represented as a

trigonometric series convergent to the given function within interval

(−π; π) .

That is

 

 

 

 

 

 

f (x) =

a0

(a cos nx + b sin nx).

(3.2)

 

 

 

+

 

2

n =

n

n

 

1

 

 

We assume that the series

 

 

 

 

 

a0

 

+ | a1 | + | b1 | + | a2 | + | b2 | +…+ | an | + | bn |is convergent.

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

Then the series (3.1) is absolutely and uniformly convergent by Weierstrass’ test. We can integrate this series term-by-term.

For calculation of coefficients of series (3.2) we’ll use the following formulas. Suppose m and n are natural numbers. Then

π

−π

π

cos nxdx = 0, if n 0,

− π

2π, if n = 0;

π

sin nxdx = 0;

−π

 

0,

if

m n,

cos mx cos nxdx =

if

m = n;

 

π,

π

0,

if

m n,

sin mxsin nxdx =

 

if

m = n;

−π

π,

π

sin mx cos nxdx = 0.

(3.3)

(3.4)

(3.5)

(3.6)

(3.7)

−π

For calculation of integrals (3.5) — (3.7) we should use formulas of transformation of product of trigonometric functions to the sum.

Note. A sequence of functions ϕ1 (x), ϕ2 (x), , ϕn (x), is called orthogonal on a segment [a; b] if

b

ϕi (x)ϕ j (x)dx = 0 ( i j ),

a

b

ϕi2 (x)dx = λi > 0 ( i = j ).

a

70

http://vk.com/studentu_tk, http://studentu.tk/

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]