zadachi_TFKP
.pdf
|
|
Практическое занятие 12. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
(x 1)eix |
|
dx |
|
1 |
|
|
e ixdx |
|
|
|||||||
|
81 |
[28.05 (1,6,8), 28.07 (1,5)]. Вычислить интегралы: |
|
|
|
|
|
; |
б) R1 x4 + 8x2 + 16 |
; |
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
а) R1 x2 2x + 2 |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1 |
|
|
cos x |
|
|
1 (x + 1) sin 2x |
|
1 (x 1) cos 2x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
в) R1 |
|
|
|
dx; г) R1 |
|
dx; д) R1 |
|
dx. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
(x2 + 2ix 2)2 |
x2 + 2x + 2 |
x2 4x + 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
82 |
[28.09 (1,2)]. Вычислить интегралы в смысле главного значения: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
1 |
|
dx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 ei x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
а) v:p: R1 |
|
|
; a > 0; 1 < < 1; |
б) v:p: R1 |
|
|
dx; > 0; < 0. |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
(x2 + a2)(x ) |
x |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Домашнее задание 12. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
83 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) R1 x2 2x + 5 |
|
; б) 1 Ri1 z2 + 1 |
|
; |
|||||||||||||
|
|
|
[28.05 (5,9), 28.07 (3,7,12)]. Вычислить интегралы: |
1 |
|
|
(x + 1)e 3ix |
dx |
1+i1 |
etzdz |
; t > 0 |
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
в) |
|
1 (x |
+ 5x) sin x |
dx; |
г) |
1 |
|
|
|
x cos x |
dx; |
д) 1 |
|
|
cos ax |
dx; a > 0; Re b > 0. |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
R1 |
|
|
R1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
x4 + 10x2 + 9 |
|
x2 |
2x + 10 |
|
|
R |
|
(x2 + b2)2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
84 |
[28.09 (5)]. Вычислить интеграл в смысле главного значения: v:p: |
1 1 |
cos x |
dx; |
> 0. |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
x2 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Практическое занятие 13.
R
1 e xdx
85 [28.19 (1), 28.22 (1,5), 28.25 (2), 28.29 (3,15)]. Вычислить интегралы: а) 1 ex + 1; 0 < Re < 1;
1 |
dx |
1 |
cos(ln x) |
||
R |
|
|
R |
|
|
б) 0 |
(x + 1)p |
x |
; в) 0 |
x2 + 1 |
dx; г) |
p
R2 (x 1)(2 x)
1x + 2
|
1 |
ln xdx |
1 ln2 xdx |
||||
|
R |
|
|
|
R |
||
dx; д) |
0 |
(x2 + 1)p |
x |
; е) |
0 |
x2 + a2 |
; Re a > 0. |
Домашнее задание 13. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
x 1dx |
|
|
|
|
|
|
||
86 [28.22 (9), 28.25 (4,13), 28.29 (2,12,13)]. Вычислить интегралы: |
а) |
|
|
|
|
; 0 < Re < 3; |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
0 |
|
(x + 1)(x + 2)(x + 3) |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 |
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
x 1Rln x |
dx; a > 0; 0 < Re < 1 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
1 x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ln xdx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
dx |
x2 |
(2 |
|
|
x)3dx |
|
|
|
|
|
|
|
v:p: |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
б) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; д) |
|
|
|
|
. |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
x2 + 1 |
; в) |
|
|
|
|
|
|
|
|
; г) |
p3 x(x + 1)2 |
|
|
|
0 |
|
|
|
x a |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
R1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
1 ln xdx |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
е) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
; Re a > 0. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
0 |
x + a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ответы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
81. а) ie 1+i; |
б) 3e 2=32; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
г) e 2 cos 2; |
д) e 2(cos 4 sin 4). |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
в) |
|
|
(sin 1 cos 1); |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
2e |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
82. а) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
; |
б) i; i. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
a |
2 + a2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
83. а) (1 i)e 3i 6; |
б) 2i sin t; |
в) |
|
|
(e 1 + e 3); |
|
г) e 3 |
|
|
|
cos 1 sin 1 ; |
|
д) |
|
(ab + 1)e ab. |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 |
|
|
3 |
|
4b3 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
84. =2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
2p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
85. а) |
|
sin |
; |
|
б) ; |
в) |
2 ch(=2) |
; г) |
2 |
(7 |
4 |
3); |
|
д) |
|
|
2=4; |
|
9 |
е) |
2a |
(ln |
|
a + |
=4). |
|
|
|
|
a ; е) |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
86. а) 2 sin (1 2 +3 1); |
б) (p2 1); |
в) 25 sin(2=5) ; |
|
|
г) 2 |
p3 |
; |
|
д) a 1 ctg a ln a + sin2 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Занятие 14. Контрольная работа по теме ¾Теория вычетов¿ (занятия 10–13)
ln a .
2a
11
IX. РЕШЕНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ И ИНТЕГРО-ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЛАПЛАСА
Преобразованием Лапласа функции действительной переменной f(t) называется функция F (p) комплексной переменной
p = u + iv, такая что:
1
Z
F (p) = e ptf(t)dt:
0
Обратным преобразованием Лапласа функции комплексного переменного F (p) называется функция f(t) действительной переменной, такая что:
|
|
+i1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Z |
e |
|
F (p)dp = |
|
p=pk e |
|
F (p) (Im pk < ); |
|
2 i |
|
k |
|
||||||
f(t) = 1 |
i1 |
|
pt |
|
X |
res |
pt |
|
|
|
|
|
|
|
где – некоторое вещественное число (выбирается произвольно в пределах, определяемых условием сходимости интегралов на бесконечности в прямых преобразованиях Лапласа для каждой из функций).
Для функций, связанных преобразованием Лапласа принято обозначение: f(t) : F (p), где f(t) – оригинал, F (p) – изображение.
При решении уравнений обычно производится преобразование Лапласа над всем уравнением, после чего вычисляется образ
F (p), из которого находится решение f(t). При этом существенно используются формулы:
|
(0; x) |
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
t)'(t)dt |
|
K(p) (p) |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
k(x |
|
|
|
|
|
|
||||||
изображение интегралов с пределами |
|
и ядром типа свёртки: |
R01 |
|
|
|
|
: |
|
|
; |
|
1 |
||||||
изображение интегралов с пределами (x; 1) и ядром типа свёртки: |
k(x t)'(t)dt : K( p) (p), K( p) = |
eptk( t)dt; |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
n 1 |
x |
|
n 2 |
0 |
|
|
|
(n 1) |
|
0 |
||
изображение производной n-ого порядка: |
' |
(n) |
(x) : p |
n |
(p) p |
R |
|
(0) |
: : : ' |
(0); |
R |
||||||||
|
|
|
'(0) p |
|
|
' |
|
|
|
Практическое занятие 15.
87 [59,60,62,87,891]. Решить следующие интегральные уравнения с ядром типа свёртки:
|
|
x |
|
|
|
|
x |
|
|
x |
|
а) '(x) = ex ex t'(t)dt; |
|
|
|
б) '(x) = x ex t'(t)dt; |
в) '(x) = x (x t)'(t)dt; |
||||||
|
|
R |
1 |
|
|
|
|
R |
1 |
|
R |
|
0 |
ex t'(t)dt; |
|
0 |
|
|
0 |
||||
г) '(x) = e x + |
д) '(x) = cos x + |
ex t'(t)dt. |
|||||||||
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
88 [80,82]. Решить следующие интегро-дифференциальные уравнения с заданными начальными условиями: |
|||||||||
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а) '00(x) + e2(x t)'0(t)dt = e2x; '(0) = 0; '0(0) = 1; |
|
||||||||||
|
|
R |
|
|
x |
|
|
x |
|
|
|
|
0 |
|
|
R |
cos(x t)'00(t)dt + 2 sin(x t)'0(t)dt = cos x; '(0) = '0(0) = 0. |
||||||
б) '00(x) 2'0(x) + '(x) + 2 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
R |
|
|
||
|
|
|
|
|
0 |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
Домашнее задание 15. |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
89 [61,65,86,88]. Решить следующие интегральные уравнения с ядром типа свёртки: |
|||||||||
|
|
|
x |
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
'(x) = e2x + |
et x'(t)dt |
|
|
|
|
'(x) = x + |
sin(x t)'(t)dt |
|||
а) |
|
R1 |
; |
|
|
б) |
R1 |
|
|
; |
|
|
0 |
|
|
|
|
0 |
ex t |
'(t)dt. |
|
||
в) '(x) = e x + |
'(t)dt; |
|
|
г) '(x) = cos x + |
|
||||||
|
|
|
R |
|
|
|
|
R |
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
x |
|
|
|
90 [81]. Решить интегро-дифференциальное уравнение с заданными начальными условиями:
xx
'0(x) '(x) + R (x t)'0(t)dt R '(t)dt = x; '(0) = 1.
00
Ответы
|
|
x2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|||
87. |
а) '(x) = 1; б) '(x) = x |
|
; в) '(x) = sin x; г) '(x) = C + 2e x; |
д) '(x) = |
|
|
|
|
|
|
|
|
e( 1)x. |
||||
2 |
|
|
1 |
|
|
1 |
|||||||||||
88. |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
а) '(x) = ex 1; б) '(x) = |
|
x sin x. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
x3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
89. |
а) '(x) = (3e2x 1)=2; б) '(x) = x + |
|
; в) '(x) = (1 x)e x; г) '(x) = cos x sin x. |
|
|
|
|
|
|||||||||
6 |
|
|
|
|
|
||||||||||||
90. |
'(x) = ex. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1По данной теме в скобках указаны номера задач из сборника задач по интегральным уравнениям (М.Л. Краснов, А.И. Киселев, Г.И. Макаренко – 1968 г.)
Copyleft «2010 КТЯФ ФТФ ХНУ. No rights reserved. Копирование в любом формате и в любом количестве приветствуется. Файл-источник в формате LATEX можно найти по ссылке.
Дата последней редакции: 25.05.2010 (А.Г. Сотников)
12