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

zadachi_TFKP

.pdf
Скачиваний:
23
Добавлен:
13.03.2016
Размер:
634.19 Кб
Скачать

 

 

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

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]