- •Белорусский государственный университет
- •Задание 1. Вычислить указанные неопределенные интегралы.
- •Решение варианта 0.
- •Задание 2. Вычислить следующие определенные интегралы:
- •Решение варианта 0.
- •Задание 3. Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями.
- •Задание 4. Вычислить объем тела, образованного вращением вокруг указанной оси фигуры, ограниченной линиями:
- •§ 2. Функции нескольких переменных Перечень вопросов по теме
- •Задание 5. Вычислить частные производные первого и второго порядков указанных функций.
- •Решение варианта 0.
- •Задание 6. Найти локальные экстремумы (первая функция) и условные экстремумы в указанной области (вторая функция).
- •§ 3. Ряды Перечень вопросов по теме
- •Задание 7. Исследовать ряды на сходимость.
- •Задание 8. Определить область сходимости степенных рядов.
- •§ 4. Дифференциальные уравнения Перечень вопросов по теме
- •Задание 9. Решить следующие дифференциальные уравнения первого порядка. Если даны частные условия, найти частные решения.
- •Задание 10. Решить следующие линейные дифференциальные уравнения первого порядка.
- •Задание 11. Решить следующие дифференциальные уравнения второго порядка.
- •Задание 12. Решить следующие однородные и неоднородные дифференциальные уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами.
- •Решение варианта 0.
- •Задание 13. Используя дифференциальные уравнения, решить следующие задачи.
Задание 8. Определить область сходимости степенных рядов.
|
|
; |
|
. |
Решение варианта 0.
Пример 0.1. Находим радиус сходимости по формуле:
.
Интервалом сходимости данного ряда будет множество . Исследуем теперь поведение его в граничных точках. При, как и при, ряд будет расходиться, так как для него не выполняется необходимое условие сходимости:при ростеn. Поэтому в данном случае область сходимости совпадает с интервалом сходимости.
Пример 0.2. В данном случае удобнее другая формула:
.
Интервал сходимости определяется неравенством , то есть. В граничных точкахиряд будет расходиться в силу невыполнения необходимого условия стремления модуляn–го члена ряда к нулю:
.
Следовательно, область сходимости совпадает с интервалом сходимости ряда.
|
|
; |
|
. |
|
|
; |
|
. |
|
|
; |
|
. |
|
|
; |
|
. |
|
|
; |
|
. |
|
|
; |
|
. |
|
|
; |
|
. |
|
|
; |
|
. |
|
|
; |
|
. |
|
|
; |
|
. |
|
|
; |
|
. |
|
|
; |
|
. |
|
|
; |
|
. |
|
|
; |
|
. |
|
|
; |
|
. |
|
|
; |
|
. |
|
|
; |
|
. |
|
|
; |
|
. |
|
|
; |
|
. |
|
|
; |
|
. |
|
|
; |
|
. |
|
|
; |
|
. |
|
|
; |
|
. |
|
|
; |
|
. |
|
|
; |
|
. |
§ 4. Дифференциальные уравнения Перечень вопросов по теме
Дифференциальные уравнения и их решение.
Дифференциальные уравнения первого порядка. Общее и частное решения. Начальные условия.
Уравнения с разделяющимися переменными.
Однородные дифференциальные уравнения первого порядка .
Линейные дифференциальные уравнения. Уравнения в полных дифференциалах.
Дифференциальные уравнения второго порядка. Простейшие типы дифференциальных уравнений второго порядка (y”=f(x); y”=f(y); y”=f(y’)), способы их решения. Случаи понижения порядка.
Линейные дифференциальные уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами, метод решения.
Задачи, приводящие к дифференциальным уравнениям.
Задание 9. Решить следующие дифференциальные уравнения первого порядка. Если даны частные условия, найти частные решения.
|
|
, y(0) = 2; |
|
(y4 – 2x3y)dx + (x4 – 2xy3)dy =0. |
Решение варианта 0.
Пример 0.1. Предполагая, что y ≠ 0, разделим обе части уравнения на y и умножим на x. Получим: .Данное уравнение можно переписать так: . Это уже уравнение с разделенными переменными. Взяв интегралы от обеих частей, получим общее решение:
lny = 0,5sinx2 + lnC.
(В последней записи произвольная постоянная обозначена не С, а lnC. Причина этого становится понятной при выполнении потенциирования последнего равенства). Далее находим:
y(x) = C.
Непосредственной подстановкой в исходное уравнение убеждаемся, что функция у =0 является его решением. Очевидно, что это решение получается из последнего равенства при С = 0. Таким образом, общее решение рассматриваемого уравнения имеет вид: y(x) = C.
Найдем указанное частное решение, для чего определим значение параметра С. Подставляя в последнее выражение x =0 и y = 2, получаем 2 = Сe0, откуда С = 2. Следовательно, искомое частное решение определяется формулой
y = 2.
Пример 0.2. Функции P(x,y) = y4 – 2x3y; Q(x,y) = x4 – 2xy3 являются однородными функциями четвертого порядка. Вводим новую переменную u по формуле y = ux, тогда dy = udx + xdu. Преобразуем исходное уравнение, подставив в него выражения для y и dy:
(u4 + u) dx – (1 – 2u3) xdu = 0, или
Проинтегрируем последнее уравнение: lnx = lnu – ln1+u3 + lnC, откуда x(1 + u3) = Cu. Поскольку u = y/x, то x3 + y3 – Cxy = 0 – общий интеграл данного уравнения.
|
|
(2x + 5)dy +ydx =0, y(2) = 0; |
|
= y/x + ey/x. |
|
|
yx – =0, y(0) = 10; |
|
(2x – y)dx + (x + y)dy =0. |
|
|
= (2x + 2),y(0) = 1; |
|
=. |
|
|
(1 + x2)dy –2xydx = 0, y(0) = 1; |
|
(x + y)dx + x dy =0. |
|
|
= y2cosx, y(0) = 2; |
|
(x2 – y2)dy – 2xydx = 0. |
|
|
x(1 + y2)dx= y(1 + x2)dy, y(1)=0; |
|
(x2 + y2)dx – 2xydy = 0. |
|
|
(1 + y) dx = (1 – x)dy, y(–2) = 3; |
|
(x2 + y2)dx – 2x2dy = 0. |
|
|
x(1 + y2)dx =ydy, y(0) = 1; |
|
(2–x)dy + ydx = 0. |
|
|
= , y(1) = 2; |
|
xy2dy = (x3 + y3)dx. |
|
|
(x + xy2)dx = (x2y – y)dy, y(0)=1; |
|
(x2 – y2)dx + xydy = 0. |
|
|
(4 – x2) – 4y = 0, y(0) = 5; |
|
(y2 –xy)dx = (2xy– x2)dy. |
|
|
–2xy – y = 0, y(0) = ; |
|
x = yln(). |
|
|
dy – ydx = 0, y(1,5) = 1; |
|
x = y + . |
|
|
2dy –(1 + 4y2)dx = 0, y() = 1; |
|
2x2 = 3x2 + 6xy + y2. |
|
|
x=e–x, y(0) = 0; |
|
x2dy = (x2 +xy + y2)dx. |
|
|
dy = (1 + 2y)dx, y(ln2) = 2,5; |
|
x2= xy + y2. |
|
|
tgx = 1 + 2y, y() = 0,5; |
|
(y + )dx = xdy. |
|
|
dy – ydx = dx, y(0) = 0; |
|
x3dy = (x2 – y2) ydx. |
|
|
x + = 0, y(1) = 0; |
|
(y –2)dx = xdy. |
|
|
2x2ydy =(1 + x2)dx, y(1) = 2; |
|
(x + y)2dx = xydy – y2dx. |
|
|
(2xy + 3y) = 1 – y2, y(0) = 2; |
|
(x2 + y2) = 2xy. |
|
|
x + y = y2, y(1) = 0,5; |
|
(x – y)dx + (x + y)dy =0. |
|
|
(x2 – 1) +2xy2 = 0, y(0) = 1; |
|
(y +)dx = xdy. |
|
|
dx=xdy, y(1) = 0,5; |
|
x = y(1 + ln()). |
|
|
(1 + ex) y = ex, y(0) = 1; |
|
= – . |