Сборник задач по высшей математике 2 том
.pdfB 3aoa"tax 1.3.47-1.3.49 ONi onpeoe.n.eHUSI l.mmepaaJl,a CXoouMocmu UCnOJl,b- 30aamb npU3Ha?i: KoU/,u.
1.3.43. |
00 |
(x - 2)n |
|
1.3.44. |
00 |
(3x)5n |
|
~ |
n 2 |
|
|
~-. |
|||
|
n=l |
|
|
|
n=l |
2n - 1 |
|
1.3.45. |
00 n!xn+1 |
|
|
1.3.46. |
00 3n1x n+2 |
||
~ |
2n - 1 . |
|
~ |
,. |
|||
|
n=l |
2n(2x + 3)n-l |
|
n=l |
n. |
||
1.3.47. |
00 |
1.3.48. |
00 |
nn(x + l)n+l |
|||
~ |
n |
n |
|
fl |
3 n - 1 |
||
|
n=l |
|
|
|
|||
|
00 |
n2 |
|
|
|
|
|
1.3.49. |
~~. |
|
|
|
|
|
|
|
n=l |
n |
|
|
|
|
|
KOHTponbHble BonpOCbI lit 60nee CnO)l(Hbie 3aWlHiltH |
|||||||
1.3.50. |
MmKeT JIH HHTepBa.JI CXO.n;HMOCTH pH.n;a ~ anxn 6bITb TaImM: |
||||||
|
a) |
(-2; 0); |
|
|
6) (0; 2); |
|
|
|
B) (-3; 1); |
|
|
r) |
(-00; 00); |
||
|
~) (-3; 3). |
|
|
|
|
|
|
1.3.51. |
|
|
|
|
00 |
|
|
l:I3BecTHo, qTO pH.n; |
~ an(x - 3)n B TOqKe x = 2 pacXO.n;HTCH. "tho |
||||||
|
|
|
|
|
n=l |
|
|
|
MO:>KHO CKa3aTb 0 CXO,n;HMOCTH PMa B TOqKe: |
||||||
|
a) x = 5; |
|
|
6) x = 3,5; |
|||
|
B) x = 4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
00 |
|
|
1.3.52. |
l:I3BecTHo, qTO PM |
~ an(x - 3)n B TOqKe x = 2 CXO.n;HTCH a6co- |
|||||
|
|
|
|
|
n=l |
|
|
|
JIIOTHO. qTO MO:>KHO CKa3aTb 0 CXO,n;HMOCTH pH.n;a B TOqKe: |
||||||
|
a) x = 5; |
|
|
6) x = 3,5; |
|||
|
B) x = 4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
00 |
|
|
1.3.53. |
l:I3BecTHO, qTO PM |
~ an(z - (1 + i))n B TOqKe z = i CXO.n;HTCH |
|||||
|
|
|
|
|
n=l |
|
|
|
YCJIOBHO. qTO MO:>KHO CKa3aTb 0 CXO,n;HMOCTH pH.n;a B TOq~e: |
||||||
|
a) z = 1; |
|
|
6) z = 0; |
|
||
|
B) |
l+i |
|
|
|
|
|
|
z = -2-. |
|
|
|
|
||
1.3.54. CYlllecTByeT JIH CTelleHHoit pH.n;, .n;JIH KOTOPOro BepHo CJIe.n;yIOlllee |
|||||||
|
YTBep:>K.n;eHHe: |
|
|
|
|
||
|
a) Ha 060HX KOHllax HHTepBa.JIa CXO,n;HMOCTH pH.n; pacXO,n;HTCH; |
||||||
|
6) Ha O,n;HOM KOHlle HHTepBa.JIa CXO.n;HMOCTH PM CXO,n;HTCH YCJIOBHO, |
||||||
|
a Ha .n;pyroM - |
CXO.n;HTCH a6COJIIOTHO; |
|
||||
|
B) Ha 060HX KOHllax HHTepBa.JIa CXO.n;HMOCTH pH.n; CXO.n;HTCH a6co- |
||||||
|
JIIOTHO; |
|
|
|
|
|
|
|
r) Ha O.n;HOM KOHlle HHTepBa.JIa CXO.n;HMOCTH PM CXO.n;HTCH YCJIOBHO, |
||||||
|
a Ha .n;pyroM - |
pacXO.n;HTCH; |
|
|
|||
|
~) Ha O.n;HOM KOHlle HHTepBa.JIa CXO.n;HMOCTH pH.n; CXO.n;HTbCH a6co- |
||||||
|
JIIOTHO, a Ha .n;pyroM - pacXO.n;HTCH. |
|
40
|
00 |
(1 + k) |
n 2 |
|
1.3.55. |
HaihH 06JIacTb CXO.u;HMOCTH pH.u;a n~l |
|
(x -l)n. |
|
1.3.56. |
CTeneHHblit PM CXO.u;HTCH YCJIOBHO B TO'lKaxZl |
= 3 + 2i H Z2 = |
||
|
= -1- i. q TO MO)KHO CKa3aTb 0 CXO.u;HMOCTH pH.u;a B .u;pyrHx TO'lKax |
|||
|
KOMnJIeKcHoit nJIOCKOCTH? |
|
|
|
KOHTPOllbHAH PA60TA
BapMaHT 1
1. MCCJIe.u;OBaTb pH.u;bI Ha CXO.u;HMOCTb: |
|
n' |
|
||||
a) |
f: n 3 tg2 ~; |
|
|
00 |
|
||
|
n=l |
n |
|
6) n~l |
3n-t2; |
|
|
B) n~l (n ~1); |
|
r) |
f: |
1 |
. |
||
|
|
|
|
n=2 n In n In(In n) , |
|||
.u.) |
00 |
(-l)nn! |
. |
e) |
00 |
2i + (-l)nn |
|
E |
|
E |
2 |
• |
|||
|
n=l 2·5·8· .... (3n - 1)' |
n=l |
n |
|
|||
2. HaitTH 06JIacTb CXO.u;HMOCTH PMa |
00 |
(2 - |
x)n |
|
|||
E |
|
1 |
|
||||
|
|
|
|
n=l |
n+ |
|
|
3. |
|
|
00 |
(z - |
2i)n |
|
|
HaitTH Kpyr CXO.u;HMOCTH PMa E |
~-=3----': |
|
|||||
|
|
|
n=l |
|
n |
|
|
BapMaHT 2
1. MCCJIe.u;OBaTb pH.u;bI Ha CXO.u;HMOCTb: |
|
|
n 3 |
||||||||
) |
~ arcctg(n + 3) . |
|
00 |
|
|||||||
aL." |
2 - |
n |
3' |
6) |
E ( |
|
1)'; |
||||
|
n=l |
|
n 2 |
|
n=l |
n + . |
|||||
|
00 |
|
~1) |
|
00 |
|
|
1 |
|||
8) n~l 3~ (n |
; |
r) |
n~l |
(n + 1) In(n + 1); |
|||||||
.u.) |
00 |
(_l)n |
|
; |
|
e) |
00 |
|
'n |
|
|
E |
|
|
|
E |
_z_ . |
||||||
|
n=l n + Fn |
|
|
|
|
n=l n + 2 |
|||||
2. HaihH 06JIacTb CXO.u;HMOCTH PMa |
00 |
|
|
|
(3n + l)n |
||||||
E (x + l)n |
- 3 - . |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
n=l |
|
|
|
n |
3. |
|
|
|
|
|
00 |
(z + i)n |
|
|
||
HaitTH Kpyr CXO.u;HMOCTH PMa E |
|
nH |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
n=l |
2 |
|
|
|
41
Bap....aHT 3
1. I1ccJIe.n;oBaTb pa.n;bI Ha CXO.n;HMOCTb: |
|
|
|
|||||||
a) |
L: In |
-- 2 |
2) j |
|
|
|
|
|
||
|
00 |
(n2 |
+ |
- |
|
|
|
|
|
|
|
n=l |
(n |
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
00 |
+ 1 )n |
|
|
|
|
|
|||
B) n~l |
3n+2 |
j |
|
|
|
|
|
|||
~) |
00 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
L: |
(_1)n+1 sin -- j |
|
|
|
|
|
||||
|
n=l |
|
|
|
nvn |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
00 |
(_1)nxn |
||
2. HaitTH 06JIaCTb CXO.n;HMOCTH pa.n;a |
L: |
|
2 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
n=l |
n+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
00 |
(z _ i)2n |
|
||
3. HaitTH Kpyr CXO.n;HMOCTH pa.n;a |
L: |
|
1 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
n=l |
n+ |
|
|
|
Bap....aHT 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
1. I1ccJIe.n;oBaTb pa.n;bI Ha CXO.n;HMOCTb: |
f: 3·5·7· ... · (2n + 1) . |
|||||||||
a) |
00 |
arctg2 |
1 |
|
6) |
|||||
L: |
3 r.:; j |
|
|
n=l 2·5·8· .... (3n - 1)' |
||||||
|
n=l |
|
|
V 7! |
|
|
||||
B |
00 |
(2n + 3)2n. |
|
r) |
00 |
|
1 |
|||
|
L: |
|
j |
|||||||
) |
n~l |
n + 2 |
' |
|
|
n=l (2n |
+ 1)JIn(2n + 1) |
|||
|
00 |
(-1)n+1(n+1) |
|
|
00 |
n(i + 1)n |
||||
~) |
L: |
|
2 |
|
j |
|
e) |
L: |
3 |
. |
|
n=l |
|
n |
+ 3n |
|
|
n=l |
|
+ z |
|
|
|
|
|
|
|
|
00 |
(n+2) |
x3n. |
|
2. HaitTH 06JIacTb CXO.n;HMOCTH pa.n;a n~l |
- n - |
|||||||||
3. HaitTH Kpyr CXO.n;HMOCTH pa.n;a |
00 |
(z + 2i)n+1 |
|
|||||||
L: |
|
2 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
n=l |
n |
|
|
§ 4. PSlAbl CIlYPbE
PRAbl CIlYPbe
~IIycTb <PYHKIIH.H f{x) - HHTerpHpyeMa.H H nepHo,n;H'IeCKa.HC nepHo,n;OM 271". Ko-
3g'Jg'J'U'4'UexmaM'U tPYp'be <PYHKIIHH f{x) Ha3h1BaIOTC.H '1HCJIaao, aI, a2, •.• , an, ... , bo, bl , b2, ... , bn , ... , KOTOphle HaxO,n;.HTC.H no <PoPMYJIaM
ao = ~ !1T f{x)dx, |
(4.1) |
1T |
|
an = ~ !f{x)cosnxdx, (n= 1,2, ... ), |
(4.2) |
-1T |
|
42
" |
(4.3) |
bn=~ !f(x) sin nx dx, (n=1,2, ... ). |
|
-" |
|
P.aiJO.M iPyp'be <PYHKU;HH f (x) Ha3blBaeTCH PM |
|
00 |
|
~o + 2)ancosnx+bnsinnx). |
|
n=l |
|
YcnOBllU1 CXOAMMOCTM pRAa CIlYPbe |
|
PM ct>YPbe HHTel'pHPyeMoil: <PYHKU;HH f(x) Mo:aceT J1H6o |
pacXO.n;HTbCH, J1H6o |
CXO.n;HTbCH, npH'IeMKaK K <PYHKU;HH f(x), TaK H K <PYHKU;HH, OTJIH'IHOil: OT Hee. YCJIOBHH CXO.n;HMOCTH pH.n;a ct>YPbe 6bl.1IH YCTaHOBJIeHbI HeMeU;KHM MaTeMaTHKOM ,n:HpHX.1Ie.
TeopeMa 1.6 (Alilplilxne). |
ECI1Io1 <PYHK~~),! f(x) HenpepblBHa ~Il~ ~MeeT KOHe'lHoe |
'l~CIlO TO'leK pa3pblBa Ha |
OTpe3Ke [-11", 11"] ~ np~ 3TOM MOHOTOHHa ~Il~ ~MeeT |
KOHe'lHOe'l~CIlO 3KCTpeMYMOB Ha [-11",11"]. TO P)'!ACl>YPbe <PYHK~~~ f(x) CXOA~TC),! |
||
All)'!1lI06blX X ~3 [-11", 11"] ~ ero CYMMa paBHa: |
||
1) f(x) All)'!Bcex TO'leKHenpepblBHOCT~ X ~3 ~HTepBalla (-11",11"); |
||
2) |
l(J(xo - 0) + f(xo + 0») |
All)'! BCex TO'leKpa3pblBa Xo; |
3) |
l(J( -11" + 0) + f(1I" - 0») |
np~ X = -11" ~ X = 11". |
IIycTb f(x) - 'IeTHaH<PYHKU;HH (f(-x) = f(x), \Ix E [-11",11"]). TOl'.n;abn = 0
(n = 1,2, ... ), H, CJIe.n;OBaTeJIbHO, 'IeTHaH<PYHKU;HH pa3JIal'aeTCHB pH.n; ct>YPbe no
KocHHycaM:
f(x) = a 0 |
00 |
|
+ Lan cosnx, |
|
|
2 |
|
|
|
n=l |
|
l'.n;eao = ~ !" f(x)dx, an = ~!"f(x) cos nx dx, (n = 1,2, ... ). |
(4.4) |
|
o |
0 |
|
AHaJIOl'H'IHOHe'leTHaH<PYHKU;HH f(x) |
(T.e. f(-x) = -f(x), \Ix E [-11",11"]) |
pa3JIa- |
raeTCH B PM ct>YPbe no cHHycaM: |
|
|
|
00 |
|
f(x) = Lbnsinnx, |
|
|
|
n=l |
|
l'.n;ebn = ~!"f(x) sin nx dx, (n = 1,2, ... ). |
(4.5) |
|
o |
|
|
43
PRA CllYPbe (jJYHK4MM, 3aAaHHOM Ha npOM3BOflbHOM npOMe)l(YTKe
IIycTb f(x) - nepHO,n;H'IeCKaHC nepHo,n;OM 21 cPYHKU;HH, y,n;OBJIeTBopHIOru;aH yCJIOBHHM TeopeMbI )J;HpHXJIe Ha HHTepBaJIe (-I, I). Tor,n;a ee p83JIOlKeHHe B pH,n; clIYPbe HMeeT CJIe.n;yIOru;Hit BH,ll;
|
|
|
00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
() |
ao |
|
" |
|
( |
|
n7rX |
. |
n7rx) |
|
||
= 2+ ~ ancos-l-+bnsm-l- |
, |
|||||||||||
f x |
||||||||||||
|
|
|
n=l |
|
|
|
|
|
|
|
||
r,n;e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ao = t /1 f(x}dx, |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
-I |
|
|
|
|
|
an = t /1 f(x} cos n;x dx, |
bn |
= t /1 |
f(x} sin n;x dx |
(n = 1,2, .. .). |
||||||||
-I |
|
|
|
|
|
|
-I |
|
|
|
|
|
PM clIYPbe '1eTHoitcPYHKU;HH f (x) co,n;eplKHT TOJIbKO CB060,n;Hblit 'lJIeHH KOCH- |
||||||||||||
|
f(} |
|
|
|
|
00 |
|
n7rX |
|
|
||
|
= |
ao" |
|
|
|
|||||||
|
x |
|
2 |
|
+ ~ancosT' |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
n=l |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
ao = f/f(x}dx, an = f/f(x} cos n;x dx |
(n = 1,2, ... ). |
|||||||||||
o |
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
He'leTHaHcPYHKU;HH f(x} pa3JIaraeTCH B PH,n; cllYPbe no cHHycaM |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
00 |
|
|
|
|
|
|
|
f(x} = L bn sin n;x, |
|
(4.6) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
n=l |
|
|
|
|
||
bn |
= f/1f(x} sin n;x dx |
|
(n = 1,2, .. .). |
(4.7) |
||||||||
|
o |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.4.1.Pa3JIO)KUTb B pH.D: fl>YPbe <PYHKIJ;UIO f(x) == 1, 3a,n:aHHYIO Ha UHTep-
BaJIe (-11",11").
Q fl>YHKIJ;UH qeTHaH, n09TOMY OHa pa3JIaraeTCH B pH.D: fl>YPbe no KocuHycaM,
a K09<P<PUIJ;UeHTbI an MO)KHO Haihu no <popMYJIaM (4.4): |
|
|
|
|||||
7r |
|
7r |
|
|
|
|
|
|
2 / |
2 / |
dx = |
217r |
2 |
= 2, |
|
|
|
ao = 1i' |
f(x) dx = 1i' |
1i' 0 |
= 1i' .11" |
|
|
|
||
o |
0 |
7r |
|
|
|
|
|
|
7r |
|
|
|
|
|
|
|
|
an = fr/ f(x) cos nx dx = fr/ |
cos nx dx = |
2 |
= |
|
|
|||
11"n sin nxl: |
|
|
||||||
o |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
(0 - 0) |
= O. |
|
|
|
= 11"n (sin 11"n - sin 0) |
= 11"n |
44
11TaK, ao = 2, an = °(n = 1,2, ...). TaKUM o6pa30M, B ,n:aHHOM CJIY-
qae PH,n: fl>YPbe COCTOUT U3 e,n:UHCTBeHHoro HeHYJIeBOrO CJIaraeMoro, paBHoro |
|||||||||||||||||
a; = ~ = 1, U pa3JIO)KeHUe UMeeT TPUBUaJIbHblft BU,n:: 1 = 1. |
|
|
|
• |
|||||||||||||
Pa3.ll00lCUmb a |
pRO |
r!Jyp'be |
OaHH'bI.e |
tjjYH'Il:V,UU, |
3aOaHH'bI.e |
Ha UHmepaaJl,e |
|||||||||||
(-11",11"): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.4.2. |
|
f(x) |
= cos2 x. |
|
|
1.4.3. |
|
|
f(x) |
= sin2 x. |
|
|
|
||||
1.4.4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-1 |
-11" < x < ° |
|||
|
Pa3JIO)KUTb B pH,n: fl>YPbe <PYHKIIUIO f(x) ='{ |
|
, |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1, |
°< x < 11". |
|||
a fl>YHKIIUH HeqeTHaH, n03TOMY OHa pa3JIaraeTCH B PH,n: fl>YPbe no cUHycaM. |
|||||||||||||||||
HaxO,n:UM K03<P<PUIIueHTbI bn no <popMYJIaM (4.5): |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
~ |
|
|
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
bn = 'frj f(x)sinnxdx = 'frjsinnxdx = -;n cosnxl: = |
|
|
|
|
|||||||||||||
|
o |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
((_1)n |
|
|
|
2 |
(1- (_1)n) |
|
= |
|||
= -1I"2n(cos1l"n - cosO) = -1I"n |
-1) = 1I"n |
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
{ a, |
|
|
|
|
n = 2k, |
|
k = 1,2, ... |
||||
|
|
|
|
|
= |
1I"(2k4_1)' |
|
n = 2k -1, |
|
|
|
|
|||||
OKOHqaTeJIbHO nOJIyqaeM |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
f( |
x |
) = 1. ~ sin(2k - |
1)x = 1. (sinx |
+ |
sin3x |
+ |
sin5x |
+ ... |
) |
. |
|||||||
|
11" LJ |
2k - |
1 |
11". |
1 |
|
3 |
5 |
|
|
|||||||
|
|
|
k=l |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
IIoJIo)KUM B 3TOM paBeHcTBe x = i' Tor,n:a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
1=1. (Sin ~ + sin311"2 + sin 511"2 |
+ |
) = 1. (1_1 + 1_ |
|
) |
|||||||||||||
|
|
11" |
1 |
3 |
|
5 |
|
... |
|
|
11" |
|
35"" |
||||
oTKy,n:a i |
= 1 - 1+ ~ - |
... + (_1)k+1 2k ~ 1 + ..., T. e. MbI nOJIyqUJIU |
pa3JIO)KeHUe B 6eCKOHeqHblft PH,n: qUCJIa i' BnepBble 3TO pa3JIO)KeHUe 6bIJIO OTKPbITO 3HaMeHUTbIM HeMeIIKUM MaTeMaTUKOM U <pUJIOCO<pOM JIeft6HuIIeM
(1646-1716). |
|
|
|
|
|
• |
||
1.4.5. |
if\. |
A.. |
f() |
= |
{3, |
-11" < X < 0, |
||
Pa3JIO)KUTb B pH,n: '¥YPbe'¥YHKIIUIO |
x |
|
°< x < 11". |
|||||
1.4.6. |
Pa3JIO)KUTb B PH,n: fl>YPbe <PYHKIIUIO f(x) |
= x. -3, |
||||||
a |
fl>YHKIIUH HeqeTHaH, n03TOMY an = |
°(n = 0,1,2, ...). OCTaJIOCb onpe,n:e- |
||||||
JIUTb K03<p<puIIueHTbI bn no <popMYJIe (4.5), T. e. |
|
|
|
|
||||
|
|
|
~ |
|
|
|
|
|
|
|
bn |
= 'frj x sin nx dx. |
|
|
|
|
o
45
,nJUI BblqUCJIeHIUI nOCJIe,II,Hero UHTerpa.rra npUMeHUM MeTO,n: UHTerpUpOBa-
HU5I no qacT5IM. TIO.TIOXUM 'U |
= x, dv = sin nx dx. Tor,n:a du = dx, v = |
||||
= / sin nx dx = - kcos nx, oTKy,n:a |
|
|
|
|
|
/ ~ xsinnxdx = -kxcosnxl: + k/~cos nx dx = |
|
|
|||
o |
|
0 |
|
|
|
= _l(7rcos7rn - |
0) + lSinnxl~ = _7I(_1)n = 7I(_1)n+l. |
||||
n |
|
n2 |
0 |
n |
n |
OKOHqaTe.TIbHO nO.TIyqaeM bn = *. |
~(_1)n+1 = ~(_1)n+1, CTa.rrO 6bITb, |
||||
f(x) = X = 2f:(-1)n+~ sinnx = 2 |
(si~x _ |
Si~2x + sin33x _ |
sin44x + .. .). |
||
n=l |
|
|
|
|
|
TIo,n:CTaBUB 3HaqeHUe x = ~ B 9TO paBeHcTBo, npu,n:eM K yxe BCTpeqaBmeMYC5I HaM B 3a,n,aqe 1.4.4 p5l,!l;y JIeft6Huu;a
|
|
sin 7!: |
• |
sin 371". |
+ |
) |
|
".TI" |
|
|
|
|||
|
7I = 2 ( __2 |
sm 7r + __2__ |
sm 27r |
... |
|
|
|
|
||||||
|
2 |
1 |
2 |
3 |
|
4 |
|
,I< |
I< |
|
|
|
||
|
i |
\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 1 -l + ~ - ... + (-1 )k+1 2k ~ 1 +... |
|
|
|
|
• |
|
|||||||
Pa3.1/,OO/C'Um'b a PSiO fPyp'be tjjYH'K'U,'UU, |
3aoaHHwe Ha UHmepaa.l/,e (-7r, 7r): |
|
||||||||||||
1.4.7. |
f(x) = 1- 2x. |
|
1.4.8. |
|
f(x) = Ix - |
3. |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
-7r < X |
< 0, |
|||
1.4.9. |
Pa3JIOXUTb B P5l,n: <l>YPbe <PYHKU;UIO f (x) = { |
2 |
' |
|||||||||||
|
0 |
< x < 7r. |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
-4, |
|
|||||
Q <l>YHKU;U5I 06IIIero Bu,n:a, |
n09ToMY K09<p<puu;ueHThl |
<l>YPbe |
HaxO,n:uM |
ne |
||||||||||
<popMY.TIaM (4.1)-(4.3): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
~ |
0 |
~ |
|
|
*x[~ - |
|
|
|
|
|
|
|
|
ao = } / f(x) dx = } / 2dx + }/(-4) dx = |
#xl: = 2 - |
4 = -2, |
||||||||||||
|
-~ |
-~ |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
~ |
|
0 |
|
|
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
an = |
} / f(x) cosnxdx = |
} / 2 cos nxdx +}/(-4) cosnxdx = |
|
|
|
|||||||||
|
-~ |
|
-~ |
|
|
0 |
|
|
1 sill. nx I~ - 0 |
|
||||
|
|
|
|
_ |
|
|
0 |
|
|
|||||
|
|
|
|
~sin nx 1 _ |
, |
|||||||||
|
|
|
|
- |
7r |
n |
_~ |
7r |
|
n |
0 |
- |
||
|
~ |
|
0 |
|
|
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
bn = } / f(x) sinnxdx = } / 2sinnxdx + } /(-4) sinnxdx = |
|
|
|
|||||||||||
|
-~ |
|
-~ |
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
= - ;n cosnx[~ + 7r~cosnxl: = - ;n (1 - |
(_1)n) + 7r~(( _1)n - |
1) = |
46
|
|
|
|
|
n = 2k, |
(k = 1,2, ...). |
|
|
|
|
|
|
n = 2k -1, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B HTore HMeeM |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ao |
|
~. |
12 ~ sin(2k - |
1)x |
• |
|
f (x) = 2 |
+ L.J bn sm nx = -1 - |
7r L.J 2k _ 1 . |
||||
|
|
|
|
n=l |
k=l |
|
|
1.4.10. |
f(x) |
= { |
5, |
-11" < X < 0, |
|
|
|
0< x < 11". |
|
|
|
||||
|
|
-3, |
|
|
|
||
1.4.11. |
f(x) = { -7, |
-11" < X < 0, |
|
|
|
||
o<x < 11". |
|
|
|
||||
|
|
|
2, |
|
|
|
|
1.4.12. |
f(x) |
= x2 • |
|
1.4.13. f(x) = Ixl. |
|
|
1.4.14.MCnOJIh3YH pa3JIO:lKeHHe H3 3a,n,aqH 1.4.12, BhIQHCJIHTh CyMMy pH,n:a
00 1
L2"·
n=l n
1.4.15.lIPH nOMOIII.H pa3JIO:lKeHHH H3 3a,n,aQH 1.4.13, HaiiTH CyMMy pH,n:a
00 1
k;;'l (2k - 1)2
1.4.16.f(x) = 1 - ~Ixl.
1.4.17. |
f(x) = sin ax (a - He I.J;eJIoe QHCJIO). |
||||
1.4.18. |
f(x) = {-x, |
-11" < X ~ 0, |
|
||
|
|
0, |
|
0 < x < 11". |
|
1.4.19. |
C nOMoru;hIO |
|
pa3JIO:lKeHHH H3 3a,n,aQH 1.4.18, HaiiTH CyMMy pH,n:a |
||
|
1 |
1 |
|
1 |
+ .... |
|
1 + 32 |
+ 52 |
+ ... + (2k _ 1)2 |
1.4.20.Pa3JIO:lKHTh B PH,n: q,YPhe no cHHycaM Ha OTpe3Ke [0,11") <PYHKI.J;HIO
X, |
0 ~ x <~, |
f(x) = { |
11" |
11" -x, |
'2~ x ~ 11". |
Q lIPO,n:OJ1:lKHM <PYHKI.J;HIO Ha oTpe30K [-11",0) HeQeTHhIM 06Pa30M (pHC. 1).
Tor,n:a nOJIYQeHH8JI <PYHKI.J;ua HeQeTHaH H ee pH,n: q,YPhe co,n:ep:lKHT TOJIhKO
47
y
x
Pu.c. 1
CHHYCbI. Hat!:,!l;eM K09cPcPHIIHeHTbI bn |
(n = 1,2, ...): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
7r |
|
|
|
|
|
7r |
|
|
|
|
|
|
|
7r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f(x) sin nx dx = |
|
"2 |
|
|
|
|
|
|
|
x) sinnxdx = |
|
|
||||||||||||
b = *f |
*f |
|
xsinnxdx + *f(1r - |
|
|
|||||||||||||||||||
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
o |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1!: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= *( -X C~nx I:7r |
|
|
|
|
|
|
|
+ *.1r f |
2 |
|
|
|
|
*f7r x sin nx dx = |
||||||||||
+ kf~COS nx dx) |
7r sin nx dx - |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
o |
|
|
|
|
|
|
|
1!: |
|
|
|
|
|
1!: |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
= ~(_ 7rCOS ~n + sinnx I~) + 2(- cosnx 17r)- |
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
1r |
|
|
2n |
|
|
|
|
n 2 |
0 |
|
|
|
|
|
n |
|
~ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7r |
|
|
|
7r |
|
|
|
) |
|
|
cos 1I. n |
+ |
2 sin 1I. n |
|
|
|||||
_ ~ ( _xcosnx 1 + Ifcosnxdx |
= ___2_ |
|
|
|
2 |
|
|
|||||||||||||||||
1r |
n |
1!: |
n |
7r |
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
1rn2 |
|
|
|||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
7r |
"2 |
|
|
|
|
|
|
7r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
_ 2cos1rn |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-.L. |
|
|
17r- |
|
|
||||||||
|
2 cos"2 n |
|
|
2cos1rn _ cos"2n _ |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
n |
+ |
n |
+ |
|
n |
|
|
|
n |
|
1rn |
2 smnx 7r - |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
{O' |
|
|
|
|
|
"2 |
|
|
|||
= |
2sin~n |
+ |
2sin~n |
|
= |
4sin~n |
= |
|
|
|
|
n=2k, |
|
|
||||||||||
1rn2 |
|
1rn2 |
|
1rn2 |
|
|
|
4( _l)k+l |
|
, |
n = 2k - |
l. |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1r(2k - 1)2 |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
4 |
00 |
|
(_l)k+l sin(2k - |
l)x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
T8J{HM 06pa30M, f(x) = 1f |
E |
|
|
|
|
( |
|
)2 |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
k=l |
|
|
|
|
2k - |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1r |
|
|
1r |
4 (1 |
|
1 |
1 |
+...+ |
1 |
|
+... |
) |
,oTKY,!l;aeIIIe |
||||||||||
npH X = "2 HMeeM |
"2 = |
1f |
|
|
+32 |
+ 52 |
(2k _ 1)2 |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
+...+ |
1 |
|
|
|
|
|
|
7r |
2 |
• |
|||
pa3 HaxO,!l;HM, 'ITOcyMMa p.H,!l;a 1+2" +2" |
|
2 +... paBHa -8 . |
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
5 |
|
|
|
(2k - |
1) |
|
|
|
|
|
|
|
|
1.4.21.Pa3JIO)KHTb B p.H,!l; fl>YPbe no cHHycaM Ha HHTepBaJIe (0,1r) CJIe.Ll:Y-
IOIIIHe cPYHKIIHH |
6) f(x) = ~ - ~. |
a) f(x) = x; |
1.4.22.Pa3JIO)KHTb B p.H,!l; fl>YPbe no KocHHycaM Ha OTpe3Ke [0, 1r) cPYHKIIHIO
f(x) = ~ - ~'.
48
y
71'
4
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Puc. 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
a IIpo,n:oJDKUM |
,n:aHHYIO <PYHKD;UIO Ha oTpe30K [-11',0] qeTHbIM o6pa30M |
||||||||||||||||||||||
(puc. 2). B |
pe3YJIbTaTe nOJIyqUTC.H qeTHM <PYHKD;U.H, P.H,n: <IIYPbe KOTOpoii co- |
||||||||||||||||||||||
CTOUT TOJIbKO U3 KOCUHYCOB. BbIqUCJIUM K09<p<puD;ueHTbI an (n = 0,1,2, ...) |
|||||||||||||||||||||||
no <popMYJIaM (4.4): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
71" |
|
|
|
71" |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ao = *Jf(x)dx ~ *JUi -~) dx = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
o |
|
|
|
|
0 |
|
|
= *(~x_x;) I: = *(71'; |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
71';) |
= 0, |
|||||||||||
|
|
71" |
|
|
|
|
|
|
71" |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
an = *Jf(x)cosnxdx = *J(~ -~) cos nx dx = |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
o |
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
71" |
|
|
|
|
|
71" |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
71" |
|
|
= !Jcosnxdx - |
IJxcosnxdx = sin nx 171" _ |
x sin nx 171" |
+ ...l..Jsin nxdx = |
||||||||||||||||||||
|
2 |
|
|
|
|
71' |
|
|
|
|
|
2n |
|
0 |
71'n |
|
0 |
71'n |
|
|
|
||
|
000 |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
= - |
1 ( . |
|
. 0) |
- |
- |
1 ( . |
|
|
0' |
0) |
- |
cos nx 171" |
= |
|
|||||||
|
|
|
sm7l'n-sm |
|
|
|
71'sm7l'n- |
·sm |
|
-- |
0 |
|
|||||||||||
|
|
|
2n |
|
|
|
|
|
11'n |
|
|
|
|
{O, |
11'n2 |
|
|
||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
n = 2k, |
|
||||||
|
= --(cos11'n - cosO) = - (1 - (_I)n) = |
|
2 |
|
n = 2k - 1. |
||||||||||||||||||
|
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11'n2 |
|
|
|
|
|
|
71'n |
2 |
|
|
|
|
- , |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
71'n |
2 |
|
|
|
|
IhaK, f(x) |
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|
2 00 cos(2k - l)x |
• IIOJIO:lKUM B 9TOii <popMYJIe x = 0. Tor,n:a |
|||||||||||||||||||
= IT |
L: |
|
1) |
2 |
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
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k=l (2k - |
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
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||||
71' |
2 |
00 |
( |
1 |
|
|
|
|
00 |
|
( |
1 |
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
71'2 |
||
-4 |
= IT |
L: |
|
1) |
2'oTKy,n:a |
L: |
|
1) |
2 = 1 + 2'+ |
2'+ ... = -8 ' 'ITO |
|||||||||||||
|
|
k=l |
|
2k - |
|
|
|
k=l |
2k - |
|
3 |
|
5 |
|
|
|
|
||||||
COBna,n,aeT C Haii,n:eHHbIM paHee 3HaqeHUeM .D:JI.H CYMMbI 9Toro p.H,n:a. |
• |
1.4.23.Pa3JIO:lKUTb B P.H,n: <IIYPbe no KocuHycaM Ha oTpe3Ke [0,11'] CJIe,n:yIO- r:u;ue <PYHKD;UU
a)f(x)
B)f(x)
=
=
-x; |
6) |
f(x) = ~x - 1; |
_x2 ; |
r) |
f(x) = ~X2 + 3. |
1.4.24.Pa3JIO:lKUTb B P.H,n: <IIYPbe <PYHKD;UIO f(x) = x Ha UHTepBaJIe (-3,3).
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