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

m1var10

.pdf
Скачиваний:
10
Добавлен:
27.03.2015
Размер:
690.91 Кб
Скачать

 

 

 

 

Вариант № 10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Найти область определения функции : y =

lg

5x x2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5x x2

 

Область определения данной функции определяется двумя неравенствами:

 

> 0

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5x x2

5x x2

 

 

 

 

 

 

и lg

 

0 или

 

1. Достаточно рассмотреть второе неравенство, так как первое

 

 

66

неравенство перекрывается вторым:

5x x2 6

или x2

5x + 6 0 . Корнями уравнения

x2 5x + 6 = 0

являются

числа

x

= 2, x

2

= 3.

Так

как

ветви параболы

y = x2 5x + 6

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

направлены вверх, то неравенство

x2 5x + 6 0

выполняется при 2 x 3.

Ответ:

x [2,3].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Построить график функции: y =

 

tg x + 2)

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Данная

функция

определена

 

 

 

на

 

всей

числовой

оси,

Точки

x = π (1± 2k), k = ,1, 2,...являются

 

точками

разрыва

второго рода. Строим сначала tg x.

4 Затем смещаем график на две единицы вверх по оси ОУ. Получим график функции

 

 

8

 

 

 

 

4

 

 

4

2

0

2

4

 

 

4

 

 

 

 

8

 

 

 

 

8

 

 

 

 

4

 

 

4

2

0

2

4

 

 

4

 

 

 

 

8

 

 

 

 

8

 

 

 

 

4

 

 

4

2

0

2

4

 

 

4

 

 

 

 

8

 

 

y = tg x + 2.

Затем повернем отрицательные ветви графика вверх зеркально по отношению к оси ОХ. Получим график функции tg x + 2) . Ответ: Последовательность построения представлена на рисунках.

 

1

13x

1.

3. Построить график функции: y =

 

 

 

 

2

 

 

Данная

функция определена на всей

 

числовой оси. Преобразуем функцию:

 

1 13x

3(x1/ 3)

 

x

 

y =

 

 

1 = 2

 

1. Строим сначала 2

 

. Затем «сжимаем» график в три раза по оси

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

ОХ. Получим график функции 23x . Затем сдвинем график вправо по оси ОX на 1/3 единицы.

 

1

13x

Получим график функции y =

 

 

. Затем сдвигаем график по оси OY вниз на одну

 

 

2

 

 

единицу. Ответ: Все построения представлены на рисунках.

 

 

4

 

 

 

 

4

 

 

 

 

4

 

 

 

3

 

 

 

 

3

 

 

 

 

3

 

 

 

 

3

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

2

1

0

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1

0

1

2

2

1

0

1

2

2

1

0

1

2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

x = t sint

 

4. Построить график функции:

y =

.

 

y = cost 1

 

0

5

10

15

1

 

 

 

2

 

 

 

 

Функция периодическая с периодом 2π. Действительно, функция достигает

максимумов

в точках

t = 2kπ , k = ±(

,1,2,...). При этом x = 2kπ , так как sin(2kπ ) = 0.

Составим таблицу координат нескольких точек графика в первом периоде:

t

0

π/6

π/4

π/3

π/2

x

0

0.024

0.078

0.181

0.571

y

0

-0.134

-0.293

-0.5

-1

t

2π/3

3π/4

5π/6

π

7π/6

x

1.228

1.649

2.118

3.142

4.165

y

-1.5

-1.707

-1.866

-2

-1.866

t

5π/4

4π/3

3π/2

5π/3

7π/4

x

4.634

5.055

5.712

6.102

6.205

y

-1.707

-1.5

-1

-0.5

-0.293

График периодичен. Поэтому нет необходимости вычислять координаты точек в других периодах. По точкам строим график и отражаем его симметрично в другие периоды.

Ответ: График представлен на рисунке.

5. Построить график функции: ρ =

.5 cosϕ .

Поскольку ρ 0, то функция существует для тех значений

φ, для которых

cosϕ .5 .

Это наблюдается при

π /3 ϕ 5π /3. В этом интервале функция возрастает от 0 до 1.5 (при ϕ = π ), затем убывает от 1.5 до 0. Вертикальная ось пересекается графиком в точках (π/2, 0.5) и (3π/2, 0.5). Можно

перейти к декартовым координатам. Тогда получим уравнение

90

180 0

0 0.75 1.5

270

x2 + y2 = .5x2 + y2 ) x.

Ответ: график представлен на рисунке.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Вычислить предел: lim

 

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

3

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4 n)3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Возведём скобки в степени, приведём подобные и поделим числитель и знаменатель на

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(n +1)2

 

+ (n 1)2 (n + 2)3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

старшую степень n:

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4 n)

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim

n2 2n +1+ n2

2n +1(n3 + 6n2 +12n + 8)

= lim

n3 4n2

16n 6

 

=

 

 

 

 

 

 

 

48n +12n2 n3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12n2 n3

 

 

n→∞

64

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞ 64 48n +

 

 

 

 

14n/ n 16/ n2 6/ n3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(n +1)2 + (n 1)2 (n + 2)3

 

 

 

= lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1.

Ответ: lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1.

 

 

48/ n2

+12/ n

1

 

 

 

 

 

 

 

 

(4 n)3

 

 

n→∞ 64/ n3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Вычислить предел: lim(

 

16

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

) (неопределённость вида (∞−∞).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x4 x2 16

x 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приводим к общему знаменателю Разлагаем числитель и знаменатель на простые

множители: lim(

 

16

 

 

 

 

2

 

) = lim

16 2x 8

 

= lim 2(x 4) = lim

2

 

= −

1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x4 x

2 16 x

 

 

 

 

 

x4

 

 

 

x2 16

 

 

x4 x2 16

x4 x + 4

4

 

Ответ: lim(

16

 

 

2

 

 

 

 

) = −

1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x4 x2 16 x

4

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

27 + x

3

27

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Вычислить предел: lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(неопределённость вида (0/0)).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

 

x + 3

x4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приведём числитель к разности кубов путем умножения числителя и знаменателя на

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

неполный квадрат суммы: lim

3 27 + x

 

3 27 x

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

 

 

 

 

 

x + 3

 

 

 

x4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim

(3 27 + x 3 27 x)(3

 

(27 + x)2 + 3 27 + x 3

 

27 x + 3

(27 x)2 )

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

x(1+ 3

 

x)(3 (27 + x)2 + 3 27 + x 3 27 x + 3 (27 x)2 )

 

= lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27 + x (27 x)

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

x(1+ 3

x)(3

(27 + x)2

+ 3

27 + x 3

27 x + 3

(27 x)2 )

 

 

 

 

 

 

= lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

x(1+ 3

x)(3

(27 + x)2

+ 3

27 + x 3

27 x + 3

(27 x)2 )

27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: lim

3 27 + x 3

27 x

 

=

 

 

2

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

 

 

x + 3

 

x4

 

 

 

 

 

 

27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. Вычислить предел: lim

cos5x cos3x

 

(неопределённость вида (0/0)).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xπ

 

 

 

sin2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разность косинусов можно представить в виде произведения синусов, затем

воспользуемся первым замечательным пределом: lim

sin x

= 1:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos5x cos3x

= −lim

2sin 4x sin x

= −lim

2sin 4x

= 8lim

 

sin(4x4π )

 

 

 

 

 

 

sin(xπ )

1

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

 

 

= 8 ,

 

 

 

 

sin

2

 

x

 

 

 

 

 

 

sin

2

x

 

 

 

sin x

 

 

 

 

 

4x π

 

 

 

 

(x π )

 

xπ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xπ

 

 

 

 

 

 

 

xπ

 

 

xπ

 

 

 

 

 

 

 

 

xπ

 

 

 

 

так как lim

sin(x π )

 

= lim

sint

. Ответ: lim

cos5x cos3x

= 8 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xπ

 

 

 

 

x π

 

 

t0

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xπ

 

 

 

 

 

sin2 x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3n2 + 4n 1

2n+5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10. Вычислить предел: lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(неопределённость вида (1)).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3n

+ 2n + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

z

 

 

 

Приведём

 

 

предел

 

 

ко

 

 

 

 

 

второму

 

 

замечательному

 

пределу:

 

lim 1+

 

 

 

= e:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z→∞

z

 

 

 

 

2

+ 4n

1

 

2n+5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

+ 2n + 2 + 2n 3

 

2n+5

 

 

 

 

 

 

 

 

2n 3

 

 

2n+5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim 1+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

lim

 

2

 

+ 2n

 

 

 

 

= lim

 

 

 

 

 

3n

2

+ 2n

+ 2

 

 

 

 

 

 

 

2

+ 2n

+ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞ 3n

 

 

 

+ 2

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

3n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

(2n+5)(2n3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n 3

 

 

3n2 +2n+2

 

(2n+5)(2n3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n 3

 

 

 

 

3n2 +2n+2 n→∞ 3n2 +2n+2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n3

 

 

 

3n

2 +2n+2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim 1+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

lim 1

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. Предел в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

 

3n

2

+ 2n + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

 

 

 

3n

2

+ 2n + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

квадратных

 

 

скобках

 

равен

 

 

 

числу

 

 

e.

Далее,

 

lim

(2n + 5)(2n 3)

=

4

.

 

Окончательно:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞ 3n2 + 2n + 2

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

3n2 + 4n

1

2n+5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3n2

+ 4n 1

2n+5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= e4 / 3

= e3

 

e . Ответ: lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= e3

e .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞ 3n

 

 

 

+ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n→∞

 

+ 2n + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11. Вычислить предел: lim

ln(17x)

 

(неопределённость вида (0/0)).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0 sin[π (x + 7)]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заметим, что sin(πx + 7π ) = sin(πx + π ) = −sin(πx) . Следовательно,

lim

ln(17x)

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0 sin[π (x + 7)]

= −lim

ln(17x)

. Воспользуемся эквивалентными величинами :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0 sin(πx)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

| ln(t+1)~t| и sin(t) ~t при t→0: lim

ln(17x)

= − lim

7x =

7

Ответ: lim

 

ln(17x)

=

7

.

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

sin(πx)

x0

πx

x0 sin[π (x + 7)]

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 (x+2) .

 

 

 

12. Исследовать функцию на непрерывность и построить эскиз графика: y = e (x1)

 

 

 

 

 

Область определения – все действительные числа, кроме x=−2 и x=1. В области

определения функция является непрерывной (как элементарная функция). Исследуем

поведение

 

 

 

функции

 

 

 

 

в

 

 

 

окрестности

 

 

 

точек

 

 

разрыва:

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

e (x1)2

(x+2) = ∞,

lim e (x1)2 (x+2)

=

 

,

lim e (x1)

2 (x+2)

 

= lim

e (x1)2 (x+2)

 

= 0 . Таким

x→−20

 

 

 

 

 

 

x→−2+0

 

 

 

 

 

 

 

 

x10

 

 

x1+0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

образом, точка x=−2 является точкой разрыва второго рода. В

 

 

 

 

 

 

 

 

точке x=1 функция имеет устранимый разрыв, можно

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

доопределить функцию, полагая f(1)=0, и считать, что в этой

 

 

 

 

 

 

 

 

точке функция непрерывна. Для построения эскиза графика

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

функции

рассмотрим

поведение

функции в

бесконечности:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

1.5

0

 

1.5

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim e

(x1)2 (x+2) = lim

e (x1)

2 (x+2)

 

= e0 = 1.

Ответ:

Точка

 

 

 

 

 

 

 

 

x→−∞

 

 

 

 

 

 

 

 

x→+∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x=−2 является точкой разрыва второго рода, точка x=1

 

 

 

 

 

 

 

 

является точкой устранимого разрыва, в остальных точках функция непрерывна. Эскиз

графика представлен на рисунке.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13.

 

 

Исследовать

функцию

 

 

на

непрерывность

и

построить

эскиз

графика:

 

 

,

 

x

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = tgx, 0 < x π / 2,.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x >

π / 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Область определения функции: x (−∞,∞) . Ось ОХ разбивается на три интервала, на

каждом из которых функция f(x) совпадает с одной из указанных непрерывных функций.

Поэтому точками разрыва могут быть только точки, разделяющие интервалы. Вычислим

односторонние пределы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim f (x) =

lim 0 = ,

 

lim f (x) =

lim tgx =

,

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x00

 

 

 

 

 

x00

 

x0+0

 

 

 

x0+0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

f (x) =

lim

tgx = ∞,

lim

f (x) =

 

lim

 

x = π / 2 .

 

2

 

 

 

 

 

 

 

xπ / 20

 

 

 

 

xπ / 20

 

 

xπ / 2+0

 

xπ / 2+0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом, в точке x=0 функция непрерывна, а в точке

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x= π/2 функция терпит разрыв второго рода. Ответ: В точке

 

1

 

 

 

 

 

 

 

x= π/2

функция имеет разрыв второго рода, в остальных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

точках

она

 

непрерывна. Эскиз

графика

 

представлен

на

 

 

0

 

1

 

 

2

3

рисунке.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f ( ):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14. Исходя из определения производной, найти

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x) = lncos x , x

, f (

) = 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По определению f ′(x0) =lim

f (x0 +

x) −f (x0 ) . Заменим

x на x-x0:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f ′(x

0

)

= lim

f (x) − f (x0 ) . Но

x

0

=

,

f (x

0

) = 0, поэтому f ′(

 

) = lim f (x) . В данном случае

 

 

 

xx0

x x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f ′( ) = lim lncos x / x = lim lncos x

. Так как lncos x = ln(1+ cos x −1) ~ cos x −1, то

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

 

x

 

x0

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lncos x

 

 

cos x −1

=

0

 

= lim

− sin x

 

= −

1

 

) = −

1

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

2

 

= lim

x2

 

 

 

 

 

 

 

. Ответ: f (

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

 

x

 

 

 

x0

 

 

0

 

 

x0

2x

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

15.

Найти

производную

показательно-степенной

 

функции:

y = xecos x

. Прологарифмируем

функцию:

 

ln y = ecos x ln x .

Берём

 

производную,

 

как

производную

неявной

функции:

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ecos x

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

= −ecos x

sin x ln x +

 

 

 

 

= ecos x (

 

sin x ln x) . Подставляем сюда y:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y′ = xecos x ecos x (1 sin x ln x) . Ответ: y′ = xecos x ecos x (1 sin x ln x) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16. Составить уравнения касательной и нормали к кривой в данной точке, вычислить y′′

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xx

 

x =t cost

 

 

 

t =

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=tsint

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уравнения

 

 

касательной

 

и

 

 

нормали

 

 

к

 

кривой

y = f (x)

имеют

 

вид

y = y0

+ yx (x0 ) (x x0 )

и

 

y = y0 (1/ yx (x0 )) (x x0 ) ,

где

x0 и

y0

- координаты

точки

касания. Вычислим сначала эти координаты:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0= x(π / 2) =

 

,

y0= y0 (π / 2) = π / 2 .

 

 

 

 

 

 

Найдём

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

производные

 

y

 

и

y′′

:

 

y

=

y

=

sint + t cost

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

. Тогда

 

 

2.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

xx

 

 

x

 

x

 

 

 

cost tsin t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yx (π / 2) = −

2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Далее,

5

3

1

1

3

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sint + t cost

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(yt)t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2cost

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

y′′

=

=

cost tsin t

 

=

tsint)(cost tsint) (2sint t cos x)(sint + t cost)

=

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xx

 

 

 

 

 

cost tsint

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(cost tsint)3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

2 + t2

 

 

 

,

 

следовательно,

 

 

y′′

 

(π / 2) = −16 + 2π 2 .

Таким

образом,

уравнение

 

 

(cost tsint)3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xx

 

 

 

 

 

 

π 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

касательной

 

 

y = π

2 x ,

 

или

4x + 2πy π 2

= 0 ;

уравнение нормали

y = π + π x ,

или

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

πx 2y + π = 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ:

(x

0

, y

0

) =

,

π ,

 

y

(x

0

) = − 2 ,

y′′

(x

0

) = −16 + 2π 2

,

4x + 2πy π 2 = 0

касательная.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

π

 

xx

 

 

 

 

 

 

π 3

 

 

 

 

 

 

= 0 нормаль

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

πx 2y + π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17. Функция y(x),

 

заданная

неявно

 

уравнением

y + xln y = x2 ,

принимает

в

точке

x

0

 

= 1значение

y

0

= 1. Найти

y

, y

′′

, y

(x

0

), y′′

(x

0

) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

xx

 

x

 

 

xx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дифференцируем уравнение по x, предполагая, что y= y(x): y′ + ln y + xy= 2x. Из этого

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

равенства

 

 

 

находим:

 

 

y′ = 2xy yln y .

 

 

 

Находим

 

вторую

производную:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x + y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y′′ = (2y + 2xy′ − yln y y)(x + y) (1+ y)(2xy yln y) .

Вычислим производные

в

точке:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x + y)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

0

 

= 1

y(1) = 1,

y′′(1) = 1/ 2. Ответ: y′ = 2xy yln y ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x + y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y′′ = (2y + 2xy′ − yln y y)(x + y) (1+ y)(2xy yln y) ,

y(1) = 1,

y′′(1) = 1/ 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x + y)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18. Вычислить приближённое значение функции в заданной точке с помощью

дифференциала:

 

y = 3

x2 ,

 

x = 1,03.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По определению

 

 

дифференциала

 

 

 

y(x0 +

x) = y(x0 ) + dy(x0 ) + o(

 

x)

или, в

других

обозначениях, y(x) = y(x0 ) + dy(x0 ) + o((x x0 )),

 

 

x = dx = x x0 . Отсюда получаем формулу

для

приближённых

 

 

 

 

вычислений:

 

 

 

y(x) y(x0 ) + y(x0 )(x x0 ).

 

В

 

данном

случае

x

 

= 1,

 

y(x

 

)

= y(1) = 1,

 

 

y′ =

2

 

 

x1/ 3 , y(x

 

)

 

= y(1) =

2

,

 

 

x =

,03 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда

0

 

0

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y(1,03) 1+

 

,03 2/3 = 1,02 . Ответ: y 1,02 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19. Вычислить предел с помощью правила Лопиталя: lim[ln(x + e)]1/ x3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Это неопределённость вида (1). Преобразуем предел:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

ln ln(x+e)

lim

1

ln ln(x+e)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim[ln(x + e)]1/ x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= limex3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= ex0 x3

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

Найдём

предел

 

 

в

 

показателе

степени:

x0

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

+ e)] =

0

 

 

= lim

 

(lnln(x

+ e))

= lim

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= ∞ . Следовательно,

lim[

 

lnln(x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x3 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0 x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

x0

 

 

 

 

 

 

 

 

x0 (x + e)ln(x + e)

3x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim[ln(x + e)]1/ x3

= e= ∞ . Ответ: lim[ln(x + e)]1/ x3

= ∞ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20. Вычислить предел с помощью правила Лопиталя: lim [tgx

 

 

 

 

2x

 

] .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xπ / 2

 

 

 

 

π cos x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Это неопределённость вида (∞−∞):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π sin x 2x

 

0

 

 

 

 

 

 

 

π cos x 2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim [tgx

 

 

 

 

 

] = lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

= lim

π sin x

=

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π cos x

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xπ / 2

 

 

π cos x

 

 

 

xπ / 2

 

 

0

 

 

 

xπ / 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответ: lim [tgx

 

 

 

2x

 

 

 

]

=

 

2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xπ / 2

 

 

 

 

π cos x

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21.

 

Многочлен

по

степеням

x представить

 

в

виде

многочлена

по

 

степеням

(x x0 ) :

f (x) = x4 3x3 +10x2 , x

0

= 2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Запишем

 

 

 

 

формулу

 

 

 

 

 

 

 

 

Тейлора

 

 

 

 

 

для

 

 

многочлена

 

 

 

четвёртой

 

степени:

f (x) =

f (x

 

) + f

(x

 

)(x x

 

) +

 

 

f ′′(x0 )

(x x

 

)2

+

 

f ′′′(x0 )

 

(x x

 

)3

+

 

f (4) (x0 )

(x x

 

)4 .

 

0

0

0

 

 

 

0

 

 

0

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найдём

все

производные:

 

 

 

f (x) = 4x3 9x2

+ 20x, f ′′(x) = 12x2 18x + 20,

f ′′′(x) = 24x 18 ,

f (4) (x) = 24 . Тогда

 

f (2) = 32,

f (2) = 36, f ′′(2) = 32,

f ′′′(2) = 30,

f (4) (2) = 24 . Подставив это

в формулу, получим: f (x) = 32 + 36(x 2) +16(x 2)2

+ 5(x 2)3 + (x 2)4 .

 

 

 

 

 

Ответ: f (x) = 32 + 36(x 2) +16(x 2)2 + 5(x 2)3 + (x 2)4 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22. Найти многочлен, приближающий заданную функцию

 

f (x)

 

в окрестности точки x0 с

точностью до o((x x

0

)3 ) :

 

 

f (x) = (x

3 +1)1,

x

0

= 1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Применяем формулу Тейлора:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x) =

f (x

 

)

+ f

(x

 

)(x x

 

) +

 

 

f ′′(x0 )

(x x

 

)2

+

 

f ′′′(x0 )

(x x

 

)3

+ o((x x

 

)3 ) .

 

 

 

0

0

0

 

 

 

0

 

 

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычисляем последовательно: f (1) = 1/ 2,

 

 

f (x) = −3x2 (x3 +1)2 ,

 

 

f (1) = −3/ 4,

 

 

 

f ′′(x) = −6x(x3 +1)2 +18x4 (x3 +1)3 ,

f ′′(1) = 3/ 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f ′′′(x) = −6(x3 +1)2

+ 36x3 (x3 +1)3 + 72x3 (x3 +1)3

162x6 (x3 +1)4 ,

f ′′′(1) = 15/8 .

 

Ответ: f (x) =

1

3

(x 1) +

3

(x 1)2

+

5

(x 1)3 + o((x 1)3 )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23. Исследовать

поведение функции в окрестности точки с помощью формулы Тейлора:

f (x) = cos2x 2e

x2

, x

0

= 0 .

 

 

 

 

Найдём значение функции и её первых четырёх производных в заданной точке:

f ( ) = −1, f (x) = −2sin 2x + 4xex2

,

f (

) =

,

 

 

 

f ′′(x) = −4cos2x + 4ex2 8x2ex2

,

 

f ′′(

) = ,

f ′′′(x) = 8sin 2x 24xex2 +16x3ex2

,

f ′′′( ) =

, f (4) (x) = 16cos2x 24ex2 + 96x2ex2 32x4ex2

, f (4) ( ) = −8.

По

формуле

Тейлора

f (x) = −1x4 /3 + o(x4 ) . Ответ: В окрестности точки (0, -1) функция ведёт себя как

степенная функция четвёртой степени. Точка (1, -1) является точкой максимума функции.

24. Вычислить предел с помощью формулы Тейлора:

lim

2xex1

x3 x

.

 

 

 

 

 

 

 

 

1)3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

 

 

(x

 

 

 

 

 

По формуле

Тейлора ex1 = 1+ (x 1) +

1

(x 1)2

+

1

(x 1)3 + o((x 1)3 ) . Подставим

это в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

предел: lim

2xex1 x3 x

 

= lim

2x[1+ (x 1) + (x 1)2 / 2 + (x 1)3

 

/ 6 + o((x 1)3 ) x3 x

 

=

 

 

 

(x 1)3

 

 

 

(x 1)3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

 

x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= lim

x[2 + 2(x 1) + (x 1)

2 + (x 1)3 /3 + o((x 1)3 ) x

2 1]

= lim

 

x(x 1)3 /3 + o((x 1)3 )

=

1

.

 

 

 

 

 

 

(x 1)3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x 1)3

 

x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

 

 

 

 

 

 

3

 

Ответ: lim

2xex1 x3 x

 

=

1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x 1)3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25. Найти асимптоты и построить эскиз графика функции: y =

 

 

x2

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Область определения функции: x (−∞, 1) (1,1) (1, ) . Функция непрерывна в каждой точке области определения. Найдём односторонние пределы в точках разрыва

функции:

lim

 

 

x2

= lim

x2

− ∞, lim

x2

= lim

 

 

x2

 

= ∞ . Отсюда следует, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→−10 1

 

x

x1+0 1

x

x→−1+0 1

x

 

x10 1

x

 

 

прямые x = −1 и

 

x = 1 являются вертикальными асимптотами. Исследуем функцию при

x → ±∞ :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

x

2

 

 

 

 

 

 

x26x + 4

 

1

 

16

 

 

 

4

 

 

1

 

lim

 

 

= lim

 

 

 

 

 

 

 

= −∞,

lim

 

 

= lim(

 

x

 

 

 

+

 

 

 

 

) = ∞ . Найдём наклонные

 

 

 

 

 

 

 

3x 2

 

 

 

 

 

 

 

x→−∞ 1

x

x→∞ 1

x

 

 

 

 

x→∞

 

x→∞ 3

 

9

 

 

 

9

 

 

3x 2

асимптоты:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = kx + b,

k1 = lim

f (x)

= lim

 

x2

=

lim

x

= ,

 

 

10

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→−∞

x→−∞ x(1x )

 

x→−∞ 1

 

 

 

 

 

 

= 1, k

1

= lim f (x) = lim

x2

= lim

x

= −1. Тогда

 

 

5

 

 

 

x→∞ x

x→∞ x(1x)

x→∞ 1x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 ± x M x x =

8

4

0

4

8

b = lim ( f (x) kx) = lim (

x2

± x) = lim

 

 

5

 

 

x→±∞

 

x→±∞ 1x

 

x→±∞

1x

 

 

 

 

 

 

= lim

 

± x

= 1.Отсюда следует,

 

 

 

y = x 1

 

 

10

 

 

 

что

прямые

и

 

 

 

 

x→±∞ 1x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = −x 1 являются односторонними наклонными асимптотами. Ответ: Эскиз графика представлен на рисунке.

26. Провести полное исследование поведения функции и построить её график: y = 3x(x +1) . 1. Область определения: x (−∞, ) . 2. Чётность, нечётность, периодичность отсутствует. 3. Функция непрерывна на всей числовой оси. Вертикальных асимптот нет. 4. Исследуем

 

 

 

 

 

функцию при x → ±∞ : lim 3

x(x +1) = lim 3 x(x +1) = ∞, . Найдём наклонные асимптоты:

x→−∞

 

x→∞

y = kx + b,

k =lim f (x) =lim

3

 

x(x +1) =lim (3

x+ 3

x2 ) = ±∞,

следовательно,

наклонных и

 

 

 

 

 

 

 

 

x→±∞

 

x

x→±∞

 

 

 

x

x→±∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

горизонтальных асимптот нет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

 

Первая

производная

y′ = (3 x(x +1))

= 1 3

x2 (x +1) + 3

x = 3 x2

4x +1 .

Производная

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

обращается

в

 

нуль

 

в

точке

 

x = −1/ 4и не

существует в

точке x = 0. При

x (−∞, 1/ 4)

производная

 

y′ < 0

 

- функция убывает, при

x (1/ 4,

)

производная

y′ > 0

- функция

также

возрастает,

при

x ( , )

производная

 

y′ > 0 ,

следовательно,

функция

также

возрастает.

 

 

Точка

 

x = −1/ 4

является

 

точкой

минимума

функции,

причём

y

min

= y(1/ 4) = − 3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

43

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

y′′ =

1

 

4x +

1

43

x2

2(4x +1)3

x1 /3

=

2

 

2x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

3

x

2

 

 

 

 

 

 

x

3

x

 

 

9

 

3

x

5

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вторая производная в нуль обращается в точке x = 1/ 2 . В

 

 

 

 

 

 

 

точке x = 0 вторая производная не существует. Имеем три

 

 

 

3

 

 

 

интервала: в интервале (−∞,

 

) производная y′′

> 0 -

 

 

 

 

 

 

 

интервал вогнутости, в интервале ( ,1/ 2) производная

 

2

1

 

0

1

2

y′′ < 0 - интервал выпуклости графика функции, в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

интервале (1/ 2, ) производная y′′ > 0 - интервал

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вогнутости. Точки перегиба ( , ) и (1/ 2, 3/(232)) .

7. График функции пересекает координатные оси в точке (0, 0). Ответ: График функции

представлен на рисунке, экстремум в точке (1/ 4,

3

 

 

) - минимум. Точки перегиба

 

 

 

43

4

 

 

 

 

 

 

 

 

( , ) и (1/ 2, 3/(23 2)) .

 

 

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]