logo

Решение контрольных по математике!!!

Home

Контрольная работа по мат. анализу 29

Контрольная работа № 2 по математике

Вариант 21

Задание № 1. (0-3 балла) Исследовать сходимость рядов:

А) ; б) ; в) .

Решение

А) ;

Исследуем сходимость этого ряда с помощью признака сравнения в предельной форме. Сравним данный ряд с гармоническим рядом , который расходится (р=1). Найдем предел отношения общих членов этих рядов при .

Так как предел получился конечный, не равный нулю, то ряды ведут себя одинаково, следовательно, данный ряд также расходится.

Б) ;

Исследуем ряд На абсолютную сходимость. Рассмотри ряд из модулей:

Используем признак Даламбера. Для рассматриваемого ряда

;

Вычислим

Следовательно, по признаку Даламбера, исходный ряд сходится абсолютно.

В) .

Найдём интервал сходимости ряда , тогда или , аы.

Ряд сходится на интервале Абсолютно.

Исследуем поведение ряда на концах интервала сходимости:

При x=5 получим ряд , данный ряд расходится так как не выполняется необходимое условие сходимости ряда

При х=-19 получим ряд – данный ряд расходится аналогично предыдущему.

Имеем интервал абсолютной сходимости ряда: .

Задание № 2. (0-1 балла) Функцию разложить в ряд Тейлора в окрестности точки . Найти область сходимости полученного ряда:

, .

Решение

Используем стандартные разложения:

, тогда

Найдём интервал сходимости ряда ,

Ряд сходится на интервале .

Задание № 3. (0-1 балла) Проверить, удовлетворяет ли функция указанному уравнению:

, .

Решение

Найдём частные производные:

Тогда - не верно

Ответ: не удовлетворяет

Задание № 4. (0-2 балла) Исследовать на экстремум функцию:

.

Решение

1. Найдем частные производные.

2. Решим систему уравнений.

9•x2-9•y = 0

-9•x+9•y2 = 0

Получим:

Из первого уравнения выражаем X и подставляем во второе уравнение:

Откуда y1 = 0; y2 = 1; y3 = 0; y4 = 1

Данные значения Y подставляем в выражение для X. Получаем: x1 = 0; x2 = -1; x3 = 0; x4 = 1

Количество критических точек равно 4.

M1(0;0), M2(-1;1), M3(1;1), M4(1;-1)

3. Найдем частные производные второго порядка.

4. Вычислим значение этих частных производных второго порядка в критических точках M(x0;y0).

Вычисляем значения для точки M1(0;0)

AC - B2 = -81 < 0, то глобального экстремума нет.

Вычисляем значения для точки M2(-1;1)

AC - B2 = -405 < 0, то глобального экстремума нет.

Вычисляем значения для точки M3(1;1)

AC - B2 = 243 > 0 и A > 0 , то в точке M3(1;1) имеется минимум z(1;1) = 7

Вычисляем значения для точки M4(1;-1)

AC - B2 = -405 < 0, то глобального экстремума нет.

Ответ: В точке M3(1;1) имеется минимум z(1;1) = 7;

Задание № 5. (0-4 баллов) Найти общее решение обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка:

А) ; б) ;

В) ; г) .

Решение

А) ;

Данное уравнение – уравнение с разделяющимися переменными. Разделим переменные: . Интегрируем:

Посчитаем интегралы отдельно:

Тогда: или

Б) ;

Приведём уравнение к виду: ,

Это однородное дифференциальное уравнение. Его вид позволяет сделать замену и свести к уравнению с разделяющимися переменными, получаем

,

Уравнение примет вид ,

Разделяем переменные и интегрируем: . Посчитаем отдельно:

Тогда .

Выполнив обратную замену, находим общий интеграл исходного уравнения – решение, записанное в неявном виде: или

В) ;

- уравнение вида - линейное дифференциальное уравнение I порядка. Такое уравнение можно решать методом Бернулли с помощью подстановки где U и V две неизвестные функции. Подставляя в исходное уравнение получим

или

Так как одна из неизвестных функций может быть выбрана произвольно, возьмем в качестве V одно из частных решений уравнения

Тогда исходное дифференциальное уравнение примет вид

Рассмотрим каждое из получившихся уравнений. Первое уравнение – дифференциальное уравнение с разделяющимися переменными. Разделяем переменные:

,

Интегрируя, находим

Подставим найденную функцию V во второе уравнение . Получим откуда

Это дифференциальное уравнение с разделяющимися переменными. Решая его, находим функцию И:

Тогда

Возвращаясь к функции У, получим

Г) .

Данное дифференциальное уравнение является уравнением в полных дифференциалах. Оно имеет вид .

Проверим выполнение условия:

- условие выполняется.

Поэтому - дифференциал некоторой функции . Следовательно данное уравнение может быть записано в виде

При этом , .

Интегрируем первое равенство по х, получим , где - неизвестная функция, которую ещё предстоит найти.

Дифференцируем U по у, имеем .

Тогда используя то, что , получим или , тогда , и, следовательно,

Ответ: а) , б) , в)

Г)

Задание № 6. (0-2 балла) Найти решение обыкновенного дифференциального уравнения второго порядка, удовлетворяющее начальным условиям:

, , .

Решение

Решим соответствующее однородное уравнение

Составим характеристическое уравнение

Так как его корни действительные (), общее решение однородного уравнения имеет вид .

Частное решение неоднородного уравнения будем искать в виде , тогда

,

Подставим в исходное

Приравнивая коэффициенты при одинаковых степенях х в левой и правой части получим систему:

Тогда частное решение

Общее решение неоднородного уравнения примет вид:

Используем начальные условия: , .

Тогда:

Окончательно,

Ответ:

Задание № 7. (0-1 балла) Решить систему обыкновенных дифференциальных уравнений:

Решение

Метод исключения неизвестных.

Продифференцируем по t первое уравнение

Исключая с помощью второго уравнения и с помощью первого уравнения системы, получим

, ,

Таким образом, задача свелась к линейному однородному уравнению с постоянными коэффициентами второго порядка. Решим соответствующее однородное уравнение. Характеристическое уравнение имеет корни и . Следовательно, общее решение для х будет .

Подставляя х в первое уравнение, находим общее решение для у Ответ:

Задание № 8. (0-2 балла) Вычислить криволинейные интегралы:

А) , б) ,

- дуга кривой , .

Решение

А) Так как кривая L задана в полярной системе координат уравнением ,, то и

.

В нашем случае

Тогда

Б) ,

Перейдём к полярной системе координат: . Тогда интеграл примет вид:

Ответ: а) б)

Задание № 9. (0-1 балл) Вычислить двойной интеграл

По области , ограниченной указанными линиями:

, : , , .

Решение

Изобразим область интегрирования:

Тогда получим:

Ответ:

Задание № 10. (0-2 балла) Вычислить поверхностный интеграл первого рода По поверхности , где - часть плоскости , отсеченная координатными плоскостями. , : .

Решение

Так как : , то разделив обе части уравнения на 2, получим уравнение плоскости в отрезках: .

Получаем : , , ,.

Из уравнения : выразим z: .

.

Дифференциал площади равен:

Чтобы расставить границы интегрирования, найдем уравнение стороны АВ:

Ответ:

Задание № 11. (0-1 балла) Вычислить тройной интеграл :

, : , , .

Решение

Ответ:

Задание № 12. (0-2 балла) Разложить функцию в ряд Фурье в указанном интервале:

Решение

По формуле

Вычислим коэффициенты Фурье.

,

следовательно

,

Ряд Фурье имеет вид:

Задание № 13. (0-2 балла) Найти общее решение дифференциального уравнения в частных производных второго порядка:

.

Решение

Это уравнение параболического типа, так как для него

Уравнение характеристик

Пусть

Находим их частные производные

Получаем

Подставляя В заданное уравнение, получаем

Введем новую переменную

Тогда

Получили уравнение типа

Решим систему уравнений

Теперь запишем общий интеграл

Выполним обратную замену переменных

Задание № 14. (0-1 балла) Решить задачу Коши для уравнения колебания бесконечной струны:

, , .

Решение

Имеем

Воспользуемся формулой Даламбера

Учитываем, что а=1. Получим

Ответ:

Задание № 15. (0-2 балла) Найти решение задачи Коши для системы обыкновенных дифференциальных уравнений, применяя преобразование Лапласа:

Решение

I. Имеем

II. Запишем систему операторных уравнений

Получили систему линейных дифференциальных уравнений относительно и . Решим систему по формулам Крамера:

Таким образом,

III. Перейдём к оригиналам.

Из равенств , , и

Следовательно, решение системы будет .

Ответ:

 
Яндекс.Метрика
Наверх