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

978-5-7996-1814-8_2016

.pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
28.06.2022
Размер:
1.91 Mб
Скачать

6. Решение типового варианта расчетной работы

Вычислим коэффициенты an по формуле (5.19)

 

 

 

 

 

= 2

l

 

 

 

 

ж

0,5

 

 

1

 

 

ц

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

з

т

0,3dx -

т

 

 

ч

= 0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

f (x)dx = 2з

 

 

0,3dx

ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

l

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

ш

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

0

 

 

0,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

an =

2 l

f (x)cos

pnx

 

 

ж

0,5

0,3cos pnxdx -

1

 

 

 

 

ц

=

1,2

sin

pn

.

l

т

 

 

l

dx = 2з

т

т

0,3cos pnxdx ч

np

2

 

 

 

 

 

 

з

 

 

 

 

 

 

 

 

ч

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

и

0

 

 

 

 

0,5

 

 

 

 

ш

 

 

 

 

 

Если n — четное, то

 

n .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если n — нечетное,

 

a = 0

 

 

 

 

, то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n = 2k -1, k =1,2,3,...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,2

 

 

 

ж

 

p

ц

k -1 1,2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

an

=

 

 

 

 

 

 

sinзkp -

 

ч = (-1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2k -1)p

 

2

(2k

-1)p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

ш

 

 

 

 

 

 

 

Подставим найденные коэффициенты в (5.18), получим искомое разложение в ряд

 

1,2

ж cos px

 

cos3px

 

cos5px

k -1 cos(2k -1)px

ц

f (x) =

p

з

 

-

 

+

 

+ ...(-1)

 

+ ...ч.

1

3

5

2k -1

 

и

 

 

 

ш

89

7.Расчетная работа

Вданном разделе приведены задачи, которые могут быть использованы для проведения расчетной работы, а также контрольных работ по теме «Ряды».

Вариант 1

1. Исследовать на сходимость и абсолютную сходимость ряды

 

а) 1+

 

 

1

+

 

 

1

+ ;

 

 

2

2

3

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б) 3 -

 

5

+

 

 

7

 

 

-

 

9

+ .

 

1Ч2Ч3

1Ч2Ч3Ч4

 

1Ч2

 

 

 

2.Вычислить сумму ряда

1 + 1 + 1 + .

1Ч2 2Ч3 3Ч4

3. Найти область сходимости ряда

Ґ (x - 7)n

еn=1 4n .

4. Разложить функцию в ряд Тейлора по степеням x:

f (x) = arcsin x -1

 

 

.

 

x

 

 

5. Используя соответствующий ряд, вычислить sin20 с точностью до 0,001.

90

7.Расчетная работа

6.Взяв четыре члена разложения в ряд подынтегральной функции, вычислить

0,6

т 1+ x3 dx.

0

Оценить погрешность полученного результата.

7.Найти четыре первых члена (отличных от нуля) разложения в ряд решения дифференциального уравнения

уўў = yex , у(0) =1, yў(0) = 0.

8.Разложить в ряд Фурье функцию

м-1, - p < x Ј 0,

f (x) = н

1, 0 < x Ј p.

о

9. Разложить в ряд Фурье по синусам кратных дуг функцию

 

.

f (x) = x2 +1,

x О(0;1)

Вариант 2

1. Исследовать на сходимость и абсолютную сходимость ряды а) (12!!)2 + (24!!)2 + (66!!)2 + ;

б) 2 - 34 + 49 - 165 + .

2.Вычислить сумму ряда:

1 + 1 + 1 + 1 + . 1Ч3 2Ч4 3Ч5 4Ч6

3. Найти область сходимости ряда

Ґ (x - 2)n

еn=1 (3n +1)2n .

91

7. Расчетная работа

4. Разложить функцию в ряд Тейлора по степеням x:

6 2 .

8 + 2x - x

5.Используя соответствующий ряд, вычислить cos 40 с точностью до 0,001.

6.Взяв четыре члена разложения в ряд подынтегральной функции, вычислить

т1 e- x2 dx.

0

Оценить погрешность полученного результата.

7.Найти четыре первых члена (отличных от нуля) разложения в ряд решения дифференциального уравнения

уўў = xy + yў, y(0) = yў(0) =1.

8.Разложить в ряд Фурье функцию

м

0, - p < x Ј 0,

f (x) = н

2, 0 < x Ј p.

о

9. Разложить в ряд Фурье по синусам кратных дуг функцию f (x) = x2 -1, x О(0;1).

Вариант 3

1. Исследовать на сходимость и абсолютную сходимость ряды

а) 111 + 112 + 113 + ;

б) cose e - cose22e + cose33e - cose44e + .

2. Вычислить сумму ряда и найти область его сходимости

1- 3x2 + 5x4 - 7x6 + .

92

7. Расчетная работа

3. Найти область сходимости ряда

Ґ

 

3n

 

 

е

 

 

(x - 2)3n .

(

)

3

n=1

 

 

 

5n - 8

 

 

4. Разложить функцию в ряд Тейлора по степеням х:

416 - 3x .

5.Используя соответствующий ряд, вычислить 3 130 с точностью до 0,001.

6.Взяв четыре члена разложения в ряд подынтегральной функции, вычислить 1

0,5

т cos(4x2 )dx.

0

Оценить погрешность полученного результата.

7.Найти четыре первых члена (отличных от нуля) разложения в ряд решения дифференциального уравнения

уў = e2xy +1, у(0) = 0.

8.Разложить в ряд Фурье функцию

м

1,

- p

< x Ј p ,

 

п

 

 

2

 

2

 

f (x) = н

 

 

p

 

3p

 

п

-1,

< x Ј

.

 

 

п

2

2

о

 

 

 

 

9. Разложить в ряд Фурье по косинусам кратных дуг функцию f (x) = x2, x О(0;2).

93

7. Расчетная работа

Вариант 4

1. Исследовать на сходимость и абсолютную сходимость ряды

 

а)

2

+

 

4

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

8

 

+ ;

 

 

 

1Ч2Ч

3

1Ч2

Ч3Ч

4

 

 

 

1Ч2

 

 

 

 

 

 

б)

ln2

 

-

ln3

 

+

ln4

 

-

ln5

+ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

4

 

 

 

5

 

2.

Вычислить сумму ряда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

+

 

 

1

+

 

 

1

 

+

 

 

1

+ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8Ч5

 

 

2Ч2

 

4Ч3

 

6Ч4

 

 

 

3.

Найти область сходимости ряда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ґ

x + 5 n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е (

 

 

 

n ) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

Разложить функцию в ряд Тейлора по степеням х:

ln(1- x -12x2 ).

5.Используя соответствующий ряд, вычислить ln7 с точностью до 0,001.

6.Взяв четыре члена разложения в ряд подынтегральной функции, вычислить

т1

 

dx

 

.

4

16 + x

4

0

 

 

 

Оценить погрешность полученного результата.

7.Найти четыре первых члена (отличных от нуля) разложения в ряд решения дифференциального уравнения

уў = x + x2 + y2, y(0) =1.

8.Разложить в ряд Фурье функцию

м-x, - p < x Ј 0,

f (x) = н

x, 0 < x Ј p.

о

94

7.Расчетная работа

9.Разложить в ряд Фурье по косинусам кратных дуг функцию

f (x) =1+ 3x, x О(0;1).

Вариант 5

1. Исследовать на сходимость и абсолютную сходимость ряды

а)

1

+

ж

2

ц2

ж

3

ц3

 

2

з

3

ч

+ з

4

ч + ;

 

 

 

и

ш

и

ш

 

б) sina -

sin2a

+

sin3a

-

sin 4a

+ .

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

9

 

16

 

2. Вычислить сумму ряда:

 

 

1

+

1

+

1

+

1

 

 

+ .

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

3Ч2 6Ч3 9Ч4 12Ч

 

3.

Найти область сходимости ряда

 

 

 

 

 

 

 

Ґ

 

 

 

 

 

 

еn=1

n

(x - 2)n .

 

 

 

 

n2 +1

 

4.

Разложить функцию в ряд Тейлора по степеням х:

ch3x -1.

x2

5. Используя соответствующий ряд, вычислить sin5° с точностью до 0,001.

6. Взяв четыре члена разложения в ряд подынтегральной функции, вычислить

0,5

dx

 

 

т

 

.

1+ x

3

0

 

 

Оценить погрешность полученного результата.

7. Найти четыре первых члена (отличных от нуля) разложения в ряд решения дифференциального уравнения

уў = y2 + x3, у(0) = 12.

95

(-1)n

7. Расчетная работа

8. Разложить в ряд Фурье функцию

f (x) = x, - p < x Ј p.

9. Разложить в ряд Фурье по косинусам кратных дуг функцию f (x) = sin x .

Вариант 6

1. Исследовать на сходимость и абсолютную сходимость ряды

а) 1+

 

 

 

 

2

+

 

 

 

4

 

 

+

8

 

 

 

+ ;

 

 

 

5Ч5

 

 

 

9Ч52

 

 

13Ч53

б)

1

 

-

 

 

 

2

 

 

+

 

3

 

 

-

 

4

 

 

+ .

 

1

 

 

4

 

 

 

4

1+ 4

4

2

 

 

 

+ 2

 

 

 

1+ 3

 

 

 

 

 

 

2. Вычислить сумму ряда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

+

 

 

1

 

+

 

1

 

+

 

1

 

+ .

1Ч4

 

 

4Ч7

 

 

 

 

10Ч13

 

 

 

 

 

 

 

7Ч10

 

 

 

3. Найти область сходимости ряда

Ґ

е ( ) (x + 6)n .

n=1 3n + 8 3n

4. Разложить функцию в ряд Тейлора по степеням х:

f(x) = (3+ e- x )2.

5.Используя соответствующий ряд, вычислить cos6 с точностью до 0,001.

6.Взяв четыре члена разложения в ряд подынтегральной функции, вычислить

0т,2 1- e- x dx. 0 x

Оценить погрешность полученного результата.

96

7.Расчетная работа

7.Найти четыре первых члена (отличных от нуля) разложения в ряд решения дифференциального уравнения

уў = х2 Ч у2 -1, у(0) = 2.

8.Разложить в ряд Фурье функцию

м

 

 

 

 

p

< x

Ј 0,

п-x, -

2

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

п

 

 

0 < x Ј

,

 

f (x) = нx,

2

 

п

 

 

p

 

 

 

 

 

пp

,

< x Ј

3p

.

п

2

2

 

2

о

 

 

 

 

 

 

 

9. Разложить в ряд Фурье по синусам кратных дуг функцию

f (x) = cos x , x Ожз 0, p2 цч.

и ш

Вариант 7

1. Исследовать на сходимость и абсолютную сходимость ряды

а) 11Ч3 + 21Ч4 + 31Ч5 + ;

б) 1- 34 + 84 - 165 + .

2. Вычислить сумму ряда и радиус его сходимости

1+ x +

x2

 

+

x3

+ .

 

 

 

 

2

 

3

 

3. Найти область сходимости ряда

Ґ

 

n +1

 

 

 

 

е

 

 

(x - 4)2n .

(

)

3

n=1

 

 

 

 

 

3n +1

 

 

 

 

97

7. Расчетная работа

4. Разложить функцию в ряд Тейлора по степеням x:

f (x) =

7

.

12 - x - x2

5.Используя соответствующий ряд, вычислить 3 300с точностью до 0,001.

6.Взяв четыре члена разложения в ряд подынтегральной функции, вычислить

0т,4 ln(1+ x / 2)dx.

0 x

Оценить погрешность полученного результата.

7.Найти четыре первых члена (отличных от нуля) разложения в ряд решения дифференциального уравнения

уў = e2xy + y, у(0) = 0, у(0) = 0.

8.Разложить в ряд Фурье функцию:

мp

, -

p

< x Ј

p

,

 

п

2

2

2

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

п

 

 

 

< x

Ј p,

f (x) = н-x + p,

2

п

 

 

 

 

 

3p

 

п

 

- p, p < x Ј

.

пx

 

 

 

2

о

 

 

 

 

 

 

 

 

9. Разложить в ряд Фурье по синусам кратных дуг функцию

f (x) = x, x О(0;2).

98

Соседние файлы в предмете Высшая математика