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

Сборник задач по высшей математике

.pdf
Скачиваний:
45
Добавлен:
30.05.2015
Размер:
457.05 Кб
Скачать

5.РЯДЫ

5.1.Признаки сходимости числовых рядов

Опр. 17. Пусть дана бесконечная последовательность чисел: a1,a2 ,a3 , ..., an , ..., .

Сумма всех членов последовательности называется числовым рядом: a1 a2 a3 ... an ... .

Для того чтобы задать ряд необходимо задать формулу общего члена

ряда an . Символ ряда an .

n 1

Сумма первых n членов ряда называется частичной суммой ряда:

Sn a1 a2 a3 ... an .

Опр. 18. Числовой ряд называется сходящимся, если существует конечный предел последовательности частичных сумм ряда. Этот предел

называется суммой ряда: S lim Sn . n

Необходимое условие сходимости ряда. Если ряд an сходится, то n 1

предел общего члена ряда равен нулю: nlim an 0 .

Достаточные признаки сходимости рядов с положительными членами:

 

 

1. Признак сравнения. Пусть даны два ряды: an ,

bn . Если

n 1

n 1

существует предел отношения общих членов рядов:

 

lim an

n bn

 

 

0, число

 

 

 

 

 

 

an

 

bn сходится

 

 

 

n 1

n 1

 

 

 

 

 

 

число,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

an

 

 

 

расходится

 

bn

n 1

 

n 1

 

 

 

сходится

расходится

41

2. Признак сходимости Даламбера. Пусть существует предел отношения двух последующих членов ряда:

 

lim

an 1

r .

 

 

n

an

 

 

 

 

 

 

 

Если r 1 , то ряд an

сходится.

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если r 1 , то ряд an

расходится.

 

 

n 1

 

 

 

 

Если r 1 , то следует применять другой признак.

 

3. Признак Коши. Пусть существует предел: lim

n an q .

 

 

 

n

 

 

 

 

 

Если q 1, то ряд an

сходится.

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если q 1 , то ряд an

расходится.

 

 

n 1

Если q 1 , то следует применять другой признак.

Написать общий член ряда:

587.1 12 14 18 161 ... .

588.2 23 92 272 812 ... .

589.3 34 163 643 2563 ... .

590.4 43 54 74 94 ... .

591.2 52 92 132 172 ....

42

592.5 65 115 165 215 ... .

593.32 34 63 83 103 ... .

594. 1 2 3 4 ... .

Проверить необходимое условие сходимости ряда:

595.

5

5

5 5

1 ....

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

3

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

596.

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

1

....

1 2

 

2 3

 

3 4

 

4 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 6

597.

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

1

... .

1 3

 

3 5

5 7

7 9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9 11

598.

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

1

....

1 4

 

2 5

 

 

3 6

 

4 7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 8

599.1 2 3 4 5... .

600.13 34 93 163 253 ... .

Исследовать сходимость ряда по признаку сравнения:

5

601.n 1 n .

1

603.n 1 n 2 .

1

605.n 13n 1 .

3

607.n 1 n 4 .

 

 

 

2

 

 

 

 

602.

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

n 1

 

3n

 

 

 

3

 

 

 

 

604.

 

.

 

 

 

 

 

n 1

2n

 

 

 

2

 

 

606.

 

 

.

3n 1

 

n 1

 

 

 

4

 

 

608.

 

 

 

.

 

2n 1

 

n 1

 

43

 

 

 

1

 

 

609.

 

.

 

3n

 

n 1

 

 

 

611.

 

 

 

n

 

 

.

 

 

 

 

 

 

2n

2

 

 

 

n 1

 

1

2n2 5

613.n 1 n2 4n .

21

615..3

n 1 (2n) 2

4

617.n 13n2 1 .

1

619.2 sin n .n 1

n 1

621. n 1 n3 4

 

1

 

623. tg

.

 

n 1

n2

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

610.

 

 

 

 

 

 

 

.

3n

1

 

n 1

 

 

 

 

n 1

 

 

 

612.

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

2

n

 

 

 

n 1 3n

 

 

 

 

 

 

3n

2

n .

614.

 

 

616.

n 1

2n2 7

 

 

11

3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1 (3n) 2

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

618.

 

 

 

 

 

 

 

 

.

2n2

n

 

 

n 1

 

 

1

620.3sin n2 .n 1

n 4

622.n 1 n3 3

1

624.tg n .n 1

Исследовать сходимость ряда по признаку Даламбера:

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

625.

 

 

.

 

 

 

626.

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1 n!

 

 

n 1 n!

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

627.

 

 

 

.

628.

 

 

 

.

 

 

n 1

(2n 1)!

 

 

n 1

(2n)!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

629.

 

.

 

630.

 

 

.

 

n

 

 

n

 

n 1

2

 

 

 

 

 

n 1

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

631.

n 1 .

 

632.

 

.

 

 

 

n 1

 

3n 1

 

 

n 1

 

 

2n 1

44

Исследовать сходимость ряда по признаку Коши:

 

 

 

3n

 

n

 

 

 

 

 

 

8n

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

633.

 

 

 

 

.

634.

 

 

 

 

 

 

.

 

7n 4

 

2n 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5n 4

n

 

 

 

 

2n 1 n

635.

 

 

 

.

636.

 

 

 

 

 

.

3n

3n 4

 

n 1

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

2

n

 

 

 

 

 

637.

 

 

 

 

 

 

.

638.

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1 lnn (n 1)

 

 

n 1 nn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

639.

 

 

 

 

.

 

 

640.

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1 (ln n)n

 

 

 

 

n 1

2n 1

 

 

 

5.2. Степенные ряды

Опр. 19. Степенным рядом называется функциональный ряд вида: a1x1 a2 x2 a3 x3 ... an xn ... .

Степенные ряды отличаются друг от друга коэффициентами an .

Опр. 20. Число R называется радиусом сходимости степенного ряда,

если при

 

x

 

R ряд сходится, а при

 

x

 

R ряд расходится.

 

 

 

 

 

 

 

 

R lim

 

 

 

 

an

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

an 1

 

 

 

 

n

 

Интервал ( R; R) называется интервалом сходимости степенного

ряда.

Определить интервал сходимости ряда и исследовать его сходимость на границе интервала:

 

 

 

 

x

n

 

 

 

 

 

x

n

 

 

641.

 

 

 

 

 

642.

 

 

 

 

 

3

n

(n 1)

5

n

(n 2)

n 1

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

x

n

 

 

 

 

x

n

643.

 

 

 

 

 

 

644.

 

 

 

 

 

(2n 1)2 3n

(2n 1)2 5n

n 1

n 1

45

 

 

x

n

 

x

n

645.

 

 

 

646.

 

 

(n 1)!

(n 1)n

 

n 1

n 1

 

 

 

n

 

 

 

5xn

647.

10x

 

 

648.

 

 

 

 

 

 

3

n

(4n 1)

 

n 1

n

n 1

 

Написать первые четыре члена разложения функции в ряд Тейлора в окрестности нуля:

649.

f (x) cos x .

650.

f (x) cos 2x .

651.

f (x) sin 3x .

652.

f (x) sin 4x .

Написать коэффициент а4 разложения функции в ряд Тейлора по степеням (хх0):

653.

f (x) ln(2 x) , x0

1.

 

654. f (x) ln(x 4), x0

5 .

655.

f (x)

x5

 

x3

 

, x0

2 .

 

656. f (x)

x3

 

 

x5

, x0

2 .

20

6

 

 

6

60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

657.

f (x) 0.25x4

 

 

x , x0 4 .

 

658. f (x) 0.125x4

4, x0

Написать разложение функции в ряд Тейлора в окрестности нуля:

659.

f (x) sin x .

 

 

 

 

660.

f (x) cos x .

 

661.

f (x) ln(1 x) .

 

 

662.

f (x) e4x .

 

 

663.

f (x)

1 x .

 

 

664.

f (x) 3 1 x .

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

665.

f (x) (1 x) 2 .

 

 

666.

f (x) (1 x) 2 .

 

667.

Разложить функцию

f (x)

1 x

в ряд Тейлора и вычислить

 

1,004 ;

0,992 ;

90 ;

101 , ограничившись четырьмя чле-

 

нами ряда. Оценить погрешность.

 

 

 

 

 

 

 

668.

Разложить функцию

f (x) 3 1 x

в ряд Тейлора и вычислить

3 1,006 ; 3 0,991 ; 3 130 ; 3 998 , ограничившись четырьмя членами ряда. Оценить погрешность.

Найти сумму ряда, используя почленное дифференцирование:

46

 

 

 

 

 

 

 

 

 

669.

nxn ,

 

x

 

 

1 .

670.

2n xn ,

 

x

 

1.

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

671.

n2 xn ,

 

 

x

 

1.

672.

3n2 xn ,

 

x

 

1.

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

n 1

Определить в виде ряда функцию:

673.

F(x)

sin x

dx .

674.

 

 

 

 

 

 

x

 

675.

F(x)

ex

dx .

676.

 

 

 

 

x

 

677.

F(x) arctg x dx .

678.

 

 

 

 

x

 

679.

F(x) 1 x3 dx .

680.

F(x) cosx dx . F(x) e3xx dx .

F(x) e x2 dx . F(x) exx2 dx .

47

6. ПОВТОРЕНИЕ

Определить размерности основной и расширенной матриц системы:

5x y 3

.

x 5z t 0

 

.

1.

2.

3

4x z 0

 

4x y 2t

 

Для данных матриц А и В найти матрицу Х, являющуюся решением уравнения Х + А = В:

3.

 

4 6 7

 

 

0 1

2

4. A

0 1

2

 

2 1

2

A

 

 

 

 

 

B

 

 

.

 

 

 

 

 

B

 

 

.

 

 

2 1 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

5 0

 

 

 

 

 

 

3 4

5

 

 

3 4

 

 

4

 

Вычислить матрицу 0,5A – 4В; если

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

2

 

 

 

0,5

1

 

 

 

12

8

 

 

 

 

0,5

1

 

 

5.

 

6

8

 

 

 

 

2

1

 

 

6.

 

0

2

 

 

 

 

4

2

 

 

A

, B

 

.

 

A

 

, B

.

 

 

 

0

4

 

 

 

 

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 4

 

 

 

 

 

7.

 

0,6

 

4

,

 

1

1

 

8.

0,4

6

 

 

 

1

1

 

 

A

 

 

 

 

B

 

.

 

A

 

 

,

 

B

 

.

 

 

 

2

 

0,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

3

3

 

 

Найти размерность матриц. Какие пары матриц можно умножать? Найти размерность произведения.

 

 

4

2

 

 

0,5

1

0,6

4

 

 

 

0,5

 

 

9.

A

 

6

8

 

,

B

 

2

 

 

,

M

 

2

 

,

 

 

 

1 ,

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

0,8

 

 

 

 

 

 

 

 

0

4

 

 

 

 

0

0

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1

,

 

4

2

6

N 12 8 1 ,

 

P 12

8 .

D

 

 

 

 

L

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

3

 

 

 

6

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

2

 

 

 

0,6

1

8

4

 

 

 

 

0,5

 

 

10.

A

 

6

8

 

,

 

B

 

 

2

 

1

 

,

D

 

2

 

,

 

 

 

 

 

,

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

4

 

 

 

 

 

5

 

 

0

 

2 3

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

5

,

 

 

4

2

 

6

, N 12 8

 

1 ,

P 6

0,4 .

M

 

 

 

 

Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

3

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

48

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.При умножении матрицы А размерности 3×8 на матрицу В получилась матрица С размерности 3×4. Найти размерность матрицы В.

12.При умножении матрицы А на матрицу В размерности 6×2 получилась матрица С размерности 5×2. Найти размерность матрицы А.

Найти λ, при котором матрица вырождена:

13.

 

10

 

14.

10

2

 

A

1

5

.

 

A

 

 

5

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15.

8

 

 

16.

8

4

 

 

 

A

4

2

.

 

A

1

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти минор М23 элемента а23 матрицы А:

 

 

 

 

1

3

2

 

2

 

5 6

17.

 

4

4

1

 

18.

 

1

 

2

5

 

A

.

A

 

.

 

 

2

5

3

 

 

 

1

 

3

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти алгебраическое дополнение А31 элемента а31 матрицы А:

 

1

3

2

 

2

 

5 6

19.

 

4

4

1

 

20.

 

1

 

2

5

 

A

.

A

 

.

 

 

0

5

3

 

 

 

0

 

3

2

 

 

 

 

 

 

 

 

Выписать основную матрицу системы, найти размерность расширенной матрицы системы:

 

x 3y 2z 5

 

x 3y 2z 5

21.

 

22.

 

x 2z t 1 .

 

x 2z u 4 .

 

 

 

 

 

 

 

 

z y 2u 0

 

x y 2u 0

Найти матрицу Х, являющуюся решением уравнения А+Х = В:

23.

3

7 4

 

,

B

5

3 9

.

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

8 4

 

 

 

5

 

9

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

24.

0

1

2

 

 

 

5

3

8

 

 

 

A

3

4

5

,

 

B

4

5

9

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Записать систему в матричном виде:

49

 

x

2x

3x

1

 

 

2x

x

 

1

 

 

 

1

 

2

3

 

 

 

1

3

 

 

25.

x1

x2

2

 

.

26.

x1 x2

2

.

 

 

4x 3x x 0

 

 

4x x x 0

 

 

 

1

2

3

 

 

 

 

1

 

2

3

27. Ранг матрицы А равен двум. Найдите ранг матрицы 5А, 13А, 23А.

 

Вычислить определители:

 

 

17

17

 

 

 

 

28.

 

 

5

15

 

.

 

 

29.

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

30

 

 

 

 

17

17

 

 

 

30.

 

 

12

6

4

 

.

31.

 

2

3

1

 

.

 

 

 

 

 

 

6

4

4

 

 

6

6

2

 

 

 

 

3

2

8

 

 

 

 

2

1

2

 

 

33. Если все элементы определителя второго порядка разделить на 2, то во сколько раз новый определитель будет меньше исходного?

Найти длину вектора:

 

 

 

 

 

2

 

1

3

 

 

0

34. a 2 . 35.

 

 

2 . 36.

c

4 . 37.

 

 

 

b

d

4 .

1

 

 

2

 

0

 

 

3

38. а 2i j 6k .

40. b 3k 2i 8 j.

39.b 3k 2i 8 j .

41.a 2i j 3k .

Найти проекции векторов

AB

,

BA

и их длину:

 

42.

A(1;2;3); B(2;5;3) .

43.

A( 1;2;3); B( 1; 2; 3) .

44.

A(2; 3;4); B(2; 3;0) .

45.

A(3; 3;1);

B( 1; 3;0) .

2

46. Определить начало вектора a 3 , если его конец совпадает с

1

точкой B(1; 1;2) .

50