Сборник задач по высшей математике
.pdf5.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 (х–х0):
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