математика
.pdf4. ȾɂɎɎȿɊȿɇɐɂȺɅɖɇɕȿ ɍɊȺȼɇȿɇɂə ɉȿɊȼɈȽɈ ɉɈɊəȾɄȺ
ȼ ɨɛɳɟɦ ɫɥɭɱɚɟ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɩɟɪɜɨɝɨ ɩɨɪɹɞɤɚ ɦɨɠɟɬ ɛɵɬɶ ɡɚɩɢɫɚɧɨ ɜ ɜɢɞɟ
|
F( x, y, yc) 0 |
|
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|
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(4.1) |
|||
ɢɥɢ, ɟɫɥɢ ɪɚɡɪɟɲɢɬɶ ɟɝɨ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ yc, ɜ ɧɨɪɦɚɥɶɧɨɣ ɮɨɪɦɟ |
ɍ |
|||||||||||
|
yc f ( x, y). |
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||||
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(4.2) |
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Ɋɟɲɟɧɢɟɦ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɧɚ ɢɧɬɟɪɜɚɥɟ (a,ɜɌ) ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ |
|||||||||||
ɬɚɤɚɹ ɮɭɧɤɰɢɹ y |
M(x), ɤɨɬɨɪɚɹ ɩɪɢ ɩɨɞɫɬɚɧɨɜɤɟ ɜ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɜɦɟɫɬɨ ɧɟɢɡɜɟɫɬɧɨɣ |
|||||||||||
ɮɭɧɤɰɢɢ ɨɛɪɚɳɚɟɬ ɟɝɨ ɜ ɬɨɠɞɟɫɬɜɨ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɯ (ɚ,ɜ) . |
ɇ |
|
||||||||||
|
Ɉɛɳɢɦ ɪɟɲɟɧɢɟɦ |
ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ |
ɩɟɪɜɨɝɨ |
ɩɨɪɹɞɤɚȻɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ |
ɮɭɧɤɰɢɹ |
|||||||
y M(x,ɋ) , |
ɤɨɬɨɪɚɹ ɩɪɢ ɥɸɛɨɦ ɞɨɩɭɫɬɢɦɨɦ ɡɧɚɱɟɧɢɢ ɩɨɫɬɨɹɧɧɨɣ ɋ |
ɹɜɥɹɟɬɫɹ |
||||||||||
|
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ɣ |
ɦɨɠɟɬ ɛɵɬɶ ɩɪɟɞɫɬɚɜɥɟɧɨ |
||||
ɪɟɲɟɧɢɟɦ ɞɚɧɧɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɢ ɜɫɹɤɨɟ ɪɟɲɟɧɢɟ |
y |
M(x) |
||||||||||
ɜ ɜɢɞɟ y |
M(x,C0 ) C0 R . |
|
ɢ |
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|||||
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||||||
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Ɍɟɨɪɟɦɚ Ʉɨɲɢ. ȿɫɥɢ ɮɭɧɤɰɢɹ |
f ( x, y) |
ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɚ, |
ɧɟɩɪɟɪɵɜɧɚ ɢ ɢɦɟɟɬ |
||||||||
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ɪ |
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wf (x, y) |
ɜ ɨɛɥɚɫɬɢ D, ɫɨɞɟɪɠɚɳɟɣ ɬɨɱɤɭ |
||||
ɧɟɩɪɟɪɵɜɧɭɸ ɱɚɫɬɧɭɸ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɭɸɨwy |
||||||||||||
Ɇ(x0 , y0 ) , |
ɬɨɝɞɚ |
ɧɚɣɞɟɬɫɹ |
ɬ |
(x0 G; |
x0 G) , |
ɧɚ |
ɤɨɬɨɪɨɦ ɫɭɳɟɫɬɜɭɟɬ |
|||||
ɢɧɬɟɪɜɚɥ |
||||||||||||
ɟɞɢɧɫɬɜɟɧɧɨɟ |
ɢ |
M(x) |
ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɨɝɨ |
ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (4.2), |
||||||||
ɪɟɲɟɧɢɟ |
y |
|||||||||||
|
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|
ɡ |
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y0 . |
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ɭɞɨɜɥɟɬɜɨɪɹɸɳɟɟ ɧɚɱɚɥɶɧɨɦɭ ɭɫɥɨɜɢɸ y(x0 ) |
|
|
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||||||||
|
ɉɚɪɭ |
ɨɱɢɫɟɥ ( x0 , y0 ) ɧɚɡɵɜɚɸɬ ɧɚɱɚɥɶɧɵɦɢ ɞɚɧɧɵɦɢ. Ɋɟɲɟɧɢɹ, ɤɨɬɨɪɵɟ |
||||||||||
ɩɨɥɭɱɚɸɬɫɹɩɢɡ ɨɛɳɟɝɨ ɪɟɲɟɧɢɹ y M(x,ɋ) ɩɪɢ |
ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɧɨɦ |
ɡɧɚɱɟɧɢɢ |
||||||||||
ɩɪɨɢɡɜɨɥɶɧɨɣ ɩɨɫɬɨɹɧɧɨɣ ɋ, ɧɚɡɵɜɚɸɬɫɹ ɱɚɫɬɧɵɦɢ. |
|
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|||||||||
ɟ |
|
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|
|
|
|
|
|
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||
|
Ɂɚɞɚɱɚ ɧɚɯɨɠɞɟɧɢɹ ɱɚɫɬɧɨɝɨ ɪɟɲɟɧɢɹ, ɭɞɨɜɥɟɬɜɨɪɹɸɳɟɝɨ ɧɚɱɚɥɶɧɨɦɭ |
|||||||||||
ɭɫɥɨɜɢɸ |
y |
y0 ɩɪɢ x x0 ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɡɚɞɚɱɟɣ Ʉɨɲɢ. |
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|||||||
Ɋ |
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51
4.1. Ⱦɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɵɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɫ ɪɚɡɞɟɥɹɸɳɢɦɢɫɹ ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɦɢ
|
ɍɪɚɜɧɟɧɢɟ ɜɢɞɚ |
|
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ɍ |
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P(x)dx Q( y)dy |
0 |
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(4.3) |
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ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɵɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟɦ ɫ ɪɚɡɞɟɥɟɧɧɵɦɢ ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɦɢ. ȿɝɨ |
||||||||||||||||||||
ɨɛɳɢɦ |
ɢɧɬɟɝɪɚɥɨɦ |
|
ɛɭɞɟɬ |
³P(x)dx ³Q( y)dy |
ɋ, ɝɞɟ ɋ |
– |
ɩɪɨɢɡɜɨɥɶɧɚɹ |
|||||||||||||
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ɇ |
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ɩɨɫɬɨɹɧɧɚɹ. |
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Ȼ |
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Ɍ |
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ɍɪɚɜɧɟɧɢɟ ɜɢɞɚ |
|
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||||||||||||
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|
M1(x) M2 ( y)dx N1(x)N2 ( y)dy |
0 |
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(4.4) |
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ɢɥɢ |
|
dy |
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ɣ |
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f1(x) f2 ( y), |
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ɢ |
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(4.5) |
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dx |
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ɪ |
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||
ɚ ɬɚɤɠɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ, ɤɨɬɨɪɵɟ ɫ ɩɨɦɨɳɶɸ ɚɥɝɟɛɪɚɢɱɟɫɤɢɯ ɩɪɟɨɛɪɚɡɨɜɚɧɢɣ |
||||||||||||||||||||
ɩɪɢɜɨɞɹɬɫɹ ɤ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹɦ (4.4) ɢɥɢ (4.5) ɧɚɡɵɜɚɸɬɫɹ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɵɦɢ |
||||||||||||||||||||
ɭɪɚɜɧɟɧɢɹɦɢ ɫ ɪɚɡɞɟɥɹɸɳɢɦɢɫɹ ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɦɢ. |
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1 |
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ɬ2 |
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||
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Ɋɚɡɞɟɥɟɧɢɟ ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɯ ɜɨɭɪɚɜɧɟɧɢɹɯ (4.4) ɢ (4.5) ɜɵɩɨɥɧɹɟɬɫɹ ɫɥɟɞɭɸɳɢɦ |
|||||||||||||||||||
ɨɛɪɚɡɨɦ: |
ɟɫɥɢ |
|
|
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|
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|
ɢ |
|
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||||||
|
N ( x) z |
0, M ( y) z 0 , ɬɨ ɪɚɡɞɟɥɢɦ ɨɛɟ ɱɢɫɬɢ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (4.4) ɧɚ |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ɡ |
|
|
|
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|
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|
|||||
N1(x) M2 ( y) . ȿɫɥɢ |
f2 ( y) z 0 , ɬɨ ɭɦɧɨɠɢɦ ɨɛɟ ɱɚɫɬɢ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (4.5) ɧɚ dx ɢ |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
ɨ |
|
|
|
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|
|
|
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|
|
||||||
ɪɚɡɞɟɥɢɦ |
ɧɚ |
|
|
f2 |
( y) . |
ȼ |
ɪɟɡɭɥɶɬɚɬɟ |
ɩɨɥɭɱɢɦ |
ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ |
ɫ |
ɪɚɡɞɟɥɟɧɧɵɦɢ |
|||||||||
ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɦɢ ɜɢɞɚ: |
|
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ɩ |
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N2 ( y) |
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M |
1 |
(x) |
dx |
|
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dy |
0; |
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ɟ1 |
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|||||||||
Ɋ |
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N1 (x) |
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M 2 |
( y) |
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f (x)dx |
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dy |
. |
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||||||
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f2 ( y)
Ⱦɥɹ ɧɚɯɨɠɞɟɧɢɹ ɜɫɟɯ ɪɟɲɟɧɢɣ ɩɨɥɭɱɟɧɧɵɯ ɭɪɚɜɧɟɧɢɣ ɧɭɠɧɨ ɩɪɨɢɧɬɟɝɪɢɪɨɜɚɬɶ ɨɛɟ ɱɚɫɬɢ ɩɨɥɭɱɟɧɧɵɯ ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɣ.
52
|
ɉɪɢɦɟɪ 4.1. Ɋɟɲɢɬɶ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ |
|
c |
|
|
1 y2 |
|
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|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
y |
|
xy(1 |
x2 ) . |
|
|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Ɋɟɲɟɧɢɟ. Ɂɚɦɟɧɢɦ |
|
yc |
|
dy |
|
. Ɋɚɡɞɟɥɢɜ ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɟ ɢ ɢɧɬɟɝɪɢɪɭɹ, ɩɨɥɭɱɢɦ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
dx |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
ydy |
|
|
|
|
|
|
|
dx |
|
|
|
; |
|
|
³ |
|
|
ydy |
|
|
³ |
|
|
dx |
|
|
C . |
|
|
ɍ |
||||||||||||||
|
1 y |
2 |
|
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x(1 x |
2 |
) |
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|
1 y |
2 |
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x(1 |
x |
2 |
) |
|
Ɍ |
|||||||||||||||||||||||||||
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|
Ɋɚɡɥɨɠɢɦ ɩɨɞɵɧɬɟɝɪɚɥɶɧɭɸ ɞɪɨɛɶ ɧɚ ɩɪɨɫɬɟɣɲɢɟ: |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
Bx D |
, A 1, B 1, D 0. |
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|||||||||||||||||||||||||||||||
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|
x(1 x2 ) |
|
x |
|
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|
1 x2 |
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Ȼ |
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Ɉɬɫɸɞɚ |
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ɇ |
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1 |
ln(1 |
y2 ) |
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ln | x | |
1 |
ln(1 x2 ) ln | C |; |
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2 |
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2 |
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ln | (1 x2 )(1 y2 ) | |
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2ln | Cx | . |
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|
ɢ |
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||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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|
2 |
|
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|
2 |
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|
2 |
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|
2 |
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|||||||||||
|
(1 x |
)(1 |
y |
) |
|
|
ɋ |
x |
|
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|
ɣ |
|
ȼɵɪɚɡɢɜ ɢɡ ɧɟɝɨ y , |
|||||||||||||||||||||
|
|
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|
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|
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|
|
|
|
|
|
– ɨɛɳɢɣ ɢɧɬɟɝɪɚɥ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
ɢɦɟɟɦ ɨɛɳɟɟ ɪɟɲɟɧɢɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ |
|
|
|
|
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||||||||||||||||||||||||||||||||||
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C2 x2 |
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|
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|
|
ɨ |
|
|
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|
|
|
|
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|||||||||||||
|
|
y r |
|
|
|
|
|
1 . |
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
ɪ |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
1 x2 |
|
|
|
|
|
|
|
ɬ |
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|
|
|
|
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|
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||||||||||||||||||||||
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|||||||||||||||
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ɢ |
|
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||||||||||||||||
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|||||||||||
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|
|
4.2. Ɉɞɧɨɪɨɞɧɵɟ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɵɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ 1 ɩɨɪɹɞɤɚ |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ɡ |
|
ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɨɞɧɨɪɨɞɧɨɣ ɮɭɧɤɰɢɟɣ n–ɝɨ ɢɡɦɟɪɟɧɢɹ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Ɏɭɧɤɰɢɹ |
f |
(x, y) |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɯ x ɢ y, ɟɫɥɢ ɩɪɢ ɥɸɛɨɦ t ɫɩɪɚɜɟɞɥɢɜɨ ɬɨɠɞɟɫɬɜɨ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ɨ |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
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||||||||||
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|
f (tx, ty) |
tn f (x, y) . |
|
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|
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(4.6) |
|||||||||||||||||||||
ɇɚɩɪɢɦɟɪ: f (x, y) |
|
|
x 3x y |
|
|
|
– |
|
ɨɞɧɨɪɨɞɧɚɹ ɮɭɧɤɰɢɹ |
ɬɪɟɬɶɟɝɨ |
ɢɡɦɟɪɟɧɢɹ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ɟ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
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|
|||
ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨɩɩɟɪɟɦɟɧɧɵɯ x ɢ y, ɬɚɤ ɤɚɤ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ɋ |
|
f (tx, ty) |
(tx)3 3(tx)2 ty t3 (x3 3x2 y) |
t3 f (x, y) . |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Ɏɭɧɤɰɢɹ |
|
M(x, y) |
|
|
|
|
x y |
|
|
ɹɜɥɹɟɬɫɹ |
|
|
ɨɞɧɨɪɨɞɧɨɣ |
ɮɭɧɤɰɢɟɣ |
ɧɭɥɟɜɨɝɨ |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
x 2 y |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
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|
|
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|||||||
ɢɡɦɟɪɟɧɢɹ, |
|
|
|
ɬɚɤ |
|
|
|
|
|
ɤɚɤ |
|
|
|
|
M(tx, ty) |
t0M(x, y) |
|
|
M(x, y) . Ɏɭɧɤɰɢɹ x3 3x2 y x |
53
ɨɞɧɨɪɨɞɧɨɣ ɧɟ ɹɜɥɹɟɬɫɹ, ɬɚɤ ɤɚɤ ɞɥɹ ɧɟɝɨ ɭɫɥɨɜɢɟ (4.6) ɧɟ ɜɵɩɨɥɧɹɟɬɫɹ ɧɢ ɩɪɢ ɤɚɤɨɦ n.
Ⱦɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɜ ɧɨɪɦɚɥɶɧɨɣ ɮɨɪɦɟ yc f (x, y) ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ
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ɍ |
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ɨɞɧɨɪɨɞɧɵɦ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɵɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟɦ 1-ɝɨ ɩɨɪɹɞɤɚ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɯ x ɢ y, ɟɫɥɢ |
|
f (x, y) |
|
– ɨɞɧɨɪɨɞɧɚɹ ɮɭɧɤɰɢɹ ɧɭɥɟɜɨɝɨ ɢɡɦɟɪɟɧɢɹ. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ⱦɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɜ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɨɣ ɮɨɪɦɟ |
Ɍ |
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M (x, y)dx N (x, y)dy 0 |
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ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ |
ɨɞɧɨɪɨɞɧɵɦ |
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ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɵɦ |
ɭɪɚɜɧɟɧɢɟɦ |
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1-ɝɨ ɩɨɪɹɞɤɚ, ɟɫɥɢ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ɮɭɧɤɰɢɢ M (x, y) ɢ N(x, y) |
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– ɨɞɧɨɪɨɞɧɵɟ ɮɭɧɤɰɢɢ ɨɞɧɨɝɨ ɢ ɬɨɝɨ ɠɟ ɢɡɦɟɪɟɧɢɹ. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ɉɪɢ ɩɨɦɨɳɢ ɩɨɞɫɬɚɧɨɜɤɢ |
|
y |
|
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ux , ɝɞɟ u(x) – |
ɧɟɢɡɜɟɫɬɧɚɹ ɮɭɧɤɰɢɹ, ɨɞɧɨɪɨɞɧɨɟ |
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ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɩɪɟɨɛɪɚɡɭɟɬɫɹ ɤ ɭɪɚɜɧɟɧɢɸ ɫ ɪɚɡɞɟɥɹɸɳɢɦɢɫɹ ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɦɢ. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ɉɪɢɦɟɪ 4.2. Ɋɟɲɢɬɶ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ |
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2 . |
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Ɋɟɲɟɧɢɟ. ɗɬɨ ɨɞɧɨɪɨɞɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ, ɬɚɤ ɤɚɤ |
f (x, y) |
2 – ɨɞɧɨɪɨɞɧɚɹ |
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x2 |
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c |
c |
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ɮɭɧɤɰɢɹ ɧɭɥɟɜɨɝɨ ɢɡɦɟɪɟɧɢɹ. ɉɨɥɨɠɢɦ y |
ux, |
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u x u . |
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Ɍɨɝɞɚ u x |
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ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɦɢ. ɂɧɬɟɝɪɢɪɭɹ, ɩɨɥɭɱɢɦ |
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–ɨɛɳɢɣ ɢɧɬɟɝɪɚɥ ɞɚɧɧɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ. Ɋɚɡɪɟɲɢɜ ɩɨɫɥɟɞɧɟɟ ɪɚɜɟɧɫɬɜɨ
ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ y, ɩɨɥɭɱɢɦ ɨɛɳɟɟ ɪɟɲɟɧɢɟ |
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ɱɚɫɬɧɨɟ ɪɟɲɟɧɢɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ |
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( y2 3x2 )dy 2xydx 0 , |
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ɭɞɨɜɥɟɬɜɨɪɹɸɳɟɟ ɧɚɱɚɥɶɧɨɦɭ ɭɫɥɨɜɢɸ y |
x 0 |
1. |
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Ɋɟɲɟɧɢɟ. M (x, y) 2xy, |
N (x, y) y2 3x2 |
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|
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– ɨɞɧɨɪɨɞɧɵɟ ɮɭɧɤɰɢɢ ɜɬɨɪɨɝɨ |
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ɢɡɦɟɪɟɧɢɹ. ɉɨɞɫɬɚɧɨɜɤɚ y |
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ɩɪɢɜɨɞɢɬ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɤ ɜɢɞɭ |
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(u2 3)du |
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ɂɧɬɟɝɪɢɪɭɹ, ɩɨɥɭɱɚɟɦ |
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ln | x | ln | C |; |
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x3 |
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x2 y2 |
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Cy3 |
ɢ |
ɢɧɬɟɝɪɚɥ |
ɞɚɧɧɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ. ɇɚɣɞɟɦ ɱɚɫɬɧɵɣ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
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ɢɧɬɟɝɪɚɥ, ɭɞɨɜɥɟɬɜɨɪɹɸɳɢɣ ɭɫɥɨɜɢɸ |
|
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2 |
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yɨx – ɱɚɫɬɧɵɣ ɢɧɬɟɝɪɚɥ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ. |
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ɩ4.3. Ʌɢɧɟɣɧɵɟ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɵɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ 1–ɝɨ ɩɨɪɹɞɤɚ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ʌɢɧɟɣɧɨɟ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ 1-ɝɨ ɩɨɪɹɞɤɚ ɜ ɨɛɳɟɦ ɜɢɞɟ ɦɨɠɧɨ |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ɡɚɩɢɫɚɬɶ ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɟɦ |
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Q(x) ɡɚɞɚɧɧɵɟ ɧɟɩɪɟɪɵɜɧɵɟ ɮɭɧɤɰɢɢ. |
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55
Ʌɢɧɟɣɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɦɨɠɧɨ ɪɟɲɚɬɶ ɫ ɩɨɦɨɳɶɸ ɡɚɦɟɧɵ y u(x)v(x) ,
ɝɞɟ u(x) ɢ v(x) – ɧɟɢɡɜɟɫɬɧɵɟ ɮɭɧɤɰɢɢ.
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Ɍɨɝɞɚ |
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ɢ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ (4.7) ɩɪɢɦɟɬ ɜɢɞ |
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Ɏɭɧɤɰɢɸ v(ɯ) ɩɨɞɛɢɪɚɟɦ ɬɚɤ, ɱɬɨɛɵ ɜɵɪɚɠɟɧɢɟ ɜ ɫɤɨɛɤɚɯ ɛɵɥɨɌɪɚɜɧɨ ɧɭɥɸ, |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
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|
ɬɨ ɟɫɬɶ ɜ ɤɚɱɟɫɬɜɟ v(ɯ) ɜɨɡɶɦɟɦ ɨɞɧɨ ɢɡ ɱɚɫɬɧɵɯ ɪɟɲɟɧɢɣ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ |
|
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ɉɨɞɫɬɚɜɥɹɹ ɜɵɪɚɠɟɧɢɟ v |
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|
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|
|
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|
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ɜ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ (4.8), ɩɨɥɭɱɚɟɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɫ |
|||||||||||||||||||||||||||
ɪɚɡɞɟɥɹɸɳɢɦɢɫɹ ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɦɢ |
|
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ɜ ɜɢɞɟ u u(x,C) , ɩɨɥɭɱɢɦ ɨɛɳɟɟ |
||||||
|
ɇɚɣɞɹ ɨɛɳɟɟ ɪɟɲɟɧɢɟ ɷɬɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹɪ |
||||||||||||||||||||||||||||
ɪɟɲɟɧɢɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (4.3) |
|
ɬ |
|
|
|
|
|
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y u(x,C)v(x) . |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
ɉɪɢɦɟɪ 4.4. ɇɚɣɬɢ ɨɛɳɟɟ ɪɟɲɟɧɢɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ |
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
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|
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y u(x)v(x) , ɬɨɝɞɚ y |
c |
c |
c |
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u v v u ɢ ɞɚɧɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɩɪɢɧɢɦɚɟɬ |
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Ɋɟɲɚɹ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ vc v ctg x |
0 , ɧɚɯɨɞɢɦ ɨɞɧɨ ɢɡ ɟɝɨ ɱɚɫɬɧɵɯ ɪɟɲɟɧɢɣ |
56
|
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vctg x, dv |
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ɉɨɞɫɬɚɜɥɹɹ v ɜ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ (9), ɩɨɥɭɱɚɟɦ |
|
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Ɉɛɳɟɟ ɪɟɲɟɧɢɟ ɢɫɯɨɞɧɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɬɚɤɨɜɨ |
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cos x C sin x . |
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|
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|
|
|
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ɍɪɚɜɧɟɧɢɟ Ȼɟɪɧɭɥɥɢ ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ |
|
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|
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Ɍɚɤɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɦɨɠɧɨ ɩɪɨɢɧɬɟɝɪɢɪɨɜɚɬɶ ɫ ɩɨɦɨɳɶɸ ɩɨɞɫɬɚɧɨɜɤɢ y uv |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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|
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|
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|
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ɢɥɢ ɫɜɟɫɬɢ ɤ ɥɢɧɟɣɧɨɦɭ ɭɪɚɜɧɟɧɢɸ ɫ ɩɨɦɨɳɶɸ ɡɚɦɟɧɵ z y1 m . |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
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|
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|
|
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|
|
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|
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|
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(4.10) |
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Ɋ |
ɉɨɞɫɬɚɜɥɹɹ u ɜ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ (4.10), ɩɨɥɭɱɚɟɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
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x2 |
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r 2x C . Ɉɛɳɟɟ ɪɟɲɟɧɢɟ ɢɫɯɨɞɧɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ: |
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y x(r |
|
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2x C ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
57
|
ɉɪɢɦɟɪ 4.6. Ɋɟɲɢɬɶ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ Ȼɟɪɧɭɥɥɢ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ x x( y) . |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
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dx |
|
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x |
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ɉɨɥɚɝɚɹ x |
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0 ɢɦɟɟɬ ɱɚɫɬɧɨɟ ɪɟɲɟɧɢɟ u |
y . ɉɨɞɫɬɚɜɢɜ ɮɭɧɤɰɢɸ |
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u ɜ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ (4.11), ɩɟɪɟɣɞɟɦ ɤ ɭɪɚɜɧɟɧɢɸ |
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Ȼ |
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C |
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x2 |
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y ln |
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C |
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y |
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|
|
|
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|
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ɢ |
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4.5. Ⱦɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɵɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɜ ɩɨɥɧɵɯ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɚɯ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
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ɨ |
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ɍɪɚɜɧɟɧɢɟ P(x, y)dx Q(x, y)dyɪ0 |
|
(4.12) |
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ɬ |
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||||||||
ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟɦ ɜ ɩɨɥɧɵɯ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɚɯ, ɟɫɥɢ ɟɝɨ ɥɟɜɚɹ ɱɚɫɬɶ ɹɜɥɹɟɬɫɹ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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ɢ |
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|||||||||
ɩɨɥɧɵɦ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɨɦ ɧɟɤɨɬɨɪɨɣ ɮɭɧɤɰɢɢ u(x, y) , ɬɨ ɟɫɬɶ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
P(x, y)dx Q(x, y)dy du wu dx wu dy . |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
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ɡ |
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wy |
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||||||||
|
ɉɭɫɬɶ ɮɭɧɤɰɢɢ P(x, y) ɢ Q(x, y) ɧɟɩɪɟɪɵɜɧɨ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɪɭɟɦɵ ɩɨ y ɢ x |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
ɩ |
|
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|||||||||
ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɟɧɧɨɨɜ ɨɞɧɨɫɜɹɡɧɨɣ ɨɛɥɚɫɬɢ D. |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
ɟ |
|
|
|
|
|
|
|
Ⱦɥɹ ɬɨɝɨ, ɱɬɨɛɵ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ (4.12) ɛɵɥɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟɦ ɜ ɩɨɥɧɵɯ |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
Ɍɟɨɪɟɦɚ. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɚɯ, ɧɟɨɛɯɨɞɢɦɨ ɢ ɞɨɫɬɚɬɨɱɧɨ, ɱɬɨɛɵ ɜɵɩɨɥɧɹɥɨɫɶ ɭɫɥɨɜɢɟ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ɋ |
|
wP |
|
|
wQ |
, |
|
|
(x, y) D . |
|
|
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wy |
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|
Ɉɛɳɢɣ ɢɧɬɟɝɪɚɥ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (4.12) ɜ ɩɨɥɧɵɯ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɚɯ ɦɨɠɧɨ ɡɚɩɢɫɚɬɶ ɜ ɜɢɞɟ
58
u(x, y) C .
|
Ɏɭɧɤɰɢɹ u(x, y) |
ɦɨɠɟɬ ɛɵɬɶ ɧɚɣɞɟɧɚ ɢɡ ɫɢɫɬɟɦɵ |
|
|
|||||||||||||||||
|
wu |
|
P(x, y); |
|
wu |
Q(x, y) . |
|
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(4.13) |
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|
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|
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|
|
|
|
wy |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ɍ |
|
|
Ɉɛɳɢɣ ɢɧɬɟɝɪɚɥ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (4.12) ɦɨɠɧɨ ɩɪɟɞɫɬɚɜɢɬɶ ɬɚɤɠɟ ɜ ɜɢɞɟ |
||||||||||||||||||||
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
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||
|
³P(x, y)dx ³Q(x0 , y)dy C , |
|
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x0 |
|
|
|
|
|
|
y0 |
|
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Ɍ |
|||
ɝɞɟ ( x0 , y0 ) D . |
|
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||||||||
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|
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|
|
ɇ |
|
|||||||
|
ɉɪɢɦɟɪ 4.7. Ɋɟɲɢɬɶ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
ex (xsin y y cos)dx ex (xcos y ysin y)dy |
0. |
|
Ȼ |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
wP |
|
|
ex (xcos y cos y ysin y); |
wQ |
ex |
|
|
||||||||
|
ɂɦɟɟɦ |
|
|
(xcos y ysin y cos y). |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
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|
wy |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
wx |
|
|
|
|
|
ɋɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ, |
ɞɚɧɧɨɟ |
|
|
|
ɣ |
ɭɪɚɜɧɟɧɢɟɦ ɜ ɩɨɥɧɵɯ |
||||||||||||||
|
ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɹɜɥɹɟɬɫɹ |
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ɢ |
|
|
|
||
ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɚɯ. ɇɚɣɞɟɦ ɮɭɧɤɰɢɸ u(x, y) . ɋɢɫɬɟɦɚ (4.13) ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ |
|
||||||||||||||||||||
|
wu |
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
|
|
wu |
ɪx |
|
|
|
|
|
||
|
wx |
|
e |
|
(xsin y y cos y); |
wy |
e (xcos y |
ysin y) . |
|
||||||||||||
|
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|
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|
|
|
|
|
|
|
|
ɨ |
|
|
|
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|
||
|
ɂɡ ɩɟɪɜɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɷɬɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɧɚɯɨɞɢɦ |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
u(x, y) |
|
|
|
|
|
|
|
ɬ |
|
|
|
|
|
|
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|||||
|
|
³ex (xsin y y cos y)dx M( y) |
|
|
|
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||||||||||||||
|
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ɢ |
|
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||
|
|
|
|
|
|
ex xsin y |
ex sin y ex y cos y M( y), |
|
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||||||||||
ɝɞɟ M( y) |
|
|
|
|
ɡ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
– ɩɪɨɢɡɜɨɥɶɧɚɹ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɪɭɟɦɚɹ ɮɭɧɤɰɢɹ. |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
ɉɨɞɫɬɚɜɥɹɹɨu(x, y) ɜɨ ɜɬɨɪɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɫɢɫɬɟɦɵ, ɢɦɟɟɦ |
|
|||||||||||||||||||
|
|
x |
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
x |
|
x |
|
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ɩ |
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|
|
c |
|
|
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|||||
|
e x cos y e |
|
cos y e cos y e |
|
y sin y M ( y) |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
e |
x |
x cos y e |
x |
|
|
|
c |
0 M( y) |
C. |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
y sin y M ( y) |
|
|
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||||||||||||||
ɟ |
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
|
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|
|||
Ɋ |
ɋɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ, u(x, y) |
ex (x sin y sin y y cos y) C . |
|
||||||||||||||||||
Ɉɛɳɢɣ ɢɧɬɟɝɪɚɥ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
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||||||||||||||||
|
e x (x sin y sin y y cos y) C |
|
0 . |
|
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|||||||||||||
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|
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59 |
4.6. Ⱦɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɵɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɜɵɫɲɢɯ ɩɨɪɹɞɤɨɜ. Ⱦɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɵɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ, ɞɨɩɭɫɤɚɸɳɢɟ ɩɨɧɢɠɟɧɢɟ ɩɨɪɹɞɤɚ
|
Ⱦɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ n–ɝɨ ɩɨɪɹɞɤɚ ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
c |
cc |
|
|
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|
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(n) |
) |
0 |
|
|
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|
F(x, y, y , y ,..., y |
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|
(n) |
|
|
(n) |
|
|
c |
|
(n 1) |
|
|
|
||
ɢɥɢ, ɟɫɥɢ ɨɧɨ ɪɚɡɪɟɲɟɧɨ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ |
y |
|
, |
ɬɨ y |
|
|
|
|
Ɍ |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
f (x, y, y ,..., y |
|
|
|
) . Ɂɚɞɚɱɚ |
|||||||||||||||||||||||||||||
ɧɚɯɨɠɞɟɧɢɹ ɪɟɲɟɧɢɹ y |
|
|
|
M(x) ɞɚɧɧɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ, ɭɞɨɜɥɟɬɜɨɪɹɸɳɟɝɨ ɧɚɱɚɥɶɧɵɦɍ |
||||||||||||||||||||||||||||||||
ɭɫɥɨɜɢɹɦ |
|
|
|
|
|
|
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ɇ |
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|||||
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||||
|
y |
|
x |
x0 |
|
y0 , yc |
|
x |
x0 |
|
|
|
y0c ,..., y(n 1) |
|
x |
x0 |
y0(n 1) , |
|
Ȼ |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
||||||||||||||||||
ɧɚɡɵɜɚɟɬɫɹ ɡɚɞɚɱɟɣ Ʉɨɲɢ. |
|
|
|
|
|
|
|
ɣ |
|
|
|
|
|
|
|
|
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||||||||||||||||||
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|
|
||
|
ɍɤɚɠɟɦ ɧɟɤɨɬɨɪɵɟ ɜɢɞɵ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɵɯ ɭɪɚɜɧɟɧɢɣ, ɞɨɩɭɫɤɚɸɳɢɯ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
ɩɨɧɢɠɟɧɢɟ ɩɨɪɹɞɤɚ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ɢ |
|
|
|
|
|
|
|
|
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|||||||||||||
|
1. |
|
ɍɪɚɜɧɟɧɢɟ |
|
ɜɢɞɚ |
y(n) |
f (x) . |
|
|
|
|
ɢɧɬɟɝɪɢɪɨɜɚɧɢɹ |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
ɉɨɫɥɟ n–ɤɪɚɬɧɨɝɨ |
||||||||||||||||||||||||||||||||
ɩɨɥɭɱɚɟɬɫɹ ɨɛɳɟɟ ɪɟɲɟɧɢɟ. |
ɨ |
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
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|
||||
|
2. ɍɪɚɜɧɟɧɢɟ ɧɟ ɫɨɞɟɪɠɢɬ ɢɫɤɨɦɨɣɪɮɭɧɤɰɢɢ ɢ ɟɟ ɩɪɨɢɡɜɨɞɧɵɯ ɞɨ ɩɨɪɹɞɤɚ |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
(k 1) ɜɤɥɸɱɢɬɟɥɶɧɨ: |
|
|
|
|
ɬ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
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|
|
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|
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|
|
|
||||||||||||||
|
F(x, y(k ) , y(k 1) |
ɢ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
,..., y(n) ) |
0 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
ɉɨɪɹɞɨɤ |
ɡ |
|
|
|
ɦɨɠɧɨ |
|
ɩɨɧɢɡɢɬɶ |
|
ɧɚ |
k |
ɟɞɢɧɢɰ |
|
ɡɚɦɟɧɨɣ |
||||||||||||||||||||||
|
ɬɚɤɨɝɨ |
|
|
ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
y(k ) (x) |
ɪ(x) |
. ɍɪɚɜɧɟɧɢɟ ɩɪɢɦɟɬ ɜɢɞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|||||||||||||||||||
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|
ɨ |
|
|
|
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|
|
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|
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|
|
|
|
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|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
|
(n k ) |
) |
|
0 . |
|
|
|
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|
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|
|
|
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|
|
|
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|
||||
|
F(x, p, p ,..., p |
|
|
|
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|
|
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|
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|
|||||||||||
|
ɩ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ, |
ɟɫɥɢ |
ɷɬɨ |
|
ɜɨɡɦɨɠɧɨ, |
|
ɨɩɪɟɞɟɥɹɟɦ |
|||||||||||||||||
|
ɂɡ |
ɩɨɫɥɟɞɧɟɝɨ |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
p f (x,C ,C |
2 |
,...,C |
n k |
) , |
ɚ ɡɚɬɟɦ ɧɚɯɨɞɢɦ y ɢɡ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ |
y(k ) |
f (x,C ,C |
2 |
,...,C |
n k |
) |
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
||||||||
k–ɟɤɪɚɬɧɵɦ ɢɧɬɟɝɪɢɪɨɜɚɧɢɟɦ. |
|
|
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|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
Ɋ |
3. ɍɪɚɜɧɟɧɢɟ ɧɟ ɫɨɞɟɪɠɢɬ ɧɟɡɚɜɢɫɢɦɨɣ ɩɟɪɟɦɟɧɧɨɣ: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
c |
|
cc |
|
|
|
|
|
(n) |
) |
|
|
0. |
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|||
|
F ( y, y , y ,..., y |
|
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|
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|
|
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|
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|||||||||||||
|
ɉɨɞɫɬɚɧɨɜɤɚ yc |
|
|
z( y) ɩɨɡɜɨɥɹɟɬ ɩɨɧɢɡɢɬɶ ɩɨɪɹɞɨɤ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɧɚ 1. |
|
|
|
60