Высшая математика. Том 2
.pdf% lim α
∆x→0 ∆x
dy=A·dx x, % x f '(x)='.
, % |
∆y = A + |
α |
, |
α |
→ 0 +x60, lim |
∆y = A. |
||||||||||||||||||||||||
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∆x |
|
∆x |
|
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∆x |
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∆x→0 |
∆x |
|||||||||||
, , %, - %, - |
||||||||||||||||||||||||||||||
% ' , # . |
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! |
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& dy y = x |
x2 − 1 + ln |
|
x + x2 − 1 |
|
. |
|
||||||||||||||||||||||||
2 dy = (x′ |
x2 − 1 + x ( x2 − 1)′ + (x + x2 − 1)′ ) |
|
dx = |
|
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2x |
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x + |
|
x2 − 1 |
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|||||||
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1+ |
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||||||||
= ( x2 −1 + |
|
|
2x2 |
|
+ |
2 x2 −1 |
)dx = ( |
x2 −1+ x2 |
+ |
|
|
|
x + x2 −1 |
)dx = |
||||||||||||||||
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x2 −1 |
|
x2 −1 (x + x2 −1) |
||||||||||||||||
|
2 x2 −1 x + x2 −1 |
|
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|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
2x2 |
− |
1 |
|
|
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|
1 |
|
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|
2x2 − 1 + 1 |
|
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|
2x2 |
|
||||||
= |
( |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
)dx = |
|
|
|
|
dx |
= |
|
|
|
|
dx .3 |
|
||||||||
x2 |
− |
1 |
|
|
|
|
x2 − 1 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
x2 − 1 |
|
|
|
|
|
|
x2 − 1 |
|
3.18. " # !$ " % 3.8
/ ’ , # (
.
|
& dy : |
|
y = tg(2arccos 1− 2x2 ), x > 0. |
||||||||||||||
|
y = xarcsin(1 x)+ ln |
|
x + |
|
|
|
|||||||||||
1. |
|
x2 −1 |
, x > 0. |
2. |
|||||||||||||
3. |
|
|
|
|
|
|
|
4. |
y = x2 arctg |
x2 − 1 |
|
x2 − 1. |
|||||
|
|
|
|||||||||||||||
y = 1 + 2x − ln |
|
x + 1 + 2x |
. |
− |
|||||||||||||
5. |
y = arccos(1 |
|
|
+ 2x2 ), |
|
|
6. |
|
|
|
x2 + 3 |
|
x2 + 3. |
||||
|
|
|
|
||||||||||||||
1 |
|
x > 0. |
y = xln |
|
x + |
− |
|||||||||||
|
|
|
8. y = arccos |
|
((x2 − 1) |
|
|
2 )). |
|||||||||
7. |
y = arctg (sh x) |
+ (sh x)lnch x. |
|
(x2 |
|||||||||||||
9. |
y = ln (cos2 x + |
|
|
1 + cos4 x ). |
10. y = ln(x+ 1+ x2 )− |
1+ x2 arctg x. |
11. |
y = |
ln |
|
x |
|
|
− |
1 |
ln |
x2 |
|
12. |
y = ln (ex + e2x − 1)+ arcsinex . |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
1 + x2 |
||||||||
|
1 |
+ x2 |
2 |
|
|
|
||||||||
13. |
y = x |
4 − x2 + aarcsin (x 2). |
14. |
y = lntg (x 2)− x sin x. |
131
15. y = 2x + ln sin x + 2cos x .
17. |
y = ln |
x + |
x2 + 1 |
|
|
|
. |
||
|
|
2x
19.y = arctg x2 − 1. x
21.y = arctg tg x + 1 .
2
23. |
y = ln |
cos |
x |
+ |
|
x tg |
x. |
|||||
25. |
y = x(sin ln x − cos ln x). |
|||||||||||
27. |
y = cos x lntg x − lntg |
x |
. |
|
||||||||
2 |
||||||||||||
|
|
( |
|
|
) |
|
|
|
|
|||
29. |
y = |
+ x |
arctg |
x. |
||||||||
x − 1 |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
31. |
y = x |
|
x2 − 1 + ln |
x + |
x2 − 1 |
. |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16. |
y = |
ctg x − |
tg3 x |
3. |
|
|
|
||||||||||
18. |
y = 3 |
x + 2 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
x − 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
20. |
y = ln |
|
x2 − 1 |
|
− |
|
|
1 |
|
. |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
2 − 1 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
22. |
y = ln |
|
2x + 2 |
x2 + x + 1 |
|
. |
|
||||||||||
24. |
y = ex |
|
(cos 2x + 2sin 2x) |
|
. |
|
|||||||||||
|
|
||||||||||||||||
26. |
y = |
|
|
x − 1 − |
1 |
e2 |
x−1 . |
||||||||||
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
||||||||||||||
28. |
y = |
3 + x2 − xln |
x + 3 + x2 |
. |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||
30. |
y = xarctg x − ln |
|
1 + x2 . |
3.19. .' ( ) * !
*
y=f(x)
. $
M(x; ), -
$
, %
".
x +x,
+y
= NM1. |
*. 3.8. ' |
& x++x |
|
y++y = f(x) - |
|
% M1(x++x; y++y).
& +MNT NT=MN·tg 7.
tg 7 = f '(x), MN = +x, NT = f '(x)·+x. <
dy=f '(x)·+x, dy = NT.
, , f(x) % -
y=f(x) .
132
3.20. 4 ' " ( &($ ) * !
* ( #, - u % ,
y=f '(u) % dy = f '(u)du.
', - # % , u % - %, # . ) y=f(u), u=g(x) # = f(g(x)). , :
′ |
= f |
′ |
′ |
(x). |
|
|
|
|
|
|
|
|
yx |
|
(u) g |
u ( |
|
) |
g′ |
( |
|
) |
dx, g'(x)dx=du, dy= f '(u)du. |
||
|
|
|
, |
x |
u |
x |
||||||
|
|
|
dy = y′ |
dx = f ′ |
|
|
|
4 ' 3. y=f(u), u=g(x), %
dy= f '(u)du, #, # u # -
.
( , , %
# % ( . 5
% .
!
y = sin x . & dy.
2 $ ,
dy = cos x d x = cos x |
|
1 |
dx .3 |
|
|
||
2 |
x |
3.21. 5 &( " ) * ! 7! 6 7 &!$
) y0=f(x0) y0' = f '(x0)
x0. ', x # x0. 0 ' +y
+y=dy+$·+x, # % -
. ,, +x
# #, # +y > dy #
+y > f '(x0)·+x.
, , +y = f(x) – f(x0), f(x) – f(x0)>f '(x0)·+x.
& f (x) ≈ f (x0 )+ f ′(x0 )∆x .
!
# # y = x2 + 5, x = 1,97.
21. $# % x0 , # x , -# #-
f (x0 ) f ′(x). 5 x0 = 2 .
133
2. |
# % ∆x = x − x0 , |
∆x = 1,97 − 2 = −0,03. |
|
|
|
||||||||
3. |
& x0 = 2 : |
|
|
|
|
|
|||||||
f (x0 )= f (2)= 22 + 5 = 9 = 3 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
4. |
& x0 = 2 : |
|
2 |
|
|
|
|||||||
|
′ |
2x |
|
1 |
′ |
′ |
2 |
|
4 |
2 |
|||
|
|
= |
|
|
|
= |
|
= . |
|||||
f (x)= |
2 x2 + 5 |
x2 + 5 |
, f (x0 )= f |
(2)= |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
2 22 + 5 |
2 |
3 3 |
|||||||
5. |
& f (x) ≈ f (x0 )+ f ′(x0 )∆x ≈ 3 + |
2 |
(−0,03) = 3 − 0,02 = 2,98 .3 |
||||||||||
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
3.22. " # !$ " % 3.9
/ ’ , # (
.
# # .
1. |
y = 3 x, |
x = 7,76. |
2. |
y = 3 x3 + 7x, x = 1,012. |
||
3. |
y = (x + |
5 − x2 ) 2, x = 0,98. |
4. |
y = 3 x, |
x = 27,54. |
|
5. |
y = arcsin x, x = 0,08. |
6. |
y = 3 x2 |
+ 2x + 5, |
x = 0,97. |
|
7. |
y = 3 x, |
x = 26,46. |
8. |
y = x2 |
+ x + 3, |
x = 1,97. |
9. |
y = x11, |
x = 1,021. |
10. y = 3 x, x = 1,21. |
11. |
y = x21, |
x = 0,998. |
12. |
y = 3 x2 , |
x = 1,03. |
||||
13. |
y = x6 , |
x = 2,01. |
14. |
y = 3 x, |
|
x = 8,24. |
|||
15. |
y = x7 , |
x = 1,996. |
16. |
y = 3 x, |
|
x = 7,64. |
|||
17. |
y = |
4x − 1, x = 2,56. |
18. |
y = 1 |
|
2x2 + x + 1, x = 1,016. |
|||
19. |
y = 3 x, |
x = 8,36. |
20. |
y = 1 |
|
x , |
x = 4,16. |
||
21. |
y = x7 , |
x = 2,002. |
22. |
y = |
4x − 3, |
x = 1,78. |
|||
23. |
y = |
x3 , |
x = 0,98. |
24. |
y = x5, |
x = 2,997. |
|||
25. |
y = 5 x2 , |
x = 1,03. |
26. |
y = x4, |
x = 3,998. |
||||
27. |
y = |
1 + x + sin x, x = 0,01. |
28. |
y = 3 3x + cos x, x = 0,01. |
|||||
29. |
y = 4 2x − sin (π x 2), x = 1,02. |
30. |
y = |
x2 + 5, |
x = 1,97. |
||||
31. |
y = 1 |
2x + 1, x = 1,58. |
|
|
|
|
|
|
134
3.23. " 2 "
) y=f(x) % [ ; b]. &-
f '(x) x, # f '(x) % %
x. ) % . , -
f(x). ' ( %
# y=f(x) % y' # f ''(x).
, y'' = ( ')'. , - = 5, y'= 5x4, y''= 20x3. <, , -
. ' %
# % y''' # f '''(x).
$ , n- f(x) % ( - () (n – 1) - % (n) # f(n)(x):
(n)= ( (n-1))'.
, , - -
.
&'% ( (
– ().
) % s=s(t), s – (, - ( t. , ( v % v= s'(t)= v(t), # .
4t ( % v=v(t). * ( -
t++t. 9 % ( v1 = v(t++t). , -
+t % ( +v=v1– v = v(t + +t) – v(t). $(
∆v = a |
% +t. |
||||
∆t |
. |
|
|
|
|
' t % |
|||||
|
|||||
+t>0: a = lim a . |
∆v |
′ |
|||
= lim |
= v (t). |
||||
|
|
∆t→0 |
∆x→0 ∆t |
|
, , % (-
. < ( % ( s t: v = s'. $
, % a = v'(t) = (s')' = s''(t), #
( a = s''(t).
!
' 1: & n– -
y = log3 (x + 5).
2 % y = f (x) ,
n– :
1 |
|
|
− 1 |
|
|
1 2 |
|
y( |
4 |
) = |
|
y′ = |
(x + 5)ln3 |
, |
y′′ = |
|
, |
y′′′ = |
|
, |
|
||
(x + 5)2 ln3 |
(x + 5)3 ln3 |
|
−1 2 3
(x + 5)4 ln 3
.
135
&, - y |
(n) |
= |
(−1)n−1 (n − 1)! |
.3 |
||
|
(x + 5)n ln 3 |
|||||
' 2: & n– - |
||||||
y = 32 x+5. |
|
y = f (x) |
|
|
||
2 % |
, |
|||||
n– : |
||||||
y′ = 2 ln 3 32 x+5 , |
y′′ = 22 ln2 3 32 x+5 , |
y′′′ = 23 ln3 3 32x+5 . |
||||
&, - : y(n) |
= 2n lnn 3 32 x+5 .3 |
|||||
' 3: & 4- y = (x3 + 3)e4 x+3 . |
||||||
2 % |
y = f (x) |
|
||||
. |
(x3 + 3) e4 x+3 = (4x3 + 12 + 3x2 ) e4 x+3 ; |
|||||
y′ = 3x2 e4 x+3 + 4 |
||||||
y′′ = (12x2 + 6x) e4 x+3 + (16x3 + 48 + 12x2 ) e4 x+3 = |
||||||
(16x3 + 24x2 + 6x + 48) e4 x+3; |
|
|
|
|
|
|
y′′′ = (48x2 + 48x + 6) e4 x+3 + ( |
64x3 + 96x2 + 24x + 192) e4 x+3 = |
|||||
= (64x3 + 144x2 + 72x + 198) e4 x+3; |
|
|
|
|
|
yIV = (192x2 + 288x + 72) e4 x+3 + (256x3 + 384x2 + 96x + 768) e4 x+3 = = (256x3 + 576x2 + 384x + 840) e4 x+3 = 8e4 x+3 (32x3 + 72x2 + 48x + 105).
$ : yIV = 8e4 x+3 (32x3 + 72x2 + 48x + 105).3
3.24. " # !$ " % 3.10
/ ’ , # (
.
& n– .
1. |
y = xeax . |
2. |
y = sin 2x + cos(x + 1). |
||||||
3. |
y = 5 e7 x−1. |
4. |
y = |
4x + 7 |
. |
|
|||
|
|
||||||||
|
y = lg(5x + 2). |
|
|
2x + 3 |
|||||
5. |
6. |
y = a3x. |
|||||||
7. |
y = |
x |
8. |
y = lg(x + 4). |
|||||
|
. |
||||||||
2(3x + 2) |
|||||||||
9. |
y = |
x. |
10. y = |
2x + 5 |
|||||
|
. |
||||||||
13(3x + 1) |
136
11. |
y = 23x+5. |
|||||
13. |
y = 3 e2x+1. |
|||||
15. |
y = lg(3x + 1). |
|||||
17. |
y = |
|
|
x |
||
|
|
|
. |
|||
|
9 |
(4x + 9) |
||||
19. |
y = |
4 |
. |
|
||
|
||||||
|
|
|
x |
|
|
|
21. |
y = a2x+3. |
|||||
23. |
y = |
|
|
e3x+1. |
||
25. |
y = lg(2x + 7). |
|||||
27. |
y = |
|
|
x |
. |
|
|
x |
|
||||
|
|
|
+ 1 |
|
||
29. |
y = |
1 + x |
. |
|||
|
||||||
|
|
1 − x |
||||
31. |
y = 32x+5. |
12. |
y = sin (x + 1)+ cos 2x. |
|||||
14. |
y = |
4 + 15x |
. |
|
|
|
|
||||||
|
|
5x + 1 |
||||
16. |
y = 75x. |
|||||
18. |
y = lg (1 + x). |
|||||
20. |
y = |
5x + 1 |
||||
|
|
. |
||||
13(2x + 3) |
||||||
22. |
y = sin (3x + 1)+ cos5x. |
|||||
24. |
y = |
11 + 12x |
. |
|
||
|
||||||
|
|
6x + 5 |
||||
26. |
y = 2kx. |
|||||
28. |
y = log3 (x + 5). |
|||||
30. |
y = |
7x + 1 |
||||
|
. |
|||||
17(4x + 3) |
3.25. " # !$ " % 3.11
/ ’ , # (
.
& . |
|
y = (3 − x2 )ln2 x, |
|
|
||||||||||||||||||
1. |
y = (2x2 − 7)ln (x − 1), |
yV = ? |
2. |
yIII = ? |
||||||||||||||||||
3. |
y = xcos x2, |
yIII = ? |
|
4. |
y = |
|
ln (x − 1) |
, |
|
yIII |
= ? |
|||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x − 1 |
|
|
|
||||
5. |
y = |
log2 x |
, |
yIII = |
? |
|
6. |
y = (4x3 + 5)e2x+1, |
|
yV = ? |
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|
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|
|
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|
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ln x |
|
|
|
|
|
|
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7. |
y = x2 sin (5x − 3), |
yIII = ? |
8. |
y = |
, yIV = ? |
|
|
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|
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|
|
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|
|
|
|
|
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|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||||
9. |
y = (2x + 3)ln2 x, |
yIII |
= ? |
10. |
y =x(1 + x2 )arctg x, |
yIII = ? |
||||||||||||||||
11. |
y = |
ln x |
, |
yIV = ? |
|
|
12. |
y = (4x + 3) 2− x, |
|
yV = ? |
||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
x3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ln (3 + x) |
|
|
|
|
||||
13. |
y = e1−2x sin (2 + 3x), |
yIV = ? |
14. |
y = |
, |
yIII |
= ? |
|||||||||||||||
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 + x |
|
|
|
137
15. |
y = (2x3 + 1)cos x, |
yV = ? |
16. |
y = (x2 + 3)ln (x − 3), |
yIV = ? |
|||||||||||||
17. |
y = (1 − x − x2 )e(x−1) 2, |
yIV = ? |
18. |
y = |
1 |
sin 2x, |
yIII = ? |
|
|
|||||||||
|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
||
19. |
y = (x + 7)ln (x + 4), |
yV = ? |
20. |
y = (3x − 7) 3− x, |
yIV = ? |
|||||||||||||
21. |
y = |
ln (2x + 5) |
, |
yIII = ? |
22. |
y = ex 2 sin 2x, |
yIV |
= ? |
||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
2x + 5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
23. |
y = |
ln x |
, yIII = ? |
|
|
|
24. |
y = xln (1 − 3x), |
yIV |
= ? |
||||||||
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x5 |
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|
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|
|
|
|
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25. |
y = (x2 + 3x + 1)e3x+2 , |
|
yV = ? |
26. |
y = (5x − 8) 2− x, |
yIV = ? |
||||||||||||
27. |
y = |
ln (x − 2) |
, |
yV |
= ? |
|
|
28. |
y= e−x (cos2x−3sin2x), |
yIV = ? |
||||||||
|
|
|
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x − 2 |
|
|
|
|
|
|
log3 x |
|
|
|
|
|
||||
29. |
y = (5x − 1)ln2 x, |
yIII |
= ? |
30. |
y = |
, |
yIV |
= ? |
|
|
||||||||
|
|
|
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y = (x3 + 3)e4x+3, |
yIV |
|
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31. |
= ? |
|
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) % y=f(x), x – . ,
% dy=f '(x)dx x, x
( f '(x), dx = +x x (
x # % ). * dy
x, % .
y=f(x) %
# % %
d2y: d(dy)=d2y.
& . dx x ,
,
d2y = d(dy) = d[f '(x)dx)] = [f '(x)dx]'dx = f ''(x)dx·dx = f ''(x)(dx)2.
' (dx)2 = dx2. , d2 = f ''(x)dx2.
< # -
% :
d3y=d(d2y)=[f ''(x)dx2]'dx=f '''(x)dx3.
$ n- % (
(n – 1)- dn(y)=d(dn–1y) # dn(y) = f (n)(x)dxn.
&, , #-
(
:
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(x) = dx2 |
, … , |
f |
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(x) = dxn . |
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138
3.27. ) *-" )# * +, ' (
) x=x(t), y=y(t), t [T1, T2].
1 t [T1, T2] x . 0-
x - xOy,
t - . 1 t % T1 T2,
- % . , -
% , t % , #
% .
', - x=x(t) % t=t(x). ,, , %
% x: y=y[t(x)]. , x, -
, - x % .
' , ,
. 4 # ( t -
# x .
|
) : x = R cost , 0 ≤ t ≤ 2π . |
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2 |
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- x . &
, x2+ y2=R2(cos2t + sin2t) x2+ y2=R2.
' , - |
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= xt′ |
= x′(t) . |
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dy |
= f (t), x = x(t). |
|
|
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$ , - -
, . & y′′ .
xx
139
|
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1 + 1 + t2 |
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1 + 1 + t2 t |
1 + t2 |
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t2 + |
1 |
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|
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t2 + 1 |
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|
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|
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|
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x = ln t,
y = arctg t.
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1 |
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1 |
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y′x = |
yt′ |
|||||||
= |
|
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t |
1 + t2 |
xt′ |
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′ |
|
1 + t2 − 2t2 |
|
|
|
|
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1 − t2 |
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|
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(y′x ) t |
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|
|
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. |
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(1 + t2 )2 |
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(1 + t2 )2 |
|
|
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y′′ , -
xx
= t . 1 + t2
140