Практическая часть
Задание 1. Найти производные указанных порядков:
f’(x)=axn, f’(x)= sin(x), f’(x,y)= cos(x)y3, f”(x,y)= cos(x)y3,f””(x)=cos(2x)2.
> Diff(a*x^n,x)=diff(a*x^n,x);
> Diff(sin(x),x)=diff(sin(x),x);
> f(x,y):=cos(x)*y^3;
> Diff(f(x,y),x)=diff(f(x,y),x);
> Diff(f(x,y),x$2,y$2)=diff(f(x,y),x$2,y$2);
> Diff(sin(x^2),x)=diff(sin(x^2),x);
> Diff(cos(2*x)^2,x$4)=diff(cos(2*x)^2,x$4);
Полученное выражение можно упростить двумя способами:
> simplify(%);
> combine(%);
Задание 2. Вычислить вторую производную функции f(x)=sin2(x)/(2+sin(x)) в точках x=/2, x=.
> y:=sin(x)^2/(2+sin(x)): d2:=diff(y,x$2):
> x:=Pi; d2y(x)=d2;
x:= d2y()=1
> x:=Pi/2;d2y(x)=d2;
х:=
Задание 3. Найти значения определенных интегралов
а) , б) .
> Int(sin(x)/x,x=0..1.)=evalf(int(sin(x)/x, x=0..1),3);
> Int(x*exp(-x),x=0..infinity) = evalf(int(x*exp(-x), x=0..infinity),1);
Задание 4. Найти неопределенные интегралы:
а) ; б) .
>Int(cos(x)*cos(2*x)*cos(3*x),x)=int(cos(x)* cos(2*x)*cos(3*x),x);
>Int((3*x^4+4)/(x^2*(x^2+1)^3),x)=int((3*x^4+4)/ (x^2*(x^2+1)^3),x);
Задание 5. Найти определенный интеграл
, при условии a>0, b>0.
> assume (a>0); assume (b>0);
> Int(sin(x)*cos(x)/(a^2*cos(x)^2+b^2*sin(x)^2),
x=0..Pi/2)=int(sin(x)*cos(x)/(a^2*cos(x)^2+b^2*
sin(x)^2),x=0..Pi/2);
и несобственный интеграл , при условии a>-1.
> assume(a>-1);
>Int((1-exp(-a*x^2))/(x*exp(x^2)),x=0..+infinity) =int((1-exp(-a*x^2))/(x*exp(x^2)), x=0..+infinity);
Задание 6. Найти общее решение дифференциального уравнения y'+ycosx=sinxcosx.
> restart;
> de:=diff(y(x),x)+y(x)*cos(x)=sin(x)*cos(x);
de:=
> dsolve(de,y(x));
1
Задание 7. Найти общее решение дифференциального уравнения второго порядка y''2y'+y=sinx+ex.
> restart;
> deq:=diff(y(x),x$2)-2*diff(y(x),x)+y(x)
=sin(x)+exp(-x);
deq:=
> dsolve(deq,y(x));
Задание 8. Найти решение задачи Коши:
y(4)+y''=2cosx, y(0)=2, y'(0)=1, y''(0)=0, y'''(0)=0.
> de:=diff(y(x),x$4)+diff(y(x),x$2)=2*cos(x);
> cond:=y(0)=-2, D(y)(0)=1, (D@@2)(y)(0)=0,
(D@@3)(y)(0)=0;
cond:=y(0)=2, D(y)(0)=1, (D(2))(y)(0)=0, (D(3))(y)(0)=0
> dsolve({de,cond},y(x));
y(x)=2cos(x)xsin(x)+х
Задание 9. Найти решение краевой задачи:
, , . Построить график решения.
> restart; de:=diff(y(x),x$2)+y(x)=2*x-Pi;
de:=
> cond:=y(0)=0,y(Pi/2)=0;
> dsolve({de,cond},y(x));
y(x)=2x+cos(x)
Замечание: для построения графика решения предварительно следует отделить правую часть полученного выражения.
> y1:=rhs(%):plot(y1,x=-10..20,thickness=2);
Задание 10. Найти решение системы дифференциальных уравнений:
> sys:=diff(x(t),t)=-4*x(t)-2*y(t)+2/(exp(t)-1),
diff(y(t),t)=6*x(t)+3*y(t)-3/(exp(t)-1):
> dsolve({sys},{x(t),y(t)});
Найдены две функции x(t) и y(t), которые зависят от двух произвольных постоянных _С1 и _С2.
Задание 11. Нарисовать график решения дифференциального уравнения:
, , ,
в интервале .
> restart; with(DЕtools):
> DEplot(diff(y(x),x$3)+x*sqrt(abs(diff(y(x),x)))
+x^2*y(x)=0, {y(x)}, =-4..5, [[y(0)=0,D(y)(0)=1,
(D@@2)(y)(0)=1]], stepsize=.1, linecolor=black,
thickness=2);