Дифференциальное уравнение

Контрольная работа - Математика и статистика

Другие контрольные работы по предмету Математика и статистика

1.Решить уравнение

 

 

Решение:

 

- уравнение с разделяющимися переменными

 

Проинтегрируем обе части полученного уравнения:

 

 

- общее решение уравнения

Ответ:

2.Решить однородное дифференциальное уравнение

 

Решение:

Сделаем замену

 

 

Проинтегрируем обе части полученного уравнения:

 

 

Разложим подынтегральную дробь на сумму простейших дробей:

 

 

- общий интеграл дифференциального уравнения

Ответ:

3.Найти частное решение линейного дифференциального уравнения

 

,

 

Решение:

Решаем уравнение методом Бернулли:

 

 

Для решения исходного уравнения необходимо решить систему уравнений

 

(*)

 

Решим первое уравнение системы (*):

 

 

Проинтегрируем обе части полученного уравнения

 

 

Подставим найденное выражение для функции во второе уравнение системы (*) и решим его.

 

 

Проинтегрируем обе части полученного уравнения.

 

 

- общее решение дифференциального уравнения

Найдем частное решение уравнении при условии .

 

- частное решение дифференциального уравнения

Ответ:

4.Найти общий интеграл уравнения

 

,

 

Решение:

 

,

 

Таким образом, данное уравнение - уравнение в полных дифференциалах.

 

 

Решим второе уравнение системы:

 

 

Найдем от найденной функции и подставим в первое уравнение полученной выше системы:

 

 

- общий интеграл дифференциального уравнения

Ответ:

5.Найти решение уравнения, удовлетворяющее начальным условиям

 

, ,

 

Решение:

Найдем общее решение однородного уравнения, соответствующего данному неоднородному. Для этого составим характеристическое уравнение:

 

Тогда общее решение однородного уравнения запишем в виде

 

 

Для нахождения частного решения неоднородного уравнения составим систему

 

 

Решим полученную систему методом Крамера. Вычислим главный определитель:

 

 

Вычислим побочные определители:

 

 

Частное решение запишем в виде

 

 

Тогда общее решение неоднородного уравнения имеет вид:

 

 

Найдем частное решение, отвечающее начальным условиям.

 

 

- решение задачи Коши

Ответ:

6.Решить уравнение

 

 

Решение:

Найдем общее решение однородного уравнения, соответствующего данному неоднородному. Для этого составим характеристическое уравнение:

 

Тогда

 

 

Найдем частное решение неоднородного уравнения. Поскольку не является корнем характеристического уравнения, то искать его будем в виде

 

 

Подставим найденные значении производных в исходное уравнение:

 

 

Тогда общее решение неоднородного уравнения имеет вид:

 

 

общее решение неоднородного уравнения

Ответ:

 

 

7.Исследовать сходимость ряда

 

 

Решение:

Для исследования ряда на сходимость применим признак Даламбера.

 

 

Поскольку , то ряд расходится

Ответ: ряд расходится

8.Найти область сходимости функционального ряда

(1)

 

Решение:

Найдем радиус сходимости ряда (1):

 

 

- интервал сходимости ряда (1)

Исследуем сходимость ряда в граничных точках:

 

: (2)

 

Исследуем ряд (2)на сходимость:

условия теоремы Лейбница выполнены, т.е. ряд (2) сходится

Рассмотрим ряд из модулей (3)

Данный ряд расходится как геометрический.

Поскольку ряд (2) сходится, а ряд (3) из модулей расходится, то ряд (2)сходится условно.

: (4)

 

Исследуем ряд (4)на сходимость:

условия теоремы Лейбница выполнены, т.е. ряд (4) сходится

Рассмотрим ряд из модулей (5)

Данный ряд расходится как геометрический.

Поскольку ряд (4) сходится, а ряд (5) из модулей расходится, то ряд (4) сходится условно.

Таким образом, окончательно получаем интервал сходимости

Ответ: ряд сходится при ; причем, при соответствующие знакочередующиеся ряды сходятся условно

.Разложить в степенной ряд функцию в окрестности точки и найти интервал сходимости ряда.

Решение:

Вычислим несколько производных указанной функции:

 

Найдем радиус сходимости полученного ряда:

 

 

Исследуем граничные точки.

 

: (1)

 

, т.е. не существует предела частичных сумм ряда (1), следовательно, этот ряд расходится

 

: (2)

 

т.е. не существует предела частичных сумм ряда (2), следовательно, этот ряд расходится

Ответ: , данный ряд сходится при

.Разложить в ряд Фурье периодическую функцию с периодом , заданную на отрезке .

Решение:

Поскольку - нечетная функция на , то ее ряд Фурье будет содержать только синусы.

Вычислим коэффициенты ряда Фурье:

 

 

Тогда ряд Фурье исходной функции имеет вид:

 

 

1.На книжной полке случайным образом расставлены 4 учебника и 3 задачника. Найти вероятность того, что все уч?/p>