Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Учебное пособие 449

.pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
30.04.2022
Размер:
427.06 Кб
Скачать

7. a) arcsin3 2x dx;

1 4x2

в) arccosxdx;

1

д) (6x 2 1)3x 2 dx;

8. a)

x4

 

dx;

4 x

10

 

 

 

в) xln(x 3)dx;

д) x 5 3dx; x 5 1

1

9. a) 1 25x2 arctg45x dx;

в) xarctgxdx;

д) x 5 2 dx; x 5 2

10.a) 3lnxx 8 dx;

в) x2e 3xdx;

1

д) x 6 1 3x 6 dx;

б)

 

 

8x 3

 

dx;

 

x

2

 

 

 

 

 

 

 

5x 6

 

г)

 

 

 

 

x 9

dx;

x

1 (x

2

 

4x 5)

 

 

 

 

 

е) cos5 3xdx.

 

б)

 

 

 

 

 

x 3

 

 

 

 

 

 

 

 

dx;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 4x 5

 

г)

 

 

 

 

1 2x

 

 

 

 

 

 

 

dx;

 

(x

1)(x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4)

 

е) cos3 4xsin2 4xdx.

 

б)

 

 

8x 1

 

 

 

dx;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 x 3

 

г)

 

 

 

 

x2 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx;

 

 

(x 4)(x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)

 

е) (sin5x cos5x)3dx.

б)

 

1

 

dx;

 

 

 

x2 x 5

 

 

 

 

2x 9

г) (x 7)(x2 4)dx;

е) sin2 7xcos2 7xdx.

9

e2x

11. a) dx; e4x 9

в) xarccosxdx;

1

д) x 9 3x 9 4 dx;

12.a) cos8x56 sin8xdx;

в) xln2 xdx;

д)

 

 

4 5x 1

 

dx;

 

 

 

 

 

 

 

 

5x 1 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

2 ctg4x

 

 

13. a)

 

 

 

 

 

 

 

dx;

 

sin

2

4x

 

 

 

 

 

 

 

 

в) (5x 1)cos4xdx;

1

д) 3x 1(9 43x 1) dx;

3 arcctg8x

14. a) dx;

1 64x2

в) 6x 5 e 7x 1dx;

д) 3x 1dx;

6 x 3

10

б)

 

4x 1

dx;

 

 

 

x2 6x 11

 

 

 

x 4

г) (x 1)(x2 16) dx;

е) sin4 7xcos5 7xdx.

x 1

б) dx; x2 3x 7

3x 11

г) (x 2)(x2 9) dx;

е) sin3(3x/2)dx.

12x 5

б) dx; 3 x x2

2 x

г) (x 5)(x2 16)dx;

е) cos4 6xdx.

x 1

б) dx; x2 7x 13

1 3x

г) (x 3)(x2 1) dx;

е) sin3 xcos2 xdx.

15. a) esin2x cos2xdx;

в) (1 8x)sin 7 6x dx;

1

д) 32x 1(1 62x 1)dx;

1

ex

16. a) dx; x2

в) arctgxdx;

д) 3x x 1dx;

6 x5 3 x2

1

17. a) x ln2 x 64 dx;

в) 4 7x sin(3x 8)dx;

д)

4x

1

 

dx;

 

 

 

 

25 3 4x 1

sin3x

18. a) 5 cos3x 6 dx;

в) 1 7x e3x 1dx;

6x

д) x 4 3x dx;

19. a)

 

e x

dx;

e

2x

16

 

 

 

11

1 4x

б) dx; x2 3x 5

2x 1

г) (x 4)(x2 1) dx;

е)

(sin

x

cos

x

)3dx.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

б)

 

 

 

 

3 5x

 

 

 

dx;

 

 

x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 4

 

 

 

 

 

 

 

 

г)

 

 

 

 

 

 

 

13 2x

dx;

 

(x 6)(x

2

 

9)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е) cos4 6xdx.

 

 

б)

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

dx;

 

 

 

x

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 5

 

 

г)

 

 

 

 

 

 

 

 

6x 7

 

dx;

 

(x 2)(x

2

 

36)

 

 

 

 

 

 

 

 

е)

cos5(5x/2)dx.

 

б)

 

 

 

 

 

 

 

6x 5

 

 

 

 

 

dx;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 3x 4

 

 

г)

 

 

 

 

 

9x 1

 

dx;

 

 

 

x(x

2

5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е) sin2 4xcos3 4xdx.

3x 2

б) dx; x2 4x 7

в) (4x 1)cos 5x 2 dx;

д)

 

 

x

1

dx;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 1

 

 

 

 

20. a)

 

 

 

x2

dx;

 

x

6

 

 

 

 

 

25

 

 

 

 

в) x 3 ln xdx;

д)

 

 

 

 

 

 

1

4 dx;

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

x 7

x 7

Задача № 2

г)

е)

б)

г)

е)

x 2

(x2 1)(x 4)

dx;

cos4(2x)dx.

 

 

8x 3

 

 

dx;

 

 

 

 

 

x2 x 1

 

 

5x 1

 

 

 

dx;

(x 1)(x2

 

 

 

9)

sin3 x cos2 x dx. 2 2

Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями, за-

данными

уравнениями. Сделать чертеж.

1.

у = 4х - х2;

у=х+2;

2.

у= х2;

у= 2х+3;

3.

у = 2х2;

у =х/2;

4.

у = х2 -2х+1;

у=-х+3;

5.

у = х2;

у=3х+4;

6.

у = 4х - х2;

у=х+2;

7.

у = х2/2+2;

у = х2;

8.

у = 2х - х2;

у=-х;

9.

у = 2х - х2;

у=х-2;

10.

у = х2;

у=-2х+3;

11.

у =- х2/2;

у=х-3/2;

12.

у =4х2;

у=-х;

 

 

 

12

13.

у =3х2-2;

у = х2;

14.

а) у = х2-х-3;

у=х;

15.

а) у = х2;

у=-3х+4;

16.

а) у =2х2-1;

у = х2;

17.

а) у = 4 - х2;

у=2х+1;

18

а) у = х2-2х-4; у=х;

19

а) у = 3х - х2;

у=2х;

20

а) у = х2;

у=-2х+3.

Задача № 3

Даны: функция z f x, y , точка A x0 , y0 и вектор a . Найти:

1)направление наибольшего возрастания функции z

( т.е. grad z ) в точке А и скорость ее изменения в этом направлении;

2)производную в точке A по направлению вектора a ;

 

3) экстремум функции z = f (x,y).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

z =6x -х2 – у2 - 2 y +7,

A(1,1),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 3i-4

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

а

 

j

2.

z = 2 - 2х2 – x + у + 5 xy,

A(2,1),

 

 

 

 

 

 

= 2i – 4

 

 

 

 

 

.

 

 

а

 

 

j

3.

z = х2

+ 2 xy – 4 x + 8 y,

A(3,1),

 

 

 

 

= 2i– 4

 

 

 

 

.

 

 

 

а

 

j

4.

z = х2

– у2 + 2 xy – 2 x + 2 y,

A(1, 2),

 

 

 

 

= 3i+ 4

 

 

 

 

.

 

 

а

 

j

5.

z = х2

– у2 2 xy + 4x + 1,

A(2, 1),

 

 

 

= 5i– 12

 

 

.

 

а

j

6.

z = 4

х2+ у2 + 4 x + 2 y + 6,

A(2,3),

 

 

 

 

 

 

 

 

= i+2

 

.

 

 

 

 

 

 

 

а

j

7.

z = 5

х2+ у2 3 xy + 4,

A(0,2),

 

 

 

 

 

= 4i+ 3

 

.

 

 

 

 

а

j

8.

z = 4

х2+ 9 у2 4 x – 6 y + 3,

A(1, 1),

 

 

 

 

 

 

= 12 i+5

 

.

 

 

 

 

 

а

j

 

 

 

13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.

z = 2х2+ 5 у2 4 xy – 8 x + 6,

A(3,2),

 

 

 

 

 

а

 

 

= i +

 

j

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.

z = 5х2+ 5 у2 + 8xy – 18x – 18 y, A(1,3),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 2i–

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

j

11.

z = 4xy + х2 2 у2 - 6x + 6,

A(0,1),

 

 

 

 

 

 

= 4i+3

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

а

 

j

12.

z = х2 – у2 + 2xy + 4x,

A(4,1),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 2i +2

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

а

 

 

j

13.

z = ху – х22 у2 + x + 10 y,

A(2,2),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= i+2

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

а

j

14.

z = 3х2+ 3ху + у2 6x – 2 y + 1 ,

A(4,3),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 3i– 4

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

а

 

 

j

15.

z = х2 +

у2 + 3xy – x – 4y + 1,

A(5,4),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 3i+5

 

 

 

.

 

 

 

 

 

а

 

 

j

16.

z = х2 +

у2 – xy + x + y + 2,

A(4,6),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= i+3

 

.

 

 

 

 

 

 

 

а

j

17.

z = х2+ 2ху – у2 + 6x – 10 y + 1,

A(2,1),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 3i+3

 

 

.

 

 

 

 

 

а

j

18.

z = 3х2+ 3 у2 + 5 xy + x – y + 5,

A(5,2),

 

 

 

 

 

 

 

= i+

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

а

j

19.

z = 4 5х2– у2 4 xy – 4 x – 2 y,

A(1,6),

 

 

 

 

 

= 2 i+ 6

 

 

.

 

 

 

а

j

20.

z = 3ху – х23 у2 6 x + 9y – 4,

A(2,8),

 

 

 

= 2 i+ 4

 

.

 

 

а

j

Задача № 4

Найти частное решение дифференциального уравнения первого порядка, удовлетворяющее начальному условию:

1.

x2 y xy 1 0,

y 1 0.

2.

2x 1 y 4 2y,

y 0 1.

3.

1 x2 y xy 1,

y 0 1.

4.

xy y ex 0,

y 1 2.

5.

1 x2 y 2xy 1 x2 ,

y 0 1.

6.

y

y

x 1 ex ,

y 0 1.

 

 

 

x 1

 

7.

xy y 3e x ,

y 1 1.

 

 

 

 

14

8.y ytgx sin xcosx,

9.x2 y xy 1 0,

10.y 2 y 2x3 ,

x

11.y 3y e3x ,

12.x2 y 2xy 3,

13.y 2y xe 2x ,

14.xy y x 1 0,

15.y y e x ,

16.y 4y e2x ,

17.y y e2x ,

18.

y

2y

3x,

 

 

 

x 1

19.

y yctgx

1

,

 

 

 

 

 

sin x

20.

y 3y e5x 2e3x ,

y 0 1.

y 1 2.

y 1 1.

y 0 1. y 1 0. y 0 1. y 1 0. y 0 2. y 0 1. y 0 2.

y 1 0.

y 2.2

y 0 1.

Задача № 5

Найти частное решение линейного неоднородного дифференциального уравнения второго порядка, удовлетворяющее начальным условиям.

1.

у

 

5у

 

10х 3;

 

у(0) 2;

 

 

 

 

 

у (0) 4.

2.

у

 

2

у

 

6x

2

6x 2;

у(0) 1;

 

 

 

 

 

у (0) 1.

3.

у

 

у

 

2у 3е

2х

;

у(0) 2;

 

 

 

 

 

у (0) 5.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

 

 

4.

у

 

 

2у

 

 

5х

 

1;

 

 

 

 

 

 

у(0) 1;

у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(0) 1.

5.

у

 

 

2у

 

 

у х 9;

 

 

 

у(0) 1;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у

(0) 1.

6.

у

 

 

9у 8sin 2х;

 

 

 

 

 

 

у(0) 2;

у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(0) 7.

7.

у

 

5у

 

 

2cosх 3sin x;

у(0) 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

у

(0) 1.

8.

у

 

 

у

 

 

6у 3х

2

 

х 2;

у(0) 3;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у

(0) 5.

9.

у

 

3у

 

 

5е

3х

;

 

 

 

 

 

 

 

 

у(0) 2;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у

(0) 4.

10.

 

у

 

 

 

 

4

 

у

 

5у 5х 4;

у(0) 0;

у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(0) 3.

11.

 

у

 

 

у

 

2у cosх 3sin x;

у(0) 1;

у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(0) 2.

12.

у

 

 

4

у

 

 

(8х 1)е

3х

;

у(0) 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у

(0) -4.

13. у

 

 

у 2sin3х;

 

 

 

 

 

 

у( ) -1;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у ( ) -4.

14.

 

 

 

у

 

 

5у

 

10х 3;

 

 

 

у(0) 2;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у

(0) 4.

15.

 

 

 

у

 

 

2у

 

3у 5 3х;

у(0) 3;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у

(0) 5.

16.

 

 

у

 

2у

 

6

х

2

6х 2;

у(0) 1;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у

(0) 1.

17.

 

у

 

 

4

у

 

 

3у

 

8е

х

;

 

 

у(0) 2;

у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(0) 0.

18.

 

 

 

у

 

 

64у 2sin 4х;

 

 

у(0) 1;

 

у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(0) 4

19.

у

 

6у

 

 

9у

2е

3х

;

 

у(0) 1;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у

(0) -3.

20.

 

у

 

 

4

 

у

 

х 3;

 

 

 

 

 

 

у(0) 1;

у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(0) 2.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ К КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЕ № 2

Пример 1.(Интегрирование с помощью замены перемен-

ной.)

2

 

Найти неопределенный интеграл x ex

dx .

Решение. Сделаем замену переменной

x2 t, тогда

2xdx dt, x dx 1 dt. Подставляя в подынтегральное выра- 2

жение, получим

16

x e

x

2

1

e

t

 

1

 

t

 

 

1

x

2

 

dx

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

e

 

c

2 e

 

c.

 

2

 

2

 

 

Пример 2. Найти интеграл

 

x 2

 

 

dx .

 

 

x2

2x 5

Решение. Преобразуем подынтегральную функцию, выделив в числителе производную знаменателя. Для этого числи-

тель представим в виде

 

 

 

 

x 2 (2x 2)

1

1. Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

 

1

 

 

 

2(x 1)

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

 

 

 

 

dx

 

 

 

x2 2x 5

2

 

 

x2 2x 5

x2 2x 5

 

 

 

 

В первом интеграле сделаем замену переменной

 

 

 

 

x2 2x 5 t ,2(x 1)dx dt . Получим

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

2(x 1)

 

 

 

1

1

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx 2

 

 

dt

 

ln t

 

 

ln x

 

2x 5 c .

2

x2 2x 5

t

2

2

 

 

 

 

Для

вычисления второго интеграла выделим в знамена-

теле полный квадрат

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 2x 5 x2 2x 1 4 (x 1)2 22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

dx

 

1

 

 

d(x 1)

21 arctg

x 1

 

C.

 

 

 

(x 1)

2

4

 

(x 1)

2

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

Окончательно получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2

 

dx

 

1ln(x2

2x 5) 1 arctg

C.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

2x 5

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 3. (Интегрирование по частям). Найти неопреде-

ленный интеграл

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I =

xcosxdx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17

Решение. Полагаем u=x; dv=cosxdx, v=sinx, du=dx.. В си-

лу формулы интегрирования по частям udv=uv - vdu,

имеем I =хsinx - sin x dx= хsinx + cosx.

Замечание. В интегралах вида

xm ln x dx; xm arctgx dx за

функцию u(x) следует принимать ln x , arctg x, соответственно.

Пример 4. (Интегрирование дробно-рациональной функции). Найти интеграл

I=

x5

2x4 x2 3

 

 

 

 

 

 

dx.

(x 1)

2

(x

2

 

 

 

 

1)

Метод интегрирования дробно-рациональной функции заключается в разложении данной дроби на сумму многочлена и элементарных дробей и последующем интегрированием каждого слагаемого этого разложения. Рассмотрим эти два этапа решения на нашем примере.

Решение. 1). Подынтегральная функция имеет вид

f (x) P(x) , где P(x) и Q(x) суть многочлены степени 5 и 4,

Q(x)

соответственно: P(x) =x5+2x4-x2+3; Q(x)= (x-1)2(x2+1).

Однако прежде чем искать разложение дроби

f (x) P(x) на сумму элементарных дробей, следует выделить

Q(x)

из данной дроби целую часть (т.е. некоторый многочлен) и правильную дробь т.е. такую дробь, в которой степень числителя меньше степени знаменателя. С этой целью преобразуем знаменатель Q(x) = x4 - 2x3+ 2x 2- 2x +1, после чего разделим многочлен P(x) на многочлен Q(x). Таким образом, получим

f (x)

P(x)

6x3 7x2 7x 1

 

 

=x+4 +

 

 

.

(1)

 

(x 1)2(x2

 

 

Q(x)

1)

 

Последняя дробь уже является правильной, поскольку степень числителя R(x)= 6x3-7x2+7x-1 меньше степени знамена-

18