Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Учебное пособие 1934.pdf
Скачиваний:
25
Добавлен:
30.04.2022
Размер:
3 Mб
Скачать

ем

sin x

=1

x2

+

x4

x6

+...,

причем последний ряд сходит-

x

3!

5!

7!

 

 

 

 

 

 

ся при любом х. Интегрируя его почленно от 0 до а, имеем

a

sin x

 

a3

a5

a7

x

dx = a

 

+

 

 

+...

3! 3

5! 5

7! 7

0

 

 

 

 

 

 

 

 

С помощью этого равенства можно при любом а с любой степенью точности вычислить данный интеграл.

Степенные ряды используются и в приближенных методах решений дифференциальных уравнений.

Задачи для самостоятельного решения

В задачах 1-10 для каждого ряда: 1) найти сумму n первых членов ряда (sn ); 2) доказать сходимость ряда, пользуясь

непосредственно определением сходимости; 3) найти сумму ряда (s ).

1.

 

1

 

+

 

1

 

 

+ +

 

1

 

 

+ ,

 

 

 

 

 

 

2 3

 

n (n +1)

 

 

 

1 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

 

1

 

+

 

1

 

 

+ +

 

 

 

1

 

 

 

+ ,

 

1 3

3 5

 

 

 

(2n 1) (2n +1)

 

 

3.

 

1

 

+

 

1

 

+ +

 

 

 

1

 

 

+ ,

1 4

 

4 7

 

 

(3n 2) (3n +1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

1

 

+

 

1

 

 

+ +

1

 

+ ,

 

 

 

 

 

 

2 5

 

 

n (n +3)

 

 

 

1 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

1

 

+

 

1

 

 

+ +

 

 

 

1

 

 

+ ,

 

 

 

 

3 9

 

(2n 1) (2n +5)

 

1 7

 

 

 

 

 

 

 

6.

 

1

 

 

+

 

 

1

 

+ +

 

 

1

 

 

+ ,

1 2 3

2 3

4

n(n +1) (n

+ 2)

 

 

 

 

 

 

 

97

7.

5

+

13

+ +

3n + 2n

 

+ ,

 

 

 

6

36

 

6n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.

3

+

5

+ +

 

2n +1

 

 

+ ,

 

4

36

n2(n +1)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9.

1

+

2

 

 

+ +

 

 

1

 

 

 

+ ,

9

225

 

(2n 1)2(2n +1)2

 

 

 

 

 

 

10. arctg

1

 

+ arctg 1 + + arctg

1

 

+ .

2

2n2

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

Исследовать сходимость числовых рядов.

 

 

 

n

2

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11.

 

 

 

 

,

 

12.

3

 

 

,13.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

n3

 

 

 

n2

2n

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+4

(2n 3)2

 

 

 

 

=

 

 

 

 

n

=

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(n +1)!

 

 

 

 

 

4n 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3n +1

 

 

 

 

14.

,

15.

 

 

 

 

 

,16.

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7n

 

 

 

 

 

n 3n

 

 

 

n 2n

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

n3

 

 

 

 

 

 

17.

arcsin

 

 

,

18.

 

 

 

 

 

 

,19.

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

n=2 n ln n

 

 

 

 

n=12n

 

 

 

 

 

 

 

2n

1

 

n / 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n+1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20.

 

,

 

21.

 

 

 

 

 

 

,22.

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

3n +

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=2 n3

ln n

 

 

 

 

 

n=1

n!

 

 

n

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23.

 

 

 

,

24.

 

 

 

 

,25.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1(2n)!

 

 

 

 

n=1 4n

 

 

 

 

 

n=1 ln n (1 + n)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nn

 

 

 

 

 

 

1 n +

1 n2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

26.

 

 

 

 

 

 

 

,27.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,28.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3n n!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(n + 2)3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3n

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

,

98

 

5n

 

 

n

n

 

 

 

 

29.

n!

,30.

 

 

 

.

2n +1

 

 

 

 

 

n=1

 

n=1

 

 

 

Выяснить какие из заданных рядов сходятся абсолютно, какие не абсолютно, какие расходятся.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

31.(1)n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

, 32.(1)n+1 1

 

,

 

33.(1)n

 

 

 

 

,

 

(2n 1)

2

 

n

 

 

ln n

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

n 2

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

34.(1)n

 

 

,

 

35.(1)n+1 n +1

,

 

 

36.(

1)n

 

 

 

,

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n+1 n3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n+1 2n2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

37.(1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

38.(1)

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

n

 

 

 

 

 

n!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найти область сходимости функциональных рядов.

 

39. 1 + x + + xn + , 40.ln x + ln2 x + + lnn x + ,

 

 

 

 

 

 

 

 

41.x + x4 + + xn2

 

+ ,

42.x +

x2

 

+ +

xn

+ ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

43.x

+

x2

+ +

 

xn

 

 

+ ,

 

44.

 

1

+

 

 

1

 

 

 

+

+

 

 

1

 

 

+ ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

+ x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ xn

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + x2

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

45.2x + 6x2 + + n(n +1)xn + ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

46.

x

+

 

 

x2

 

 

 

 

 

+ +

 

 

 

 

xn

+ ,

47.

 

x

 

 

+

 

 

 

x2

 

+ +

 

xn

 

 

 

 

 

+ .

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

1+ x4

 

 

 

 

2n

 

 

 

2+

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

+ n

 

 

 

 

1+ x

 

 

 

 

 

 

1+ x

 

 

 

 

 

Найти интервал сходимости степенного ряда.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

48.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xn , 49.

 

 

 

xn ,

50.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xn ,

 

 

 

n

1

 

 

 

 

 

 

 

n(n +1)

 

 

 

3n 2

 

 

 

n

=1 3

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

99

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

51.

 

 

 

 

xn ,

52.

 

 

 

xn , 53.

 

 

 

xn ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1 nn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

54.

 

+1 xn , 55.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xn ,

56.

 

 

xn ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

n!

 

 

n=1

 

 

(2n 1) 3n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1 n n

 

 

 

 

 

n

2

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

57.

 

 

 

 

 

xn , 58.

 

 

 

 

 

xn , 59.

 

 

 

 

xn

,

 

 

 

 

n +1

 

 

 

2

 

n

(n +1)n

 

 

 

 

n=1

 

 

 

n=1 n

3

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

4

 

 

 

 

 

 

 

 

60. n

 

 

 

 

xn ,

61.

 

 

 

 

 

 

 

xn , 62.

 

 

 

 

 

 

 

xn ,

n=1

 

n!

 

 

 

 

 

 

n=1

(n + 3) 3n

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1 (n +1)n

 

 

 

 

 

 

10n

 

 

 

 

 

(n +1)2

xn ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

63.

 

 

 

 

 

 

 

 

xn , 64.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

65.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xn ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1 2n

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

n=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n +1

 

 

 

7n

 

xn .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

66.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n=1 5

+3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пользуясь соответствующими рядами, вычислить.

 

 

 

 

67.cos100

с точностью 0.0001.

 

 

68.sin10

 

с точностью 0.0001.

69.sin180

 

 

с точностью 0.0001. 70.sin

π

с точностью 0.0001.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

71.arctg 1

 

 

 

с точностью

0.0001.

 

72.ln 5

 

с

точностью 0.001.

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

73.arcsin1

 

 

с точностью

0.0001.

 

74.

 

 

 

 

с точностью

 

0.0001.

 

 

 

 

 

e

 

75.cos1 с точностью 0.00001.

Пользуясь разложением функций в ряд Тейлора, вычислить пределы.

100

76.

lim

x arctg x

, 77.

lim

1 cos x

, 78.

lim sin x arctg x

,

 

x0

x3

 

x0 ex 1 x

 

x0

x3

 

79. lim

 

x + ln(

1 + x2

 

x)

 

80. lim

2(tgx sin x)x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

x5

 

,

 

 

 

 

 

x3

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

 

 

 

 

81. lim

 

ln(1 + x + x2)+ ln(1 x + x2)

, 82. lim

1

ctg x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

x(ex

1)

 

 

 

 

x

x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0 x2

 

 

 

 

1

 

 

2

 

 

 

2+ cos x

 

3

 

 

 

 

83. lim

 

 

ctg

 

x .

84. lim

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

x4

 

 

 

x0 x2

 

 

 

 

 

x0 x3 sin x

 

 

 

 

 

Вычислить определенный интеграл с точностью до 0.001,

разложив подынтегральную функцию в ряд и затем проинтегрировав его почленно.

 

0.1

 

e

x

 

 

 

 

 

 

0.5

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

x

2

 

 

 

 

85.

 

 

dx , 86.

1 cos xdx , 87.cos

 

 

 

 

dx ,

 

 

0.01 x

 

 

 

 

 

 

0

 

x2

 

 

 

 

0

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

arctg xdx , 90.

0.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

88.

sin x2dx , 89.

1 + x3dx ,

 

 

0.5

 

 

x3

 

 

 

 

 

 

0.5

 

x

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.25

 

 

 

 

 

 

 

 

0.5 x arctg x

 

 

0.5

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

91.

ln(1 +

 

 

x)dx , 92.

 

 

 

 

 

dx , 93.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx ,

 

 

x

2

 

 

 

 

 

x

4

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

+1

 

0.25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.1 ex 1

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

94.

arctg

 

x

dx ,

95.

 

 

 

 

dx

, 96.

 

 

x

 

sin x dx ,

 

x

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.5

ln(1+ x)

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

sin x

 

 

 

 

 

97.

dx , 98.cos 3

 

dx , 99.

 

dx ,

 

x

 

x

 

x

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

101