Функции комплексного переменного и операционное исчисление
..pdfЗадача 6. Сила тока i(t) удовлетворяет уравнению
L di Ri(t) 1 |
t |
i(t)dt Uс(0) U (t) . Найти i(t) . |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
dt |
c |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ вар. |
L |
|
|
R |
C |
Uc(0) |
i(0) |
|
U(t) |
|
|
|
|||
1 |
1 |
|
|
0 |
1 |
0 |
0 |
|
cos t sin 2t |
||||||
2 |
1 |
|
|
0 |
1 |
2 |
0 |
|
e t |
|
|
|
|||
3 |
1 |
|
|
0 |
1/9 |
1 |
0 |
|
3 t |
|
|
|
|||
4 |
1 |
|
|
2 |
1/2 |
1 |
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
5 |
1/2 |
|
|
1 |
2 |
0 |
3 |
|
t e t |
|
|
|
|||
6 |
1/4 |
|
|
1 |
1 |
1 |
1 |
|
et |
|
|
|
|||
7 |
1 |
|
|
0 |
1/9 |
0 |
1 |
|
cos 3t |
|
|
|
|||
8 |
1 |
|
|
4 |
1/5 |
0 |
1 |
|
et |
|
|
|
|||
9 |
1 |
|
|
0 |
1/4 |
0 |
0 |
|
cos 3t |
|
|
|
|||
10 |
1 |
|
|
2 |
1/5 |
1 |
2 |
|
cos t |
|
|
|
|||
11 |
1 |
|
|
0 |
1/4 |
0 |
1 |
|
4e2t |
|
|
|
|||
12 |
1 |
|
|
3 |
1/2 |
0 |
2 |
|
10e 2t |
|
|
|
|||
13 |
1 |
|
|
7 |
1/10 |
1 |
2 |
|
2e 5t |
|
|
|
|||
14 |
1 |
|
|
6 |
1/13 |
0 |
0 |
|
e t |
|
|
|
|||
15 |
1 |
|
|
2 |
1/10 |
0 |
0 |
|
e t cos 3t |
||||||
16 |
3 |
|
|
10 |
1/3 |
1 |
1 |
|
sin 3t |
|
|
|
|||
17 |
1/2 |
|
|
4 |
1/10 |
0 |
1 |
|
et |
|
|
|
|||
18 |
1 |
|
|
0 |
1/9 |
1 |
1 |
|
cos 3t |
|
|
|
|||
19 |
1 |
|
|
8 |
1/6 |
1 |
0 |
|
t e 4t |
|
|
|
|||
20 |
1 |
|
|
0 |
1/9 |
0 |
1 |
|
sin 3 t sin |
t |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
21 |
1 |
|
|
4/3 |
3 |
1 |
1 |
|
t e t |
|
|
|
|||
22 |
1 |
|
|
5 |
1/6 |
0 |
2 |
|
e 3t |
|
|
|
|||
23 |
1 |
|
|
0 |
1/4 |
1 |
2 |
|
sin t |
|
|
|
|||
24 |
1 |
|
|
11/5 |
5/2 |
1 |
2 |
|
t 3 |
|
|
|
|||
25 |
1 |
|
|
0 |
1/4 |
0 |
0 |
|
cos 3t cos t |
||||||
26 |
1/4 |
|
|
1 |
1 |
2 |
1 |
|
2e t |
|
|
|
|||
27 |
5 |
|
|
6 |
1 |
2 |
1 |
|
|
1 |
|
t |
|
|
|
|
|
|
e t e 5 |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
28 |
1 |
|
|
2 |
1/17 |
1 |
2 |
|
cos 4t |
|
|
|
|||
29 |
1 |
|
|
6 |
1/8 |
2 |
1 |
|
t e 2t |
|
|
|
|||
30 |
1 |
|
|
0 |
1 |
1 |
3 |
|
cos2 |
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
91
Задача 7. Решить задачу Коши для системы дифференци-
альных уравнений. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
7.1. а) |
x ' 2x 4 y cost; |
б) |
x' y z; |
x(0) 1; |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y ' sin t x 2 y. |
|
y ' x z; |
y(0) 0; |
||||||||||
|
|
x(0) y(0) 0. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
z ' x y. |
z(0) 0. |
|||||||||
7.2. а) |
|
x ' 3y x; |
|
|
|
б) |
x ' x y 0; |
x(0) 1; |
||||||
|
|
t |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y ' x y e |
|
|
|
y ' y 4z 0; |
y(0) 0; |
||||||||
|
x(0) y(0) 0. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
z ' 4z x 0. |
z(0) 0. |
|||||||||
7.3. а) |
x ' 3x y; |
|
|
|
б) |
x' z y x; |
x(0) 0; |
|||||||
|
|
y ' x y. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y ' z x y; |
y(0) 1; |
|||||||
|
x(0) y(0) 1. |
|
|
|
|
|
|
|
z. |
|
|
0. |
||
|
|
|
|
z ' x y |
z(0) |
|||||||||
7.4. а) |
x ' y ' y et ; |
|
|
б) |
x ' x y 0; |
x(0) 2; |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
0; |
|
|
1; |
|
|
2x' y ' 2 y cost. |
|
y ' x |
y(0) |
||||||||||
|
|
x(0) y(0) 0. |
|
|
|
|
z |
0. |
|
|
3. |
|||
|
|
|
|
z ' y |
z(0) |
|||||||||
7.5. а) |
3x ' y ' 1 2x; |
|
|
б) |
|
x ' z; |
|
|
|
x(0) 1; |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
y ' x y z; |
|
|
|
|||
|
x ' 4 y ' 3y. |
|
|
|
|
|
y(0) 0; |
|||||||
|
x(0) y(0) 0. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
z ' 2x y 2z. |
z(0) 0. |
|||||||||
7.6. а) |
|
2x' 2x 2 y 3t2 ; |
б) |
x ' y z 0; |
|
x(0) 1; |
||||||||
|
|
|
|
2 |
1 |
|
|
|
z |
0; |
|
|
|
|
|
y ' 4x 2 y 4t |
|
|
y ' x |
|
y(0) 0; |
||||||||
|
|
x(0) y(0) 0. |
|
|
|
|
|
|
|
0. |
|
|
||
|
|
|
|
z ' 2x y z |
z(0) 0. |
7.7.а)
7.8.а)
x ' 2 y 5x et ;y ' x 6 y e 2t .
x(0) y(0) 0.
x' x 2 y t;y ' 2x y t.
x(0) 2, y(0) 4.
б)
б)
x' 2x y z;y ' 4x 3y z;z ' 4x 2 y 2z.
x ' x y z;y ' 4x 4 y z;z ' 4x 2 y 3z.
x(0) 0;y(0) 2;
z(0) 1.
x(0) 0;y(0) 1;
z(0) 0.
92
7.9.а)
7.10.а)
7.11.а)
3x' 2x y ' 1;x' 4 y ' 3y 0.
x(0) y(0) 1.
x ' y x et ;y ' x y et .
x(0) 1, y(0) 1.
x ' 4x 3y sin t;
y ' 2x y 2cost. x(0) y(0) 0.
б)
б)
б)
x' y z; |
x(0) 1; |
|
|||
|
y; |
|
|
2; |
|
y ' x |
y(0) |
|
|
||
|
z. |
|
|
3. |
|
z ' x |
z(0) |
|
|
||
x' y x; |
|
x(0) |
1; |
||
|
|
|
|
1; |
|
y ' x y z; |
y(0) |
||||
|
|
|
|
0. |
|
z ' y z. |
|
z(0) |
|||
x' z 1; |
|
|
x(0) 0; |
||
|
|
|
|
|
|
y ' 2x 2 y z 0; |
y(0) 0; |
||||
|
|
|
|
|
|
z ' 2x 3z 1. |
|
z(0) 0. |
7.12.а)
7.13.а)
7.14.а)
7.15.а)
7.16.а)
x ' 3x 4 y 9e2t ;
2x y ' 3y 3e2t . x(0) 2, y(0) 0.
y ' 2 y 4z cos x;z ' y 2z sin x.
y(0) z(0) 0.
x ' x y et ;y ' x y et .
x(0) y(0) 1.
y ' 3y 4z;
z ' 4 y 3z. y(0) z(0) 1.
x'' 2 y 0;
y ' 2x 0.
x(0) |
0, x '(0) 1; |
|
y '(0) 0. |
y(0) |
б)
б)
б)
б)
б)
x' x 2 y 2z; |
x(0) 1; |
|
|
|
1; |
y ' 3y 2z; |
y(0) |
|
|
|
1. |
z ' 2x 3y 3z. |
z(0) |
x' z |
y x; |
x(0) 1; |
|||
|
x y; |
|
|
|
|
y ' z |
y(0) 0; |
||||
|
y z. |
|
|
|
|
z ' x |
z(0) 0. |
||||
x ' 2x 4 y 4z; |
x(0) 1; |
||||
|
|
4z; |
|
|
1; |
y ' 6 y |
|
y(0) |
|||
|
|
6 y 6z. |
|
1. |
|
z ' 4x |
z(0) |
||||
x' y z; |
x(0) |
1; |
|
||
|
|
z; |
|
1; |
|
y ' 3x |
y(0) |
|
|||
|
|
y. |
|
1. |
|
z ' 3x |
z(0) |
|
|||
x' 8y; |
|
x(0) |
1; |
||
|
|
|
|
|
1; |
y ' 2z; |
|
y(0) |
|||
|
|
8y 2z. |
|
1. |
|
z ' 2x |
z(0) |
93
7.17.а)
7.18.а)
7.19.а)
7.20.а)
7.21.а)
7.22.а)
7.23.а)
7.24.а)
7.25.а)
x'' y ' x et ;
x' y '' 1.
x(0) 1, x'(0) 0;y(0) 1, y '(0) 2.
x' x y et ;
y ' x y sin 2t. x(0) y(0) 1.
x' y ' y et ;
2x' y ' 2 y cost. x(0) y(0) 0.
x' 2x 4x cost;y ' x 2 y sin t. x(0) y(0) 0.
y ' 3z y;
z ' y ex z. y(0) z(0) 0.
x ' y ' y et ;
2x' y ' 2 y cost. x(0) 0, y(0) 0.
x' x y sin t;y ' y x 0. x(0) 0, y(0) 0.
2x' 3x y et ;
2 y ' 3y x 0. x(0) 0, y(0) 0.x ' 7x y 0;y ' 2x 5y 0. x(0) 1, y(0) 1.
б)
б)
б)
б)
б)
б)
б)
б)
б)
x ' 2x y z;y ' x z;
z ' y 2z 3x.
x' 2x y z;y ' x 2 y z;z ' x y 2z.
x' x y z;y ' x y z;
z ' x y z.
x ' z x y;y ' x y z;
z ' x y z.
x' x z y;y ' y x z;
z ' x y z.
x ' 2x y z;y ' 3y x z;
z ' y z x.
x ' x 2 y z;y ' y x 2z;z ' x y 2z.
x ' x 2 y z;y ' 2x y z;z ' x y 2z.
x ' 2x y z;y ' x 2 y z;
z ' y z 2x.
x(0) 0;y(0) 0;z(0) 1.
x(0) 0;y(0) 2;z(0) 1.
x(0) 1;y(0) 0;z(0) 1.
x(0) 0;y(0) 1;z(0) 0.
x(0) 2;y(0) 0;z(0) 0.
x(0) 0;y(0) 1;z(0) 0.
x(0) 1;y(0) 0;z(0) 0.
x(0) 0;y(0) 2;z(0) 0.
x(0) 0;y(0) 2;z(0) 1.
94
7.26.а)
7.27.а)
7.28.а)
x' 3y 5x 1; |
б) |
|
|
y ' 7 y 8x 0. |
|
x(0) 0, y(0) 0. |
|
x ' 2 y 1; |
б) |
|
|
y ' 2x 2e2t . |
|
x(0) 1, y(0) 1. |
|
x'(t) x(t) y(t) tб)
y '(t) 9 x(t) 2 y(
2
x(0) 0, y(0) 0.
x ' 2x z y;
y ' x y z;z ' x 2 y 2z.
x ' x y z;
y ' y z x;z ' y z 2x.
x ' y z x;
y ' z x 2 y;z ' x 2 y z.
x(0) 1;y(0) 0;
z(0) 0.
x(0) 0;y(0) 2;
z(0) 0.
x(0) 0;y(0) 1;
z(0) 0.
7.29.а)
7.30.а)
x' et y 5x;y e2t x 3y. x(0) 0, y(0) 0.
x ' x y t;
y 5 x 2 y 2t.2
x(0) 0, y(0) 1.
б)
б)
x ' z |
2x y; |
x(0) |
0; |
|
|
y 2z; |
|
0; |
|
y ' x |
y(0) |
|||
|
|
|
|
1. |
z ' 2 y z x. |
z(0) |
|||
x ' y |
z; |
x(0) |
0; |
|
|
z; |
y(0) |
0; |
|
y ' x |
|
|||
|
y. |
z(0) |
3. |
|
z ' x |
|
95
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПРИЛОЖЕНИЕ |
||||||
|
Оригиналы и изображения по Лапласу |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
№ |
Оригинал f (t) |
|
|
Изображение F( p) |
|||||||||||||||||
1 |
1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
tn |
|
n! |
|
; |
n натуральное число |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
pn 1 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
4 |
|
e t |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
5 |
sin t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p2 2 |
|
|
|
||||||||
6 |
cos t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p2 2 |
|
|
|
||||||||
7 |
sh t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p2 2 |
|
|
|
||||||||
8 |
ch t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p2 2 |
|
|
|
||||||||
9 |
t sin t |
|
|
|
|
|
|
|
2 p |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p2 2 |
2 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
10 |
t cos t |
|
|
|
|
|
|
p2 2 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p2 2 |
2 |
|
||||||||||
11 |
t sh t |
|
|
|
|
|
|
|
2 p |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p2 2 |
2 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
12 |
t ch t |
|
|
|
|
|
|
p2 2 |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p2 2 |
2 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
96
№ |
Оригинал f (t) |
Изображение F( p) |
||||||||
13 |
tn e t |
|
|
|
n! |
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
p n 1 |
|
|
|||
|
|
n – натуральное число |
||||||||
14 |
e t sin t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p 2 |
2 |
|||||
15 |
e t cos t |
|
|
|
p |
|
||||
|
|
|
|
p 2 |
2 |
|||||
16 |
e t sh t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p 2 |
2 |
|||||
17 |
e t ch t |
|
|
|
p |
|
||||
|
|
|
|
p 2 |
2 |
|||||
18 |
te t sin t |
|
|
|
2( p ) |
|||||
|
|
|
p 2 2 2 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
19 |
te t cos t |
|
|
( p )2 |
2 |
|||||
|
|
|
p 2 2 2 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
20 |
sin t t cos t |
|
|
|
23 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p2 2 2 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
97
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Краснов М.Л., Киселев А.И., Макаренко Г.И. Функции комплексного переменного. Операционное исчисление. Теория устойчивости: учебное пособие для втузов. – М.: Наука, 1981.
2.Лунц Г.Л., Эльсгольц Л.Э. Функции комплексного переменного с элементами операционного исчисления. – СПб.: Лань, 2002.
3.Кетиков В.Н., Федосеев А.М.Функции комплексного переменного и их приложения: учеб. пособие. – Пермь, 2006.
4.Краснов М.Л., Киселев А.И., Макаренко Г.И. Функции комплексного переменного. Задачи и примеры с подробными решениями: учеб. пособие для втузов. – М.: Едиториал УРСС, 2003.
98
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Глава 1. Функции комплексного переменного.............................. |
3 |
1.1. Комплексные числаидействия надними............................... |
3 |
1.2. Заданиемножества точек накомплекснойплоскости.......... |
9 |
1.3. Основные элементарныефункции |
|
комплексного переменного............................................................ |
12 |
1.4. Дифференцированиефункции |
|
комплексного переменного............................................................ |
16 |
1.5. Интегрированиефункцийкомплексного переменного....... |
18 |
1.6. РядыТейлораи Лорана........................................................... |
21 |
1.7. Классификацияособыхточек................................................. |
25 |
1.8. Вычеты. Вычислениеинтегралов спомощьювычетов...... |
27 |
Глава 2. Операционное исчисление.............................................. |
31 |
2.1. Оригинал и изображение......................................................... |
31 |
2.2. Свойства преобразования Лапласа......................................... |
32 |
2.3. Решениелинейных дифференциальныхуравнений |
|
с постоянными коэффициентамии ихсистем |
|
операционным методом.................................................................. |
41 |
2.4. Решениеинтегродифференциальныхуравнений................. |
44 |
Глава 3. Варианты расчетных заданий......................................... |
47 |
3.1. Функциикомплексного переменного.................................... |
47 |
3.2. Операционноесчисление........................................................ |
80 |
Приложение. Оригиналы и изображения по Лапласу................. |
96 |
Список литературы........................................................................ |
98 |
99
Учебное издание
Валеева Розалия Файзулхаковна, Спицына Римма Халимовна
ФУНКЦИИ КОМПЛЕКСНОГО ПЕРЕМЕННОГО И ОПЕРАЦИОННОЕ ИСЧИСЛЕНИЕ
Учебно-методическое пособие
Редактор и корректор И.Н. Жеганина
_______________________________________________________
Подписано в печать 22.11.2016. Формат 60×90/16. Усл. печ. л. 6,25. Тираж 15 экз. Заказ № 207/2016.
_______________________________________________________
Издательство Пермского национального исследовательского
политехнического университета.
Адрес: 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к.113.
Тел. (342) 219-80-33.
100