РУБРИКИ |
Лекция: Полный курс лекций по математике |
РЕКОМЕНДУЕМ |
|
Лекция: Полный курс лекций по математикеобласть определения функции. Пример 4. Дана функция f (х) = |х + 2|/х – 1. Найти значения функции в точках х = -2, х = -3, х = 1, х = 0. Решение: f(-2) = |-2+2| / (2-1) = 0/1 = 0; f (-3) = |-3+2| / (3 – 2) = | - 1| / 1= 1; f(1) = |1+2| / (1 – 1) = 3/0, точка х = 1 в область определения функции не входит, так как знаменатель в этой точке обращается в 0. f (0) = |0 + 2| / (0-1) = 2/ -1 = -2. Пример 5. Дана функция f(х) = 3х2 + х – 1. Найти значение этой функции при 1) х=а2 – 1, 2) х = 1/t. Решение: 1)f(а2 – 1) = 3(а2 – 1)2 + а2 – 1 – 1=3а4 – 6а2 + 3 + а2 - 2 = 3а4 – 5а2 + 1. 2) f (1/t) = 3(1/t2) + 1/t – 1 = (3 + t – t2)/t2. Способы задания функции. Существует несколько способов задания функции. а) аналитический способ, если функция задана формулой вида у = f (х). Все функции, рассмотренные в примерах 1-5 заданы аналитически. б) табличный способ состоит в том, что функция задается таблицей, содержащей значения х и соответствующие значения f (х), например, таблица логарифмов. в) графический способ, состоит в изображении графика функции – множество точек (х, у) плоскости, абсциссы которых есть значения аргумента х, а ординаты – соответствующие им значения функции у = f (х). Например, у = х2 (Рис.1); у = (Рис.2)
у у
0 х 0 х Рис. 1. Рис. 2. Г) Описательный способ, если функция записывается правилом ее составления, например, функция Дирихле: 1, если х – рациональное число. f(х) = 0, если х – иррациональное число. Основные элементарные функции. Все функции, с которыми встречаемся в школьном курсе, элементарные. Перечислим их: 1. у = хп, у = х –п, у = хм/п, где п, Є N, м Є Z. Эти функции называются степенными. 2. Показательная функция у = ах, а > 0, а ≠ 1. 3. Логарифмическая функция у = logах, а>0, а ≠ 1 4. Тригонометрические функции у = sin х, у = cos х , у = tg х, у = ctg х. 5. Обратные тригонометрические функции у = argsin х, у = arccos х, у = arctg х, у = arcctg х. Сложная функция. (суперпозиция функций). Пусть функция у = f(u) есть функция от переменной u, определенная на множестве U с областью значений – У, а переменная u = φ(х) функция от переменной х, определенной на множестве Х с областью значения U. Тогда заданная на множестве Х функция у = f(φ(x)) называется сложной функцией (функцией от функций). Например, у = lg sin 3х. Эту сложную функцию от х можно расписать, как цепочку простых функций: у= lg u, u = sin t, t = 3x. Понятия элементарной функции. Функции построенные из основных элементарных функций с помощью конечного числа алгебраических действий называются элементарными. Например, у = )/(sin2х+3) или у = 2 - tg х.
Примером неэлементарной функции является функция у = |х|. Ее график представлен на рис. 3. У Рис.3
Классификация функции. Элементарные функции делятся на два класса. 1 класс алгебраических функций: а) у = А0хп + А1хп-1 + А2 хп-2 + . + Ап-1х + Ап, это многочлен (полином) п – степени или целая алгебраическая функция, где А0, А1, А2, . , Ап – вещественные числа, коэффициенты многочлена. б) у = ( А0хп + А1хп-1 + . + Ап )/(В0хм + В1хм-1 + . +Вм ), это дробно – рациональная функция, она представляет собой отношения двух многочленов. в) Иррациональная функция, например, у = + х2. 2 класс трансценденных функций. а) у = ах, а > 0, а ≠1, показательная функция, б) у = logах, а> 0, а ≠1, логарифмическая функция, в) все тригонометрические функции, г) все обратные тригонометрические функции, д) функции вида у = хL , где L – иррациональное число. Например, у = хπ. Тема 10. Предел функции. Теоремы о пределах. Замечательные пределы. Понятие о непрерывности функции. Определение. ε – окрестностью точки а называется открытый интервал (а-ε, а+ε) (ε – эпсилон буква греческого алфавита), или |х - а|< ε. Определение предела функции. Пусть функция у = f(х) определена в некоторой точке а, кроме, может быть, самой этой точки. Число b называется пределом функции f(х) при х стремящемся к а, если для любого сколь угодно малого, наперед заданного ε>0 существует такое δ>0, что для всех х таких, что |х-а|<δ выполняется неравенство |f(x) - b|<ε.
В компактном виде это определение можно записать lim f(x) = b. (lim – сокращенное слово limit(предел)). Читается так: предел f(x) при х стремящемся к а равен b. При отыскании предела мы не учитываем значение функции в самой точке а, оно может быть любым. Рис. 1, 2, 3, 4. y y
f(a) y= f(x) y = f (x) b
0 a x а х Рис.1 Рис.2
y
f(a) f(a)
0 a x 0 a x Рис.3 Рис.4 На приведенных рисунках предел существует в случаях 1) и 2), причем во 2) значение функции в точке а не совпадает с предельным, а в 1) совпадает f(a) = b . На рисунках 3) и 4) предел у функции в точке а не существует.
Определение. Функция f(x) называется непрерывной в точке а, если ее предел в этой точке совпадает со значением функции в той же точке, или lim f(x) = f(a). Все элементарные функции непрерывны в каждой точке, где они определены. Основные теоремы о пределах функций. 1. Предел суммы двух функций равен сумме пределов.
lim (f(x) + φ(x)) = lim f(x) + lim φ(x) 2. Предел произведения двух функций равен произведению пределов.
lim [f(x) * φ(x)] = lim f(x) * lim φ(x) 3. Предел произведения числа на функцию равен произведению числа на предел функции.
lim С*f(x) = С *lim f(x) Это свойство можно записать так: постоянный множитель выносится за знак предела. 4. Предел отношения двух функций равен отношению пределов этих функций. (Кроме случая, когда знаменатель стремиться к нулю).
lim f(x) / φ(x) = lim f(x) / lim φ(x), limφ(х)≠0. Если знаменатель стремиться к нулю, а числитель - нет, то говорят, что отношение стремиться к бесконечности. Бесконечность – это не число, ее можно добавить ко множеству вещественных чисел R в качестве нового элемента ∞. После этого числовая прямая превращается в так называемую расширенную прямую. Раз мы добавили новый элемент ко множеству вещественных чисел, то запишем арифметические операции с этим элементом ∞. Пусть а любое вещественное число, а Є R, тогда
Есть особые случаи, когда предел суммы, произведения или частного нельзя найти, зная только пределы слагаемых, сомножителей или делимого и делителя. Такие случаи называются неопределенностями. Выделяют неопределенности двух типов: Арифметические неопределенности (0/0); (00/00); (00 – 00); (0 * 00). Степенно-показательные неопределенности (100); (000); 00. Эти записи не являются операциями над числами и 00, они представляют собой только деловые обозначения. В случае неопределенности предел может быть равен нулю, конечному числу, бесконечности или не существовать. Для нахождения предела (раскрытие неопределенности) надо исследовать каждый случай отдельно.
Пример 1. Найти lim [(х2 – 4) / (x2+x – 2)]. Решение:
1) Подставим точку х = - 2 в нашу функцию, получим lim [(х2 – 4) / (x2+x – 2)] = = (4 – 4) / (4 – 2 – 2) = (0/0).
2) Раскроем эту неопределенность, разложив числитель и знаменатель на простые множители, найдя корни числителя и знаменателя, тогда lim [(х2 – 4) / (x2+x – 2)] lim [(х – 2) * (x+2)] / [(x-1)*(x + 2)] = (-2 – 2)/(-2-1) = -4/ -3= 4/3/
Пример 2. lim [(х2 – 4) / (x2+x – 2)] Решение:
lim [(х2 – 4) / (x2+x – 2)] = (00/00). Чтобы раскрыть эту неопределенность, вынесем за скобки из числителя и из знаменателя х в старшей степени, т.е. х2, получим: lim [(х2 – 4) / (x 2+x – 2)] = lim [(х2 *
(1 – 4/х2) / (x2(1+1/x – 2/x2)] = 1/1=1, т.к. lim 4/х2 = 4 / 00 = 0, . lim 1/х =
1/00=0 и . lim 2/х2 = 2/00 Для раскрытия неопределенностей используются не только различные приемы преобразования функций, как мы видели в примерах 1 и 2, но и так называемые замечательные пределы.
Первый замечательный предел .lim sinx/х = 1, он раскрывает неопределенность (0/0).
Второй замечательный предел. . lim (1+1/х)х = ℮, где ℮=2, 7, . иррациональное «непперово» число. Это число часто берут за основание логарифма, тогда такой логарифм обозначается так: log℮x = lnx и называется натуральным логарифмом.
Пример. 3 Найти lim (sin3x)/х = (0/0).
Решение: lim (3sin3x) / (3х) = 3 lim (sin3x) / (3х) = 3*1 = 3
Пример. 4 Найти lim (sin5x)/(sin2х) = (0/0).
Решение: lim (sin5x / sin2х) = lim [((sin5x / 5х)*5x) / ((sin2x / 2x) * 2x)]
= 5/2 * [(lim (sin5x / 5х)) / lim (sin2x / 2х)] = 5/2
Пример. 5 Найти lim (1+(1/2x))x = 100.
Решение: lim (1+(1/2x))2x * (1/2) = ℮1/2=℮
Пример. 6 Найти lim (1+(1/(x-1))x = 100.
Решение: lim [1+(1/(x-1))]x -1+1 = lim [(1+(1/(x-1)))x -1 * (1+(1/(x-1)))1] = ℮*1 = ℮ Тема 11. Производная и дифференциал. Приращение аргумента, приращение функции.
Пусть функция у= f(х) определена в точке х0 и некоторой ее окрестности, придадим точке х0 приращение Δх и получим точку х 0+Δх, значение функции в этой точке – f(х0+Δх). Разность значений f (х0+Δх) – f(х0) называется приращением функции, обозначается приращение функции Δf или Δу, т.е. Δf=f(х0+Δх) – f(х0). Рис. 1 у Рис.1
Δу
х0 х0 + Δх Производная функция у = f(х), в точке х0 определяется как предел отношения приращения функции Δу к приращению аргумента Δх, при стремлении Δх к нулю. f `(x0) = lim (Δf/Δx). Этот предел будет иметь конечное значение, если только и числитель стремиться к нулю (приращение функции Δf→0). Производная имеет смысл скорости изменения какого – либо показателя. Дифференциал определяется как главная линейная часть приращения функции. Дифференциал показывает, как изменялась бы величина, если бы скорость ее изменения была бы постоянной. Дифференциал для функции у=f(х) обозначается через dy или df. Вычисляется он по формуле dy=f `(x)dx, где f ` (x) – производная функция f(x), а dx – число равное приращению независимой переменной (аргумента) ∆х. Для вычисления производной выведены правила нахождения производной и таблицы производных элементарных функций. Функция, имеющая производную в точке х, называется дифференцируемой в этой точке. Если функция имеет производную в каждой точке интервала, то она называется дифференцируемой в интервале. Правила дифференцирования функций. Пусть U(х) и V(х) дифференцируемы в точке х. 1. (U(x) + V(x))` = U`(x) + V`(x) 2. (U(x) * V(x))` = U`(x) * V`(x) + V`(x) * U`(x) 3. (C*U(x))` = CU`(x), C - const 4. (U(x) / V(x))` = [U`(x) * V(x) - V`(x) * U(x)]/ V2(x) Таблица производных. 1. C` = 0, C – const. 2. x` = 1 3. (xα)` = α xα – 1, α Є R 4. (ax)` = ax lnx, a>0 , a≠1 5. (ln x)` = 1/x 6. (sin x)` = cos x 7. (cos x)` = - sin x 8. (tg x)` = 1/(cos x)2 9. (ctg x)` = - 1/(sin x)2 10. (arcsin x)` = 1/2) 11. (arccos x)` = - 1/2) 12. (arctg x)` = 1/(1 + x2) 13. (arcctg x)` = - [1/(1 + x2)] правила для нахождения дифференциала можно написать самим, умножив соответствующее правило взятия производной на dx. Например: d sinx = (sinx)`dx = cosx dx. Пример 1. Найти приращение функции f(x) = x2, если х = 1, ∆х = 0,1 Решение: f(х) = х2, f(х+∆х) = (х+∆х)2 Найдем приращение функции ∆f = f(x+∆x) – f(x) = (x+∆x)2 – x2 = x2+2x*∆x+∆x2 – x2 = 2x*∆x + ∆x2/ Подставим значения х=1 и ∆х= 0,1, получим ∆f = 2*1*0,1 + (0,1)2 = 0,2+0,01 = 0,21 Пример 2. Найти производную функции f(x) = x2, в произвольной точке х по определению производной, т.е. не используя таблицу производных.
Решение: (х2)` = lim ∆f / ∆х Из первого примера ∆f = 2x*∆x+∆x2, подставим, получим
(x2)` = lim ∆f / ∆х = lim (2x*∆x+∆x2 )/∆x = lim [∆x (2х + ∆х)]/ ∆x = 2x Пример 3. у = 1-х, Найти ∆у при х=2, ∆ = 0,1 Решение: у(х) = 1-х, у(х+∆х) = 1 – (х+∆х), ∆у = у (х+∆х) – у(х) = 1-х - ∆х – (1 – х) = 1-х - ∆х – 1 + х = - ∆х при х = 2, ∆х = 0,1 ∆у = -∆х = -0,1. Пример 4. Найти производную от функции у=3х4 – 2х2 + 1. Решение у` = 3*4х3 – 2*2х + 0 = 12х3 – 4х. Пример 5. Найти производную от функции у = x2 *℮х. Решение: у` = (x2)` *℮х + x2 *(℮ х)` = 2x ℮х + x2 *℮х ln℮ ln ℮ = log℮℮ = 1. y` = 2x℮x + x2 * ℮x Пример 6. У = х/(х2+1). Найти у`. Решение у` = [1*(х2+1) – х*2х] / (х2+1)2 = [х 2+1 – 2х2] / (x2 +1)2 = (1-x2) / (x2+1)2 Производные от сложных функций. Формула для нахождения производной от сложной функции такова: [f (φ(х))]` = fφ`(φ(x)) * φ`(x) Например: у = (1-х2)3; у`= 3(1 –х2)2 * (-2х) или у = sin2х; у` = 2sinx * cosx. Пример 7 . Найти dy, если у = sin 3х Решение dy = у` * dx = (sin3x)` dx = (cos3x) * 3dx = 3 cos3x dx. Пример 8. Найти dy, если у = 2х^2/ Решение: dy = y` * dx = (2x^2)` * dx = 2x^2 ln2 * 2xdx Производные высших порядков. Пусть мы нашли от функции у = f(х) ее производную у` = f `(х). Производная от этой производной и называется производной второго порядка от функции f(х) и обозначается у`` или f `` (х) или (d2y) / (dx2). Аналогично определяются и обозначаются: производная третьего порядка у``` = f ```(x) = (d3y) / (dx3). производная четвертого порядка уIV = f IV(x) = (d4y) / (dx4). производная n-oго порядка у(n) = f (n)(x) = (d n y) / (dxn). Пример: у = 5х4 – 3х3 + 2х – 2. Найти у``. Решение. Находим в начале первую производную: у` = 20х3 – 9х2 +2, потом вторую от первой производной: у`` = 60х2 – 18х. Пример. y=хsinx. Найти у```. Решение. y` = sinx + xcosx y`` = cosx + cosx – x sinx = 2cosx – x sinx y``` = -2sinx – sinx – x cosx = -3sinx – x cosx. Тема 12. Понятие первообразной. Неопределенный интеграл. Свойства неопределенного интеграла. Определение. Функция F(x) называется первообразной для функции f(x) на интервале Х, если в каждой точке этого интервала выполняется условие F ` (x)=f(x). Например, для функции f(x) = 2х первообразной является F(х) = х2 для любых х Є (-∞, ∞). Действительно, F`(x) = 2x = f(x). F1(x) = x2 + 2 так же является первообразной для f(x) = 2x, F2(x) = x2 – 100 первообразная той же функции f(x) = 2x. Теорема. Если F1(x) и F2(x) первообразные для функции f(x) на некотором интервале Х, то найдется такое число С, что справедливо равенство: F2(x) = F1(x) + C, Или можно сказать так, две первообразные для одной и той же функции отличаются друг от друга на постоянное слагаемое. Определение. Совокупность всех первообразных для функции f(x) на интервале Х называется неопределенным интегралом от функции f(x) и обозначается f(x)dx, где - знак интеграла, f(x) – подинтегральная функция, f(x)dx – подинтегральное выражение. Таким образом f(x)dx = F(x) + C, F(x) – некоторая первообразная для f(x), С – произвольная постоянная. Операция нахождения неопределенного интеграла от функции называется интегрированием этой функции. Основные свойства неопределенного интеграла. 1. ((f(x)dx)` = f(x). Производная от неопределенного интеграла равна подынтегральной функции. 2. Дифференциал от неопределенного интеграла равен подинтегральному выражению. d( f(x)dx) = f(x)dx. 3. Неопределенный интеграл от дифференциала некоторой функции равен этой функции с точностью до постоянного слагаемого. d(F(x)) = F(x) + C. 4. Постоянный множитель можно выносить за знак интеграла: , где к - число 5. Интеграл от суммы двух функций равен сумме интегралов от этих функций (f(x) +φ(x))dx = f(x)dx + φ(x)dx. Для вычисления неопределенных интегралов от функций используют таблицу неопределенных интегралов, которая приводиться ниже. Таблица неопределенных интегралов. 1. хα dx = [xα+1 / (α +1)] +C, α ≠ -1, α Є R 2. dx/x = ln│x│+C 3. ax = (ax/ln a)+C, exdx = ex+C 4. sinx dx = -cosx + C 5. cosx dx = sinx + C 6. dx/(cosx)2 = tgx + C 7. dx/(sinx)2 = -ctgx + C 8. dx /2-x2) = (arcsin x/a) + C 9. dx / 2 – x2) = (-arccos x/a) +C 10. dx / a2 +x2 = 1/a arctg x/a +C 11. dx / a2 +x2 = - 1/a arcctg x/a +C 12. dx / a2 -x2 = 1/2a ln │x+a/x-a│ +C 13. dx / a2 +x2) = ln │x+ 2+x2)│ +C. Пример 1. Вычислить (2х2 -3 -1)dx. Решение. Воспользуемся свойствами 4 и 5 неопределенных интегралов и первой табличной формулой. (2х2 -3 -1)dx = 2х2 dx - 3х1/2 dx - dx= = 2(x2/2) – 3[(х3/2 *2)/3] – x + C = x2 - 23 – x +C. Пример 2. (2/ -1/х + 4sinx)dx = 2х –1/2dx – ln │х│ - 4cosx + C = = 2[(x1/2 *2)/1] – ln │x│ - 4 cosx +C = 4 -ln│x│- 4cosx + C. Для вычисления неопределенных интегралов применяют следующие методы: метод непосредственного интегрирования, метод подстановки(метод замены переменной), метод интегрирования по частям. Существуют элементарные функции первообразные которых элементарными функциями не являются. По этой причине соответствующие неопределенные интегралы называются «неберущимися» в элементарных функциях, а сами функции не интегрируемыми в элементарных функциях. Например, e –x^2 dx, sinх 2 dx, cosх 2 dx, sinx/x dx, cosx/x dx, dx/lnx – «неберущиеся» интегралы , т.е. не существует такой элементарной функции, что F `(x) = e –x^2, F ` (x) = sinx2 и т.д. Тема 13. Определенный интеграл, его свойства. Формула Ньютона - Лейбница. Понятие интегральной суммы. Пусть на отрезке [a, в] задана функция у = f(x). Разобьем отрезок на п элементарных отрезков точками деления а = х0, х1, х2 , ., хп = в. На каждом элементарном отрезке [xi-1, xi ] выберем произвольную точку Сi и положим
∆хi = xi – xi-1, где i = 1,2,.,п, в каждой точке Сi найдем значение функции f(Ci), составим произведения f(C1)∆x1, f(C2)∆x 2, ., f(Ci)∆xi, ., f(Cn)∆x n, рассмотрим сумму этих произведений:
f(C1)∆x1 + f(C2)∆x2 + . + f(Ci)∆xi + . + f(Cn)∆xn = Σ f(Ci)∆xi. Эту сумму будем называть интегральной суммой для функции у=f(x) на отрезке [а, в]. Интегральная сумма зависит как от способа разбиения отрезка [a, в] на п частей так и от выбора точек С1, С2, ., Сп на каждом элементарном отрезке разбиения. Геометрический смысл интегральной суммы.
Пусть у = f(x) неотрицательна на отрезке [а, в]. Рис.1
y = f(x) у
S1 S2 S3 0 а=х0 в1 х1 с2 х2 с3 х3 =в х Рис.1 Пусть п=3, тогда а = х0, х1, х2, х3=в. С1 ,С2 ,С3 точки, выбранные произвольно на каждом элементарном отрезке. S1 = f1(C1) ∆x1 – площадь прямоугольника, построенного на первом отрезке разбиения, ∆х1 = х1-х0, S2 = f2(C2) ∆x2 – площадь прямоугольника, построенного на втором отрезке разбиения. ∆х2 = х2-х1,
S3 = f3(C3) ∆x3 – площадь прямоугольника, построенного на третьем отрезке разбиения. ∆х3 = х3-х2,
S = S1 + S2 +S3 = f1 (C1 )∆x1 + f2 (C2)∆x2 + f 3 (C3)∆x3 = Σ f(Ci)∆x i. Это площадь ступенчатой фигуры, составленной из прямоугольников. Понятие определенного интеграла.
Обозначим длину наибольшего из отрезков разбиения через max ∆хi , где i=1,2,.п
Определение. Пусть предел интегральной суммы Σ f(Ci )∆xi при стремлении max ∆хi к нулю существует, конечен и не зависит от способа разбиения отрезка
[a, в] на части и от выбора точек С1, С2, ., Сп . Тогда этот предел называется определенным интегралом от функции у = f(х) на [а, в] и обозначается , т.е = lim Σ f(Сi)∆xi при max ∆xi →0 Число а называется нижним пределом, b – верхним пределом, f(x) – подинтегральной функцией, f(x)dx – подинтегральным выражением. Некоторые свойства определенного интеграла. 10 . Значение определенного интеграла не зависит от обозначения переменной интегрирования, т.е. = = и т.д. 20. есть число. 30. = - , а<b 40. Постоянный множитель можно выносить за знак интеграла. = m , где m – const. 50. Интеграл от суммы функций равен сумме интегралов.
60. Если отрезок интегрирования разбит на части (a < c < b), то интеграл на всем отрезке равен сумме интегралов на каждой из частей.
= , Существует еще ряд важных свойств определенного интеграла, которые подводят нас к формуле для вычисления определенного интеграла. Эта формула называется формулой Ньютона – Лейбница для f(x) непрерывной на [а; b]. = F(b) – F(a), где F(x) некоторая первообразная для функции f(x). Например, - вычислить. 1)
Находим первообразную для функции х2, т.е. неопределенный интеграл от х2, произвольную постоянную С приравняем к нулю.
= x3/3 │ = 1/3 – 0/3 = 1/3 2) Подставим в первообразную х3/3 вначале значение верхнего предела, равного 1, затем значение нижнего предела, равного 0 вместо х.
Пример 1. Вычислить │= sin π/2 – sin π/6 = 1 – ½ = 1/2
Пример 2. Вычислить │ = 22 – 24/4 – [ (-1)2 – ((-1)4/4)] = = 4 – 4 –(1- (1/4)) = -3/4. Тема 14. Несобственные интегралы. Мы ввели понятие определенного интеграла от функции y = f(x) на отрезке [а; b], когда функция y = f(x) была интегрируема (и, следовательно, ограничена) на конечном отрезке [а; b]. Если отрезок интегрирования бесконечен, или функция не ограничена на отрезке интегрирования, то мы встречаемся с понятием несобственного интеграла. Несобственные интегралы с бесконечными пределами интегрирования. Рассмотрим интеграл с переменным верхним пределом . Такой интеграл есть некоторая функция от переменного верхнего предела, т.е. = Ф(х), х ≥ а. Определение. – называется несобственным интегралом от функции f(x) на интервале [а;¥), вводится он как предел функции Ф(t) при t ®¥, т.е.
. Если этот предел существует и конечен, то несобственный интеграл называется сходящимся, если предел бесконечен или не существует, то несобственный интеграл называется расходящимся.
Пример 1. Вычислить
Решение = lnx │ = lim lnx – ln2 = ∞ - ln2 = ∞. Интеграл расходится.
Пример 2. Вычислить
Решение = = x –2/-2 │ = -1/(2x 2) │= -1/2 (lim 1/x 2 – 1) = -1/2 (0-1) = 1/2 Интеграл сходится к ½. По аналогии определяется несобственный интеграл на интервале (-¥, b].
Определение сходимости аналогично предыдущему. Вводится понятие несобственного интеграла на интервале (-¥; ¥). , а – некоторое число. Интеграл сходится, если оба интеграла и сходящиеся, если же один из них расходится, то - расходится. Пример 3. Вычислить .
Решение. .
Рассмотрим = ex │ = e0 – lim ex = e0 – 1/e∞ = 1-0 = 1.
Интеграл сходящийся к 1.
Рассмотрим = ex │ =lim ex - e 0 = e∞ – 1 = ∞. Этот интеграл расходится, значит - расходящийся несобственный интеграл. В курсе теории вероятностей встречается несобственный интеграл . этот интеграл называется интегралом Эйлера-Пуассона. Доказано, что 2p). Несобственные интегралы от разрывных функций.
Если y = f(x) непрерывна на [а; b), но lim f(x) = ¥, то вводится понятие несобственного интеграла от разрывной функции.
Определение. Если существует и конечен предел lim , где e > 0, то он называется несобственным интегралом от функции y = f(x) на интервале [а; b) и обозначается , т.е. = lim В этом случае несобственный интеграл называется сходящимся, в противном случае – расходящимся. Аналогично вводится понятие несобственного интеграла
= lim , если lim f(x) = ¥
Пример 4. Вычислить = 2х1/2 │ = 2( -lim) =2. Интеграл сходится к 2. Тесты к теме 1. 1. На сколько периодов условно можно разделить развитие математики (по Колмогорову)? 1: 2 2: 4 3: 1 4: 5 2. К какому времени относится начало периода элементарной математики? 1-: XV в 2: I век н.э. 3: VI-V век до н.э. 4: XII в. 3. Что является предметом изучения науки “Математический анализ”? 1: функция 2: число 3: совокупность чисел 4: геометрические образы (точка, прямая, плоскость). 4. Перечислите основные черты математического мышления. 1: логические рассуждения, математическая интуиция; 2: доказательство; 3: математическая интуиция; 4: умение правильно считать. 5. Какие два вида умозаключений преобладают в математике? 1: моделирование, дедукция. 2: индукция, интуиция; 3: абстрагирование, интуиция; 4: индукция, дедукция; 6. Является ли математика искусством вычислять или наукой? 1: наука, 2: искусство вычислять. Тесты к тема 2 1.Аксиома – составная часть дедуктивной системы. Это .? 1: Определение основных понятий данной науки. 2: Утверждение, требующее доказательства. 3: Утверждение, принимаемое без доказательств. 4: Некоторое логическое рассуждение. 2.Внутри дедуктивной системы не могут быть решены два вопроса. Какие из представленных? 1: Нужны ли доказательства аксиом? и Являются ли теоремы составной частью дедуктивного метода? 2: О смысле основных понятий. и Об истинности аксиом. 3:Можно ли определить в данной науке основные понятия? и Являюся ли доказательства составной частью дедуктивного метода? 3.Что представляет собой книга «Начала» Евклида? 1: Философское учение греческого философа и ученого Евклида. 2: Аксиоматическое построение геометрии. 3: Мифы Древней Греции. 4: Учение о параллельных прямых. 4Кто из математиков почти одновременно с Н.И. Лобачевским подошел к созданию неевклидовой геометрии? 1: Гаусс, Бойяй 2: Лагранж, Ферма 3: Пуассон, Эйлер 4: Коши, Буняковский 5.В каком году был построен Императорский Казанский Университет? 1; 1804 2: 1800 3: 1850 4: 1900. Тесты к теме 3. 1 Что представляет собой мнимая единица ? 1: корень кв. из -1, 2: –1 3: ( i )^2 4: (-1)^2 2. Найти корни квадратного уравнения х*х-х+1=0 1: Х1=1/2; Х2=3/2 2: Корней нет 3: Х1,2=1/2+-3/2i 4: Х1=2, Х2=-1 3. Произвести действия: Если Z1=1-2i, Z2= -2+3i, Найти Z1+Z2. 1: Z=1-i 2: Z= -1+i 3: Z=2+3i 4: Z=1+2i 4. Произвести действия : Если Z1=1-2i, Z2= -2+3i, Найти Z1*Z2. 1: Z= 4 2: Z=-8+3i 3: Z= -2+6i 4: Z=4-i 5. Найти Z”, если Z=2-i. 1: Z= -2-i 2: Z= -2+i 3: Z= 2+i 4: Z= 2 6. Представить число Z = -3 в виде комплексного числа. Указать его вещественную и мнимую части. 1: Z=3-3i, Re Z=3, Im Z= -3 2: Z=-3+iо, Re Z=-3, Im Z=0 3: Z=3i, Re Z=-0, Im Z=3 4: Z=3*i*i Re Z=0, Im Z=3 7. Найти корни квадратного уравнения х^2+4=0 1: Х=2 2: Корней нет 3: Х1,2=+-2i 4: Х= -2 8. Дано комплексное число Z= -3+2i. Найти координаты точки на плоскости хоу ему соответсвующие. 1; (-3;2) 2: (3,2) 3: (3, -2) 4: (-3,0) 9. Выделить вещественную и мнимую части числа Z=1-3i/5-i. 1: Z=1/5-3i 2: Z=4/13 – 7/13i 3: Z=1/26-3i 4: Z=1-i Тесты к теме 4. 1.Даны точки М1(3,1); М2(2,3); М3(6,0); М4(-3,-1). Определить какая из точек лежит на прямой 2х-3у-3=0 1: М1(3,1); 2: М2(2,3); 3: М3(6,0); 4: М4(-3,-1). 2.Дана прямая х-3у+2=0, точка М(1,у) лежит на этой прямой. Найти ордин ату этой точки. 1: у=-1, 2: у=0, 3: у=1, 4: у=5. 3.Дана прямая х-3у+2=0, точка Р(х,2) лежит на этой прямой. Найти абциссу этой точки. 1: х=0, 2: х=4, 3: х=1, 4: х= -4. 4.Даны точки А(-3,2) и В(1,6). Найти расстояние между ними АВ. 1: АВ=2. 2: АВ=4, 3: АВ=8, 4: АВ=4 * корень кв. из 2, 5.Даны четыре пары, указать какие из них являются параллельными прямыми.
6.Даны уравнения линий 1) у^2=х, 2)у=х^2+1, 3)х-у=0, 4)х^2 +у^2=1 Найти среди них уравнение прямой. 1: у^2=х,- 2: х - у=0, 3: у=х^2+1 4: х^2+у^2=1 7.Дано уравнение прямой у-2х+1=0. Записать это уравнение, как уравнение прямой с угловым коэффициентом. Найти отрезок в, отсекаемый прямой от оси ординат. 1: в= -1 2: в=1 3: в=1/2 4: в=0 8.Дана точка М(-1,2). Найти уравнение прямой проходящей через эту точку параллельно прямой 2х - у+3=0 1: х=2у 2: 2х - у=0; 3: х+у - 2=0; 4: 2х - у+4=0; 9.Среди заданных четырех прямых определить две перпендикулярные прямые. 1) х+у-5=0, 2)у=+х+2, 3)3х-3у+1=0, 4)2х=у 1: х+у-5=0, у=+х+2 2: х+у-5=0, 2х=у 3: у=х+2, у=2х 4: у=х+2, 3х-3у+1=0. 10.Дана прямая х+у-5=0. Найти точку А пересечения этой прямой с осью ох. 1: А(1,1); 2: А(-5,0); 3: А(5,0); 4: А(0,5) Тесты к теме 5. 1.Написать уравнение окружности с центром в начале координат, радиусом равным 2. 1: х^2 + у^2 = 4 2: х^2 + у^2 = 2 3: (х – 2)^2 + (у – 2)^2 = 4 4: х^2 = 2 2.Х^2 + у^2 + 2х = 0. Дано уравнение окружности. Указать точку, лежащую на этой окружности: М1 (0, 0), М2 (1, 2), М3 ( - 1, 3); М4 (0, 2). 1: М2(1, 2), 2: М1(0, 0), 3: М3( - 1, 3), 4: М4(0, 2), 3.Из четырех уравнений найти уравнение эллипса. 1) х/25 + у/16 = 1, 2) х^2/9 + у^2/4 = 1, 3) у^2 = 1 – х, 4) х^2 + у^2 = 9 1: нет уравнения эллипса 2: х/25 + у/16 = 1 3: х^2/9 + у^2/4 = 1 4: х^2 + у^2 = 9 4.Выделить уравнение гиперболы из четырех уравнений: 1) х/16 - у/9 = 1, 2) х^2 – у^2 = 1, 3) х^2 + у^2 = 1, 4) х^2 + 2у^2 = 1 1: х^2 + 2у^2 = 1 2: х/16 - у/9 = 1, 3: х^2 + у^2 = 1, 4: х^2 – у^2 = 1, 5.Написать уравнение эллипса, зная, что малая полуось в=3, расстояние между фокусами F1 F2= 8. 1: x^2/64+y^2/9=1 2: x^2/16+y^2/9=1 3: x^2/8+y^2/9=1 4: x^2/25+y^2/9=1 6.Написать уравнение эллипса, если большая полуось а=в, эксцентриситет Е=0,5. 1: x^2/6+y^2/2=1 2: x^2/6+y^2/9=1 3: x^2/36+y^2/27=1 4: x^2+y^2=1 7.х^2/18 – y^2/4,5=1 Дано уравнение гиперболы. Написать уравнение асимптот. 1: y=+-х 2: у=+-1/2х; 3: y=+-1/18 х 4: y=1/3х 8.На параболе у^2=6х найти точку с абциссой равной 6 1: М(0,6) 2: М(6,6) 3: М(6,0) 4: М1(6,6) и М2(6,-6) 9. Дана парабола у^2=6х. Найти координаты фокуса F. 1: F(3/2;0) 2: F(3,0) 3: F(0,6) 4: F (0,3) 10.Написать уравнение гиперболы, если а=9, в=4. 1: x/81 - y/4=1 2: x^2/9+y^2/4=1 3: x^2/81 - y^2/16=1 4: x^2 - y^2=9 Тесты к теме 6. 1. Вычислить определитель !2 3! !4 5! 1: -2, 2: 22, 3: 2, 4: 7, 2. Вычислить определитель !2 3! !4 5! 1:-5, 2: 10, 3: 1, 4: 0, 3. Справедливо ли равенство !2 8 10! !1 4 5! !1 3 -1! =2 !1 3 –1! ? !2 0 !1 !2 0 1! 1: Нет, 2: Да, 4. Дан определитель !1 5 3! Найти минор М21 к элементу а21 = 6. !6 1 0! !3 0 –1!. 1: М21= 0, 2: М21= -2, 3: М21= 1, 4: М21= 4, 5.Дан определитель !1 5 3! Найти алгеброическое дополнение А21 к !6 1 0! элементу а21 = 6. !3 0 –1!. 1: А21= 2, 2: А21= -2, 3: А21= 1, 4: А21= 4, 6. Если элементы второй строки определителя умножить на соответствующие алгебраические дополнения и произведения сложить, то получим: 1: отрицательное число, 2: ноль, 3: любое число, 4: величину определителя, 7. Дана система уравнений х+у=3 2х-3у=1. Имеет ли эта система единственное решение? 1: Да, 2: Нет. 8. Дана система уравнений х - у=1 4х-4у=4 1: система не имеет решения, 2: система имеет единственное решение, 3: система неопределенная, 9. Дана система 2х-3у+5z=1 х+у-z =2 3х-у-2z=3 Указать свободные члены: 1:(5, -1, -2); 2: (2, 1, 3); 3: (-3, 1, -1); 4: (1, 2, 3); 10. Может ли определитель иметь три строки и два столбца? 1: Да. 2: Нет, Тесты к теме 7. 1. Выберите правильное утверждение: 1) Матрица может иметь любое число строк и столбцов. 2) Матрица всегда имеет одинаковое число строк и столбцов. 3) Матрица не может состоять из одной строки. 4) Матрица не может состоять из одного столбца. Ответ: 1) Ответ: 2) Ответ: 3) Ответ: 4) 2. Может ли матрица состоять из одного элемента? 1: Да, 2: Нет, 3: Да, если это элемент не равен нулю. 3. Умножить матрицу А=(1, -1, 3, ½) на число (-2): 1: -7 2: (1, -1, 3, -1) 3: (-2, -1, 3, ½) 4: (-2, 2, -6, -1) 4. Можно ли сложить матрицы 2*2 и 3*3? 1: Нет 2: Да. 5. Можно ли перемножить матрицы соразмерности 2*3 и 3*4? 1: Нет. 2: Да. 6. Транспонирование матриц – это: 1) Перестановка местами двух столбцов. 2) изменение знака у всех элементов, 3) Перестановка местами двух строк, 4) перестановка местами строк и столбцов, Ответ: 1) Ответ: 2) Ответ: 3) Ответ: 4) 7. Если размерность исходной матрицы равна 6*7, то транспонированная матрица будет иметь размерность: 1: 6*6 2: 6*7 3: 7*6 4: 7*7 8. Единичная матрица – это: 1: Матрица, у которой все элементы равны 1. 2: Матрица, у которой элементы главной диагонали равны 1, а остальные нули 3: Матрица, определитель которой равен 1. 4: Матрица, содержащая только один элемент. 9. Если А=(1,3, -2), В= (-1) (0 ) (2 ) , то А*В равно 1: -5 2: (-1 0 –4) 3: (-1)( 0 )(-4) 4: Перемножить нельзя Тесты к теме 8. 1. N – множество натуральных чисел. Какое из множеств является его подмножеством: А= {2, 4, 6, 8.}, В= (N2, N3, N4,.}; С= {1, 1/2, 1/3, 1/4, .}; Д= {1, 0, 1}? 1: В, 2: А, 3: С, 4: Д, 2. Найти пересечение множеств А= {1, 3, 5, 7, 9} и В= {2, 4, 6, 8}. Ответ: пустое множество, 1: {1} 2: {1,2,3,4,5,6,7,8} 3: {0} 3. Найти объединение множеств А и В, если А = {1,3,5,7,9}; B = {2,4,6,8}. 1: AUB = {0} 2: AUB = 0 3: АUB = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9} 4: AUB = {2,4,6,8} 4. Найти разность множеств А \ В, если А = {1,2,3,4}; B = {0,1,2}. 1: А\B = {3, 4} 2: A\B = {0,3,4} 3: A\B = {0,1,2} 4: A\B = {1,2,3} 5. Если /х/<2, то в виде двух неравенств его можно записать так: 1: -2<x<2 2: -2<=x<=2 3: 0<x<2 4: -2<x<0. 6. Если /х-1/<E, то E – окрестность точки 1 можно записать так: 1: -Е<x<Е 2: 1-Е<x<1+Е 3: 0<x<1+Е 4: -Е<x<0. 7. Если х принадлежит [-1, 3]. Какое из значений может принять х? 1: x<-1 2: -x= -3 3: x=0 4: x=4. 8. Если х не принадлежит (-2, 2). Какое из значений может принять х? 1: x= -1. 2: -x= 0 3: x=2 4: x= -4 9. Если –2<х<=0, то решением является: 1: (-2, 0) 2: (-2, 0] 3: (-2, 2) 4: [-2, 0]. 10. Найти пересечение множеств (-2, 2) и (-3, 1): 1: (-3, 2) 2: [0, 1] 3: (-2, 1) 4: [-2, 0]. Тесты к теме 9. «Функция. Классификация функций». 1. Найти область определения функции у = (х-2) / (х^2 – 9) 1: (0, 2) 2: (-00, -9) U (9, 00).- 3: (2, 3). 4: (-00, -3) U (-3,3) U (3,00). 2 Найти область определения функции у = (х-1)^1/2 1: (-00, 00). 2: (0, 00). 3: [1, 00). 4: x = 0 3. Найти область определения функции у = lg(2+х) 1: (-2, 00). 2: [2, 00). 3: (-00, 00). 4: x = 0 4. Найти значения функции у = х^2/ (х-1) в точке х = 0. 1: у = -1. 2: у = 0. 3: у = 00. 4: у = 2 5. Найти значения функции у = х^2/(х-1) в точке х = 1. 1: у = -1. 2: у = 1. 3: не существует. 4: у = 2 6. Найти значения функции у = х^2/(х-1) в точке х = (а^2) +1. 1: у = не существует. 2: у = ([а^2]+1)/а^2. 3: у = -1. 4: у = [(а^2 + 1)^2]/а^2. 7. Дана функция у = (sinх)^2 +5. К какому классу функций она принадлежит? 1: Трансцендентная. 2: алгебраическая. 8. Написать целую алгебраическую функцию второй степени, в общем виде. 1: у = х^2. 2: у = [(А0)*х^2] + (А1)*х + А2. 3: у = [(А0)х^2]+1. 4: у = (х^2)/(х+1) 9. Указать дробно-рациональную функцию из заданных функций: 1) у=2*х/(1+х+х^2); 2) у=х/(sinх); 3) у=(2)^х/2; 4) у= lg(х+2)/(х-2) Ответ: 1). Ответ: 2). Ответ: 3). Ответ: 4). 10. Дана сложная функция у = [sin (1-х)]^2. Представить ее в виде цепочки простых функций. 1: U = sin x, V = U-1, y = (U-1)^2. 2: U = sin(1-x), y = U^2. 3: U = 1-х, V = sinU, y = V^2. 4 y = [sin(1-x)]^2 – простая функция Тесты к теме 10.
1. Найти: lim [2/(x-1)]; 1: 2 2: 0 3: не существует. 4: 1
2. Найти: lim [2/(x+2)]; 1: не существует. 2: 0 3: 2/3 4: 1/2
3. Найти: lim [(х2+5х+6)/(x2-9)]; 1: 0 2: 5/6 3: 1/2 4: 1/6
4. Найти: lim [(1+х2) / (x3+2х2+х-1)]; 1: 1 2: 0 3: -1 4: 00
5. Найти: lim [х / sin x]; 1: 1 2: 0 3: не существует. 4: 00
6. Найти: lim [sin5x / x]; 1: не существует. 2: 0 3: 00 4: 5
7. Найти: lim [1+(1/(x+2))]х; 1: 00 2: 1 3: е 4: не существует
8. Найти: lim [1+(1/x)]2х; 1: е2 2: е 3: 1 4: 00 9. Является ли функция у=х2 непрерывной в точке х=2 1: Нет 2: Да 10. Является ли функция у=1/(2х+1) непрерывной в точке х=1 1: Да 2: Нет Тесты к теме 11. 1. Найти приращение функции у=1/х, если х=1, ∆х=0,1. 1: - 1/11, 2: 0,1, 3: 0,01, 4: - 1, 2. Пользуясь определением производной, найти производную от функции у=х^3. 1: 3х^2∆х, 2: х^2, 3: 3х^2 - 1, 4: 3х^2, 3. Найти производную от функции у=хe^x , в точке х=0. 1: e+e^-1, 2: e^1, 3: 1, 4: 0, 4. Найти производную от функции у=х^5 – ¼x^4 + 3, в точке х. 1: 5x^4 – x^3 + 3, 2: 5х^4 – x^3, 3: 5x^4 – x^4 + 1, 4: 3, 5. Найти производную от функции у=sinx/cosx 1: sinx - cosx, 2:-cosx/sinx, 3: 1/cosx^2, 4: 1, 6. Найти дифференциал функции у=х^3 – 1. 1: 3(dx)^2, 2: 3x^2, 3: 3dx, 4: 3х^2dx, 7. Дана функция у=3х^2 – х + 1. Найти у`` 1: 6x, 2: 6, 3: 1, 4: 6x^2, 8. Найти у```, если у=х^6 – 1/4х^4+1/2x^2+2. 1: 120х^3 – 2x, 2: 120x^3, 3: 120x^3 – 2x +2, 4: 120, 9. Найти у```, если у=(х^2)*e^x. 1: 2e^х + 4xe^x +(x^2)*e^x, 2: 2xe^x+(x^2)*e^x, 3: 2xe^x + e^x, 4: 2e^x, Тесты к теме 12. 1. Найти первообразную для функции у = х. 1: х – 2 2: 2х, 3: 2х^2, 4: (х^2)/2. 2. Даны функции F1 (x) = sinx – 8, F2 = sinx +3. Первообразными для какой функции они являются ? 1: х, 2: cosx, 3: -cosx, 4: -х. 3. Найти производную от функции $ln(x^2 +1)dx. 1: 2х/ [(x^2) +1], 2: ln[(х^2)+1]. 3: ln((х^2)+1)dx, 4: 1/((x^2)+1) 4. Найти дифференциал от функции $x arcsin2x dx. 1: x arcsin2x dx. 2: arcsin2х, 3: arcsin2x dx, 4: [arcsin2x +2x/ (1-4(x^2))^1/2]dx. 5. Вычислить $d(2^x^2) 1: (2^х^2) (ln2)2x, 2: (2^х^2)+C. 3: (2^х^2)dx, 6. Вычислить интеграл $(x^2 -3)dx. 1: [(x^3)/3x] – 3x, 2: [(х^3)/3] – 3х +С. 3: (3х^3)+C, 4: [(x^2)-3]+C 7. Справедлива ли формула $U(x) V(x)dx = $U(x)dx*$V(x)dx? 1: Нет 2: Да. 8. Можно ли вынести постоянный множитель за знак интеграла ? 1: Да. 2: Нет 9. Указать какие из интегралов является «неберущимися» $sin(x^2) dx, $lnx/x dx, $[1+ (x^1/3)] dx. 1: sin(x^2) dx. 2: $ lnx/x dх, 3: $[1+x^1/3]dx. 10. Указать какие из интегралов является «неберущимися» $(e)^-x^2 dx, $xe^x^2, $x^2 e^-x^2 dx, $xe^-x^2 dx. 1 .$xe^-x^2 dx, 2: $ xe^x^2 dх, 3: $e^-x^2 dx 4: $[(x^2) (e^-x^2)] dx. Тесты к теме 13. 1. Вычислить интеграл в пределах (1, 00) от функции dx/(x^2). 1: 1, 2: расходится, 3: 0, 4: -1, 2. Вычислить интеграл в пределах (0, 00) от функции e^-x dx. 1: расходится, 2: 1, 3: 0, 4: -1, 3. Вычислить интеграл в пределах (-00, 00) от функции e^-2x dx. 1: -1, 2: 0, 3: 1, 4: расходится, 4. Вычислить интеграл в пределах (0, 1) от функции dx/x. 1: 2, 2: сходится 3: расходится, 4: 0, Тесты к теме 14. 1. Зависит ли интегральная сумма для функции у=f(x) на отрезке [а, в] от способа разбиения отрезка на 10 частей ? 1: Да, 2: Нет, 2.Зависит ли интегральная сумма для функции у=f(х) на отрезке [а, в]от выбора точек Сi на i элементарном отрезке, i = 1,2,.,п?. 1: Нет, 2: Да, 3. Можно ли записать интеграл в пределах (0, 2) от функции (sinx^2 – 3x^1/2)dx = $ в пределах от (0, 2) от функции sinx^2 dx + 3$ в пределах (0, 2) от функции х^1/2 dx ? 1: Да, 2: Нет, 4. Можно ли записать интеграл в пределах (0, 2) от функции f(x)dx = интегралу в пределах (0, 1) от функции f(x)dx + интеграл в пределах (1, 2) от функции f(x)dx. 1: Нет, 2: Да, 5. Вычислить интеграл в пределах (4, 3) от функции (x^1/2)dx. 1: 2/3, 2: 19, 3: 38/3, 4: 1, 6. Вычислить интеграл в пределах (0,П/2) от функции (sinx)dx. 1: 1/2, 2: -1, 3: 0, 4: 1, 7. Вычислить интеграл в пределах (1, 3) от функции dx/х^2. 1: -1/3, 2: 2/3, 3: 1, 4: 0, 8. Найти значение интегральной суммы для f(x) = 1 на отрезке [a, в]. 1: в-а, 2: ав, 3: 1/в-а, 4: 2, 9. Верно ли равенство интеграл в пределах (0, 2) от f(x)dx.= - интеграл в пределах (2, 0) от f(x)dx ? 1: Нет. 2: Да, . |
|
© 2010 |
|