ЛНДУ II с постоянными коэффициентами. - раздел Математика, Множество действительных чисел
АУ²+BУ¢+CУ=R(X), Где А,...
ау²+bу¢+cу=R(x), где а, b, c – некоторые постоянные.
Его общее решение имеет вид: , где
- общее решение ЛОДУ II ау²+bу¢+cу=0;
- частное решение ЛНДУ II ау²+bу¢+cу=R(x), которое ищется, в зависимости от правой части по одному из правил.
Правило 1: если правая часть R(x)=Р(х)еkx, где Р(х) – какой-либо многочлен степени m, и если:
· k – не является корнем характеристического уравнения аk2+bk+c=0, то у*=Q(х)еkx, где Q(х) – некоторый многочлен той же степени m, определяемый по методу неопределённых коэффициентов.
· k – является однократным корнем характеристического уравнения (то есть один из неравных корней D>0) аk2+bk+c=0, то у*=хQ(х)еkx, где Q(х) – некоторый многочлен той же степени m, определяемый по методу неопределённых коэффициентов.
· k – является двукратным корнем характеристического уравнения (то есть один из равных корней D=0) аk2+bk+c=0, то у*=х2Q(х)еkx, где Q(х) – некоторый многочлен той же степени m, определяемый по методу неопределённых коэффициентов.
Замечание 1: Если множитель Р(х) – есть постоянная величина (многочлен нулевой степени), то Q(x) – тоже постоянная величина (многочлен нулевой степени).
Замечание 2: Если множитель R(х) –многочлен, то есть k=0, то y* тоже многочлен.
Правило 2: если правая часть R(x)=еax(P1(x)cosbx+P2(x)sinbx) где P1(x) и P2(x) –многочлены соответственно степеней m1 и m2, и если:
· комплексные числа a±bi – не является корнями характеристического уравнения аk2+bk+c=0, то у*=еax(Q1(x)cosbx+Q2(x)sinbx), где Q1(x) и Q2(x) –многочлены, степени которых не превышают старшей из степеней m1 и m2.
· комплексные числа a±bi – является корнями характеристического уравнения аk2+bk+c=0, то у*=хеax(Q1(x)cosbx+Q2(x)sinbx), где Q1(x) и Q2(x) –многочлены, степени которых не превышают старшей из степеней m1 и m2.
.
Греческий алфавит
|
Aa
| альфа
|
| Nn
| ню (ни)
|
Bb
| бэта (бета)
| Xx
| кси
|
Gg
| гамма
| Oo
| омикрон
|
Dd
| дельта
| Pp
| пи
|
Ee
| эпсилон (ипсилон)
| Rr
| ро
|
Zz
| дзета
| Ss
| сигма
|
Hh
| эта
| Tt
| тау
|
QqJ
| тэта
| Ffj
| фи
|
Ii
| йота
| Cc
| хи
|
Kk
| каппа
| Uu
| юпсилон (ипсилон)
|
Ll
| ламбда (лямбда)
| Yy
| пси
|
Mm
| мю (ми)
| Ww
| омега
|
Опр: Пусть дана числовая последовательность а1, а2, а3, ..., аn, ... Выражение вида
называется числовым рядом или просто рядом. Числа а1, а2, а3, ..., аn ... называются членами ряда, член аn с произвольным номером — общим членом ряда. Суммы конечного числа членов ряда S1=а1, S2=а1+а2, S3=а1+а2+а3,…, Sn=а1+а2+а3+…+аn,
называются частичными суммами ряда.
Так как число членов ряда бесконечно, то частичные суммы ряда образуют бесконечную последовательность частичных сумм S1, S2, S3, ..., Sn, ...
Опр: Ряд называется сходящимся, если последовательность его частичных сумм сходится к какому-нибудь числу S, которое в этом случае называется суммой ряда. Это записывается так:
Опр: Ряд называется расходящимся, если последовательность его частичных сумм расходится.
Геометрическая прогрессия: bn=b1·qn-1; ;
Частичная сумма Sn, при q¹1 имеет вид:
Если |q|<1, то , то ряд сходится;
|
Если |q|³1, то , то ряд расходится.
|
Все темы данного раздела:
Множества.
В математике все понятия делятся на первичные (основные неопределяемые понятия) и определяемые через первичные или уже известные. Первичными понятиями являются точка, прямая, плоско
Множество действительных чисел.
Рассмотрим аксиоматический метод введения вещественного (действительного) числа.
Множество вещественных чисел разбивается на два множества — Q рациональных и`Q (I) ирр
I. Сложение и умножение вещественных чисел
Определение 3: Для любой пары а и b вещественных чисел определены, и притом единственным образом, два вещественных числа a+b
II. Сравнение вещественных чисел.
Для любых двух различных вещественных чисел а и b установлено одно из отношений: а=b, а>b или b>а (равенство или больше).
Отно
III. Непрерывность вещественных чисел.
13) Пусть X и Y — два множества, состоящие из вещественных чисел. Тогда, если для любых чисел хÎХ и yÎY выполняется неравенство
Виды числовых множеств. Окрестность точки.
Пусть а и b — два числа, причём а<b. Будем использовать следующие обозначения:
Конечные числовые промежутки
Простейшие логические символы
Þ - знак логического следования
aÞb
означает «из предложения a следует предложение b»
Û - знак рав
Алгебраическая форма комплексного числа.
Определение 1:Комплексным числом z называется выражение z=а+ib,
Геометрическое изображение комплексных чисел.
Всякое комплексное число z=а+ib можно изобразить на плоскости Оху в виде точки А(а, b) с координатами а и b. Обратно, каждой
Тригонометрическая форма комплексного числа.
Обозначим через j и r (r³0) полярные координаты точки А(а, b), считая начало координат полюсом, а положительное направление оси Ох — полярной осью. То
Основные действия над комплексными числами.
· Сложение комплексных чисел. Суммой двух комплексных чисел z1=а1+ib1 и z2=а2
Комплексные числа и действия над ними
В алгебраической форме:
z1=а1+i·b1;
z2=а2+i·b
Возведение в степень и извлечение корня.
· Возведение комплексного числа в степень Формула Муавра
Если п — целое положительное число, то [r(cosj+isinj)]n=rn
Комплексные числа и действия над ними.
В алгебраической форме:
z1=а1+i·b1;
z2=а2+i·b
Разложение многочлена на множители.
Определение 1:Функция f(x)=A0xn+A1xn-1+A2xn
Кратные корни многочлена.
Если в разложении многочлена п-й степени на линейные множители
Q(x)=A0(x-а1)(x-а2)…(x-а
Разложение многочлена на множители в случае комплексных корней.
Среди корней многочлена могут быть и комплексные.
Теорема 1:Если a=а+ib корень многочлена (r-кратный) с вещественными коэфф
Разложение рациональной функции на элементарные дроби.
Теорема 1:Если рациональная функция имеет степень многоч
Полярная система координат.
Определение 1: Полярная система координат состоит из некоторой точки О - полюса, и исходящего из неё луча ОМ - полярной оси и задаётся единица масштаба для
Понятие функции.
Пусть X и Y—некоторые числовые множества.
Определение 1: Функцией f называется множество упорядоченных пар чисел (х;
Числовая последовательность.
Определение 1: Если каждому члену n из натурального ряда чисел поставлено в соответствие вещественное число хn, то множество вещественных чисел
Прогрессии
Арифметическая прогрессия
Геометрическая прогрессия
Обозначение
{аn}
а1 –
Бесконечно малые и бесконечно большие последовательности.
Определение 1: Последовательность {bn} называется бесконечно большой, если для любого положительного числа А существует номер
Предел числовой последовательности.
Определение 1: Число а называется пределом числовой последовательностью {хn}, если для любого положительного числа e существует номер N т
Предел функции.
Определение 1 (по Гейне): Число А называется пределом функции f(х) в точке х=х0, если для любой сходящейся к х0
Основные теоремы о пределах.
Теорема 1: Сходящаяся последовательность имеет только один предел.
Теорема 2: Сходящаяся последовательность ограничена.
Бесконечно малые и бесконечно большие функции.
Определение 1: Функция f(x) называется бесконечно малой функцией в точке х=х0 (или при х®х0), если
Непрерывность функции в точке.
Пусть на некотором промежутке X определена функция f(x) и точка х0 принадлежит этому промежутку.
Определение 1: Функция
Непрерывность функции на промежутке.
Определение 1: Функция f(x) называется непрерывной в интервале (а; b), если она непрерывн
Всякая элементарная функция непрерывна на своей области определения.
Теорема 1: (об устойчивости знака непрерывной функции) Пусть функция f(х) непрерывна в точке х0 и f(х
Производная функции.
Пусть на некотором промежутке X определена функция y=f(x). Возьмем любую точку х0ÎХ и зададим аргументу х в точке х0
Дифференцирование сложной функции.
Теорема: Если функция х=j(t) имеет производную в точке t0, а функция y=f(x
Понятие дифференциала.
Пусть функция f(x) дифференцируема в точке х0, т. е. приращение Dу можно записать в виде суммы двух слагаемых:
Dу=АDх+a(Dх
Производные высших порядков.
Производная f¢(х) функции y=f(x) сама является некоторой функцией аргумента х. Следовательно, по отношению к ней снова можно ставить вопрос о существо
Дифференциалы высших порядков.
Определение 1: Пусть функция f(х) дифференцируема в каждой точке х некоторого промежутка, тогда её дифференциал dy=f&c
Дифференцирование функции заданной параметрически.
Пусть функция задана параметрически на множестве Х посредством переменной t, называемой параметром:
Продифференцировать функцию: .
Заметим, что данная функция является степенно-показательной функцией и её производную находят только лишь логарифмическим дифференцированием.
Логарифмируя по основа
Дифференцирование неявной функции.
Пусть уравнение, связывающее х и у, определяет у, как неявную функцию х. Для нахождения производной
Основные теоремы дифференциального исчисления.
Теорема 1 (теорема Ферма): Пусть функция f(x) определена на интервале (а, b) и в некоторой точке х0 этого интервала имеет н
Правило Лопиталя.
Теорема (правило Лопиталя): Пусть функции f(x) и g(x) определены и дифференцируемы в некоторой окрестности точки а, за исключением, бы
Возрастание (убывание) функции. Экстремумы.
Теорема 1 (признак монотонности): Если функция f(х) дифференцируема на интервале (a, b) и f¢(х)≥0 (f¢(
Выпуклость (вогнутость) функции. Перегибы.
Пусть функция y=f(x) дифференцируема на интервале (a, b). Тогда существует касательная к графику функции y=f(x) в любой точке M(x
Асимптоты.
Определение 1: Если график функции сколь угодно близко приближается к той или иной прямой (при х®±¥ или вблизи точек разрыва второго рода), то такая прямая на
Исследование функции.
1) найти область определения функции; указать промежутки непрерывности; (по возможности указать область значений функции); найти вертикальные асимптоты;
2) исследовать функцию на чётность,
Первообразная
Восстановление функции по известной производной этой функции составляет одну из основных задач интегрального исчисления.
Определение 1:
Неопределённый интеграл.
Определение 1:Если функция F(x) — первообразная для функции f(x), то множество функций F(x)+C, где С — произвольн
Свойства неопределённого интеграла.
Свойство 1:Производная неопределённого интеграла равна подынтегральной функции; дифференциал от неопределённого интеграла равен подынтегральному выражени
Основные методы интегрирования.
1) Непосредственное интегрирование;
2) Метод подстановки;
3) Метод интегрирования по частям.
1) Непосредственное интегрирование.
Основные свойства неопределённого интеграла.
Производная неопределённого интеграла равна подынтегральной функции.
Основные методы интегрирования.
Непосредственное интегрирование
Вычисление интегралов с помощью таблицы простейших интегралов и основных свойств неопределённых интегралов.
Метод
Основные свойства определённого интеграла.
Если а=b, то
Если а>b, то
Интегрирование рациональных функций.
Интегралы от рациональных функций всегда выражаются через элементарные функции.
Задача интегрирования рациональной функции сводится к нахождению интегралов следующих четырёх типов:
Интегрирование некоторых тригонометрических выражений.
· Для нечётных степеней sinx или cosx применимо правило:
Правило 1:
Для вычисления интегралов вида:
Некоторые интегралы, зависящие от радикалов.
Символ R(x; y) здесь и в дальнейшем обозначает дробь, числитель и знаменатель которой – многочлены относительно букв х, у. Такая дробь называется рациональной фун
Подстановки Эйлера.
Интегралы вида:
рационализируются одной из подстановок Эйлера:
Определённый интеграл.
Пусть функция y=f(x) определена на отрезке [а, b], а<b. Разобьем этот отрезок на n произвольных частей точками а=x0<x1
Основные свойства определённого интеграла.
· Если а=b, то ;
· Если а>b, то
Формула Ньютона Лейбница.
Теорема (Основная теорема интегрального исчисления):Пусть функция f(x) непрерывна на отрезке [а, b]. Тогда, если функция F(x) является некоторой
Несобственные интегралы.
Определение 1: Определённый интеграл , где промежуток интегрирования [
Интеграл с бесконечным промежутком интегрирования
(несобственный интеграл I рода)
Пусть функция f(x) непрерывна на промежутке [а, +¥). Если существует конечный предел
Интеграл функции, имеющей разрыв
(несобственный интеграл II рода)
Пусть функция f(x) имеет разрыв в точке х=b, а остальных точках этого промежутка (а; b) она непр
Понятие числового ряда.
Пусть дана числовая последовательность а1, а2, а3, ..., аn, ... Выражение вида
Свойства сходящихся рядов.
· Если сходится ряд: , то сходится и ряд:
Достаточные признаки сходимости положительных рядов
Необходимое и достаточное условие сходимости положительного ряда:Для того чтобы ряд
Знакопеременный ряд. Признак Лейбница
Ряд называется знакопеременным, если его члены поочерёдно положительны и отрицательны: , где а
Абсолютная и условная сходимость
Ряд (1) (с членами произвольных знаков) заведомо сходится, если сходится положительный ряд (2):
Ответ: ряд сходится.
·
Применим признак сравнения:
Сравним данный ряд с рядом
Степенной ряд.
Стеленным рядом называется ряд вида (1): ао+а1х+а2х2+...+апхп+...,
а также ряд более общего вида (2): а
Промежуток и радиус сходимости степенного ряда, расположенного по степеням х
Теорема 1. Область сходимости степенного ряда есть некоторый промежуток (-R, R), симметричный относительно точки х=0. Иногда в него надо
Промежуток и радиус сходимости степенного ряда, расположенного по степеням х-а
Теорема 1. Область сходимости степенного ряда, расположенногопо степеням х-а есть некоторый промежуток (а-R, а+R), симметричный относитель
Разложение функций в степенной ряд
Разложить функцию f(x) в степенной ряд, расположенный по степеням х - х0 – это значит составить ряд, у которого радиус сходимости не равен нулю, а сумма тождественно равна данной
Дифференциальные уравнения первого порядка
Определение 1.Уравнение вида F(x, y, y')=0, где х — независимая переменная; у — искомая функция; у' — ее производная, называется дифференциальным уравнением
Лекция 17
§71 Линейное ДУ I порядка (ЛДУ I)
Пусть ДУ I имеет вид: Мdx+Ndy=0 – оно называется ЛДУ I, если отношение M/N сод
Метод Бернулли.
Решение уравнения у¢+Р(x)у=Q(x) ищется в виде произведения двух других функций, то есть с помощью подстановки y=u·v, где u(x) и v(x) – неизвестные функции от х, причём одна из них произвольна,
Метод Лагранжа (метод вариации постоянной).
Решение уравнения у¢+Р(x)у=Q(x) ищется в следующей последовательности:
Составим вспомогательное ЛОДУ I у¢+Р(x)у=0 и решим его как уравнение с разделяющимися переменными. То есть
ЛОДУ II с постоянными коэффициентами.
ау²+bу¢+cу=0, где а, b, c – некоторые постоянные.
Составим характеристическое уравнение аk2+bk+
Свойства сходящихся рядов.
· Если сходится ряд: , то сходится и ряд:
Достаточные признаки сходимости положительных рядов
Необходимое и достаточное условие сходимости положительного ряда:Для того чтобы ряд
Знакопеременный ряд. Признак Лейбница
Ряд называется знакопеременным, если его члены поочерёдно положительны и отрицательны: , где аn
Степенной ряд.
Степенным рядом называется ряд вида (1): ао+а1х+а2х2+...+апхп+...,
а также ряд более общего вида (2): а
Расположенного по степеням х
Теорема Область сходимости степенного ряда, расположенного по степеням х есть (-R, R), симметричный относительно точки х=0. Иногд
Расположенного по степеням х-а
Теорема Область сходимости степенного ряда, расположенного по степеням х-а есть некоторый промежуток (-R+а R+а), симметричный отн
Дифференциальные уравнения первого порядка
Уравнение вида F(x, y, y')=0, где х — независимая переменная; у — искомая функция; у' — её производная, называется дифференциальным уравнением первого порядка.
Метод Бернулли.
Решение уравнения у¢+Р(x)у=Q(x) ищется в виде произведения двух других функций, то есть с помощью подстановки y=u·v, где u
Метод Лагранжа (метод вариации постоянной).
Решение уравнения у¢+Р(x)у=Q(x) ищется в следующей последовательности:
Составим вспомогательное ЛОДУ−I у¢+Р(x
ЛОДУ−II с постоянными коэффициентами.
ау²+bу¢+cу=0, где а, b, c – некоторые постоянные.
Составим характеристическое уравнение аk2+bk+c=0, кото
ЛНДУ−II с постоянными коэффициентами.
ау²+bу¢+cу=R(x), где а, b, c – некоторые постоянные.
Его общее решение имеет вид:
Новости и инфо для студентов