Šakniai: pusiaukirtai patikrinkite ženklo pokytį, Niutono metodui apskaičiuokite f ir f′, o iteracijų lentelėje palikite šešis ar daugiau skaitmenų.
Lentelės reikšmei: tiesiškai interpoliuokite tarp dviejų gretimų taškų.
Integralui: raskite h = (b − a)/n, išvardykite f kiekviename mazge, pritaikykite svorius (1, 2, …, 2, 1 trapecijų; 1, 4, 2, …, 4, 1 Simpsono, kai n lyginis) ir padauginkite iš h/2 arba h/3.
Diferencialinei lygčiai: žengkite nuo t₀ su yₙ₊₁ = yₙ + h·f(tₙ, yₙ) (Oileris) arba vidurkintu nuolydžiu (Hoinas), po eilutę kiekvienam žingsniui, kol pasieksite prašomą t.
2Uždaviniai
1.Diferencialinės lygtysVidutinis
88 °C kavos puodelis paliekamas 24 °C kambaryje. Po 17 min temperatūra yra 32 °C. Ji kinta pagal Niutono aušimo dėsnį dT/dt = −k·(T − Tₐ). Raskite konstantą k min⁻¹.
T0 = 88 °CTa = 24 °CT(17) = 32 °C
k = min⁻¹
2.Diferencialinės lygtysSunkus
Išspręskite y″ + 3y′ + 18,25y = 0, kai y(0) = 3 ir y′(0) = 0 (paleista iš rimties). Raskite y(1); kampai radianais.
y″ + 3y′ + 18,25y = 0y(0) = 3y′(0) = 0
y(1) =
3.IntegralaiVidutinis
Sritis po y = 2x nuo x = 0 iki x = 1 sukama apie x ašį. Raskite kūno (kūgio) tūrį V.
y = 2x0 ≤ x ≤ 1
V =
4.IntegralaiSunkus
Raskite srities, apribotos y = x2 ir y = x, plotą A.
y = x2y = x
A =
5.IšvestinėsVidutinis
Tegu f(x) = (4x + 1)5. Raskite f′(−1).
f(x) = (4x + 1)5x = −1
f′(−1) =
6.IšvestinėsSunkus
Tegu f(x) = x3 + 6x2. Raskite lokaliojo maksimumo x koordinatę x.
f(x) = x3 + 6x2
x =
7.Skaitiniai metodaiVidutinis
Trapecijų formule su n = 4 juostų apytiksliai apskaičiuokite ∫01 sin(x²) dx. Pateikite T.
f(x) = sin(x²)[a, b] = [0, 1]n = 4
T =
8.Skaitiniai metodaiSunkus
Išspręskite y′ = y(2 − y), y(0) = 0,5 Oilerio metodu su žingsniu h = 0,2 iki t = 0,8. Tikslus sprendinys yra y = 2y₀/(y₀ + (2 − y₀)e−2t). Raskite globaliąją paklaidą |E| = |y(0,8) − y4|.
y′ = y(2 − y)y(0) = 0,5h = 0,2
|E| =
3Tirpalai
1.Diferencialinės lygtys
Atsakymas: k = 0,1223 min⁻¹
Pirmos eilės diferencialinės lygtys: lygties dy/dt = k·y sprendinys yra y = y₀·ekt (augimas, kai k > 0, mažėjimas, kai k < 0); pusėjimo trukmė T duoda k = ln 2/T. Niutono aušimo dėsnis dT/dt = −k·(T − Tₐ) duoda T(t) = Tₐ + (T₀ − Tₐ)·e−kt. Tiesinė lygtis y′ + p(x)·y = q(x) sprendžiama su integruojančiuoju daugikliu μ = e∫p dx: (μy)′ = μq, todėl μy = ∫μq dx + C.
Temperatūrų skirtumų santykis
e−17k = 8/64
Išspręskite k atžvilgiu
k = ln(64/8)/17 = 0,1223 min⁻¹
Atsakymas
k = 0,1223 min⁻¹
2.Diferencialinės lygtys
Atsakymas: y(1) = −0,6275
Antros eilės tiesinės lygtys: lygčiai y″ + b·y′ + c·y = 0 bandykite y = ert: gaunama charakteristinė lygtis r² + b·r + c = 0. Dvi skirtingos realiosios šaknys r₁ ≠ r₂ duoda y = A·er₁t + B·er₂t (viršslopinamas atvejis); dviguba šaknis r duoda y = (A + Bt)·ert (kritinis slopinimas); kompleksinės šaknys −α ± jω duoda y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt) (nepakankamas slopinimas, virpesiai). Pradinės vertės y(0) ir y′(0) nustato A ir B. Užrašius y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0, ωn yra savasis dažnis, o ζ – slopinimo santykis: kai ζ < 1, atsiranda virpesių. Esant pastoviam įėjimui, y″ + by′ + cy = c·K, sprendinys yra nusistovėjusi vertė K plius laisvoji dedamoji.
Kompleksinės šaknys
r = −1,5 ± 4j
Konstantos
A = 3, B = 1,5·3/4 = 1,125
Apskaičiuokite
y(1) = e−1,5(3·cos 4 + 1,125·sin 4) = −0,6275
Atsakymas
y(1) = −0,6275
3.Integralai
Atsakymas: V = 4,189
Sukimosi kūnų tūriai: sritį po kreive y = f(x) nuo x = a iki x = b sukant apie x ašį, gaunamas kūnas, kurio pjūvis ties x yra skritulys, kurio spindulys f(x). Sudėjus skritulius, gaunama V = π∫ₐᵇ f(x)² dx. Kai sritis yra tarp išorinės kreivės R(x) ir vidinės kreivės r(x), kiekvienas sluoksnis yra žiedas: V = π∫ₐᵇ (R(x)² − r(x)²) dx. Spindulius pakelkite kvadratu prieš atimdami.
Skritulių metodas
V = π∫₀1 4x² dx
Integruokite
V = π·4·1³/3 = 4,189
Atsakymas
V = 4,189
Patikra: kūgio, kurio spindulys 2 ir aukštis 1, tūris (1/3)πr²h = 4,189.
4.Integralai
Atsakymas: A = 0,1667
Apibrėžtiniai integralai: ∫ₐᵇ f(x) dx – tai ženklą turintis plotas tarp grafiko ir x ašies nuo a iki b. Raskite pirmykštę funkciją F (F′ = f) ir apskaičiuokite F(b) − F(a). Laipsnio taisyklė: ∫xⁿ dx = xⁿ⁺¹/(n + 1). Plotas tarp dviejų kreivių yra ∫(viršutinė − apatinė) dx.
Susikirtimo taškai
x2 = x → x = 0, x = 1
Integruokite viršutinę minus apatinę
A = [0,5x2 − 0,3333x3]01 = 0,1667
Atsakymas
A = 0,1667
5.Išvestinės
Atsakymas: f′(−1) = 1620
Diferencijavimas: išvestinė f′(x) – tai grafiko krypties koeficientas taške x. Laipsnio taisyklė: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Sandaugos taisyklė: (uv)′ = u′v + uv′. Grandinės taisyklė: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Kur f′(x) = 0, grafikas turi horizontalią liestinę: maksimumą, minimumą arba balno tašką.
Grandinės taisyklė
f′(x) = 5·(4x + 1)4·4
Įstatykite
f′(−1) = 5·(−3)4·4 = 1620
Atsakymas
f′(−1) = 1620
6.Išvestinės
Atsakymas: x = −4
Diferencijavimas: išvestinė f′(x) – tai grafiko krypties koeficientas taške x. Laipsnio taisyklė: (xⁿ)′ = n·xⁿ⁻¹. Sandaugos taisyklė: (uv)′ = u′v + uv′. Grandinės taisyklė: (f(g(x)))′ = f′(g(x))·g′(x). Kur f′(x) = 0, grafikas turi horizontalią liestinę: maksimumą, minimumą arba balno tašką.
Skaitinis integravimas: padalykite [a, b] į n juostų, kurių plotis h = (b − a)/n, su mazgais x₀ … xₙ. Trapecijų formulė: T = (h/2)[f₀ + 2f₁ + 2f₂ + … + 2fn−1 + fₙ]. Simpsono formulė (n lyginis): S = (h/3)[f₀ + 4f₁ + 2f₂ + 4f₃ + … + 4fn−1 + fₙ]. Trapecijų paklaida mažėja kaip h² (įvertis (b − a)h²·M/12, kur M = max|f″|), Simpsono – kaip h⁴, todėl su tais pačiais mazgais Simpsono formulė paprastai yra gerokai tikslesnė.