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
Išspręskite y″ + 5y′ + 6y = 0, kai y(0) = 3 ir y′(0) = -2. Raskite y(1,5).
y″ + 5y′ + 6y = 0y(0) = 3y′(0) = -2
y(1.5) =
2.Diferencialinės lygtysSunkus
Išspręskite Koši uždavinį y′ + y/x = 3x, kai x > 0, su y(1) = −3. Raskite y(2).
y′ + y/x = 3xy(1) = −3
y(2) =
3.IntegralaiVidutinis
Sritis po y = √(4x) nuo x = 0 iki x = 1 sukama apie x ašį. Raskite kūno (paraboloido) tūrį V.
y = √(4x)0 ≤ x ≤ 1
V =
4.IntegralaiSunkus
Raskite srities tarp parabolės y = 4 − x² ir x ašies plotą A.
y = 4 − x²
A =
5.IšvestinėsVidutinis
Tegu f(x) = ln(2x2 + 2). Raskite f′(3).
f(x) = ln(2x2 + 2)x = 3
f′(3) =
6.IšvestinėsSunkus
Funkcijos f(x) = 2x2 + 4x − 4 liestinė taške x = 1 kerta y ašį taške y = b. Raskite b.
f(x) = 2x2 + 4x − 4x = 1
b =
7.Skaitiniai metodaiVidutinis
Simpsono formule su n = 4 juostų apytiksliai apskaičiuokite ∫01 √(1 + x³) dx. Pateikite S.
f(x) = √(1 + x³)[a, b] = [0, 1]n = 4
S =
8.Skaitiniai metodaiSunkus
Hoino metodu (patobulintu Oilerio) su h = 0,1, kai y′ = t² + y², y(0) = 0,5, įvertinkite y2 ≈ y(0,2).
y′ = t² + y²y(0) = 0,5h = 0,1
y2 =
3Tirpalai
1.Diferencialinės lygtys
Atsakymas: y(1.5) = 0,3041
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.
Charakteristinės šaknys
(r + 2)(r + 3) = 0 → r = −2, −3
Konstantos pagal pradines vertes
A + B = 3, −2A − 3B = -2
A = 7, B = −4
Apskaičiuokite
y(1,5) = 7·e−3 + (−4)·e−4,5 = 0,3041
Atsakymas
y(1,5) = 0,3041
2.Diferencialinės lygtys
Atsakymas: y(2) = 2
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.
Integruojantysis daugiklis
μ = e∫1/x dx = x1
Integruokite
(x1y)′ = 3x2 → x1y = 3x3/3 + C
Pradinė sąlyga
−3 = 3/3 + C → C = −4
Apskaičiuokite
y(2) = (3·23/3 + (−4))/21 = 2
Atsakymas
y(2) = 2
3.Integralai
Atsakymas: V = 6,283
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 4x dx
Integruokite
V = π·4·1²/2 = 6,283
Atsakymas
V = 6,283
4.Integralai
Atsakymas: A = 10,67
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.
Nuliai
4 − x² = 0 → x = ±2
Integruokite
A = [4x − x³/3]−22 = 5,333 − (−5,333) = 10,67
Atsakymas
A = 10,67
5.Išvestinės
Atsakymas: f′(3) = 0,6
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 logaritmui
f′(x) = 4x/(2x2 + 2)
Įstatykite
f′(3) = 12/20 = 0,6
Atsakymas
f′(3) = 0,6
6.Išvestinės
Atsakymas: b = −6
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.
Taškas ir krypties koeficientas
f(1) = 2
f′(x) = 4x + 4 → f′(1) = 8
Liestinė, kai x = 0
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 2 − 8·1 = −6
Atsakymas
b = −6
7.Skaitiniai metodai
Atsakymas: S = 1,111
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.