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″ + 6y′ + 5y = 0, kai y(0) = 4 ir y′(0) = 1. Raskite y(1).
y″ + 6y′ + 5y = 0y(0) = 4y′(0) = 1
y(1) =
2.Diferencialinės lygtysSunkus
Išspręskite y″ + 3y′ + 11,25y = 0, kai y(0) = 3 ir y′(0) = 0 (paleista iš rimties). Raskite y(1,5); kampai radianais.
y″ + 3y′ + 11,25y = 0y(0) = 3y′(0) = 0
y(1.5) =
3.IntegralaiVidutinis
Apskaičiuokite I = ∫₁5 x·ln x dx.
∫₁5 x ln x dx
I =
4.IntegralaiSunkus
Raskite srities, apribotos y = 0,5x2 ir y = 3x, plotą A.
y = 0,5x2y = 3x
A =
5.IšvestinėsVidutinis
Tegu f(x) = x·sin(3x), x radianais. Raskite f′(2).
f(x) = x·sin(3x)x = 2 rad
f′(2) =
6.IšvestinėsSunkus
Funkcijos f(x) = 2x2 − 3x + 3 liestinė taške x = −1 kerta y ašį taške y = b. Raskite b.
f(x) = 2x2 − 3x + 3x = −1
b =
7.Skaitiniai metodaiVidutinis
Trapecijų formulė naudojama ∫01 sin x dx. Paklaida ne didesnė kaip (b − a)³·M/(12n²), kur M = max|f″| intervale [0, 1]. Raskite mažiausią juostų skaičių n, garantuojantį paklaidą, mažesnę nei 0,0005.
f(x) = sin x[a, b] = [0, 1]ε = 0,0005
n =
8.Skaitiniai metodaiSunkus
Hoino metodu (patobulintu Oilerio) su h = 0,5, kai y′ = e−ty, y(0) = 1, įvertinkite y2 ≈ y(1).
y′ = e−tyy(0) = 1h = 0,5
y2 =
3Tirpalai
1.Diferencialinės lygtys
Atsakymas: y(1) = 1,923
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 + 1)(r + 5) = 0 → r = −1, −5
Konstantos pagal pradines vertes
A + B = 4, −1A − 5B = 1
A = 5,25, B = −1,25
Apskaičiuokite
y(1) = 5,25·e−1 + (−1,25)·e−5 = 1,923
Atsakymas
y(1) = 1,923
2.Diferencialinės lygtys
Atsakymas: y(1.5) = −0,2212
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.
Integravimas dalimis: ∫u·dv = u·v − ∫v·du, išplaukia iš sandaugos diferencijavimo taisyklės. Kaip u rinkitės dauginamąjį, kuris diferencijuojant tampa paprastesnis (x laipsnį ar ln x), o kaip dv – dauginamąjį, kurį galite suintegruoti (eˣ, sin x, cos x arba x, kai u = ln x). Apibrėžtiniam integralui u·v apskaičiuokite abiejose ribose: ∫ₐᵇ u dv = [u·v]ₐᵇ − ∫ₐᵇ v du. Dauginamajam x² reikia dviejų ciklų.
Pasirinkite u ir dv
u = ln x, du = dx/x; dv = x dx, v = x²/2
Pirmykštė funkcija
∫x ln x dx = (x²/2)ln x − ∫(x/2) dx = (x²/2)ln x − x²/4
Ribos
(12,5·ln 5 − 6,25) − (0 − 0,25) = 14,12
Atsakymas
I = 14,12
4.Integralai
Atsakymas: A = 18
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
0,5x2 = 3x → x = 0, x = 6
Integruokite viršutinę minus apatinę
A = [1,5x2 − 0,1667x3]06 = 18
Atsakymas
A = 18
5.Išvestinės
Atsakymas: f′(2) = 5,482
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.
Sandaugos ir grandinės taisyklės
f′(x) = sin(3x) + 3x·cos(3x)
Įstatykite
f′(2) = −0,2794 + 6·0,9602 = 5,482
Atsakymas
f′(2) = 5,482
6.Išvestinės
Atsakymas: b = 1
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) = 8
f′(x) = 4x − 3 → f′(−1) = −7
Liestinė, kai x = 0
b = f(x₀) − f′(x₀)·x₀ = 8 − (−7)·(−1) = 1
Atsakymas
b = 1
7.Skaitiniai metodai
Atsakymas: n = 12
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.