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
5 °C gaiviojo gėrimo skardinė išimama iš šaldytuvo į 27 °C kambarį. Po 9 min temperatūra yra 12 °C. Ji kinta pagal Niutono aušimo dėsnį dT/dt = −k·(T − Tₐ). Kiek laiko nuo pradžios, t, reikia, kad temperatūra pasiektų 21 °C?
T0 = 5 °CTa = 27 °CT(9) = 12 °CT = 21 °C
t = min
2.Diferencialinės lygtysSunkus
Sistema tenkina y″ + y′ + 25,25y = 252,5, kai t ≥ 0, pradedant iš rimties: y(0) = 0, y′(0) = 0. Raskite jos šuolinio atsako didžiausią vertę ymax.
y″ + y′ + 25,25y = 252,5y(0) = 0y′(0) = 0
ymax =
3.IntegralaiVidutinis
Sritis po y = 0,5x nuo x = 0 iki x = 3 sukama apie x ašį. Raskite kūno (kūgio) tūrį V.
y = 0,5x0 ≤ x ≤ 3
V =
4.IntegralaiSunkus
Raskite srities tarp parabolės y = 1 − x² ir x ašies plotą A.
y = 1 − x²
A =
5.IšvestinėsVidutinis
Tegu f(x) = x·sin(x), x radianais. Raskite f′(0,5).
f(x) = x·sin(x)x = 0,5 rad
f′(0.5) =
6.IšvestinėsSunkus
Tegu f(x) = x3 − 13,5x2 + 54x + 2. Raskite lokaliojo maksimumo x koordinatę x.
f(x) = x3 − 13,5x2 + 54x + 2
x =
7.Skaitiniai metodaiVidutinis
Trapecijų formule su n = 4 juostų apytiksliai apskaičiuokite ∫02 1/√(1 + x⁴) dx. Pateikite T.
f(x) = 1/√(1 + x⁴)[a, b] = [0, 2]n = 4
T =
8.Skaitiniai metodaiSunkus
Hoino metodu (patobulintu Oilerio) su h = 0,25, kai y′ = 2y, y(0) = −1, įvertinkite y2 ≈ y(0,5).
y′ = 2yy(0) = −1h = 0,25
y2 =
3Tirpalai
1.Diferencialinės lygtys
Atsakymas: t = 30,53 min
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.
Aušimo konstanta
k = ln(-22/-15)/9 = 0,04255 min⁻¹
Laikas iki tikslinės temperatūros
t = ln(-22/(−6))/0,04255 = 30,53 min
Atsakymas
t = 30,53 min
2.Diferencialinės lygtys
Atsakymas: ymax = 17,3
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.
Nusistovėjusi vertė ir šaknys
yss = 10, r = −0,5 ± 5j
Konstantos pagal pradines vertes
y(0) = 10 + A = 0 → A = −10
y′(0) = −0,5A + 5B = 0 → B = −1
Smailė
t = π/5 = 0,6283
ymax = 10·(1 + e−0,5·π/5) = 17,3
Atsakymas
ymax = 17,3
3.Integralai
Atsakymas: V = 7,069
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∫₀3 0,25x² dx
Integruokite
V = π·0,25·3³/3 = 7,069
Atsakymas
V = 7,069
Patikra: kūgio, kurio spindulys 1,5 ir aukštis 3, tūris (1/3)πr²h = 7,069.
4.Integralai
Atsakymas: A = 1,333
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
1 − x² = 0 → x = ±1
Integruokite
A = [1x − x³/3]−11 = 0,6667 − (−0,6667) = 1,333
Atsakymas
A = 1,333
5.Išvestinės
Atsakymas: f′(0.5) = 0,9182
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(x) + x·cos(x)
Įstatykite
f′(0,5) = 0,4794 + 0,5·0,8776 = 0,9182
Atsakymas
f′(0,5) = 0,9182
6.Išvestinės
Atsakymas: x = 3
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.