Toán kỹ thuật 2: bài tập và câu hỏi ôn thi

Môn toán thứ hai cho kỹ sư: phương trình vi phân cấp hai, ma trận và vectơ, các kỹ thuật tích phân cùng thể tích tròn xoay, đạo hàm riêng và tích phân kép, chuỗi và đa thức Taylor, biến đổi Laplace và tích chập. Đây là những công cụ mà các môn mạch điện, dao động và điều khiển dựa vào.

Gói ôn nước rút (PDF)Bảng công thức, các bước phương pháp và bài tập có lời giải đầy đủ, sẵn sàng để in.

Các chủ đề trong môn học này

  1. Phương trình vi phântăng trưởng và suy giảm theo hàm mũ · Định luật làm nguội Newton · tuyến tính cấp mộtbài tính toán
  2. Ma trận và định thứcđịnh thức 2×2 · 3×3 và phép nhân · giá trị riêng và hệ phương trìnhbài tính toán
  3. Vectơ: tích vô hướng và tích có hướngđộ lớn và các thành phần · tích vô hướng · tích có hướng và mô-menbài tính toán
  4. Tích phânđa thức · hàm mũ, logarit và phép đổi biến · diện tích giữa các đường congbài tính toán
  5. Giải tích nhiều biếnđạo hàm riêng và tích phân kép · gradient, mặt phẳng tiếp xúc và quy tắc dây chuyền · điểm tới hạn và tích phân trên miềnbài tính toán
  6. Dãy số & chuỗicấp số cộng và cấp số nhân · hội tụ và chuỗi lũy thừa · đa thức Taylor và Maclaurinbài tính toán
  7. Biến đổi Laplacecác cặp trong bảng và các định lý giá trị · biến đổi ngược bằng phân thức đơn giản · Phương trình vi phân thường và hàm truyềnbài tính toán
  8. Tích chập và hệ LTItích chập rời rạc · tích chập liên tục · đáp ứng xung và chuỗi Fourierbài tính toán

Mẹo làm bài thi Toán kỹ thuật 2

  • Với một phương trình vi phân tuyến tính, hãy viết phương trình đặc trưng trước: các nghiệm của nó quyết định dạng của lời giải.
  • Khi tích phân từng phần, chọn u là thừa số trở nên đơn giản hơn khi đạo hàm.
  • Dùng bảng Laplace và phân tích thành phân thức đơn giản thay vì tính tích phân của biến đổi bằng tay.

Ví dụ có lời giải

Phương trình vi phânDễ
rr² + br + c?

Với phương trình y″ + 4y′ + 3y = 0, tìm nghiệm r của phương trình đặc trưng gần không nhất. Nó quyết định lời giải tắt chậm đến mức nào.

y″ + 4y′ + 3y = 0

Tìm r

Hiện các gợi ý
  1. Thế y = ert.
  2. r² + 4r + 3 = 0.
  3. Phân tích thành nhân tử hoặc dùng công thức nghiệm bậc hai.
Hiện đáp án và lời giải từng bước

Phương trình tuyến tính bậc hai: với y″ + b·y′ + c·y = 0, thử y = ert: điều này cho phương trình đặc trưng r² + b·r + c = 0. Hai nghiệm thực r₁ ≠ r₂ cho y = A·er₁t + B·er₂t (quá tắt dần); nghiệm kép r cho y = (A + Bt)·ert (tắt dần tới hạn); nghiệm phức −α ± jω cho y = e−αt(A cos ωt + B sin ωt) (dưới tắt dần, dao động). Các giá trị ban đầu y(0) và y′(0) xác định A và B. Viết dưới dạng y″ + 2ζωny′ + ωn²y = 0, ωn là tần số riêng và ζ là hệ số tắt dần: ζ < 1 thì dao động. Với đầu vào hằng, y″ + by′ + cy = c·K, nghiệm là giá trị xác lập K cộng đáp ứng tự do.

Phương trình đặc trưng

r² + 4r + 3 = (r + 1)(r + 3) = 0

Các nghiệm

r = −1, r = −3
gần không nhất: r = −1

Đáp số

r = −1

Nghiệm tổng quát là y = A·e−1t + B·e−3t.

Ma trận và định thứcTrung bình
A =−153−5−1−3−513

Tìm định thức det A của ma trận 3×3 A đã cho.

A = [−1 5 3; −5 −1 −3; −5 1 3]

Tìm det A

Hiện các gợi ý
  1. Khai triển theo hàng đầu tiên với dấu + − +.
  2. Mỗi số hạng là một phần tử nhân với định thức 2×2 còn lại khi bạn gạch bỏ hàng và cột của nó.
  3. định thức con: 0, −30, −10.
Hiện đáp án và lời giải từng bước

Ma trận: định thức của ma trận 2×2 là ad − bc. Với 3×3, khai triển theo một hàng: mỗi phần tử nhân với định thức của ma trận 2×2 còn lại sau khi bỏ hàng và cột của nó, với dấu xen kẽ + − +. Các giá trị riêng λ là nghiệm của det(A − λI) = 0; với 2×2 đó là λ² − (vết)·λ + det = 0.

Các định thức con 2×2 của hàng đầu

M₁₁ = 0, M₁₂ = −30, M₁₃ = −10

Khai triển phần bù đại số

det A = (−1)·0 − 5·(−30) + 3·(−10) = 120

Đáp số

det A = 120

Cách luyện tập hoạt động

  • “Luyện tập môn học này” trộn các bài từ mọi chủ đề của nó, giống một kỳ thi thật.
  • Mỗi bài tập có số liệu mới, nên bạn học phương pháp chứ không học thuộc đáp án.
  • Bí rồi? Hãy mở một gợi ý nhỏ trước, và chỉ xem giải thích đầy đủ khi cần.
  • Đề thi thử có tính giờ và không có gợi ý, và bạn nhận được điểm số cùng phần xem lại đầy đủ ở cuối.

Máy tính cho môn học này

Các môn học liên quan