Читайте также:
|
|
1.Сформулируйте теорему Абеля для степенных рядов. Может ли ряд , расходящийся в точке , сходиться при ?
Если степенной ряд a0+a1x+a2x+…+anxn+… сходится при некотором х=х0, не равном нулю, то он сходится, и притом абсолютно, при всех х, удовлетворяющих условию |х|<|x0|; Если ряд a0+a1x+a2x+…+anxn+… расходится при некотором х=х1, то он расходится при всех х, удовлетворяющих условию |х|>|x1|
Данный ряд, расходящийся в точке -2 не может сходиться при х=3, т.к. |-2|<|3| следовательно согласно теореме Абеля ряд в точке х = 3 сходится, и притом абсолютно.
2.Сформулируйте теорему о почленном дифференцировании степенного ряда. Используя эту теорему, найдите сумму ряда при .
Теорема о почленном дифференцировании степенного ряда: пусть функция f(x) разлагается на интервале (-R,R) в степенной ряд: f(x) = a0+a1x+a2x2+…+anxn+…(1). Рассмотрим степенной ряд: a1+2a2x+…+nanxn-1+…(2), полученный почленным дифференцированием ряда (1). Тогда:
ряд (2) имеет тот же радиус сходимости R, что и ряд (1).
на всем интервале (-R,R) функция f(x) имеет производную f,(x), которая разлагается в степенной ряд (2).
∑nxn=x∑nxn-1=x∑(xn)’=x/(1-x)2
∑xn=x/(1-x) |x|<1 – сходится
∑nxn-1=(x/1-x)’=(1-x+x)/1/(1-x)2
3.Сформулируйте достаточное условие разложимости функции в ряд Маклорена. Докажите, что функция разлагается в ряд Маклорена на любом интервале .
Достаточное условие разложения функции в ряд Маклорена: пусть функция f(x) определена и бесконечно дифференцируема на интервале (-R,R). Если существует такая постоянная: M=const для любого х (-R, R) <M, n=0,1,2,…, то в этом интервале ряд Маклорена сводится к функции f(x). Имеем: (sinx)’=cosx; (sinx)’’=-sinx, (sinx)’’’=-cosx, (sinx)(4)=sinx. Отсюда видно, что последовательность производных функции sinx периодична с периодом 4. При х=0 получаем sin0=0, sin’(0)=1, sin’’(0)=0, sin’’’(0)=-1 В общем случае все производные четного порядка равны 0, а нечетного sin(2т+1)(0)=(-1)nОтсюда ряд Маклорена для sinx:Sinx=x-(x3/3!)+(x5/5!)-…+(1)n(x2n+1/(2n+1)!)+…
4. Сформулируйте достаточное условие разложимости функции в ряд Маклорена. Докажите, что функция разлагается в ряд Маклорена на всей числовой оси.
Достаточное условие разложения функции в ряд Маклорена: пусть функция f(x) определена и бесконечно дифференцируема на интервале (-R,R). Если существует такая постоянная: M=const для любого х (-R, R) <M, n=0,1,2,…, то в этом интервале ряд Маклорена сводится к функции f(x). Пусть f(x)=ex. В любом интервале (-r;r) имеем |f(n)(x)|= ex<er. В силу признака Даламбера отсюда следует, что функция еч равна сумме своего ряда Маклорена при хϵ(-r;r), а значит, и для любого х ввиду произвольности r. Поскольку f(n)(0)=e0=1 при любом n, получаем разложение ex=1+x+(x2/2!)+(x3/3!)+…+(xn/n!)+… справедливо для всех х.
5. Сформулируйте теорему о почленном дифференцировании степенного ряда. Используя эту теорему, найдите разложение функции в ряд Маклорена, исходя из разложения функции .
Теорема о почленном дифференцировании степенного ряда: пусть функция f(x) разлагается на интервале (-R,R) в степенной ряд: f(x) = a0+a1x+a2x2+…+anxn+…(1). Рассмотрим степенной ряд: a1+2a2x+…+nanxn-1+…(2), полученный почленным дифференцированием ряда (1). Тогда:
ряд (2) имеет тот же радиус сходимости R, что и ряд (1).
на всем интервале (-R,R) функция f(x) имеет производную f,(x), которая разлагается в степенной ряд (2)
ряд для cosx получается почленным дифференцированием ряда Sinx=x-(x3/3!)+(x5/5!)-…+(-1)n(x2n+1/(2n+1)!)+…
(Sinx)’=x’-(x3/3!)’+(x5/5!)’-…+((-1)n(x2n+1/(2n+1)!))’+…
Cosx=1-x2/2!+x4/4!-…+(-1)n(x2n/(2n!)
11.Найти значение а, при котором функция является решением дифференциального уравнения
12. Проверить, что функция
Найдем первую и вторую производные заданной функции:
Подставим полученные значения в уравнение:
- верно
13.Сформулируйте теорему существования и единственности решения задачи Коши для дифференциального уравнения первого порядка Проверьте выполнение условий этой теоремы для задачи ,
Если в некоторой окрестности точки (х0;у0) функция f(x,y) определенная, непрерывна и имеет непрерывную частную производную f’y, то существует такая окрестность точки (х0;у0), в которой задача Коши y’=f(x,y), y(x0)=y0имеет решение, притом единственное.
Подставим в исходное:
Запишем общее решение:
Подставим значения условий для задачи Коши
Ответ: с=3 и у= -3х.
14. Какое решение дифференциального уравнения называется особым? Найдите особое решение уравнения .
Особое решение дифференциального уравнения – это некоторая интегральная прямая уравнения, состоящая из особых точек.
Практика:
Решение уравнения, но есть особые решения при y(x)=0.
15.Дайте определение и приведите пример дифференциального уравнения с разделяющимися переменными. Приведите уравнение к виду уравнения с разделенными переменными. Одним из наиболее простых, но весьма важных типов дифференциальных уравнений являются уравнения с разделяющимися переменными. Это дифференциальные уравнения вида: y’=f(x)g(y), где f(x) и g(y) – непрерывные функции.
Проверим на однородность функцию:
=> однородны.
Уравнение с разделяющимися переменными.
Дата добавления: 2015-04-12; просмотров: 24 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |