Математика для заочной формы обучение. Методические указания и контрольные задания по дисциплине Математика и математическая статистика

• Название: Методические указания и контрольные задания по дисциплине Математика и математическая статистика
• Дата: 14.01.2023
• Размер: 104.25 Kb.
• Имя файла: Математика для заочной формы обучение.docx
• Тип: Методические указания; #886564
• страница: 3 из 4

Определение дифференциала функции
С понятием производной тесно связано понятие дифференциала. Чтобы выяснить сущность этого понятия, рассмотрим функцию у =f(х), заданную в интервале (а, b) и имеющую в некоторой точке х этого интервала производную у' = f'΄(x). Придадим х приращение Δх, отличное от нуля, но не выводящее из интервала задания функции. Через Δy обозначим соответствующее приращение функции. Так как отношение при стремлении Δх к нулю стремится к производной у', а разность между переменной, имеющей предел, и этим пределом есть величина бесконечно малая, то величина - у' стремится к нулю вместе с Δх. Предыдущее равенство можно записать в форме Δy= у' Δx+α Δx, где α – стремится к нулю вместе с Δх.

Обозначив αΔх = β , мы видим, что при бесконечно малом Δх переменная β также есть бесконечно малая величина и притом стремящаяся к нулю быстрее, чем Δх, так как

= 0.

Таким образом, величина β есть бесконечно малая более высокого порядка, чем Δх. Это означает, что при весьма малых Δх величина β во много раз меньше, чем Δх. Доказательство этого факта имеется во многих руководствах по математическому анализу, но оно выходит за рамки нашей программы.

Таким образом, при малых Δх величиной β = α Δх часто пренебрегают и довольствуются приближенной формулой Δy = f '(x) Δx.

Определение. Дифференциалом или главной частью приращения функции у = f(х) в точке х, соответствующим приращению Δх, называется произведение производной f '(х), вычисленной в точке х, на Δх.

Дифференциал функции у =f(х) обозначается через dy или df(x). Таким образом, dу = у 'Δх или df(x) =f '(х) Δх.

Из определения дифференциала следует, что он является функцией двух независимых переменных – точки х и приращения Δх.

Одним из основных свойств дифференциала, которое имеет широкое применение на практике – это то, что, пренебрегая бесконечно малыми более высокого порядка, можно приближенно заменять Δу – приращение функции ее дифференциалом dy.

4. 
   Определение первообразной функции
   

Функция F(х) называется первообразной для функции f(х) на заданном промежутке, если для всех х из этого промежутка F^/(х) = f(х). (Для краткости при нахождении первообразных промежуток на котором задана функция, обычно не указывается).

Теорема: Если F(х) одна из первообразных для функции f(х) на заданном промежутке, то множество всех первообразных этой функции имеет вид: F(х) + С, где С – любое число.

Для нахождения общего вида первообразной можно воспользоваться таблицей:

Функция f(х)	к (постоянная)	хп, п ≠-1		sin x	cos x
Множество её первообразных F(х)	кх+С			- cos x+C	sin x+C	tg x+C	-ctg x+C

Примеры:

1. 
   Показать, что функция F(х) является первообразной функции f(х) на всей числовой прямой:
   

а)F(х)= , f(х)=х⁶; б) F(х)=4х³-х+1, f(х)= 12х²-1.

а) F’(х)= ’= =х⁶=f(х). б) F’(х)= (4х³)’-х’+1’=12х²-1=f(х).

2. 
   Найти одну из первообразных для функции f(х)= х¹²+3.
   

Используя таблицу первообразных получим F(х)= +3х+С= +3х+С.

3. 
   Для функции f(х)=х+5 найти такую первообразную, график которой проходит через точку А(2;5).
   

Все первообразные функцииf(х)=х+5 находят по таблице F(х)= +5х+С. Найдем число С, такое, чтобы график функции проходил через точку А. Подставляя вместо х=2, F(х)=5, получаем 5= +5·2+С. Следовательно С= 5-14=-9. Значит F(х)= +5х-9.
Определение неопределённого интеграла
Пусть f(x) - функция, заданная на объединении интервалов вещественной оси. Набор всех первообразных для f(x) называется неопределённым интегралом от f(x) и обозначается ∫f(x)dx. Операция нахождения неопределённого интеграла по заданной функции f(x) называется интегрированием этой функции; найти неопределённый интеграл означает проинтегрировать данную функцию. Функцияf(x), записанная после знака интеграла (или, как часто говорят, под знаком интеграла), называется подынтегральной функцией.

Согласно доказанным выше теоремам о виде первообразных, неопределённый интеграл от функции f(x) состоит из функций вида F(х)+С, где F(х) - какая-либо фиксированная первообразная для f(x), а С- величина, постоянная на каждом из непересекающихся интервалов, на которых задана функцияf(x). Поэтому можно написать такую формулу: ∫f(x)dx=F(х)+С.

Итак, для того чтобы доказать равенство ∫f(x)dx=F(х)+С, достаточно проверить, что F(х) - первообразная для f(x), то есть что F′(х)=f(x).
Таблица неопределённых интегралов

1.		9.
2.		10.
3.	, ≠ – 1	11.
4.		12.
5.		13.
6.		14.
7.		15.
8.		16.

Определение определённого интеграла

Для вычисления определенных интегралов от непрерывных функций с конечными пределами необходимо, пользуясь известными методами интегрирования, получить первообразную от интегрируемой функции и, применяя формулу Ньютона-Лейбница , найти разность значений первообразной при подстановке вместо переменной верхнего и нижнего пределов интегрирования.

Задание № 1
Решение типовых примеров рассмотрено в теоретическом материале*

В задачах 1-10 решить системы уравнений

А) методом Крамера

В) методом Гаусса

Вариант 1

б)

в)

Вариант 2

б)

в)

Вариант 3

б)

в)

Вариант 4

б)

в)

Вариант 5

a

б)

в)

Вариант 6

a

б)

в)

Вариант 7

a

б)

в)

Вариант 8

a

б)

в)

Вариант 9

a

б)

в)

Вариант 10

a

б)

в)

Задание № 2
В задачах 11-20 вычислить пределы функции:

11. a) ; б) ; в) .

12. a) ; б) ; в) .

13. a) ; б) ; в) .

14. a) ; б) ; в) .

15. a) ; б) ; в) .

16. a) ; б) ; в) .

17. a) ; б) ; в) .

18. a) ; б) ; в) .

19. a) ; б) ; в) .

20. a) ; б) ; в) .
Решение типовых примеров
Вычислить пределы:

№ 1.

Для нахождения предела данной функции заменим аргумент х его предельным значением (выполним непосредственную подстановку):

=4·3 – 3²+8=12 – 9 + 8=11

№2. = .

Непосредственная подстановка приводит к неопределенности типа .

Чтобы раскрыть эту неопределенность, разложим числитель и знаменатель на множители и до перехода к пределу сократим дробь на множитель х-2.

Числитель – квадратный трехчлен разложим на множители:

2х² + х – 10 = 0

D = (1)² – 4·2· (– 10) = 1+80=81 (Если корень не извлекается нацело (получается дробное число с запятой), очень вероятно, что дискриминант вычислен неверно либо в задании опечатка)

= = 9

x₁ = = = 2. х₂ = = =

2х² + х – 10 =2 (х-2)(х+ )

= = = = . Ответ: .

№2.

Сначала мы смотрим на числитель и находим х в старшей степени. Старшая степень в числителе равна двум. Теперь смотрим на знаменатель и тоже находим х в старшей степени. Старшая степень знаменателя равна двум. Затем мы выбираем самую старшую степень числителя и знаменателя: в данном примере они совпадают и равны двойке. Итак, метод решения следующий: для того, чтобы раскрыть неопределенность необходимо разделить числитель и знаменатель на хв старшей степени.

= = (Разделим числитель и знаменатель на х²) = = = = . Ответ: .