- •Раздел 5
- •I. Обыкновенные дифференциальные уравнения (ду)
- •II. Дифференциальные уравнения высших порядков.
- •III. Системы обыкновенных дифференциальных уравнений.
- •Контрольная работа
- •I. Дифференциальные уравнения 1-го порядка.
- •Задание №1 для контрольной работы* . Найти общее решение дифференциального уравнения
- •Задание №2 для контрольной работы. Даны дифференциальные уравнения 2-го порядка, допускающие понижение порядка. Найти частное решение, удовлетворяющее указанным начальным условиям.
- •3) Линейные неоднородные дифференциальные уравнения 2-го порядка с постоянными коэффициентами со специальной правой частью:
- •II. Дифференциальные уравнения 2-го порядка, допускающие понижение порядка.
- •1) Дифференциальное уравнение вида (не содержащее искомой функции у).
- •Задание №3 для контрольной работы*.
- •III. Система линейных дифференциальных уравнений 1-го порядка с постоянными коэффициентами.
- •Задание №4 для контрольной работы .
- •IV. Составить дифференциальное уравнение и найти решение.
- •Задание №5 для контрольной работы.
- •Раздел 6 кратные интегралы
- •1. Двойной интеграл
- •2. Тройной интеграл
- •Задания для контрольной работы.
- •Раздел 7
- •Вопросы для самопроверки.
- •Вопросы для самопроверки
- •Вопросы для самопроверки.
- •Контрольная работа . Ряды. Уравнения математической физики.
- •4. Разложить в ряд Фурье функцию на указанном интервале.*
- •5. Методом Фурье решить уравнение колебаний конечной струны длины 1 с граничными условиямии начальными условиями
- •Раздел 8 криволинейные и поверхностные интегралы элементы теории поля
- •Задания для контрольной работы
- •Для заметок
Вопросы для самопроверки
Выведите формулы для коэффициентов ряда Фурье.
Сформулируйте достаточные условия разложимости функции в ряд Фурье. Приведите примеры функций, удовлетворяющих и не удовлетворяющих этим условиям.
Выведите формулы для коэффициентов ряда Фурье для четных и не четных функций.
Представьте ряд Фурье в комплексной форме.
4. Уравнение математической физики.
К решению волнового уравнения сводятся задачи о поперечных колебаниях струны и продольных колебаниях стержней, о звуковых и электромагнитных колебаниях, о колебаниях газа и многие другие задачи о распространении колебаний в однородной среде. К решению уравнения теплопроводности сводятся задачи о распространении тепла в однородной среде, о фильтрации жидкостей или газов и др. задачи.
Пример. Найти решение уравнения с частными производными
![]()
удовлетворяющее
краевым условиям:
![]()
Решение: Пользуясь
методом Фурье, полагаем
![]()
Тогда заданное
уравнение преобразуется к виду
и распадается на два уравнения
и
решая которые, найдем![]()
![]()
где
и
- произвольные постоянные.
Используя условие
получим![]()
откуда следует:![]()
Каждому значению
соответствует частное решение
![]()
сумма которых
также будет решением данного уравнения
(
)
Используя условие
при
,
получим для определения
равенство
![]()
Это равенство есть
разложение в интервале (0, 1) данной
функции
в неполный ряд Фурье, содержащий только
синусы. Поэтому
(**)
Таким образом, сумма ряда (*), коэффициенты которого определяются формулами (**), есть частное решение данного уравнения, удовлетворяющее данным краевым условиям.
Вопросы для самопроверки.
Дайте классификацию уравнений с частными производными второго порядка. Приведите примеры.
Выведите уравнение колебаний струны. Сформулируйте краевую задачу о колебаниях струны, закрепленной на концах.
Изложите метод Фурье нахождения решения краевой задачи о колебаниях струны, закрепленной на концах.
Выведите уравнение распространения теплоты в стержне. Сформулируйте краевую задачу.
Изложите метод Фурье для нахождения решения уравнения теплопроводности.
Контрольная работа . Ряды. Уравнения математической физики.
1. Числовой ряд исследовать на абсолютную и условную сходимость. Для функционального ряда найти область сходимости и исследовать на границе области.*
|
1 |
а)
|
б)
|
в)
|
|
|
г)
|
д) |
|
|
2 |
а)
|
б)
|
в)
|
|
|
г)
|
д) |
|
|
3 |
а)
|
б)
|
в)
|
|
|
г) |
д) |
|
|
4 |
а)
|
б)
|
в)
|
|
|
г)
|
д) |
|
|
5 |
а)
|
б)
|
в)
|
|
|
г)
|
д) |
|
|
6 |
а)
|
б)
|
в) |
|
|
г)
|
д) |
|
|
7 |
а)
|
б)
|
в)
|
|
|
г)
|
д) |
|
|
8 |
а)
|
б)
|
в)
|
|
|
г)
|
д)
|
|
|
9 |
а)
|
б)
|
в)
|
|
|
г)
|
д)
|
|
|
10 |
а) |
б)
|
в)
|
|
|
г)
|
д) |
|
|
11 |
а)
|
б)
|
в)
|
|
|
г)
|
д) |
|
|
12 |
а)
|
б)
|
в)
|
|
|
г) |
д)
|
|
|
13 |
а)
|
б)
|
в) |
|
|
г)
|
д) |
|
|
14 |
а)
|
б)
|
в)
|
|
|
г) |
д)
|
|
|
15 |
а)
|
б)
|
в)
|
|
|
г)
|
д) |
|
|
16 |
а)
|
б)
|
в)
|
|
|
г)
|
д) |
|
|
17 |
а)
|
б)
|
в) |
|
|
г)
|
д) |
|
|
18 |
а)
|
б)
|
в)
|
|
|
г)
|
д) |
|
|
19 |
а)
|
б)
|
в)
|
|
|
г)
|
д)
|
|
|
20 |
а)
|
б)
|
в)
|
|
|
г)
|
д) |
|
|
21 |
а)
|
б)
|
в)
|
|
|
г)
|
д)
|
|
|
22 |
а)
|
б)
|
в)
|
|
|
г)
|
д) |
|
|
23 |
а)
|
б)
|
в)
|
|
|
г)
|
д) |
|
|
24 |
а)
|
б)
|
в)
|
|
|
г)
|
д)
|
|
2. Найти сумму ряда.*
|
1 |
а)
|
б)
|
|
|
в)
|
г)
|
|
2 |
а)
|
б)
|
|
|
в)
|
г)
|
|
3 |
а)
|
б)
|
|
|
в)
|
г)
|
|
4 |
а)
|
б)
|
|
|
в)
|
г)
|
|
5 |
а)
|
б)
|
|
|
в)
|
г)
|
|
6 |
а)
|
б)
|
|
|
в)
|
г)
|
|
7 |
а)
|
б)
|
|
|
в)
|
г)
|
|
8 |
а)
|
б)
|
|
|
в)
|
г)
|
|
9 |
а)
|
б)
|
|
|
в)
|
г)
|
|
10 |
а)
|
б)
|
|
|
в)
|
г)
|
|
11 |
а)
|
б)
|
|
|
в)
|
г)
|
|
12 |
а)
|
б)
|
|
|
в)
|
г)
|
|
13 |
а)
|
б)
|
|
|
в)
|
г)
|
|
14 |
а)
|
б)
|
|
|
в)
|
г)
|
|
15 |
а)
|
б)
|
|
|
в)
|
г)
|
|
16 |
а)
|
б)
|
|
|
в)
|
г)
|
|
17 |
а)
|
б)
|
|
|
в)
|
г)
|
|
18 |
а)
|
б)
|
|
|
в)
|
г)
|
|
19 |
а)
|
б)
|
|
|
в)
|
г)
|
|
20 |
а)
|
б)
|
|
|
в)
|
г)
|
|
21 |
а)
|
б)
|
|
|
в)
|
г)
|
|
22 |
а)
|
б)
|
|
|
в)
|
г)
|
|
23 |
а)
|
б)
|
|
|
в)
|
г)
|
|
24 |
а)
|
б)
|
|
|
в)
|
г)
|
3.
Найти три первых, отличных от нуля члена
разложения в степенной ряд решения
дифференциального уравнения
удовлетворяющего начальному условию![]()
|
1)
|
|
2)
|
|
|
3)
|
|
4)
|
|
|
5)
|
|
6)
|
|
|
7)
|
|
8)
|
|
|
9)
|
|
10) |
|
|
11)
|
|
12)
|
|
|
13)
|
|
14)
|
|
|
15) |
|
16)
|
|
|
17)
|
|
18)
|
|
|
19)
|
|
20)
|
|
|
21)
|
|
22)
|
|
|
23)
|
|
24)
|
|













































































































































