- •Введение
- •I. Вычисление пределов функции
- •Найти следующие пределы:
- •2.1. 2.2.
- •2.54. 2.55.
- •III. Исследование функций и построение графиков
- •Исследовать функции и построить их графики:
- •Формула замены переменной в определенном интеграле
- •Вычисление объема тела вращения
- •Понятие несобственного интеграла
- •6.34. 6.35.
- •Вычисление площади поверхности вращения
- •7.1. 7.2.
- •Линейные дифференциальные уравнения первого порядка
- •Уравнение Бернулли.
- •Уравнения высших порядков, допускающие понижение порядка
- •4. Вычислить площадь фигуры, ограниченной линиями:
- •5. Исследовать сходимость ряда:
- •6. Решить дифференциальное уравнение первого порядка:
- •2.51.2.52.
- •4.22. 4.23.4.24.
- •8.1. 8.2. 8.3. 8.4. 8.5. 8.6. 8.7. 8.8. 8.9. 8.10. 8.11.
Вычисление площади поверхности вращения
Пример
6.2.
Найти площадь поверхности, образованной
вращением вокруг оси
:
дуги кубической параболы
заключенной между прямыми
и![]()
Поверхность,
образуемая вращением дуги АВ вокруг
оси
,
состоит из одинаковых частей. Поэтому,
и согласно формуле:

имеем
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
y
x
B
A
![]()
![]()
![]()
![]()


Вычислить площадь поверхности, образованной вращением
вокруг оси Ox:
6.16.
Дуги параболы
между точками пересечения с прямой
.
6.17.
Одной волны синусоиды
.
6.18.
Дуги кубической параболы
от начала координат до
.
6.19.
Параболы
от начала координат до
.
6.20.
Дуги
,
отсеченной прямой
.
Вычисление объема тела вращения
Пример
6.3.
Вычислить объем тела, образованного
вращением вокруг оси
фигуры, ограниченной параболой
и прямой
.
Решение.
Построив параболу
и прямую
,
получим параболический сегмент
.
При вращении его вокруг оси
образуется
сегмент параболоида вращения.
y
x
A
B
a
![]()


Объем полученного тела находим по формуле:

![]()
![]()
Найти объем тела, образованного вращением фигуры, ограниченной линиями:
6.21.
вокруг оси
.
6.22.
![]()
вокруг оси
.
6.23.
вокруг прямой![]()
6.24.
(одной волной),
вокруг оси
.
6.25.
![]()
вокруг оси
.
6.26.
![]()
![]()
![]()
вокруг
оси
.
6.27.
![]()
вокруг оси
.
6.28.
![]()
вокруг прямой
.
6.29.
![]()
вокруг оси
.
6.30.
![]()
вокруг оси
.
6.31.
![]()
вокруг оси
.
6.32.
![]()
вокруг оси
.
6.33.
![]()
вокруг оси
.
Понятие несобственного интеграла
Несобственным
интегралом
от функции
на полуинтервале
называется предел функции
при
,
стремящемся к
,
т.е.
![]()
Если предел, стоящий в правой части равенства, существует и конечен, то несобственный интеграл называется сходящимся (к данному пределу), в противном случае – расходящимся. Работая с несобственными интегралами, обычно выделяют две задачи:
- исследование вопроса о сходимости заданного несобственного интеграла;
- вычисление значения интеграла в случае, если он является сходящимся.
Пример
6.4. Вычислить
![]()
Решение.
По
определению
![]()
Для нахождения интеграла, стоящего под знаком предела, используем формулу Ньютона – Лейбница:
![]()
Тогда
![]()
Таким образом, искомый несобственный интеграл сходится к 1.
Если
рассматривать несобственный интеграл
на интервале
,
то его можно представить как сумму двух
интегралов, т.е.
![]()
Если интегралы, входящие в правую часть равенства, сходятся, то рассматриваемый интеграл называется сходящимся, а если хотя бы один из интегралов правой части расходится, то – расходящимся.
Пример
6.5. Вычислить
![]()
Представим
интеграл в виде суммы двух интегралов
и исследуем их на сходимость, полагая
.
![]()
т.е.
первый интеграл сходится к 1.
т.е.
второй интеграл расходится, а,
следовательно, расходящимся будет и
несобственный интеграл
![]()
Вычислить несобственные интегралы (или установить их расходимость):
6.34. 6.35.
6.36.
6.37.![]()
6.38.
6.39.![]()
6.40.
6.41.![]()
6.42.
6.43.![]()
6.44.
6.45.
6.46.
6.47.
6.48.
6.49.
VII. Исследование на сходимость числовых рядов
Общие признаки сходимости ряда:
1.
Критерий Коши сходимости числового
ряда. Для того, чтобы ряд
![]()
сходился, необходимо и достаточно,
чтобы для любого
нашелся номер
,
такой, что для любых
выполнялось условие
.
2. Необходимое условие сходимости ряда.
Если
ряд
сходится, то его общий член стремится
к нулю, т.е.
.
Признаки сходимости знакоположительных рядов
Ряд
в котором все
называется знакоположительным.
Общий признак сходимости знакоположительных рядов
Для
того, чтобы знакоположительный ряд
![]()
сходился, необходимо и достаточно,
чтобы последовательность его частичных
сумм была ограничена сверху.
Признаки сравнения знакоположительных рядов
Пусть
даны два знакоположительных ряда
и
Тогда:
1)
если
при всех
то из сходимости ряда
следует
сходимость ряда
а из расходимости ряда
следует расходимость ряда![]()
2)
если существует
не равный нулю и конечный, то ряды
и
сходятся и расходятся одновременно;
3)
если
при всех
,
то из сходимости ряда
вытекает сходимость ряда
а из расходимости ряда
вытекает расходимость ряда![]()
Признак Коши
Пусть
для знакоположительного ряда
существует предел
Тогда:
а)
если
![]()
то ряд
сходится;
б)
если
то ряд
расходится;
Примечание.
Если
![]()
то теорема не дает ответа на вопрос о
сходимости ряда.
Признак Даламбера
Пусть
для знакоположительного ряда
существует
предел
Тогда справедливы следующие утверждения:
а)
если
,
то ряд
сходится;
б)
если
,
то ряд
расходится.
Примечание.
Теорема не дает ответа на вопрос о
сходимости ряда, если
![]()
Интегральный признак Коши
Пусть
члены ряда
положительны и убывают, т.е.
и пусть
- непрерывная положительная убывающая
функция, определенная при
такая, что
тогда
интеграл
и ряд
сходятся
или расходятся одновременно.
Пример 7.1. Исследовать по признаку Даламбера сходимость ряда
![]()
Решение.
Зная,
-й
член ряда, находим следующий за ним
(
)-й
член, заменяя в выражении
-го
члена
через (
).
Затем ищем предел отношения последующего
члена
к предыдущему
при неограниченном возрастании![]()
![]()
![]()
![]()
Здесь,
следовательно, согласно признаку
Даламбера данный ряд сходится.
Пример
7.2.
Исследовать по признаку Коши сходимость
ряда
![]()
Решение.
![]()
Здесь
следовательно, согласно признаку Коши
данный ряд сходится.
Пример 7.3. Исследовать по признаку сравнения сходимость ряда:
![]()
Решение. Сравним данный ряд с гармоническим рядом:
![]()
Каждый
член
данного ряда, начиная со второго, больше
соответствующего члена
гармонического ряда:
и, так как гармонический ряд расходится,
то, согласно признаку сравнения, данный
ряд также расходится.
Пример 7.4. Исследовать по признаку сравнения сходимость ряда:
![]()
Решение.
Сравним данный ряд с бесконечной
геометрической прогрессией:
,
которая представляет сходящийся ряд.
Каждый член исследуемого ряда
,
начиная с третьего, меньше соответствующего
члена
бесконечной геометрической прогрессии:
следовательно,
согласно признаку сравнения, исследуемый
ряд является сходящимся.
Пример 7.5. Исследовать по интегральному признаку сходимость ряда:
![]()
Решение.
Заменяем в заданном выражении общего
члена ряда
номер
непрерывной переменной
и убеждаемся, что полученная функция
является непрерывной и убывающей во
всем бесконечном интервале изменения
.
Затем находим несобственный интеграл
от
с бесконечным верхним пределом.

![]()

![]()
Здесь несобственный интеграл расходится. Следовательно, согласно интегральному признаку, и данный ряд также расходится.
Исследовать на сходимость следующие ряды:
