- •Министерство образования и науки российской федерации
- •Дифференциальные уравнения первого порядка
- •Уравнения с разделёнными и разделяющимися переменными
- •Однородные уравнения первого порядка
- •Линейные уравнения первого порядка
- •Уравнение в полных дифференциалах
- •Интегрирующий множитель
- •Уравнения второго порядка, приводящиеся к уравнениям первого порядка
- •Линейные однородные уравнения. Определения и общие свойства
- •Линейные однородные уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами
- •Дифференциальные уравнения высших порядков
- •Уравнения вида
- •Линейные однородные уравнения го порядка с постоянными коэффициентами
- •Неоднородные линейные уравнения второго порядка
- •Неоднородные линейные уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами
- •Неоднородные линейные уравнения высших порядков
- •Системы обыкновенных дифференциальных уравнений
- •Системы линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами
- •Р я д ы Числовые ряды Числовой ряд. Сумма ряда. Необходимый признак сходимости ряда
- •Достаточные признаки сходимости рядов с положительными членами
- •Знакопеременные ряды
- •Функциональные ряды
- •Ряды Тейлора и Маклорена
- •Ряды Фурье
- •Ряды Фурье для четных и нечетных функций
- •Ряд Фурье для функции с периодом
- •К о м б и н а т о р и к а
- •Общие правила комбинаторики
- •Соединения в комбинаторике
- •Размещения без повторений
- •Перестановки без повторений
- •Сочетания без повторений
- •Размещения с повторениями
- •11 12 13 14 15 16 17 19
- •Перестановки с повторениями
- •Т е о р и я в е р о я т н о с т е й Случайные события Основные понятия теории вероятностей
- •Основные теоремы теории вероятностей Теорема сложения вероятностей несовместных событий
- •Зависимые и независимые события. Условная вероятность
- •Теорема умножения вероятностей
- •Теорема сложения вероятностей совместных событий
- •Вероятность появления хотя бы одного события
- •. Формула полной вероятности
- •Формула Бейеса
- •Повторение испытаний
- •Формула Бернулли
- •Локальная теорема Лапласа
- •. Формула Пуассона
- •Интегральная теорема Лапласа
- •Случайные величины Случайная величина. Виды случайных величин
- •Закон распределения вероятностей дискретной случайной величины
- •Числовые характеристики дискретных случайных величин
- •Математическое ожидание дискретной случайной величины
- •Дисперсия дискретной случайной величины
- •Плотность распределения вероятностей непрерывной случайной величины
- •Числовые характеристики непрерывных случайных величин
- •Законы распределений
- •Равномерное распределение
- •Нормальное распределение
- •. Правило трёх сигм
- •Показательное распределение
- •Функция надёжности
- •Элементы математической статистики Основные сведения из математической статистики
- •Статистическое распределение выборки. Полигон и гистограмма
- •1 4 6
- •10 15 25
- •Статистические оценки параметров распределения
- •Оценка генеральной дисперсии по исправленной выборочной
- •Точность оценки, доверительная вероятность (надёжность). Доверительный интервал
- •Методы расчёта сводных характеристик выборки
- •Сведение первоначальных вариант к равноотстоящим
- •Оценка отклонения теоретического и эмпирического распределений от нормального. Асимметрия и эксцесс
- •Элементы теории корреляции
- •. (1)
- •(4) . (5) Корреляционная таблица
- •Отыскание параметров выборочного уравнения прямой линии регрессии по сгруппированным данным
- •Методика вычисления выборочного коэффициента корреляции
- •. Статистическая проверка статистических гипотез
- •Линейное программирование Задача линейного программирования
- •Построение математической модели
- •Графическое решение задачи линейного программирования
- •Симплексный метод решения задачи линейного программирования
- •Решение задачи 1 симплексным методом
- •Искусственное начальное решение. Метод больших штрафов.
- •Особые случаи применения симплекс-метода
- •1.7.2 Бесконечное множество решений
- •1.7.4 Неограниченные решения
- •1.7.5 Промежуточное вырожденное решение
- •Задача о назначениях
- •4 Изменение запаса ресурса продукта а 7
- •1 Изменение единицы стоимости продукта а 4
- •Заключение
Ряды Тейлора и Маклорена
Прежде чем говорить о рядах Тейлора выведем формулу Тейлора.
Предположим,
что функция
имеет все производные до
го
порядка включительно в некотором
промежутке, содержащем точку
.
Найдем многочлен
степени не выше
,
значение которого в точке
равняется значению функции
в этой точке, а значения его производных
до
го
порядка в точке
равняются значениям соответствующих
производных от функции
в этой точке
.
(13)
Естественно
ожидать, что такой многочлен в некотором
смысле «близок» к функции
.
Будем
искать этот многочлен в форме многочлена
по степеням
с неопределенными коэффициентами
.
(14)
Коэффициенты
определим так, чтобы удовлетворялись
условия (13). Предварительно найдем
производные от
(15)
Подставляя
в левые и правые части равенства (14) и
(15) вместо
значение
и заменяя на основании равенства (13)
через
,
через
и т.д., получим:

откуда находим
(16)
Подставляя
найденные значения
в формулу (14), получим
.
(17) Обозначим через
разность значений данной функции
и построенного многочлена
:
,
откуда
,
или в развернутом виде

Последнее выражение называется формулой Тейлора.
Допустим,
что в рассматриваемой окрестности точки

,
тогда, переходя к пределу, справа получим
бесконечный ряд, который называется
рядом Тейлора:
(18)
Если
в ряде Тейлора положим
,
то получим частный случай ряда Тейлора,
который называется рядом Маклорена:
(19)
На
примере покажем разложение функции
в
ряд Маклорена.
Подставив полученные значения в формулу (19), получим:

Поступая аналогичным образом, получим разложение в ряд Маклорена функций:

Ряды Фурье
Функциональный ряд вида
(20)
называется
тригонометрическим рядом, где
коэффициенты
тригонометрического ряда. Если ряд (20)
сходится, то его сумма есть периодическая
функция
с периодом
,
так как
и
являются периодическими функциями с
периодом
.
Таким образом
.
Определим коэффициенты ряда (20).
Пусть
периодическая с
функция
такова, что она представляется
тригонометрическим рядом, сходящимся
к данной функции в интервале
,
т.е. является суммой этого ряда:
.(21)
Проинтегрируем
обе части равенства (21) в пределах от
до
:

Вычислим отдельно каждый интеграл, встречающийся в правой части:

Следовательно,
,откуда
(22)
Для
вычисления остальных коэффициентов
ряда нам потребуются некоторые
определенные интегралы (доказать
самостоятельно). Если
и
- целые числа, то имеют место следующие
равенства:
если
,
то
(23)
если
же
,
то
(24)
Для
определения коэффициента
при каком-либо определенном значении
умножим обе части равенства (21) на
и проинтегрируем в пределах от
до
:

Принимая
во внимание формулы (23) и (24), заметим,
что все интегралы в правой части равны
нулю, кроме интеграла с коэффициентом
.
Следовательно,
,
откуда
(25)
Умножая
обе части равенства (21) на
и снова интегрируя в тех же пределах,
получим:
,
откуда
(26)
Коэффициенты,
определенные по формулам (22), (25), (26)
называются коэффициентами Фурье
функции
,
а тригонометрический ряд (20) с такими
коэффициентами называетсярядом Фурье
функции
.
Если
периодическая функция
с
периодом
-кусочно-монотонная
и ограниченная на
,
то ряд Фурье, построенный для этой
функции, сходится во всех точках. Сумма
полученного ряда
равна значению функции
в
точках непрерывности функции. В точках
разрыва функции
сумма ряда равняется среднему
арифметическому пределов функции
справа и слева, т.е. если
точка
разрыва функции
,
то
.
Периодическая
функция
обладает свойством
,
каково бы ни было число
,
поэтому при вычислении коэффициентов
Фурье мы можем заменить промежуток
интегрирования
промежутком интегрирования
,
т.е.
(27)
