- •Часть I математика Раздел 1. Дифференциальное исчисление
- •1.1 Определение производной. Таблица производных
- •1.2. Основные правила дифференцирования
- •1.3. Численное дифференцирование
- •1.4. Примеры
- •1.5. Варианты заданий
- •2.3. Таблица простейших интегралов
- •2.4. Основные методы интегрирования
- •Раздел 2. Интегральное исчисление
- •2.1. Первообразная функция и неопределенный интеграл
- •2.2. Основные свойства неопределенного интеграла
- •2.5. Основные понятия и свойства определенного интеграла
- •2.6. Основные методы интегрирования
- •2.7. Численное интегрирование
- •2.8. Примеры
- •2.9. Варианты заданий
- •Раздел 3. Дифференциальные уравнения
- •3.1. Основные определения
- •3.2. Уравнения с разделяющимися переменными
- •3.3. Однородные уравнения первого порядка
- •3.4. Линейные уравнения первого порядка
- •3.5. Численные методы решения дифференциальных уравнений
- •3.6. Примеры
- •I. Метод Лагранжа
- •II. Метод Бернулли
- •3.7. Варианты заданий
- •Раздел 4. Элементы теории вероятностей
- •4.1 Классификация событий. Действия над событиями
- •4.2. Классическое определение вероятности
- •4.3 Основные формулы комбинаторики
- •4.4. Теоремы умножения и сложения вероятностей
- •4.5. Примеры
- •4.6. Варианты заданий
- •4.7. Формулы полной вероятности и Байеса
- •4.8. Примеры
- •4.9 Варианты заданий
- •4.10. Повторные испытания
- •4.11. Примеры
- •4.12. Варианты заданий
- •Раздел 5. Случайные величины
- •5.1. Понятие случайной величины. Функция распределения
- •5.2. Дискретные случайные величины (дсв)
- •5.3. Непрерывные случайные величины (нсв)
- •5.4. Числовые характеристики случайных величин
- •5.5. Примеры
- •5.6. Варианты заданий
- •Раздел 6. Основы статистики. Регрессионный анализ
- •6.1. Основы математической статистики
- •6.1.1. Примеры
- •6.1.2. Варианты заданий
- •6.2. Регрессионный анализ
- •6.2.1. Примеры
- •6.2.2. Варианты заданий
- •Часть II информатика Раздел 1. Операционные системы
- •1.1. Примеры
- •1.2. Варианты заданий
- •Раздел 2. Текстовые редакторы
- •2.1. Примеры выполнения заданий
- •3.2. Варианты заданий
- •Раздел 3. Табличный процессор Excel
- •3.1. Примеры выполнения заданий
- •3.2. Варианты заданий
- •Раздел 4. Графические редакторы
- •4.1. Примеры выполнения заданий
- •4.2. Варианты заданий
- •Раздел 5. Электронные базы данных Access
- •5.1. Примеры выполнения заданий
- •5.2. Варианты заданий
- •Раздел 6. Интернет
- •6.1. Примеры выполнения заданий
- •6.2. Варианты заданий
- •Библиографический список
3.6. Примеры
№1. Найти общий интеграл уравнения 6ex cos2y dx + (1 – 2ex) ctg y dy=0.
Решение. Разделим переменные в данном уравнении, поделив обе его части на выражение cos2y (1 – 2ex):
.
Интегрируя обе части уравнения, имеем
–3
ln|1–2ex|+ln|tg
y|
= ln
|C|,
C![]()
(поскольку C – произвольная постоянная, то для удобства дальнейших преобразований мы заменили С на ln|C|). Отсюда
или
.
Получили общий интеграл данного уравнения. При делении на
cos2y
(1–2ex)
мы могли потерять решения
,
k
– целое число,
x=
–ln2,
но они содержатся в общем интеграле,
если подставить значение С
= 0.
№2.
Найти частное решение уравнения
если у=–1
при х=1.
Решение. Перепишем уравнение в виде
х2dy = (xy + y2)dx (*)
и воспользуемся подстановкой у=uх. Тогда dy= udх+ хdu. Подставив выражение у и dy в уравнение (*), имеем
х2(udх + хdu)=(х.uх+u2х2)dх;
x2(udx+xdu)=x2(u+u2)dx;
udx+xdu= udx+ u2dx; т.е.
xdu= u2dx.
Получили уравнение с разделяющимися переменными. Разделив переменные и интегрируя, получим
.
Так как u=
,
то
.
Используя начальные условия х=1, у= –1, имеем 1=ln1+C, откуда С=1. Следовательно,
,
Отсюда получаем
искомое
частное решение данного уравнения
.
№3.
Решить уравнение
.
Решение. Здесь P(x)=–ctgx, Q(x)=sinx. Решим уравнение двумя методами.
I. Метод Лагранжа
Найдем сначала
общее решение соответствующего ЛОДУ
,
т.е.
.
Предположим, что
(у=0
– решение данного уравнения), разделяя
переменные и интегрируя, получим
,
,
Отсюда
.
Общее решение
ЛНДУ ищем в виде
.
Найдем
.
Подставим у
и
в исходное уравнение:
или
.
Получили
или
.
Тогда
.
Следовательно, общее решение исходного уравнения есть y=(x+C) sin x.
II. Метод Бернулли
Пусть
.
Тогда
и
уравнение принимает вид
,
или
.
Подберем функцию
u(x)
так, чтобы
выражение в скобках равнялось нулю,
т.е. решим первое дифференциальное
уравнение с разделяющимися переменными
,
![]()
.
Откуда u=С1sin x.
Пусть С1=1, u=sin x.
,
отсюда
,
т.е.
.
Итак, y=(x+C)·sin
x,
есть общее
решение данного ЛНДУ.
№4.
Решить методом Рунге – Кутта
дифференциальное уравнение
при начальном условии у(0)
= 1 на отрезке [0; 0,5] с шагом 0,1.
Решение.
Для i = 0 вычислим коэффициенты ki:
![]()
![]()
![]()
![]()

Последующие вычисления приводить не будем, а результаты представим в виде таблицы.
|
i |
xi |
k |
yi |
yi |
|
|
0 |
0 |
1 |
0,1000 |
0,1104 |
1 |
|
2 |
0,1100 |
||||
|
3 |
0,1105 |
||||
|
4 |
0,1211 |
||||
|
1 |
0,1 |
1 |
0,1210 |
0,1325 |
1,1104 |
|
2 |
0,1321 |
||||
|
3 |
0,1326 |
||||
|
4 |
0,1443 |
||||
|
2 |
0,2 |
1 |
0,1443 |
0,1569 |
1,2429 |
|
2 |
0,1565 |
||||
|
3 |
0,1571 |
||||
|
4 |
0,1700 |
||||
|
3 |
0,3 |
1 |
0,1700 |
0,1840 |
1,3998 |
|
2 |
0,1835 |
||||
|
3 |
0,1842 |
||||
|
4 |
0,1984 |
||||
|
4 |
0,4 |
1 |
0,1984 |
0,2138 |
1,5838 |
|
2 |
0,2133 |
||||
|
3 |
0,2140 |
||||
|
4 |
0,2298 |
||||
|
5 |
0,5 |
|
1,7976 |
||
№5. Решим предыдущий пример методом Эйлера.
Решение.
Применяем формулу
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
Производя аналогичные вычисления далее, получаем таблицу значений:
|
i |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
xi |
0,0 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
|
yi |
1 |
1,1 |
1,22 |
1,362 |
1,528 |
1,721 |
Для сравнения точности приведенных методов численного решение данного уравнения решим его аналитически и найдем точные значения функции у на заданном отрезке.
Уравнение
является линейным неоднородным
дифференциальным уравнением первого
порядка. Решим соответствующее ему
однородное уравнение.
![]()
![]()
Решение неоднородного
уравнения имеет вид
.
![]()
![]()

Общее решение:
.
C
учетом начального условия:
![]()
Частное решение:
.
Для сравнения полученных результатов составим таблицу.
|
i |
xi |
yi |
||
|
Метод Эйлера |
Метод Рунге-Кутта |
Точное значение |
||
|
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
|
1 |
0,1 |
1,1 |
1,1104 |
1,1103 |
|
2 |
0,2 |
1,22 |
1,2429 |
1,2428 |
|
3 |
0,3 |
1,362 |
1,3998 |
1,3997 |
|
4 |
0,4 |
1,528 |
1,5838 |
1,5837 |
|
5 |
0,5 |
1,721 |
1,7976 |
1,7975 |
Как видно из полученных результатов метод Рунге – Кутта дает наиболее точный ответ. Точность достигает 0,0001. Кроме того, следует обратить внимание на то, ошибка (расхождение между точным и приближенным значениями) увеличивается с каждым шагом вычислений. Это обусловлено тем что, во-первых, полученное приближенное значение округляется на каждом шаге, а во-вторых – тем что, в качестве основы вычисления принимается значение, полученное на предыдущем шаге, т.е. приближенное значение. Таким образом, происходит накопление ошибки.
Это хорошо видно из таблицы. С каждым новым шагом приближенное значение все более отличается от точного.
