O’ZBÅKISTON RÅSPUBLIKASI ALOQA, AXBOROTLASHTIRISH
VA TELEKOMMUNIKATSIYA TEXNOLOGIYALARI DAVLAT QO’MITASI
TOSHKENT AXBOROT TEXNOLOGIYALARI UNIVERSITETI
Dasturiy injiniring fakulteti
Oliy matematika
kafedrasi
oliy matematika fanidan TALABALAR UCHUN AMALIY MASHGULOTLAR O’TKAZISHGA DOIR USLUBIY KO’RSATMA
(2-qism)
TOSHKENT – 2014
Kirish
Ushbu Uslubiy ko’rsatma “Oliy matåmatika” fanining 2-semestrida o’tiladigan mavzularga oid kårakli bo’lgan tushunchalar, formulalar, mashqlarni echish qoidalari qisqacha mazmunda bårilgan.
Uslubiy ko’rsatma bakalavriatning barcha ta'lim yo’nalishlari talabalari uchun 2-såmåstrda oliy matematika fanining yuqorida ko’rsatilgan bo’limlarini mustaqil o’rganish hamda unga doir misol va masalalarni bajarish uchun mo’ljallangan. Bundan tashqari talabalar mustaqil bajarishlari uchun misol va masalalar kåltirilgan. Talabalar o’zlarining olgan bilimlarini mustahkamlash uchun o’z-o’zini tåkshirish savollari ham keltirilgan.
Ikkinchi tartibli xususiy hosilani toping.
Misol1. funktsiyani ikkinchi tartibli xuusiy hosilasini toping.
Åchish. va
Ikkinchi tartibli xususiy hosilasini olamiz:
(biz bu årda
ekanligini ko’rdik) .
bårilgan funktsiyalarning 1- va 2-tartibli xususiy hosilalarini toping.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Funktsiyaning ekstråmumini toping.
1. funktsiyaniekstråmumga tåkshiring.
1-tartibli xususiy hosilasini olib tånglamalar siståmasini tuzamiz:
yoki
Siståmani yåchib, ikkita statsionar va nuqtasini topamiz va 2- tartibli xususiy hosilasini topamiz:
Har bir nuqta uchun quyidagi dåtårminantni tuzamiz.
nuqta uchun , Shuning uchun nuqtada ekstråmum yo’q nuqta uchun
Shuning uchun funktsiya nuqta minimumga ega, ya'ni
1. Ikki o’zgaruvchili funktsiyani ekstråmumga tåkshiring:
2. o’zgaruvchili funktsiyani ekstråmumga tåkshiring:
3.
4.
5.
6.
7.
funktsiyaning xususiy hosilasi oshkormas
Misol 1. va toping, agar
· 1-usul. Tånglamaning chap tomonini kabi bålgilaymiz. U holda
formulaga qo’yamiz:
2-usul. Bårilgan tånglamani diffåråntsiallaymiz:
Bu yårdan
Quyidagi formulaga qo’yib,
Misol 1. Agar bårilgan bo’lsa toping.
Misol 2. Agar bårilgan bo’lsa toping.
Misol 3. Agar bårilgan bo’lsa toping.
Misol 4. Agar bårilgan bo’lsa toping.
Misol 5. Agar bårilgan bo’lsa toping.
Misol 6. Agar bårilgan bo’lsa va toping.
Misol 7. Agar bårilgan bo’lsa va toping.
Misol 8. Agar bårilgan bo’lsa , , toping.
Misol 9. Agar bårilgan bo’lsa ,, toping.
Misol 10. Agar bårilgan bo’lsa toping.
To’la differensial.
differensiallanuvchi funksiya uchun formula:
(1) tång.
Misol 1. funksiya differensialini toping.
Yechish: toping. (1)-formulaga ko’ra
Yetarlicha kichik uchun differensiallanuvchi funksiya uchun formula:
Ikki o’zgaruvchili funksiyaning aniqlanish sohasini toping.
Misol 1. funksiyaning aniqlanish sohasini toping.
Yechish: funksiya da aniqlangan. Dåmak, Agar bo’lsabo’ladi va agar bo’lsa bo’ladi.
Misol 2. Agar bo’lsa, toping.
Yechish:
Ikki o’zgaruvchili funksiyaning aniqlanish sohasini toping.
1.
2.
3.
4.
5.
Ikki o’zgaruvchili funksiyaning limiti.
Misol 1. funksiya da limitga egami, aniqlang.
Yechish: mayli nuqtaga intilsin. va larni tog’ri i chiziq bo’ylab o’garishini ko’ramiz ko’raìèç.
ni tanlab olishga qarab natija har xil bo’ladi va shuning uchun funksiya limitga ega emas.
Misol 2. funksiyaíèíã uzulish nuqtasini toping. Funksiya mahraji nolga aylanadigan nuqtalarda aniqlanmagan. Shuning uchun tåkislik sirt uzilishga ega.
Limitlarni hisoblang.
1.
2.
Ikkinchi tartibli xususiy hosilani toping.
Misol 1. funksiyaíèikkinchi tartibli xuusiy hosilasini toping.
Yechish: è
ikkinchi xususiy hosilasini olamiz:
(biz bu årda
ekanligini k o’rdik) .
bårilgan funksi yalarning 1- va 2- tartibli xususiy hosilalarini toping.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
Funksiyaning ekstråmumini toping
Misol 1. funksiyani ekstråmumga tåkshiring.
1-tartibli xususiy hosilasini olib tånglamalar siståmasini tuzamiz:
yoki
Siståmani åchib, ikkita statsionar va nuqtasini topamiz. 2- tartibli xususiy hosilasini topamiz:
har bir nuqta uchun quyidagi dåtårminantni tuzamiz.
nuqtauchun , Shuning uchun nuqtada ekstråmum yoq nuqta uchun
Shuning uchun funksiya nuqta minimumga ega ya'ni,
Ikki ¢zgaruvchili funksiyani ekstråmumga tåkshiring:
8.
9.
10.
11.
12.
Oshkormas funksiyaning xususiy hosilasi
Misol 1. va toping, Agar
1-usul. Tånglamaning chap tomonini kabi belgilaymiz . U holda
formulaga qo’yamiz:
2-óñóë. Bårilgan tånglamani differensiallaymiz:
Bu årdan
Quyidagi formulaga qo’yib,
Misol 1. Agar bårilgan bo’lsa toping.
Misol 2. Agar bårilgan bo’lsa toping.
Misol 3. Agar bårilgan bo’lsa toping.
Misol 4. Agar bårilgan bo’lsa toping.
Misol 5. Agar bårilgan bo’lsa toping.
Misol 6. Agar bårilgan bo’lsa va toping.
Misol 7. Agar bårilgan bo’lsa va toping.
Misol 8. Agar bårilgan bo’lsa , , toping.
Misol 9. Agar bårilgan bo’lsa ,, toping.
Misol 10. Agar bårilgan bo’lsa toping.
To’la differensial.
differensiallanuvchi funksiya uchun formula:
(1) tång.
Misol 1. funksiya differensialèíè toping.
Yechish: toping. (1)-formulaãà ko’ra
Yetarlichakichik uchun differensiallanuvchi funksiya uchun formula:
Birinchi tartibli differensial tånglamalar
No'malum funksiya hosila yoki differensial bålgisi ostida qatnashgan tånglamalar differensial tånglamalar dåyiladi. hosilaning eng yuqori tartibi differensial tånglama tartibi dåyiladi. n-tartibli differensial tånglama
tånglama bilan bårilishi mumkin.
Bu tenglamani ayniyatga aylantiruvchi funksiya differensial tånglama yåchimi dåyiladi. Tarkibidan n ta o’zgarmas qatnashuvchi funksiyalar oilasi differensial tånglamani qanoatlantirsa, umumiy åchim dåyiladi. O’zgarmaslarning ma'lum bir qiymatida xususiy åchimlar yuzaga kåladi. Ma'lum shartlarda yåchimni topish Koshi masalasi dåyiladi.
1. Birinchi tartibli sodda differensial tånglamalar
Birinchi tartibli differensial tånglamalar ko’rinishga ega. Bu tånglamani ko’p hollarda ga nisbatan yåchib ko’rinishga keltiriladi.
k¢rinishdagi tånglamani ko’rinishda yozib, tomonlarni intågrallasak umumiy yåchim kålib chiqadi.
Shunga o’xshash tånglamaning umumiy yåchimi dan yoki ko’rinishda bo’ladi.
1.1. yechimi bo’lgan differensial tenglamani tuzing.
Ikkala tomondan hosila olamiz:
bundan, . bårilgan tånglamaga qo’yib ni hosil qilami.
Soddalashtirib tånglamani xosil qilamiz.
1.2. funksiya differensial tånglama åchimi ekanligini tåkshiring va Ð(1;1) nu?tadan ¢tuvchi xususiy åchimini toping.
funksiyadan hosila olib differensialtånglamaga qo’ysak, ayniyat hosil bo’ladi. Dåmak, umumiy yyyechim ekan. ekanligidan , ya'ni funksiya Ð(1;1) nuqtadan o’tuvchi xususiy yåchimdir.
1.3. tenglamaning umumiy yechimini , shartni qanoatlantiruvchi xususiy yåchimini toping.
dan umumiy yechim. da ekanligidan , ya'ni.
Êoshi masalasi yåchimi dir.
1.4.Quyidagi umumiy yåchimlarga mos differensial tånglamalarni tuzing.
1. 2.
3. 4.
5. 6.
7.
1.5. Quyidagi differensial tånglamalar yåchilsin.
1. 2.
3. 4.
5. 6.
1.6. Koshi masalasiybyu yåchimini toping.
2. O’zgaruvchilari ajraladigan differensial tånglamalar
yoki ko’rinishda yoziladigan differensial tånglamalar o’zgaruvchilari ajraladigan differensial tånglamalar dåyiladi. Bunday tånglamalarni yechish uchun ikkala tomonni shunday ifodalarga bo’lish (ko’paytirish) kårakki, natijada tånglamaning bir tomonida faqat ga, ikkinchi tomonida faqat ga bog’li ifodalar hosil bo’lsin.
yoki
So’ngra ikkala tomonni intågrallab umumiy yåchim hosil qilinadi.
Ikkala tomon qatnashgan ifodalarga bo’linganda, bu ifodalarni nolga aylantiradigan xususiy yåchimlar yo’qolishi mumkin.
ko’rinishdagi differensial tånglamalar,
yangi o’zgaruvchi kiritish yordamida o’zgaruvchilari ajraladigan differensial tånglamalarga kåltiriladi.
2.1. tånglamani åching.
ko’rinishda yozib olib, ikkala tomonni ga bo’lamiz. Bunda tånglamani qanoatlantiruvchi ychimlar borligini yodda tutamiz.
Tånglamà ko’rinishga kåladi. Ikkala tomonni intågrallaymiz:
ya'ni umumiy yåchimdir.
2.2. tånglamaning shàrtni qanoatlantiruvchi yåchimini toping.
ko’rinishda yozib, ko’rinishga kåltiramiz Ikkala tomonni intågrallab yoki yåchimga ega bo’lamiz.
Dåmaê, umumiy yåchimdir.
Endi boshlang’ich shartni qanoatlantiruvchi yåchimni topamiz. dan ÿúíè , .
Èçëàíà¸òãàí å÷èì á¢ëàäè.
2.3. tånglamani o’zgaruvchilari ajraladigan differensial tånglamaga kåltiring va åching.
ko’rinishda yangi o’zgaruvchi kiritamiz.
dan
ko’rinishdagi tånglamaga ega b¢lamiz.
dan yoki kålib chiqadi.
Eski ¢zgaruvchilarga qaytib ekanligini topamiz.
2.4. Quyidagi differensial tånglamalarni åching.
1. 2.
3. 4.
5. 6.
7. 8.
9. 10.
2.5. Bårilgan boshlang’ich shartni qanoatlantiruvchi xususiy åchimlarni toping.
1.
2.
3. ;
4.
5.
6. ;
2.6.Yangi o’zgaruvchi kiritib ¢zgaruvchilari ajraladigan differensial tånglamaga kåltiringva åching.
1.
2.
3.
4.
3. Bir jinsli differensial tånglamalar
tånglamadà almashtirishlar bajarganimizda tånglama ko’rinishi o’zgarmasa, bunday tånglama bir jinsli dåyiladi. Bunday tånglamalar
ko’rinishga kåladi va yoki yangi o’zgaruvchi kiritish yordamida o’zgaruvchilari ajraladigan differensial tånglamaga kåltiriladi.
ko’rinishdagi differensial tånglamalar koorinatalar boshini va to’g’ri chiziqlar kåsishish nuqtasiga parallål ko’chirish yordamida bir jinsliga kåltiriladi. Agar bu to’g’ri chiziqlar kåsishmasà, bajarilib, àlmashtirish yordamida o’zgaruvchilari ajraladigan differensial tånglamaga kåladi.
Ba'zi tånglamalardà àlmashtirish yordamida bir jinsliga kåltirib olinadi. Buning uchun m sonini differensial tånglama bir jinsli bo’ladigan qilib tanlab olinadi. Bunday m soni mavjud bo’lmasa, bu usul bilan tånglamani bir jinsliga kåltirib bo’lmaydi.
3.1. tånglamani åching.
uchun tånglama bårilgan tånglamaning aynan o’zi, dåmak, tånglama bir jinsli àlmashtirish bajaramiz.
ekanligidan
äà õususiy åchim bo’ladi. qavs ichini ixchamlab
ega bo’lamiz.
äàí umumiy åchim kålib chiqadi.
3.2. tånglamani bir jinsliga kåltiringva åching.
âà to’g’ri chiziqlar kåsishish nuqtasi Ð(1;2) dir. Dåmaê, àlmashtirishlar o’tkazamiz.
hosil b¢lgan tånglama bir jinslidir.
ya'ni õususiy åchim b¢lishi mumkin.
ekanligini hisobga olsak,
O’ng tomoni maxsus ko’rinishdagi ikkinchi tàrtibli o’zgàrmàs kîffitsiåntli bir jinsli bo’lmagan chiziqli diffårånsiàl tånglàmàlàrni yechish
Bizgà
(1)
ko’rinishdàgi bir jinsli bo’lmagan ikkinchi tàrtibli chiziqli diffårånsiàl tånglàmà bårilgàn bo’lsin.
Bir jinsli bo’lmagan chiziqli diffårånsiàl tånglàmàning umumiy yåchimi o’zining birîr xususiy yåchimi bilàn
bir jinsli tånglàmàsining umumiy yåchimi làrning yig’indisidàn ibîràt bo’làdi, ya’ni
.
Àgàr và tånglàmàlàrning xususiy yåchimlàri mîs ràvishdà và làr bo’lsà, u hîldà tånglàmàning yåchimi y =+ ko’rinishdà bo’làdi.
(1) ning umumiy yåchimi bo`lib, bir jinsli tånglàmàning umumiy yåchimi. ni tîpish (1) ning o’ng tîmînidàgi funksiyaga bog`liq.
, bu yerda
- làr ixtiyoriy o’zgàrmàs mà’lum sînlàr. Bu hîldà (1) tånglàmà
(2)
ko’rinishdà bo’lib, uning o’ng tîmîni - dàràjàli ko’phàddir. Shundày qilib, ko’rinishda bo’lganda mumkin bo’lgàn quyidàgi hîllàrni ko’rib chiqamiz:
sîn
(3)
xàràktåristik tånglàmàning yåchimi bo’lmàsin. Bu hîldà (2) ning xususiy yåchimini
(4)
ko’rinishdà izlànadi. Bu yårdà hàm - dàràjàli ko’phàd bo’lib, làr nîmà’lum o’zgàrmàs kîeffitsiåntlàrdir.
b) (3) xàràktåristik tånglàmàning yåchimi bo’lsin, bu hîldà (1) ning y* xususiy yåchimini
(5)
ko’rinishdà izlànàdi.
d) (3) xàràktåristik tånglàmàning kàrràli ildizi bo’lsin. Bu hîldà xususiy yåchimni
(6)
ko’rinishdà izlàsh kåràk.
Uchala holda ham xususiy yåchimni (2) tenglamaga qo`yib, noma’lum o`zgarmas koeffitsientlar topiladi.
1-misîl.
►
dåsàk,
Dåmàk, - bir jinsli tånglàmàning umumiy yåchimi.
=3 xàràktåristik tånglàmàning ildizi emàs, chunki xàràktåristik tånglàmàning ildizlàri .
Endi (2) tånglàmàning xususiy yåchimini ko’rinishdà izlàymiz. Bundà , À, B, C làr nîmà’lum.
làrni bårilgàn tånglàmàgà qo’yib ixchàmlàsàk,
xususiy yåchim.
umumiy yåchim. ◄ ko’rinishdà bo’lsin. Bu yårdà ham
quyidàgi hîllàr bo’lishi mumkin:
à) Àgàr (3) xàràktåristik tånglàmàning yåchimi bo’lmàsà, u hîldà (1) ning xususiy yåchimi
ko’rinishdà izlànàdi.
Bu yårdà làr bårilgàn mà’lum dàràjàli ko’phàdlàr, làr esà hîzirchà nîmà’lum bo’lgàn và mîs ràvishdà ko’phàdlàr bilàn bir xil dàràjàli bo’lgàn ko’phàdlàrdir. Bu ko’phàdlàr hàm hîldàgi kàbi àniqlànàdi.
b) Àgàr (3) xàràktåristik tånglàmàning yåchimi bo’lsà, u hîldà (1) ning xususiy yåchimi ko’rinishdà izlànàdi.
ko’rinishdà bo’lib, làr o’zgàrmàs sînlàr bo’lsin. Bu yårdà hàm quyidàgi hîllàr bo’lishi mumkin:
à) àgàr xàràktåristik tånglàmàning yåchimi bo’lmàsà, u hîldà (1)ning xususiy yåchimi ko’rinishdà izlànàdi.
b) àgàr xàràktåristik tånglàmàning yåchimi bo’lsà, u hîldà (1)ning xususiy yåchimi ko’rinishdà izlànàdi. Nîmà’lum o’zgàrmàs À, B làr hîldàgi kàbi àniqlànàdi.
2-misol.
► , dåmàk,
- xàràktåristik tånglàmàning ildizi emàs.
;
, dåmàk,
umumiy yåchim.◄
3-misol.
►.
- dåmàk xàràktåristik tånglàmàning ildizi.
ko’rinishdà izlàymiz. À, B -?
, dåmàk
- umumiy yåchim.◄
Auditoriya topshiriqlari
Quyidagi differensial tånglamalarning umumiy yåchimlarini tîping.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Mustaqil yechish uchun testlar
1. Quyidagilardan qaysi biri differensial tenglama xususiy yechimining umumiy ko`rinishi bo`ladi?
2. differensial tenglama xususiy yechimining umumiy ko`rinishini toping.
A) B) D) E) .
3. Quyidagilardan qaysi biri o`ng tomoni maxsus ko`rinishda bo`lgan differensial tenglama bo`la olmaydi?
A) B)
D) E) .
4. differensial tenglamaning umumiy yechimini toping.
A) B)
D) E)
5. differensial tenglamaning xususiy yechimini toping.
A) B)
D) E)
Operatsion hisob. Asldan tasvirni va tasvirdan aslni topish
Quyidagi shartlarni qanoatlantiruvchi funksiyaga asl(original) deb ataladi:
a) funksiya uzluksiz yoki chekli oraliqda chekli sondagi I tur uzilish nuqtalariga ega;
b) dà
d) va o’zgarmas sonlar mavjud bo’lib, o’rinli ( funksiyaning o’sish ko’rsatkichi).
Eng
sodda asl funksiyalardan biri Xevisayd birlik funksiyasidir:
Agar funksiya a) va d) shartlarni qanoatlantirsa, asl funksiya bo`ladi. Qulaylik uchun shunchaki deb yoziladi, lekin da hisoblanadi.
(1)
Laplas almashtirishi, funksiya esa funksiyaning Laplas tasviri, L – tasviri, yoki qisqacha, tasviri dåb ataladi.
Agar funksiya funksiyaning tasviri bo‘lsa, u quyidagicha yoziladi:
yoki (2)
1-misol. Xevisayd birlik funksiyaning tasvirini toping.
►◄
2-misol. funksiyaning tasvirini toping.
►.◄
3-misol. funksiyaning tasvirini toping.
►
Bundan, .◄
Laplas almashtirishining xossalari.
Chiziqlilik xossalari. Agar bo‘lsa, ixtiyoriy C1 va C2 lar uchun
. (3)
O‘xshashlik teoråmasi. Agar bo‘lsa, ixtiyoriy a > 0 uchun
(4)
4-misol. funksiyaning tasvirini toping.
► bo`lgani uchun ◄
Siljish teoråmasi. Agar bo‘lsa,
(5)
5-misol. funksiyaning tasvirini toping.
►bo`lgani uchun ◄
Kechikish teoråmasi. Agar bo‘lsa, ixtiyoriy τ > 0 uchun
. (6)
Aslni differensiallash teoråmasi. Agar bo‘lsa,
. (7)
6-misol. funksiyaning tasvirini toping.
► , (7) formulaga ko`ra,
◄
Tasvirni differensiallash teoråmasi. Agar bo‘lsa,
. (8)
Aslni integrallash teoråmasi. Agar bo‘lsa,
. (9)
Tasvirni integrallash teoråmasi. Agar bo‘lsa,
. (10)
Asllar o`ramasining tasviri haqida teoråma. Agar , bo‘lsa, u holda
. (11)
Dyuamel integrali.
. (12)
7-misol. funksiyaning tasvirini toping.
► , (10) formulaga ko`ra,
◄
8-misol. funksiyaning aslini toping.
►◄
9-misol. funksiyaning aslini toping.
►
◄
10-misol. funksiyaning aslini toping.
► , , ◄
Auditoriya topshiriqlari
Quyidagi funksiyalar asl funksiya bo`la oladimi?
1.
2.
3.
4.
5.
6. .
Quyidagi asl funksiyalarning Laplas tasvirini toping.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10. .
Quyidagi tasvir funksiyalarning asl funksiyalarini toping.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Mustaqil yechish uchun testlar
1. Quyidagi funksiyalarning qaysi biri asl funksiya bo`ladi?
A) B) D) E) B va D.
2. Kechikish teoremasi keltirilgan javobni toping.
A) B)
D) E) .
3. O`xshashlik teoremasi keltirilgan javobni toping.
A) B)
D) E) .
4. funksiyaning tasvirini aniqlang.
A) B) D) E) .
5. funksiyaning tasvirini aniqlang.
A) B) D) E) Tog`ri javob yo`q.
O‘zgarmas koeffitsiåntli chiziqli diffårånsial tånglama va tenglamalar sistemasini yåchishning opåratsion hisob usuli.
Ushbu
(1)
differensial tenglamada o`zgarmas sonlar, lar asl funksiyalar bo`lsin. Quyidagi Koshi masalasi yechimini topishning operatsion usulini qaraymiz:
. (2)
bo`lsin. U holda aslni differensiallash formulasidan foydalanamiz:
.
(1) tenglamaga tasvirlarni qo`yib, noma’lumga nisbatan chiziqli tenglamani hosil qilamiz. Uni ixcham holda yozilishi
. (3)
(3) tenglamadan topiladi va uning asli (1) tenglamaning (2) shartlarni qanoatlantiruvchi yechimi bo`ladi.
1-misol. tenglamani yeching.
► .
◄
Agar (1) tenglama (4) boshlang`ich shartlar bilan berilgan bo`lsa, Dyuamel integrali yordamida quyidagicha yechiladi. Qo`shimcha
(5)
(6)
(4) boshlang`ich shartlar bilan berilgan (5) differensial tenglama tuziladi. bo`lsin. Quyidagi
(7)
tenglamani hosil qilamiz. Bundan ekani ma’lum. Dyuamel integralidan foydalanib,
(8)
yechimni topamiz.
2-misol. tenglamani yeching.
► Qo`himcha tenglama tuzamiz: . . (8) formuladan va ekanidan foydalanib quyidagini topamiz:
◄
O`zgarmas koeffitsientli oddiy chiziqli differensial tenglamalar sistemasi ham xuddi yuqoridagi kabi operatsion hisob yordamida ikki noma’lumli algebraik tenglamalar sistemasiga keltirib yechiladi.
3-misol. Koshi masalasini yeching:
► bo`lsin.
dan foydalanib, sistemani qayta yozamiz:
.
Sistemani yechib,
yechimni hosil qilamiz va asl funksiyalarini topamiz. Bu esa Koshi masalasining yechimi bo`ladi:
.◄
Auditoriya topshiriqlari
Quyidagi differensial tenglamalarni operatsion hisob usulida yeching.
1.
2.
3.
4.
5.
Berilgan differensial tenglamalar sistemasini operatsion hisob usulida yeching.
1.
2.
3.
4.
Mustaqil yechish uchun testlar
1. Quyidagi Koshi masalalaridan qaysi birini Dyuamel integralidan foydalanib yechish mumkin?
A) B) D) E) .
2. differensial tenglama uchun tuzilgan algebraik tenglamaning javobini aniqlang.
A) B)
D) E)
3. differensial tenglamani operatsion hisob yordamida yeching.
A) B) D) E) .
4. differensial tenglamalar sistemasini operatsion hisob yordamida yeching.
A) B) D) E) .
5. differensial tenglamalar sistemasini operatsion hisob yordamida yeching.
A) B) D) E) .
Shaxsiy uy topshiriqlari
1
Berilgan asl funksiyalarning tasvirlarini toping.
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
1.6.
1.7.
1.8.
1.9.
1.10.
1.11.
1.12.
1.13.
1.14.
1.15.
1.16.
1.17.
1.18.
1.19.
1.20.
1.21.
1.22.
1.23.
1.24.
1.25.
1.26.
1.27.
1.28.
1.29.
1.30.
2
Berilgan tasvir funksiyalarning asllarini toping.
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.
2.7.
2.8.
2.9.
2.10.
2.11.
2.12.
2.13.
2.14.
2.15.
2.16.
2.17.
2.18.
2.19.
2.20.
2.21.
2.22.
2.23.
2.24.
2.25.
2.26.
2.27.
2.28.
2.29.
2.30.
3
Quyidagi differensial tenglamalarni operatsion hisob usulida yeching.
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
3.5.
3.6.
3.7.
3.8.
3.9.
3.10.
3.11.
3.12.
3.13.
3.14.
3.15.
3.16.
3.17.
3.18.
3.19.
3.20.
3.21.
3.22.
3.23.
3.24.
3.25.
3.26.
3.27.
3.28.
3.29.
3.30.
Musbat hadli qatorlar. Yaqinlashish alomatlari.
Àgàr chåksiz hàqiqiy sînlàr kåtmà-kåtligi bårilgàn bo‘lsà, ulàrdàn tuzilgàn ushbu
ifîdàgà chåksiz qàtîr ( qisqàchà, qàtîr ) dåyilàdi.
Qàtîr, qisqàchà, ko‘rinishdà hàm yozilàdi. - qàtîrning hàdlàri, gà qàtîrning umumiy hàdi yoki hàdi dåyilàdi. bo`lsa, musbat hadli qator deyiladi.
yig‘indilàrgà qàtîrning xususiy (yoki qismiy) yig‘indilàri dåyilàdi.
chekli limit mavjud bo`lsa, (1) qator yaqinlashuvchi deyiladi va bo`ladi. (1) qator yaqinlashuvchiligining zaruriy shartidir.
1-misol. qatorni qisqa yig`indi shaklida yozing va qator yaqinlashishining zaruriy shartini tekshiring.
► bo`lgani uchun umumiy had
, zaruriy shart bajariladi.◄
2-misol. qator yig`indisini toping.
► ,
◄
Taqqoslash alomati. (1), (2),, qatorlar uchun bo`lib, a) (2) qator yaqinlashuvchi bo`lsa, (1) qator ham yaqinlashuvchi;
b) (1) qator uzoqlashuvchi bo`lsa, (2) qator ham uzoqlashuvchi bo`ladi.
Umumlashgan taqqoslash alomati. (1), (2),, qatorlar uchun bo`lsa, bu ikkala qator bir vaqtda yoki yaqinlashuvchi, yoki uzoqlashuvchi bo`ladi.
Taqqoslash alomatidan foydalanishdan avval quyidagi ikkita sodda qatorlar bilan tanishamiz. Bular geometrik va garmonik qatorlardir: (3), (4).
Bu yerda (3) qator da yaqinlashuchi, (4) esa uzoqlashuchi qatordir.
3-misol. qatîrni yaqinlashishga tåkshiring.
►, geometrik qator yaqinlashuvchi bo`lgani uchun taqqoslash alomatiga ko`ra, berilgan qator ham yaqinlashuvchi.◄
Dalamber alomati. , qator uchun chekli limit mavjud bo`lib, a) bo`lsa, qator yaqinlashuvchi;
b) bo`lsa, qator uzoqlashuvchi bo`ladi.
Eslatma. 1) bo`lsa, qator uzoqlashuvchi.
2) bo`lsa, Dalamber alomati javob bera olmaydi, boshqa alomatlardan foydalaniladi.
4-misol. qatorni yaqinlashishga tekshiring.
► ,
Dalamber alomatiga ko`ra, yaqinlashuvchi.◄
Koshi alomati. , qator uchun chekli limit mavjud bo`lib, a) bo`lsa, qator yaqinlashuvchi;
b) bo`lsa, qator uzoqlashuvchi bo`ladi.
5-misol. qatîr yaqinlashishini tåkshiring.
►Kîshi alomatidan
Shunday qilib, bårilgan qatîr Kîshi alomatiga asîsan yaqinlashuvchi bo’ladi.◄
Integral alomati. , qator uchun bo`lib, bo`lsa,
a) yaqinlashuvchi bo`lsa, qator yaqinlashuvchi;
b) uzoqlashuvchi bo`lsa, qator uzoqlashuvchi bo`ladi
6-misol. Umumlashgan garmonik qator ni yaqinlashishga tekshiring.
► va , integralni qaraymiz.
1) da garmonik qator hosil bo`ladi, , qator uzoqlashuvchi;
2) da , qator uzoqlashuvchi;
3) da , qator yaqinlashuvchi.◄
Auditoriya topshiriqlari
1. Berilgan qatorlarning umumiy hadini toping va qator yaqinlashishining zaruriy shartini tekshiring.
a) b)
2. Quyidagi qatorlarning yig`indisini hisoblang.
a) b)
d) e)
3. Quyidagi qatorlarni taqqoslash alomati yordamida yaqinlashishga tekshiring.
a)
b)
d)
e)
4. Quyidagi qatorlarni Dalamber alomati yordamida yaqinlashishga tekshiring.
a) b)
d) e)
5. Quyidagi qatorlarni Koshi alomati yordamida yaqinlashishga tekshiring.
a) b)
d)
6. Quyidagi qatorlarni integral alomati yordamida yaqinlashishga tekshiring.
a) b)
d)
Mustaqil yechish uchun testlar
1. Quyidagi qatorlardan qaysi biri uchun qator yaqinlashishining zaruriy sharti bajarilmaydi?
A) B) D) E) .
2. Geometrik qator berilgan javobni aniqlang.
A) B) D) E) .
3. Musbat hadli sonli qator yaqinlashishining Dalamber alomati ifodalangan javobni toping.
A) bo`lib, bo`lsa, qator yaqinlashuvchi, bo`lsa, qator uzoqlashuvchi;
B) bo`lib, bo`lsa, qator yaqinlashuvchi, bo`lsa, qator uzoqlashuvchi;
D) bo`lib, bo`lsa, qator yaqinlashuvchi, bo`lsa, qator
uzoqlashuvchi;
E) bo`lib, bo`lsa, qator yaqinlashuvchi, bo`lsa, qator
uzoqlashuvchi.
4. Umumiy hadi bo`lgan qatorni toping.
A) B)
D) E)To`g`ri javob yo`q.
5. Musbat hadli sonli qator yaqinlashishining Koshi alomati ifodalangan javobni toping.
A) bo`lib, bo`lsa, qator yaqinlashuvchi, bo`lsa, qator uzoqlashuvchi;
B) bo`lib, bo`lsa, qator yaqinlashuvchi, bo`lsa, qator uzoqlashuvchi;
D) bo`lib, bo`lsa, qator yaqinlashuvchi, bo`lsa, qator
uzoqlashuvchi;
E) bo`lib, bo`lsa, qator yaqinlashuvchi, bo`lsa, qator
uzoqlashuvchi.
Ishorasi almashinuvchi qatorlar. Absolyut va shartli yaqinlashish
(1)
ko’rinishdàgi qàtîrgà ishîràlàri nàvbàt bilàn àlmàshib kålàdigàn (ishîràlàri almashinuvchi) qàtîrlàr dåyilàdi. Bu yårdàmusbàt sînlàr.
Låybnits tåîråmàsi (alomati). Àgàr ishîràsi almashinuvchi
qàtîrdà
a) qàtîr hàdlàrining àbsîlyut qiymàtlàri kàmàyuvchi, ya’ni
(2)
bo’lsà,
b) qàtîr umumiy hàdi dà nîlgà intilsà:
, (3)
u hîldà bu qàtîr yaqinlàshuvchi bo’làdi.
1-misîl. qàtîrning yaqinlàshuvchànligini tåkshiring.
► và .
Dåmàk, qàtîr yaqinlàshuvchi.◄
Endi ixtiyoriy ishîràli qàtîrlàrni ko’ràylik.
(4)
qàtîrning chåksiz ko’p musbàt và chåksiz ko’p mànfiy hàdlàri bo’lsà, u hîldà bu qàtîrgà o’zgàruvchàn ishîràli qàtîr yoki ixtiyoriy hàdli qàtîr dåyilàdi.
(4) qàtîr hàdlàrining àbsîlyut qiymàtlàridàn
(5)
qàtîrni tuzàylik.
(4) và (5) qàtîrlàr bir pàytdà yaqinlàshuvchi bo’lsà, (4) qàtîrgà àbsîlyut yaqinlàshuvchi qàtîr dåyilàdi.
Àgàr (4) qàtîr yaqinlàshuvchi bo’lib (5) qàtîr uzîqlàshuvchi bo’lsà, u hîldà bårilgàn (4) qàtîrgà shàrtli yaqinlàshuvchi qator dåyilàdi.
2-misîl. qatorni absolyut va shartli yaqinlashishga tekshiring.
►Låybnits, àlîmàtigà ko’rà bu qàtîr yaqinlàshuvchi, låkin qàtîr hàdlàrining àbsîlyut qiymàtlàridàn tuzilgàngarmonik qàtîr esà uzîqlàshuvchi. Dåmàk, qàtîr shàrtli yaqinlàshuvchi.◄
Tåîråmà. Àgàr (5) qàtîr yaqinlàshuvchi bo’lsà, (4) qàtîr hàm yaqinlàshuvchi bo’làdi.
3-misol. O’zgàruvchàn ishîràli
qàtîrning yaqinlàshishini tåkshiring, bu yårdà-ixtiyoriy hàqiqiy sîn.
► Bårilgàn qàtîr bilàn birgà
qàtîrni qàràymiz. Bu qatorni yaqinlàshuvchi(p>1)
qàtîr bilàn tàqqîslàymiz.
Ràvshànki, , n=1,2,...
Shu sàbàbli, tàqqîslàsh àlîmàtigà ko’rà àbsîlyut hàdli qàtîr yaqinlàshuvchi. U hîldà yuqîridà tåîråmàgà ko’rà, bårilgàn qàtîr yaqinlàshuvchi.◄
Auditoriya topshiriqlari
Berilgan qatorlarni absolyut va shartli yaqinlashishga tekshiring.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Mustaqil yechish uchun testlar
1. Quyidagi qatorlardan qaysi biri absolyut yaqinlashuvchi?
A) , B) , D) , E) .
2. Agar o`zgaruvchan ishorali qator uzoqlashuvchi bo`lsa, u holda qator …
A) shartli yaqinlashuvchi B) uzoqlashuvchi
D) absolyut yaqinlashuvchi E) yaqinlashuvchi ham, uzoqlashuvchi ham
bo`lishi mumkin.
3. Agar o`zgaruvchan ishorali qator uzoqlashuvchi bo`lsa, u holda qator …
A) shartli yaqinlashuvchi B) uzoqlashuvchi
D) absolyut yaqinlashuvchi E) yaqinlashuvchi ham, uzoqlashuvchi ham
bo`lishi mumkin.
4. Agar qator yaqinlashuvchi bo`lsa, u holda o`zgaruvchan ishorali qator … .
A) shartli yaqinlashuvchi B) uzoqlashuvchi
D) absolyut yaqinlashuvchi E) yaqinlashuvchi ham, uzoqlashuvchi ham
bo`lishi mumkin.
5. Quyidagi qatorlardan qaysi biri shartli yaqinlashuvchi?
A) , B) , D) , E) .
Darajali qatorlar. Yaqinlashish radiusi va sohasi
Hàdlàri x o’zgàruvchining funksiyalàrdàn ibîràt bo’lgàn
(1)
ko’rinishdàgi qàtîrgà funksiînàl qàtîr dåyilàdi.
Àgàr (1) qàtîr x ning àniq sîn qiymàtlàridà yaqinlàshuvchi bo’lsà u hîldà x ning bu sîn qiymàtlàr to’plàmigà (1) ning yaqinlàshish sîhàsi dåyilàdi.
Qàtîrning dàstlàbki tà hàdi yig’indisini bilàn bålgilàylik:
(2)
Àgàr
chåkli limit màvjud bo’lsà, (1) funksiînàl qàtîr yaqinlàshuvchi qàtîr, esà uning yig’indisi dåyilàdi.
Darajali qator dåb,
(3)
ko‘rinishdagi funksional qatorga aytiladi.
da
(4)
ko‘rinishdagi õ ning darajalari bo‘yicha yoyilgan darajali qatorga ega bo‘lamiz.
Bu yårda lar o‘zgarmas sonlar bo‘lib, ularga darajali qatorning koeffitsiyåntlari dåyiladi.
Dåmak, darajali qatorlar funksional qatorning xususiy holidan iborat.
Har qanday (4) darajali qator nuqtada yaqinlashuvchi bo‘ladi, chunki bu holda qator ko‘rinishda sonli qatorga aylanadi va bo‘ladi.
Bu (4) darajali qatorning yaqinlashish radiusini Dalamber alomatidan foydalanib topilgan formulasi
. (5)
Bundan, (4) ning yaqinlashish radiusi ni hosil qilamiz. Odatda, intervalning chegaralari da qator yaqinlashishga alohida tekshiriladi.
Eslatma. 1) Agar bo`lsa, qator faqat nuqtada yaqinlashuvchi.
2) Agar bo`lsa, qator da yaqinlashuvchi.
1-misol. Dar ajali qatorning yaqinlashish sohasi topilsin:
►Bu yerda , . Shu sababli
.
da qatorga ega bo‘lamiz, bu qator Låybnits alomatiga ko‘ra, yaqinlashuvchi: a) b) .
da qatorga ega bo‘lamiz, bu qator garmonik qator sifatida uzoqlashuvchi. Dåmak, intårval yaqinlashish sohasi bo‘ladi. ◄
Yaqinlashish intårvalini aniqlash uchun, shuningdåk, Koshi alomatidan ham foydalanish mumkin, bu holda
. (6)
2-misol. Darajali qatorning yaqinlashish sohasi topilsin:
► Bu yerda ,
da qator uzoqlashuvchi, chunki zaruriy shart bajarilmaydi, . Dåmak, intårval yaqinlashish sohasi bo‘ladi.◄
(4) qatorning yaqinlashish sohasi dan iborat bo`ladi.
3-misol. Qatorning yaqinlashish sohasini toping: .
► Bu yerda .
Shu sababli yaqinlashish oralig`i:
da qator uzoqlashuvchi (garmonik qator bilan taqqoslab aniqlanadi);
da qator Leybnits alomatiga ko`ra, yaqinlashuvchi.
Demak, qatorning yaqinlashish sohasi: . ◄
Auditoriya topshiriqlari
Berilgan qatorlarning yaqinlashish sohasini toping.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Mustaqil yechish uchun testlar
1. Qatorning yaqinlashish sohasini toping: ?
A) B) D) E).
2. Qatorning yaqinlashish sohasini toping:
A) B) D) E).
3. Qatorning yaqinlashish sohasini toping: .
A) B) D) E).
4. Agar uchun bo`lsa, u holda qator … da yaqinlashuvchi.
A) B) D) E).
5. Agar uchun bo`lsa, u holda qator … da yaqinlashuvchi.
A) B) D) E).
Shaxsiy uy topshiriqlari
1
Berilgan qatorlarning yig`indisini hisoblang.
1.1. .
1.2. .
1.3. .
1.4. .
1.5. .
1.6. .
1.7. .
1.8. .
1.9. .
1.10. .
1.11. .
1.12. .
1.13. .
1.14. .
1.15. .
1.16. .
1.17.
1.18. .
1.19. .
1.20. .
1.21. .
1.22. .
1.23. .
1.24. .
1.25. .
1.26. .
1.27.
1.28. .
1.29. .
1.30. .
2
Berilgan qatorlarni yaqinlashishga tekshiring.
2.1. . .
2.2.
2.3. .
2.4. .
2.5. .
2.6. .
2.7. .
2.8. .
2.9. .
2.10.
2.11.
2.12.
2.13.
2.14. .
2.15. .
2.16. .
2.17. .
2.18. .
2.19. .
2.20. .
2.21. .
2.22. .
2.23. .
2.24. .
2.25. .
2.26. .
2.27.
2.28.
2.29.
2.30.
3
Berilgan qatorlarni yaqinlashishga tekshiring.
3.1. .
3.2. .
3.3. .
3.4. .
3.5. .
3.6. .
3.7. .
3.8. .
3.9. .
3.10. .
3.11. .
3.12. .
3.13. .
3.14. .
3.15. .
3.16. .
3.17.
3.18. .
3.19. .
3.20. .
3.21. .
3.22.
3.23. .
3.24. .
3.25. .
3.26. .
3.27. .
3.28.
3.29.
3.30.
4
Berilgan qatorlarni absolyut va shartli yaqinlashishga tekshiring.
4.1. .
4.2. .
4.3. .
4.4. .
4.5. .
4.6. .
4.7. .
4.8. .
4.9. .
4.10. .
4.11. .
4.12. .
4.13. .
4.14. .
4.15. .
4.16. .
4.17. .
4.18. .
4.19. .
4.20. .
4.21. .
4.22. .
4.23. .
4.24. .
4.25. .
4.26. .
4.27. .
4.28. .
4.29. .
4.30. .
5
Berilgan qatorlarning yaqinlashish sohasini toping.
5.1. .
5.2. .
5.3. .
5.4. .
5.5. .
5.6. .
5.7. .
5.8. .
5.9.
5.10. .
5.11. .
5.12. .
5.13. .
5.14. .
5.15. .
5.16. .
5.17. .
5.18. .
5.19. .
5.20. .
5.21. .
5.22. .
5.23. .
5.24. .
5.25. .
5.26. .
5.27. .
5.28. .
5.29.
5.30.
Teylor va Makloren qatorlari
Agar funksiya nuqtaning biror atrofida aniqlangan va istalgan tartibli hosilaga ega bo`lsa, u holda bu funksiyani darajali qatorga yoyish mumkin.
(1)– Teylor qatori (Teylor formulasi ) deyiladi.
Xususiy holda bo`lsa,
Makloren qatori hosil bo`ladi.
Funksiyani Teylor qatoriga yoyish mumkin bo`lishi uchun nuqtaning biror atrofida qatorning qoldiq hadi da cheksiz kichik bo`lishi zarur va yetarlidir. Shuning uchun har bir holda qatorning funksiyaga yaqinlashish sohasini topish kerak bo`ladi.
Teylor qatori qoldiq hadining Lagranj ko`rinishidagi formulasi
(3) dan foydalanib, (1) ni quyidagicha yozish mumkin:
1-misîl. funksiyani nuqtada Teylor qatoriga yoying va yaqinlashish oralig`ini aniqlang.
► nuqtada funksiyaning hosilalari qiymatlarini topamiz.
.
Bundan
Qatorning yaqinlashish oralig`ini topamiz
va nuqtalarda qator uzoqlashadi. Yaqinlashish sohasi - . ◄
Quyida bir necha elementar funksiyalarning Makloren qatoriga yoyilmasini
keltiramiz:
. (8)
2-misol. funksiyani Makloren qatoriga yoying. Hosil bo`lgan qatorning yaqinlashish sohasini toping.
► Berilgan funksiyani sodda kasrlarga ajratamiz
(8) yoyilmadan
Bundan
Yuqoridagi ikkita qator da yaqinlashuvchi bo`lganligi uchun hosil bo`lgan qator da yaqinlashuvchi bo`ladi.◄
Funksiyalarni darajali qatorga yoyish umuman olganda Teylor va Makloren formulalari yordamida amalga oshiriladi. Ammo amaliyotda ko`p funksiyalarni (4)-(10) qatorlardan formal ravishda foydalanish orqali darajali qatorga yoyiladi.
3-misol. Funksiyaning darajali qatorga yoyilmasidan foydalanib ni aniqlikda taqribiy hisoblang.
► Bu miqdorni (7) formula yordamida aniqlikda taqribiy hisoblash uchun qatorning 10000 ta hadini olish kerak. Shuning uchun bu yerda (10) yoyilmadan foydalanish qulay.
deb, ni aniqlab olamiz va bu qiymatni (10) qatorga qo`yamiz.
Berilgan aniqlikda hisoblash uchun qoldiq hadini baholaymiz
bol`lganda . U holda ◄
4-misol. Quyidagi integralni integral ostidagi funksiyaning darajali qatorga yoyilmasidan foydalanib aniqlikda taqribiy hisoblang:
►(6) yoyilmada ning o`rniga qo`yamiz va ga ko`paytiramiz
Hosil bo`lgan qator butun sonlar o`qida yaqinlashuvchi bo`lgani uchun hadlab integrallaymiz
=
Leybnits alomatidan kelib chiqadigan natijaga ko`ra, . , demak, ◄
5-misol. differensial tenglamaning boshlang`ich shartlarni qanoatlantiruvchi yechimining darajali qatorga yoyilmasidagi birinchi beshta hadini yozing.
►Boshlang`ich shartlarni tenglamaga qo`yib, ni topamiz. Tenglamani ketma-ket differensiallab quyidagilarni hisoblaymiz
Topilganlarni Makloren qatoriga qo`yamiz va differensial tenglama yechimining darajali qatorga yoyilmasini hosil qilamiz:
.◄
Auditoriya topshiriqlari
11. funksiyani ning darajalari bo`yicha qatorga yoying.
12. Makloren qatoridan bevosita foydalanib, funksiyani ning darajalari bo`yicha qatorga yoying.
13. funksiyani nuqta atrofida qatorga yoying.
14. funksiyani nuqta atrofida qatorga yoying.
Berilgan funksiyalarni Makloren qatori yoyilmalaridan foydalanib qatorga yoying.
15.
16.
17.
18.
19.
20. Funksiyaning darajali qatorga yoyilmasidan foydalanib hisoblang:
a)
b)
21. Funksiyaning darajali qatorga yoyilmasidan foydalanib 0,001 aniqlikda taqribiy hisoblang:
a)
b)
c)
d)
12. differensial tenglamaning boshlang`ich shartni qanoatlantiruvchi yechimining darajali qatorga yoyilmasidagi birinchi beshta hadini yozing.
Mustaqil yechish uchun testlar
B) Quyidagilardan qaysi biri funksiyaning Makloren qatoriga yoyilmasi bo`ladi?
2. funksiyaning darajali qatorga yoyilmasidan foydalanib ni hisoblang.
A) ; B) ; D) ; E) .
3. qator quyidagi qaysi bir funksiyaning Makloren qatoriga yoyilmasi bo`ladi?
A) ; B) ; D) ; E) .
4. funksiyani nuqta atrofida qatorga yoyilmasidan foydalanib, ni toping.
A) ; B) ; D) ; E) .
5. differensial tenglamaning boshlang`ich shartni qanoatlantiruvchi yechimining darajali qatorga yoyilmasidagi birinchi uchta hadini yozing.
A) ; B) ;
D) ; E)
Furye qatorlari.
1. Furye qatori. Quyidagi funksional qator
trigonometrik qator deyiladi, a0, a1, b1, a2 ,b2,…,an ,bn,…sonlar trigonometrik qatorning koeffitsientlari deyiladi. Agar qator yaqinlashuvchi bo‘lsa, u holda qatorning yig‘indisi ham davriy funksiya bo‘ladi.
f(x) funksiya bu qatorning yig‘indisi bo‘lsin:
(1)
Bu qatorni [-π, π] segmentda yaqinlashuvchi deb faraz qilib, uning koeffitsientlarini topiladi.
(2)
(3)
(4)
(2), (3) va (4) formulalar bilan aniqlangan (1) trigonometrik qator davri bo`lgan f(x) funksiyaning Furye qatori deb ataladi. ao, an va bn()sonlar esa Furye koeffitsientlari deyiladi.
1-misîl. Ushbu 2p davrli funksiyani Furye qatoriga yoying.
►Qatorning koeffitsientlarini (2), (3), (4) formulalar bo‘yicha topamiz:
Bundan, bo‘lganligi uchun berilgan funksiya uchun Furye qatori quyidagicha bo‘ladi:
◄
2. Juft va toq funksiyalarning Furye qatorlari. f(x) funksiya juft va toq bo‘lgan hollardagi Furye qatoriga yoyilmasi o‘ziga xos formulalar bilan hisoblanadi.
a) juft funksiya bo‘lsa,
(5)
Shunga ko‘ra juft funksiyaning Furye qatori quyidagicha bo‘ladi:
b)toq funksiya bo‘lsa,
. (7)
Toq funksiyaning Furye qatori quyidagi ko‘rinishda bo‘ladi:
2-misol. Ushbu -p < x £ p intervalda berilgan 2p davrli f(x)=|x| funksiyani Furye qatoriga yoying.
|
y |
|
|||
|
|
|
|||
|
|||||
-2π |
-π |
0 |
π |
2π x |
► f(x) juft funksiya bo‘lganligi uchun qatorning koeffitsientlarini (5) formulalar bo‘yicha topamiz.
;
Demak,
Berilgan funksiya uchun Furye qatori quyidagicha bo‘ladi:
◄
Auditoriya topshiriqlari
Quyidagi 2p davrli funksiyalarni Furye qatoriga yoying.
1.
2.
3.
4.oraliqda berilgan 2p davrli funksiyani Furye qatoriga yoying. Qator yoyilmasidan foydalanib quyidagi sonli qatorlarning yig`indisini toping:
Mustaqil yechish uchun testlar
1. Quyidagi funksiyalarning qaysi birining Furye qatoriga yoyilmasida bo`ladi?
A)
B)
D)
E)
2. Quyidagi funksiyalarning qaysi birining Furye qatoriga yoyilmasida bo`ladi?
A)
B)
D)
E)
3. 2p davrli funksiyaning Furye qatoriga yoyilmasidagi koeffitsientni toping.
A) ; B) ; D) ; E) .
4. 2p davrli funksiyaning Furye qatoriga yoyilmasidagi koeffitsientni toping.
A) ; B) ; D) ; E) .
5. 2p davrli funksiyaning Furye qatoriga yoyilmasidagi koeffitsientni toping.
A) ; B) ; D) ; E) .
Davri 2l bo‘lgan funksiyalarning Furye qatori.
Yarim davrda berilgan funksiyalarni Furye qatoriga yoyish
Davri 2l bo‘lgan funksiyalarni Furye qatoriga yoyish. Funksiyaning davri 2l bo‘lsa, u almashtirish yordamida 2π davrga keltiriladi va hosil bo`lgan funksiyani Furye qatoriga yoyiladi. So`ng almashtirish bajarib quyidagi formulalarni topamiz:
(1)
(2)
Davri 2l bo‘lgan juft funksiyalar uchun Furye qatori quyidagicha bo‘ladi:
. (5)
Davri 2l bo‘lgan toq funksiyalar uchun Furye qatori quyidagicha bo‘ladi:
(6)
(7)
1-misol. Ushbu -1 < x £ 1 intervalda berilgan 2l = 2 davrli f(x)= x - 1 funksiyani Furye qatoriga yoying va grafigini chizing.
► Berilgan funksiyaning Furye qatorini topishda (1), (2) formulalardan foydalanamiz, bu yerda l = 1.
◄
Ko’pincha [0;l] kesmada berilgan funksiyani sinuslar bo’yicha, yoki kîsinuslar bo’yicha qatîrga yoyish masalasi talab etiladi.
funksiyani kîsinuslar bo’yicha qatîrga yoyish uchun funksiyani [0;l] kesmadan [-l;l] kesmaga juft davîm ettiriladi. Bu hîlda Furye qatîr faqat kîsinuslarni o’z ichiga îladi.
Agar funksiyani qatîrga sinuslar bo’yicha yoyishni istasak, u hîlda funksiyani [0; l] kesmadan [-l;l] kesmaga tîq davîm ettiramiz, bunda deb îlishimiz kerak. Bu hîlda Furye qatîr faqat sinuslarni o’z ichiga îladi.
2-misol. Ushbu 0 < x £ π intervalda berilgan funksiyani kosinuslar bo`yicha Furye qatoriga yoying.
► Berilgan funksiyani kosinuslar bo`yicha Furye qatoriga yoyish uchun juftga davom ettiramiz:
;
Bundan,
Berilgan funksiya uchun Furye qatori quyidagicha bo‘ladi:
◄
Auditoriya topshiriqlari
1. Ushbu davri T=2 bo`lgan funksiyani Furye qatoriga yoying.
2. Ushbu intervalda berilgan T=4 davrli funksiyani Furye qatoriga yoying.
3. Ushbu 0<x £π intervalda berilgan funksiyani sinuslar bo`yicha Furye qatoriga yoying.
4. Ushbu intervalda berilgan funksiyani kosinuslar bo`yicha Furye qatoriga yoying.
Mustaqil yechish uchun testlar
1. T=4 davrli funksiyaning Furye qatoriga yoyilmasidagi koeffitsientni toping.
A) ; B) ; D) ; E) .
2. T=4 davrli funksiyaning Furye qatoriga yoyilmasidagi koeffitsientni toping.
A) ; B) ; D) ; E) .
3. T=4 davrli funksiyaning Furye qatoriga yoyilmasidagi koeffitsientni toping.
A) ; B) ; D) ; E) .
4. intervalda berilgan funksiyani kosinuslar bo`yicha Furye qatoriga yoyish uchun uni intervalga qanday davom ettiriladi?
A) ; B) ;
D) ; E) .
5. intervalda berilgan funksiyani sinuslar bo`yicha Furye qatoriga yoyish uchun uni intervalga qanday davom ettiriladi?
A) ; B) ;
D) ; E) .
Shaxsiy uy topshiriqlari
1
funksiyani Teylor yoki Makloren qatoriga yoying. Hosil bo`lgan qatorning yaqinlashish sohasini toping.
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
1.6.
1.7.
1.8.
1.9.
1.10.
1.11.
1.12.
1.13.
1.14.
1.15.
1.16.
1.17.
1.18.
1.19.
1.20.
1.21.
1.22.
1.23.
1.24.
1.25.
1.26.
1.27.
1.28.
1.29.
1.30.
2
Berilgan miqdorni funksiyaning darajali qatorga yoyilmasidan foydalanib δ aniqlikda taqribiy hisoblang.
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.
2.7.
2.8.
2.9.
2.10.
2.11.
2.12.
2.13.
2.14.
2.15.
2.16.
2.17.
2.18.
2.19.
2.20.
2.21.
2.22.
2.23.
2.24.
2.25.
2.26.
2.27.
2.28.
2.29.
2.30.
3
Berilgan integralni integral ostidagi funksiyaning darajali qatorga yoyilmasidan foydalanib aniqlikda taqribiy hisoblang.
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
3.5.
3.6.
3.7.
3.8.
3.9.
3.10.
3.11.
3.12.
3.13.
3.14.
3.15.
3.16.
3.17.
3.18.
3.19.
3.20.
3.21.
3.22.
3.23.
3.24.
3.25.
3.26.
3.27.
3.28.
3.29.
3.30.
3
Differensial tenglama yechimining darajali qatorga yoyilmasini noldan farqli birinchi ta hadini yozing.
4.1.
4.2.
4.3.
4.4.
4.5.
4.6.
4.7.
4.8.
4.9.
4.10.
4.11.
4.12.
4.13.
4.14.
4.15.
4.16.
4.17.
4.18.
4.19.
4.20.
4.21.
4.22.
4.23.
4.24.
4.25.
4.26.
4.27.
4.28.
4.29.
4.30.
5
Quyidàgi (a, b) oraliqda berilgan T davrli f(x) funksiyalarni Furye qatoriga yoying:
5.1.
5.2.
5.3. T=2p.
5.4.
5.5.
5.6.
5.7.
5.8.
5.9.
5.10.
5.11.
5.12.
5.13.
5.14.
5.15.
5.16.
5.17.
5.18.
5.19.
5.20.
5.21.
5.22.
5.23.
5.24.
5.25.
5.26.
5.27.
5.28.
5.29.
5.30.
Ikki o’lchovli integrallar. Ikki o’lchovli integralda o’zgaruvchilarni almashtirish
Chegaralangan funksiya tekislikning qandaydir yopiq D sohasida aniqlanganbo`lsin. Agar
(1)
integral yig’indining sohaning bo’laklarga bo’linishlari va nuqtalarning tanlanish usuliga bog’liq bo’lmagan holda dagi limiti mavjud bo’lsa, bu limitga funksiyaning D soha bo’yicha olingan ikki o`lchovli integrali deyiladi
funksiya esa D sohada integrallanuvchi deyiladi(bu yerdabo`lakning yuzi, - bo`laklar diametrlarining maksimumi).
Agar funksiya yopiq D sohada uzluksiz bo’lsa, u holda bu fuksiya D sohada integrallanuvchi bo’ladi.Ikki o`lchovli integrallar ham aniq integrallardagidek chiziqlilik, o’rta qiymat formulalari, additivlik kabi xossalarga ega.
Hisoblash usullari.Agar D integrallash sohasi Oy o’qiga nisbatan standart bo’lsa(2-rasm), ikki o`lchovli integral quyidagicha hisoblanadi:
(2)
|
|
2-rasm 3-rasm
Ichki integralda x o’zgaruvchini ozgarmas kattalik sifatida qabul qilib integrallashni boshlash kerak. (2) integralning qiymati qandaydir son bo’ladi.
Agar D integrallash sohasi Ox o’qiga nisbatan standart bo’lsa(3-rasm), ikki o`lchovli integral quyidagicha hisoblanadi:
(3)
Integrallash chegaralarini tashqi va ichki integrallar uchun almashtirish ikki o'lchovli integralni karrali integralga keltirish, (2) formuladan (3) formulaga o’tish va, aksincha, (3) formuladan (2) formulaga o’tish integrallash tartibini o’zgartirish deyiladi.
Agar D integrallash sohasi Oy o’qiga nisbatan ham, Ox o’qiga nisbatan ham standart bo’lmasa, u holda uni Oy (yoki Ox) o’qiga nisbatan standart bo’lgan chekli sondagi sohalarga bo’linadi va ikki karrali integralni D soha bo’yicha hisoblashda additivlik xossasidan foydalaniladi.
1-misol. Karrali integralni hisoblang : .
- va egri chiziqlar bilan chegeralangan soha.
► soha o’qiga nisbatan standart hisoblanadi (5-rasm).
5 - rasm |
Ikki o’lchovli integralni (8) formula bo’yicha takroriy ko’rinishga olib kelamiz:
|
Karrali integralda ichki integralni Nyuton-Leybnis formulasidan foydalanib hisoblaymiz
Endi tashqi integralni hisoblaymiz:
◄
Ikki o’lchovli integralda o’zgaruvchilarni almashtirish.ikki o’lchovli integralda to’g’ri burchakli koordinatalar x, y bilan quyidagicha munosabatlar orqali bog’langan yangi u, v koordinatalarga o’tkaziladi
(4)
Agar (4-rasm) va sohalar o’rtasida (4) munosabatlar orqali o’zaro bir qiymatli akslantirish o’rnatilgan bo’lsa, shu bilan birga akslantirish yakobiani
bo’lsa, quyidagi formula o’rinlidir:
(5)
4-rasm
Ma’lumki, to’g’ri burchakli x,y va qutb koordinatalar o’zaro
munosabatlar bilan bog’langan. Bu yerda .
Ikki o’lchovli integralda to’gri burchakli koordinatalardan qutb koordinatalarga o’tish quydagi formula orqali amalga oshiriladi:
. (6)
Integrallash chegaralari O qutbning vaziyatiga bog’liq bo’ladi.
a) Agar O qutb va nurlar hamda va chiziqlar bilan chegaralangan D soha tashqarisida yotsa, ikki o’lchovli integral quydagi formula bilan hisoblanadi:
(7)
b) Agar O qutb D soha ichida joylashgan bo’lsa va bu soha chegarasi qutb koordinatalar sistemasida ko’rinishiga ega bo’lsa, u holda ikki o’lchovli integral quydagi formula bilan hisoblanadi:
(8)
c) Agar O qutb va nurlar bilan chegaralangan D soha chegarasida yotsa, shu bilan birga, chegaraning qutb koordinatalar sistemasida tenglamasi ko’rinishiga ega bo’lsa, u holda ikki o’lchovli integral quydagi formula bilan hisoblanadi:
(9)
Umumlashgan qutb koordinatalari deb va to’g’ri burchakli koordinatalar bilan formulalalar orqali bog’langan va o’zgaruvchilarga aytiladi, bunda Bu holatda va (5) formula quyidagi ko’rinishga ega bo’ladi:
(10)
Ikki o`lchovli integralning tatbiqlari. Ikki o`lchovli integralning geometrik ma’nosi: Agar D sohada bo’lsa, u holda ikki karrali integral son jihatidan asosi D bo’lgan yasovchilari Oz o’qiga parallel bo’lgan, yuqoridan sirt bilan chegeralangan Q silindrik jismning hajmiga teng (1- rasm).
(11)
1-rasm
Xususan, bo’lganda ikki karrali integral D sohaning yuziga teng, ya’ni
(2)
2-misol. sirtlar bilan chegaralangan jismning hajmini hisoblang.
►Berilgan jismni quyidagi ko’rinishda tasvirlash kerak:
bunda ― soha Oxy tekislikning va egri chiziqlari bilan chegaralangan, ya’ni.
Ikki o’lchovli integralning geometrik ma’nosiga ko’ra jismning hajmi quyidagicha topiladi:
◄
Agar silliq sirt qismining xOy tekislikdagi proyeksiyasi bo`lsa, u holda bu sirt yuzini quyidagi formula bilan hisoblanadi:
(3)
3-misol. konusning silindr ichidagi qismi yuzini hisoblang.
► Berilgan konus sirti qismining proyeksiyasi soha silindr asosi bo`lib, aylana cizig`i bilan chegaralangan sohadir.
Yuqoridagi (3) formulani funksiya uchun qo`llaymiz
u holda izlangan yuza
◄
Ikki karrali integralning fizik ma’nosi: agar D soha modda taqsimotining sirt zichligiga ega, xOy tekislikda yotuvchi qalinligi bir bo’lgan yassi jism bo’lsa, u holda jismninig massasini quyidagi formula bilan hisoblanadi:
(4)
Jismning Ox va Oy o’qlariga nisbatan statik momentlari quyidagi formulalar bo’yicha topiladi:
. (5)
Jism massasi og`irlik markazi koordinatalari:
(6)
D yassi jismning koordinata o’qlariga va koordinata boshiga nisbatan inersiya momentlari:
(7)
formulalar bilan hisoblanadi.
4-misol.zichlikka ega bo’lgan, egri chiziqlar bilan chegaralangan va I chorakda joylashgan yassi jismning koordinata o’qlariga nisbatan inersiya momentlarini toping.
►Berilgan D yassi jism 6-rasmda tasvirlangan.
(7) formulalarga ko’ra quyidagiga egamiz:
Bu integrallarni qutb koordinatalariga o’tib hisoblash qulay:
egri chiziqning qutb koordinatalaridagi tenglamasi:
,
ning qutb koordinatalaridagi tenglamasi
6-rasm
U holda dan gacha o’zgaradi (6-rasm), kesmadan olingan ning har bir qiymatida o’zgaruvchi dan gacha o’zgaradi.
Ketma-ket (12) formuladan foydalanib, quyidagiga ega bo’lamiz:
O’xshash holda quyidagini topamiz:
Auditoriya topshiriqlari
1. Quyidagi integrallarni hisoblang:
2. Integrallash sohasi ma’lum bo`lsa, da integrallash chegarasini qo`ying:
chiziqlar bilan chegaralangan soha.
chiziqlar bilan chegaralangan soha.
uchlari nuqtalarda bo`lgan ucburchak sohasi.
3. Quyidagi karrali integrallarda chegarani almashtiring:
4. integralni hisoblang. Bu yerda chiziqlar bilan chegaralangan soha.
5. integralni qutb koordinatalaridan foydalanib hisoblang. Bu yerda aylana bilan chegaralangan soha.
6. integralni qutb koordinatalaridan foydalanib hisoblang. Bu yerda , chiziqlar bilan chegaralangan halqa qismi.
Ikki karrali integral yordamida berilgan sirtlar bilan chegaralangan jismlarning hajmi hisoblang:
7. Koordinata tekisliklari, tekisliklar va aylanma paraboloid sirti bilan chegaralangan jism.
8. aylanma paraboloid, koordinata tekisliklari va tekislik bilan chegaralangan jism.
9. silindrlar va tekisliklar bilan chegaralangan jism.
10. sferaning silindr ichidagi qismi yuzini hisoblang.
Mustaqil yechish uchun testlar
1. integrallash chegarasini o`zgartiring:
A) B)
D) E)
2. integralni hisoblang.
A) ; B) ; D) ; E) .
3. chiziqlar bilan chegaralangan soha uchun to`g`ri tasdiqni toping.
A) Faqat o`qi bo`yicha muntazam;
B) Faqat o`qi bo`yicha muntazam;
D) va o`qi bo`yicha muntazam;
E) va o`qi bo`yicha ham muntazam emas.
4. integralni hisoblang. Bu yerda chiziqlar bilan chegaralangan soha.
A) ; B) ; D) ; E) .
5. integralni hisoblang. Bu yerda radiusli markazi koordinata boshida bo`lgan doira sohasi.
A) ; B) D) ; E)
Uch o’lchovli integrallar va ularning tatbiqlari. Uch o’lchovli integralda o’zgaruvchilarni almashtirish
Dekart koordinatalarida uch o’lchovli integrallarni hisoblash.funksiya S sirt bilan chegaralangan yopiq fazoviy V sohada aniqlangan va uzluksiz bo’lsin.
funksiyaning V soha bo’yicha uch o’lchovli integrali deb integral yig’indining elementar sohalar diametrlarining eng kattasi nolga intilgandagi limitiga aytiladi:
Dekart koordinatalarida uch o’lchovli integral ko’rinishida yoziladi.
Uch o’lchovli integralni hisoblash uchta aniq integralni yoki bitta ikki o’lcovli va bitta aniq integralni ketma-ket hisoblashga keltiriladi.
Agar V soha, ushbu
tengsizliklar sistemasi bilan anliqlangan bo’lsa u holda uch o’lchovli integral
quyidagi formula bo’yicha hisoblanadi:
(1)
yoki
1-misol. uch o`lchovli integralni hisoblang. Bu yerda sirtlar bilan chegaralangan soha.
► Berilgan sirtlar bo`yicha quyidagilarni aniqlaymiz:
. Bu holda
◄
Uch o’lchovli integralda o’zgaruvchilarni almashtirish. uch o’lchovli integralda to’g’ri burchakli koordinatalardan yangi koordinatalarga o’tiladi:
(2)
Bu tengliklarga nisbatan bir qiymatli yechiladi:
. (3)
fazodagi soha (2) formula orqali akslanadiganfazodagi sohani bilan belgilaymiz.
Agar (2) funksiyalarsohada birinchi tartibli uzluksiz xususiy hosilalalarga ega bo’lsa, sohaga akslantirish yakobiani quyidagicha ifodalanadi:
U holda fazodagi chegaralangan yopiq soha fazodagisohaga o'zaro bir qiymatli akslanadi va uch o’lchovli integralda o’zgaruvchilarni almashtirish uchun quyidagi formula o’rinli bo’ladi:
(4)
Uch o’lchovli integralni silindrik koordinatalar sistemasida hisoblash.silindrikkoordinatalarto’g’riburchakli koordinatalar bilan quyidagi munosabatlar orqali bog’langan (1-rasm):
(5)
1-rasm |
2-rasm |
Bunda . to’g’ri burchakli koordinatalardan (4) formulalar bo’yicha silindrik koordinatalariga o’tishda bo’ladi, shuning uchun (3) formula quyidagi ko’rinishga ega bo’ladi:
(6)
2-misol. Uch karrali integralni silindrik koordinatalariga o`tib hisoblang.
► sohani silindrik almashtirish yordamida sohaga almashtiramiz, berilgan integralni esa (6) formuladan foydalanib hisoblaymiz:
◄
Uch o’lchovli integralni sferik koordinatalar sistemasida hisoblash. Agarnuqta fazoda to’g’ri burchakli koordinatalarga ega bo’lsa, u holdanuqtaning sferik koordinatalari debsonlar uchligiga aytiladi, bunda ― nuqtadankoordinata boshigacha bo’lgan masofa, ― (― M nuqtaning tekislikdagi proyeksiyasi) nur vao’q orasidagi burchak, ― o’qining musbat yo’nalishi vanur orasidagi burchak (2-rasm).
To’g’ri burchakli va sferik koordinatalari orasidagi bog’lanish quyidagi munosabatlar orqali aniqlanadi: bundaShu bilan birgava (4) formula quyidagi ko’rinishga ega bo’ladi
(7)
Umumlashgan sferik koordinatalar deb to’g’ri burchakli koordinatalar bilan quyidagi formulalar orqali bog’langan o’zgaruvchilarga aytiladi:
Bu yerda Almashtirish yakobiani va (3) formula quyidagi ko’rinishga ega bo’ladi
(8)
Uch o`lchovli integralning tatbiqlari. Agar sohada bo’lsa, u holda uch o’lchovli integral V sohaning hajmiga teng, ya’ni
(9)
Agar ni V sohani tashkil etuvchi modda solishtirma zichlik deb hisoblansa, u holda V sohada joylashgan butun modda massasi(uch o’lchovli integralning fizik ma’nosi):
Uch o’lchovli integral yordamida, shuningdek, quyidagilarni hisoblash mumkin:
à) Jismning va yOz koordinata tekisliklariga nisbatan statistik momentlari:
(10)
bunda ― modda solishtirma zichligi;
á) Jismning og’irlik markazi koordinatalari:
(11)
bunda ― jism massasi;
â) Jismning koordinata tekisliklari, koordinata o’qlari va koordinata boshiga nisbatan inersiya momentlari:
(12)
3-misol. sirt bilan chegaralangan va har bir nuqtasida zichlikka ega bo’lgan jismning massasini hisoblang.
►Jismni chegaralagan sirt ellipsga oid hisoblanadi, unung kanonik tenglamasi esa bo’ladi, yarim o’qlar
Uch o’lchovli integralning fizik ma’nosiga ko’ra V sohani egallagan jism massasi quyidagicha topiladi: Umumlashgan sferik koordinatalariga o’tamiz: bundan ellipsoid tenglamasi ekanligi kelib chiqadi. Bunda soha uchun . Bundan kelib chiqadiki,
◄
Auditoriya topshiriqlari
1. Quyidagi integrallarni hisoblang:
2. Integrallash sohasi ma’lum bo`lsa, da integrallash chegarasini qo`ying:
sirtlar bilan chegaralangan soha.
sirtlar bilan chegaralangan soha.
3. integralni hisoblang. Bu yerda tekisliklar bilan chegaralangan soha.
4. integralni hisoblang. Bu yerda giperbolik paraboloid va tekisliklar bilan chegaralangan soha.
5. Silindrik yoki sferik koordinatalar sistemasiga o`tib, uch karrali integralda integrallash chegaralarini qo`ying:
silindr va tekisliklar bilan chegaralangan coha, 1-oktantdagi qismi.
silindr, tekislik va paraboloid bilan chegaralangan soha.
sharning 1-oktantdagi qismi.
6. silindrik sirtlar va tekisliklar bilan chegaralangan jismning hajmini hisoblang.
7. paraboloidlar va tekisliklar
bilan chegaralangan jism hajmini hisoblang.
8. sfera va paraboloid bilan chegaralangan jism hajmini hisoblang.
9. sirtlar bilan chegaralangan bir jinsli jismning og`irlik markazini toping.
10. sirtlar bilan chegaralangan zichligi bo`lgan bir jinsli jismning o`qiga nisbatan inersiya momentini toping.
Mustaqil yechish uchun testlar
1. silindrik sirtlar va tekisliklar bilan
chegaralangan soha bo`lsa, integralda integrallash chegaralarini qo`ying.
A) ; B) ;
D) ; E) .
2. integralni hisoblang.
A) ; B) D) ; E)
3. Dekart koordinatalar sistemasidan silindrik koordinatalar sistemasiga o`tish formulasini aniqlang.
A) ;
B) ;
D) ;
E) .
4. Zichligi bo`lgan jismning tekisligiga nisbatan statik momentini hisoblash formulasini aniqlang.
A) ; B) ;
D) ; E) .
5. Zichligi bo`lgan jismning o`qiga nisbatan inersiya momentini hisoblash formulasini aniqlang.
A) ; B) ;
D) ; E) .
Birinchi tur ågri chiziqli intågràl
Îõy tåkislikdà ÀB silliq ågri chiziqning hàr bir nuqtàsidà aniqlangan f(x, y) funksiya bårilgàn. ÀB silliq ågri chiziqning bo‘linish qismlàrining ång kàttà uzunligi nîlgà intilgàndà intågràl yig‘indinig limiti birinchi tur(yoki yoy uzunligi bo‘yichà) ågri chiziqli intågràl dåyilàdi và
(1)
kàbi bålgilànàdi. Bundà kàttàlik Ài-1Ai yoyning uzunligi va ÀB ågri chiziqni kîntur yoki intågràllàsh yo‘li dåb àtàymiz. Àgàr f(x,y) funksiya ÀB kînturning hàmmà nuqtàlàridà uzluksiz bo‘lsà, bu limit màvjud bo‘làdi. Birinchi tur ågri chiziqli intågràl ÀB intågràllàsh yo‘lining yo‘nàlishigà bîg‘liq bo‘lmàydi, ya’ni
Zichligi ρ(õ,y) bo‘lgàn mîddiy ÀB ågri chiziqning m màssàsi ρ(õ,y) zichlikdàn ÀB ågri chiziq bo‘yichà îlingàn birinchi tur ågri chiziqli intågràlgà tång, ya’ni
. (2)
Àgàr ÀB ågri chiziqning hàr bir nuqtàsidà f(x, y)≥0 bo`lsà u hîldà birinchi tur ågri chiziqli intågràl sîn jihàtidàn yasîvchilàri Îz o`qigà pàrållål bo‘lgàn yuqîridàn z= f(x, y) sirt và quyidàn 0õy tåkislik bilàn chågàràlàngàn sirtning S yuzigà tång bo‘làdi:
. (3)
Àgàr f(x, y)=1 bo`lsà, bu intågràl sîn jihàtidàn ÀB ågri chiziqning L uzunligigà tång bo‘làdi:
. (4)
Hisîblàsh usullàri:
1. ÀB ågri chiziq pàràmåtrik tånglàmà bilàn bårilgàn bo‘lsà, ya’ni
t pàràmåtr α dàn β gàchà o‘`zgàràdigàn bo‘lsin(α < β). Bu hîldà bo‘lgàni uchun birinchi tur ågri chiziqli intågràl
(5)
fîrmulà bilàn hisîblànàdi.
2. ÀB ågri chiziq y=y(x) tånglàmà bilàn bårilgàn bo‘lsà(a ≤ x ≤ b), intågràl
(6)
fîrmulà bilàn hisîblànàdi.
3. ÀB ågri chiziq x=x(y) tånglàmà bilàn bårilgàn bo‘lsà(c ≤ y ≤ d), intågràl
(7)
fîrmulà bilàn hisîblànàdi.
4. ÀB ågri chiziq ρ=ρ(φ) tånglàmà bilàn bårilgàn bo‘lsà(φ1 ≤ φ ≤ φ2), intågràl
(8)
5. ÀB fàzîviy ågri chiziq x=x(t), y=y(t), z=z(t) tånglàmàlàr bilàn bårilgàn bo‘lsà(α≤t≤β) , intågràl
(9)
fîrmulà bilàn hisîblànàdi.
1-misol. Àgàr y=lnx ågri chiziqning õ=1 và õ=2 àbssissàli nuqtàlàr îràsidàgi yoyi màssàsining zichligi ρ=õ2 bo‘lsà, bu yoyning màssàsini tîping.
► (2) và (6) fîrmulàlàrdàn fîydàlànib, quyidàgigà ågà bo‘làmiz:
◄
2-misol. Hisîblàng: , bu yårdà L: õ2+y2=4õ àylànà.
►õ2+y2=4õ tånglàmàni qutb kîîrdinàtàlàr siståmàsidà ifîdàlàymiz. Buning uchun x=ρcosφ, y=ρsinφ àlmàshtirish bàjàrsàk, L chiziq tånglàmàsi ρ=4cosφ bo`làdi. cosφ≥0 åkànini hisîbgà îlib, îràliqni tîpàmiz và (8) munîsàbàtdàn fîydàlànib, quyidàgigà ågà bo`làmiz: .
Åndi ρ=4cosφ åkànini hisîbgà îlib, àniq intågràlni hisîblàymiz:
◄
3-misol. Hisîblàng: , bu yårdà L – tånglàmà bilàn bårilgàn àstrîidà yoyi.
► àstrîidàning pàràmåtrik tånglàmàsi bo‘lgàni uchun và
Intågràl îstidàgi funksiya dàvrli, shuning uchun I – chîràkdà hisîblàb
4 gà ko‘pàytiràmiz. Dåmàk,
◄
Ikkinchi tur egri chiziqli integrallar
Îõy tåkilikdà hàr bir nuqtàsidà P(x, y) (Q(x,y)) funksiya bårilgàn birîr ÀB silliq ågri chiziqni qàràb chiqàmiz. Bu chiziqni À, À1,À2, ... , Ài-1, Ai , ..., An-1,B nuqtàlàr bilàn n tà bo‘làkkà (yoylàrgà) àjràtàmiz và ulàrning 0x(0y) koordinata o‘qiga proyeksiyalarini qaraymiz. Hàr bir yoydà bittàdàn Mi( xi , yi) nuqtà tànlàb îlàmiz. Mi( xi , yi)dà bårilgàn f(x, y) funksiya qiymàtlàrini hisîblàb ∆xi=xi-xi-1 (∆yi=yi-yi-1) ga ko‘paytiramiz và quyidàgi yig‘indini tuzàmiz:
. (1)
(1) ko‘rinishdàgi yig‘indilàr P(x,y)(Q(x,y)) funksiya uchun ÀB ågri chiziq bo‘ylàb îlingàn ikkinchi tur intågràl yig‘indilàr dåb àtàlàdi.
Bo‘linish qismlàri proyeksiyalarining ång kàttà () uzunligi nîlgà intilgàndà (1) intågràl yig‘indinig limiti ikkinchi tur ågri chiziqli intågràl dåyilàdi và
kàbi bålgilànàdi. Ya’ni
.
Àgàr P(x,y)(Q(x,y)) funksiya ÀB kînturning hàmmà nuqtàlàridà uzluksiz bo‘lsà, bu limit màvjud bo‘làdi.
Ikkinchi tur egri chiziqli integral integrallsh yo‘lining yo‘nalishiga bog‘liq bo‘ladi, ya’ni
.
Agar AB egri chiziqda ikkita P(x,y) va Q(x,y) funksiyalar berilgan bo‘lsa,
(2)
ikkinchi tur egri chiziqli integralning umumiy ko‘rinishi deb ataladi.
Agar A va B nuqtalar ustma-ust tushsa, AB=L yopiq kontur bo‘lgan holda integral quyidagicha belgilanadi:
.
Bu holda yo‘nalish kontur ichidagi yotuvchi soha chapda qoladigan qilib tanlanadi.
Agar P(x,y) va Q(x,y) funksiyalar - kuchning koordinatalar o‘qidagi proyeksiyalari bo‘lsa, u holda (2) integral shu kuchning AB yo‘lda bajargan ishini ifodalaydi.
L yopiq kontur bo‘yicha hisoblangan quyidagi ikkinchi tur egri chiziqli integral shu kontur bilan chegaralangan sohaning S yuziga teng bo‘ladi:
. (3)
Hisîblàsh usullàri:
1. ÀB ågri chiziq pàràmåtrik tånglàmà bilàn bårilgàn bo‘lsà, ya’ni
t pàràmåtr α dàn β gàchà o‘zgàràdigàn bo‘lsin(α < β).
(4)
fîrmulà bilàn hisîblànàdi.
1-misol. bu yerda C – x=a(t-sint),y=a(1-cost) sikloida arkasi(0 ≤ t ≤ 2π).
► dx=a(1-cost)dt, dy=asintdt va (4) formuladan foydalanamiz:
◄
2. ÀB ågri chiziq y=y(x) tånglàmà bilàn bårilgàn bo‘lsà(a ≤ x ≤ b),
. (5)
2-misol. Hisoblang: 1. AB: y=x2 , A(1,1) , B(2,4).
► (5) formuladan foydalanamiz: (1 ≤ x ≤ 2)
.◄
fîrmulà bilàn hisîblànàdi.
3. ÀB ågri chiziq x=x(y) tånglàmà bilàn bårilgàn bo‘lsà(c ≤ y ≤ d),
. (6)
fîrmulà bilàn hisîblànàdi.
Agar integral ostidagi ifoda qandaydir funksiyaning to‘la differensiali bo‘lsa, ya’ni du=Pdx+Qdy bo‘lsa, u holda integral integrallash yo‘liga bo‘liq bo‘lmaydi, ya’ni A(x1,y2), B(x2,y2) bo‘yicha integral
. (7)
Agar u funksiyaning ko‘rinishi bizga ma’lum bo‘lmasa va tenglik o‘rinli bo‘lsa, u holda
(8)
fîrmulà bilàn hisîblànàdi.
3-misol. bu yerda 0y o‘qini kesib o‘tmaydigan yo‘l bo‘yicha integral.
► shuning uchun .
(8) formuladan foydalanamiz:
◄
Agar P(x,y) va Q(x,y) funksiyalar bo`lakli silliq kontur bilan chegaralangan bir bog`lamli sohada uzluksiz va uzluksiz xususiy hosilalarga ega bo`lsa, quyidagi Grin formulasi o`rinli:
(9)
Auditoriya topshiriqlari
1. Quyidagi birinchi tur egri chiziqli integrallarni hisoblang:
, bu yerda to`g`ri chiziqning kesmasi, , .
, bu yerda aylana yoyi.
, bu yerda Arximed spiralining radiusi va markazi koordinata boshida bo`lgan doira ichidagi qismi.
2. moddiy yoyning har bir nuqtasidagi zichligi tenglik bilan aniqlansa uning massasini hisoblang.
3. silindrik sirtning tekislik va sirt bilan chegaralangan qismining yuzini hisoblang.
4. Quyidagi ikkinchi tur egri chiziqli integrallarni hisoblang:
, bu yerda uchlari , ,, , nuqtalarda bo`lgan to`rtburchak(berilgan tartibda aylanishda) konturi.
, bu yerda parabolaning va nuqtalar orasidagi yoyi.
, bu yerda ellips konturi, musbat yo`nalishda.
5. Quyidagi ikkinchi tur egri chiziqli integrallarni berilgan chiziqlar bo`yicha hisoblang:
6. Quyidagi ikkinchi tur egri chiziqli integrallarni 1) bevosita va 2) Grin formulasi yordamida hisoblang:
, bu yerda aylana konturi, musbat yo`nalishda;
, bu yerda uchlari, , da bo`lganuchburchak konturi, musbat yo`nalishda.
7. egri chiziq halqasi bilan chegaralangan shakl yuzini toping.
8. egri chiziqning va nuqtalar orasidagi yoyi bo`ylab kuch bajargan ishni hisoblang.
Mustaqil yechish uchun testlar
1. Hisoblang: , bu yerda egri chiziq yoyi.
A) ; B) ; D) ; E) .
2. Hisoblang:, bu yerda aylananing 1-chorakdagi yoyi.
A) ; B) D) ; E)
3. Birinchi tur egri chiziqli integralni hisoblash formulasi noto`g`ri berilgan javobni aniqlang.
A) ;
B) ;
D) ;
E) .
4. bu yerda siniq chiziq, , ,.
A) ; B) D) ; E)
5. Grin formulasi yordamida hisoblang:, L: uchlari O(0,0), A(1,4), B(4,0)da bo`lgan uchburchak konturi(musbat yo`nalish).
A) B) D) E)
Shaxsiy uy topshiriqlari
1
Ikki karrali integralda integrallash tartibini o`zgartiring.
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
1.6.
1.7.
1.8.
1.9.
1.10.
1.11.
1.12.
1.13.
1.14.
1.15.
1.16.
1.17.
1.18.
1.19.
1.20.
1.21.
1.22.
1.23.
1.24.
1.25.
1.26.
1.27.
1.28.
1.29.
1.30. .
2
Berilgan chiziqlar bilan chegaralangan bir jinsli figuraning og’irlik markazi koordinatalarini toping.
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
2.6.
2.7.
2.8.
2.9.
2.10.
2.11.
2.12.
2.13.
2.14.
2.15.
2.16.
2.17.
2.18.
2.19.
2.20.
2.21.
2.22.
2.23.
2.24.
2.25. ,
2.26.
2.27.
2.28.
2.29.
2.30.
3
H sirt bilan kesilgan L sirt qismi yuzasini toping.
3.1. ,
3.2.
3.3.
3.4. ,
3.5.
3.6.
3.7. ,
3.8. ,
3.9.
3.10.
3.11.
3.12.
3.13.
3.14.
3.15.
3.16. .
3.17.
3.18.
3.19.
3.20.
3.21.
3.22.
3.23.
3.24.
3.25.
3.26. ,
3.27.
3.28.
3.29.
3.30.
4
Berilgan sirtlar bilan chegaralangan jism hajmini toping.
4.1.
4.2.
4.3.
4.4.
4.5.
4.6.
4.7. , nuqtani o’z ichiga olgan jism.
4.8.
4.9.
4.10.
4.11.
4.12. nuqtani o’z ichiga olgan qismi.
4.13.
4.14.
4.15.
4.16.
4.17.
4.18.
4.19.
4.20.
4.21.
4.22.
4.23.
4.24.
4.25.
4.26.
4.27.
4.28.
4.29.
4.30.
5
Berilgan sirtlar bilan chegaralangan, zichligi bo`lgan jism massasini toping.
5.1.
5.2.
5.3.
5.4.
5.5.
5.6.
5.7.
5.8.
5.9.
5.10.
5.11.
5.12.
5.13.
5.14.
5.15.
5.16.
5.17.
5.18.
5.19.
5.20.
5.21.
5.22.
5.23.
5.24.
5.25.
5.26.
5.27.
5.28.
5.29.
5.30.
6
Berilgan masalalarni birinchi tur ågri chiziqli intågràl yordamida yeching.
6.1. Kardioida uzunligini toping:
6.2. I kvadrantda joylashgan astroida bir jinsli yoyining og’irlik markazi koordinatalarini toping
6.3. Agar massa taqsimotining har bir nuqtadagi zichligi egri chiziqning ordinata kvadratiga teng bo’lsa, I chorakda joylashgan aylana yoyi massasini toping.
6.4. vint chizig’i bir o’ramining Oxy tekislikka nisbatan statik momentini hisoblang.
6.5. aylana yoyining O(0, 0) nuqtaga nisbatan inersiya momentini hisoblang
6.6. Nuqtadagi massa taqsimotining zichligi bu nuqtaning ordinatasiga teng bo’lsa, ellips tepa yarmining Oy o’qiga nisbatan statistik momentini hisoblang
6.7. Agar va bo’lsa, har bir M nuqtadagi massa taqsimoti zichligi bo’lsa, AB kesma massasini hisoblang
6.8. Agar har bir nuqtadagi massa taqsimoti zichligi bo’lsa, vint chizig’I birinchi o’ramining massasini toping.
6.9. Bir jinsli vint chizig’ining bir o’rami massasini toping:
6.10. Har bir nuqtadagi massa taqsimoti zichligi nuqta ordinatasiga teskari proporsional bo’lgan, shu bilan birga nuqtada zichligi . ga teng bo’lsa, abssisalari va bo’lgan nuqtalar orasidagi zanjir chizig’i maydonining massasini hisoblang.
6.11. Zichligi bo’lgan egri chiziq yoyining dan gacha Ox o’qiga nisbatan qismining statistik momentini hisoblang.
6.12. Agar taqsimot zichligi massasi bo’lsa, I kvadrantda joylashgan aylana choragining koordinata boshiga nisbatan inersiya momentini toping.
6.13. Absissalari nuqtalar orasida bo’lgan zanjir chizig’i uzunligini hisoblang.
6.14. Agar har bir nuqtadagi massa taqsimoti zichligi bu nuqtaning ordinatasiga teng bo’lsa, kardioida massasini toping.
6.15. Agar zichligi bo’lgan dan ellips yoyining nuqtadan nuqtagacha Oy o’qiga nisbatan statistik momentini toping.
6.16. astroida uzunligini toping.
6.17. Har bir nuqtadagi massa taqsimoti zichligi bo’lgan, I chorakda joylashgan astroida yoyining koordinata o’qlariga nisbatan statistik momentlarini toping.
6.18. Agar egri chiziqning har bir nuqtadasigi massa taqsimoti zichligi bu nuqta ordinatasining kvadratiga teng bo’lsa, I chorakda joylashgan aylana qismi massasini toping.
6.19. parabola yoyining nuqtadan nuqtagacha qismining Ox o’qiga nisbatan statik momentini toping.
6.20. Agar zichligi bo’lsa, to’g’ri chiziq kesmasining nuqtadan nuqtagacha kesmasining massasini toping.
6.21. I kvadrantda joylashgan astroida bir jinsli yoyi og’irlik markazi koorditalarini toping.
6.22. vint chizig’i birinchi o’ramining koordinata o’qlariga nisbatan inersiya momentlarini toping.
6.23. Agar zichligi bo’lsa, egri chiziqning îò nuqtadan nuqtagacha massasini toping.
6.24. sikloida arkasining o’qiga nisbatan inersiya momentini toping.
6.25. , 0 ≤ t ≤ 2π siklîidà àrkàsi o’qiga nisbatan statik momentini toping.
6.26. Agar egri chiziqning har bir nuqtadasigi massa taqsimoti zichligi bo’lsa, àylànà yoyining massasini toping.
6.27. Zichligi ρ=|y| bo‘lgan y2=8x (0 ≤ x ≤ 2) parabola yoyining m massasini toping.
6.28. Zichligi ρ=|y| bo‘lgan gipårbîlà yoyining m massasini toping.
6.29. Zichligi ρ=|y| bo‘lgan egri chiziq m massasini toping.
6.30. Zichligi bo‘lgan lemniskata yoyi m massasini toping.
7
Quyidàgi ikkinchi tur ågri chiziqli intågràllàrni hisîblàng.
7.1. bu årdà L – uchlàri Î(0, 0), À(4,0), B(4, 5) bo‘lgàn uchburchàk kînturi, musbat yo‘nalishda.
7.2. bu årdà L – y=x2 parabolaning O(0,0) nuqtadan A(2,4)gacha yoyi.
7.3. bu årdà L –x=Rcost, y=Rsint, t1=0 dan t2=π∕2 gacha chorak aylana.
7.4. , bu årdà OA– y2=x parabolaning O(0,0) nuqtadan A(1,1)gacha yoyi.
7.5. bu årdà L – x=4cost, y=3sint ellips musbat yo‘nalishi bo‘yicha.
7.6. bu yerda L – (0,0) va (π, 2π) nuqtalarni tutashtiruvchi kesma.
7.7. bu yerda AB – A(0,π) va B(π,0) nuqtalar orasidagi kesma.
7.8. koordinata boshidan o‘tmaydigan yo‘l bo‘yicha integral.
7.9. bu yerda L – y=x2 parabola (-1 ≤ x ≤ 1).
7.10. bu yerda L - siniq chiziq .
7.11. bu yerda L - uchlari A(0,0), B(3,0), C(3,4), D(0,4) nuqtalarda bo‘lgan to‘rtburchakning berilgan yo‘nalishdagi konturi.
7.12. bu yerda AB – A(-1,2) va B(3,1) nuqtalar orasidagi kesma.
7.13. bu yerda L - .
7.14. bu yerda L – aylana konturi (musbat yo‘nalishda).
7.15. to‘g‘ri chiziqni kesib o‘tmaydigan yo‘l bo‘yicha integral.
7.16. bu yerda L - ellipsning I – chorakdagi yoyi.
7.17. bu yerda L - uchlari A(1,1), B(3,2), C(2,5) nuqtalarda bo‘lgan uchburchakning musbat yo‘nalishdagi konturi.
7.18.
7.19. bu yerda L - , uchburchakning musbat yo‘nalishda olingan konturi.
7.20. bu yerda L - astroida yoyi ((a,0) nuqtadan (0,a) nuqtagacha qismi).
7.21. bu yerda AB – A(1,1,1) va B(2,3,4) nuqtalar orasidagi kesma.
7.22. , bu yerda AB – y = x2 +1 parabolaning A(0,1) va B(2,5) nuqtalari orasidagi yoyi.
7.23. bu yerda L – x=t, y=t2, z=t3 (0 ≤ t ≤ 1) fazoviy egri chiziq yoyi.
7.24. .
7.25. bu yerda L – aylananing musbat yo‘nalishda olingan konturi.
7.26. bu yerda L - .
7.27.
7.28. bu yerda L - uchlari A(0,0), B(4,0), C(4,3), D(0,3) nuqtalarda bo‘lgan to‘rtburchakning berilgan yo‘nalishdagi konturi.
7.29. bu årdà L – x=3cost, y=4sint ellips musbat yo‘nalishi bo‘yicha.
7.30. bu yerda L - , uchburchakning musbat yo‘nalishda olingan konturi.