Некоммерческое
акционерное общество
МАТЕМАТИКА 2
Методические указания и задания по выполнению расчетно-графических работ для студентов специальности 5В070300-Информационные системы
Алматы 2018
АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра
математики и математического моделирования
СОСТАВИТЕЛИ: Э.С.Есботаева, Ж.С. Абдулланова. Математика 2.
Методические указания и задания по выполнению расчетно-графических работ для студентов специальности 5В070300-Информационные системы. - Алматы: АУЭС, 2018.- 52 с.
Методические указания содержит разделы «Дифференциальное и интегральное исчисление функций одной переменной» и «Функции многих переменных» для студентов специальности 5В070300-Информационные системы. Методические указания для студентов специальности 5В070300- Информационные системы составлены в соответствии с программой дисциплины
«Математика 2».
Ил. 2, табл. 26, библиогр.-7 назв.
Рецензент: Абдурахманов А.А.
Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества
«Алматинский университет энергетики и связи» на 2018 г.
© НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2018 г.
3 Введение
Данное методическое указание представляет собой типовой расчет по курсу «Математика 2», который изучается студентами специальности 5В070300 –Информационные системы всех форм обучения АУЭС.
Это методическое указание написано в соответствии с действующей программой по курсу «Математика 2» для студентов специальности 5В070300.
В РГР №1 приведены задачи на нахождение производных и дифференциалов функций одной переменной, неопределенных и определенных интегралов и их приложению.
В РГР №2 приведены задачи на частные производные функций многих переменных, нахождение экстремума функций двух переменных.
По каждой части приведены теоретические вопросы и материалы. Дано решение типового варианта по каждому РГР.
Номер варианта каждого студента определяется по списку группы.
Расчетно - графическая работа должна выполняться четко и разборчиво в ученической тетради.
4
1 Расчетно-графическая работа № 1. Дифференциальное и интегральное исчисление функций одной переменной
Цель: научить студентов применять теоретические знания для вычисления производных и дифференциалов функций одной переменной. Также уметь применять основные теоремы и формулы дифференцируемости функций для решения практических задач. Привить навыки исследования функции с помощью производной.
1.1 Теоретические вопросы
1. Понятие производной функций, ее геометрический и физический смысл.
2. Производная суммы, произведения, частного.
3. Производные сложной и взаимообратной функции.
4. Производные основных элементарных функций. Таблица производных.
5. Дифференциал функций.
6. Производные и дифференциалы высших порядков.
7. Дифференциал, его применение к приближенным вычислениям. Правило Лопиталя.
8. Уравнения касательной и нормали к графику функции.
9. Возрастание и убывание функции. Экстремум. Наибольшее и наименьшее значение функции в промежутке.
10. Выпуклость и вогнутость графика функции и точка перегиба.
11. Асимптоты графика функции.
12. Полное исследование функции и построение ее графика.
13. Неопределенный интеграл. Основные свойства. Таблица интегралов.
14. Методы вычисления неопределенных интегралов. Интегрирование дробно-рациональных и иррациональных функции.
15. Интегрирование тригонометрических функции.
16. Определенный интеграл. Свойства. Формула Ньютона-Лейбница.
17. Приложение определенного интеграла. Несобственный интеграл.
5
1. Найти производную и дифференциал функции.
1.1
а) x
x x x
y 4 1 3
2 5 3
б) y x3Sinx
в) 5
2 arccos
x y x
1.2
а) 4
3
5 2 2
3 4
x x x x
y
б) y x5tgx
в) x
arctgx y 3
1.3
а) 2
3 5
4 2 4
3x x x x
y
б) y ctgxx6
в) x
y x
arcsin 4 3
1.4
а) x x
x x
y 4
2 3
7 5 2
б) y sin xx6 в) arcctgx
y x
5 7
1.5
а) x x
x x
y 5 6
7 2 7 4
б) y x9ctgx
в) 4
3 arcsin
x y x
1.6
а) 2 3 4 4 53
5x x x x
y
б) y x8cosx
в) x
y x
arccos 3 4
1.7
а) 5 53 1 3 3
3 x
x x x
y
б) y x3cosx
в) 5
9 arcsin
x y x
1.8
а) 5 7 6 25
3 4
x x x x
y
б) y x7 ctgx
в) 4
3x arcctgx y
1.9
а) 4 3 4 2 43
8x x x x
y
б) y x7ctgx в)
7 3
arcsin y x
x 1.10
а) x x
x x
y 7
2 2
4 5 2
б) y cosxx6 в) arctgx
y x 4 7
1.11
а) x x
x x
y 5 3
2 2 5 4
б) y x9tgx
в) 4
5 arccos
x y x
1.12
а) 2 3 7 4 63
9x x x x
y
б) y x8sin x
в) x
y x
arcsin 6 4
1.13
а) x
x x x
y 6 1 7
4 5 3
б) y 2x4Sinx в) arccos7
x y x
1.14
а) 5 5 2 3 34
x x x x
y
б) y 2x6 tgx
в) 5
x arctgx y
1.15
а) 4 3 5 7 82
x x x x
y
б) y ctgxx4
в) x
y x
arcsin
5
1.16
а) x x
x x
e 4
7 6
4 5 2
1.17
а) x x
x x
y 4 2
6 2 7 4
1.18
а) 2 3 4 1 73
x x x x
y
6 б) y sin xx7
в) arcctgx y x
3 8
б) y x9ctgx
в) 4
7 arcsin
x y x
б) y x9cosx
в) x
y x
arccos 8 4
1.19
а) x
x x x
y 5 1 3
3 7 4
б) y x3tgx
в) 5
9 arccos
x y x
1.20
а) 5 3 27
4 4
x x x x
y
б) y x7 cosx
в) 4
3x arctgx y
1.21
а) 6 3 2 49
8x x x x
y
б) y ctgxx6
в) x
y x
arcsin 7 3
1.22
а) x x
x x
y 7
2 2
4 8 3
б) y ctgxx6
в) x
y x
arccos 4 7
1.23
а) x x
x x
y 5 3
2 9 6
б) y x4tgx
в) 4
5 arcsin
x y x
1.24
а) 4 65
9 3 4
x x x x
y
б) y x9sin x
в) x
y x
arccos 6 4
1.25
а) x
x x x
y 8 1 9
2 3
б) y
x2
3Sinxв) 5
6x arctgx y
1.26
а) 6 5 2 9 24
x x x x
y
б) y
x1
5tgxв) 2
x arcctgx y
1.27
а) 4 3 5 2 49
x x x x
y
б) y ctgx
x1
6в) x
y x
arccos
4
1.28
а) x x
x x
y 2 9 7
6
б) y sin xx6
в)
2
5 7
x arcctg y x
1.29
а) x x
x x
y 5 9 4 6
3
7
б) y x9ctgx
в)
3 4
1 arcsin
x
y x
1.30
а) 2 9 4 4 58
x x x x
y
б) y x8cosx в) arccos
1
3 4
x y x
2. Найти производную функции.
2.1 а)
3 4
1 2
2 2 3
x x
x y x
б) y(3sin2xx3)4
2.2 а) y(x34x) x25x2
б) y2tg3
x21
2.3 а)y(5cosx) 5x3x
б) y(log3(1x2)3tgx)4
2.4 а)y x2sin3x3 2cosx3
б) y
etg2xln4x
52.5 а)y(2sin3x) x32x5 2.6 а)y x2cos4x3 5tgx3
7
б) y(log2(x3x2)2ctgx)3 б) y
e2xln(4x2)
32.7 а)
x x y x
3 cos 2
3 cos
б) y( xx2 ln3x)3
2.8 а)
3 6
5 2
3
x x y x
б) y[2tgxln(13x3)]5 2.9 а)
3 2
5 4
2
x x y x
б) y5xln(e2x1)
2.10 а)
2 2
5 2 3
x x y x
б) ycos2xx2sin3x 2.11 а)
2 6
8
3 2
x x
x y x
б) y(2sin2xtg2x)4
2.12 а)
2
5 3
4 3
x x y x
б) y(2ctg(x1) x2)4
2.13 а)
8 2
3 2
x
x y x
б) y(5sin4xctg3x)2
2.14 а)
x x
x y x
3 4 3
3 2
б) y(3tg x 3sinx)4 2.15 а)
6 1 4
3
x x y x
б) y(ecos2xx2)3
2.16 а)
3 5 2
2 2
x
x y x
б) y(3ln4xcos x)3
2.17 а)
4 1 4
2 3
x
x y x
б) y(ecos4xx4)3
2.18 а)
2 3 4
9
6 3 2
x x
x y x
б) y(ln(cos2x3)tg3x)2 2.19 а)
6 2
6 ln 2
xx y
б) y( x23sin24x)3
2.20 а)
6 3
2 3
2
4
x x y x
б) y51e5xcos23x
2.21 а)
5 8
4 3
2
x x y x
б) y(3cosx 2x3)7
2.22 а)
3 4 3
3
x x y x
б) y3xln(e2x2 x)
2.23 а)yx4 13x2
б) x
y ctgx3 sin
5
2.24 а)
1 5
5
2 3
x x
x y x
б) y(esin2xctgx)2 2.25 а)
5 2
3 2
4
x x
y x б)
5 2 ) 1
( 3)
3
(
x
y tg x
2.26 а)
x x
x y x
8 2 5
2 2
б) y(4sin3xtgx)3
2.27 а)
x x
x y x
3 5 2
2 3
б) y(2ctg x 5 cosx)3
2.28 а)
3 2 5
2
3
x x y x
б) y(3tg2xx4)3 2.29 а)
2 3
7 3
2 2
x x
x y x
б) y(4ln2x3sin x)2
2.30 a)
11 2 2
3
5 3 2
x x x
y
б)y
3sin2x5
38
3.Найти производные и дифференциалы второго порядка.
3.1 а) б)
3.2 а) б)
3.3 а) б) 3.4
а) б)
3.5 а) б)
3.6 а) б) 3.7 а)
б)
3.8 а)
б)
3.9 a)
б) 3.10
а) б)
3.11 а) б)
3.12 а) б) 3.13
а) б)
3.14 а) б)
3.15 а) б) 3.16
а) б)
3.17 а) б)
3.18 а) б) 3.19
а) б)
3.20 а) б)
3.21 a) б)
9 3.22 а)
б)
3.23 а)
б)
3.24 а)
б) 3.25
а) б)
3.26 а) б)
3.27 а) б) 3.28
а) б)
3.29 а) б)
3.30 а) б)
4. Найти значение второй производной в точке
x
0.№ № y f x x0
4.1 x03 4.2 yarctgx x0 1
4.3 yln
2x2
x00 4.4 yexcosx x00 4.5 yexsin2x x00 4.6 yexcosx x004.7 ysin2x x0 4.8 y2x15 x0 1
4.9 yln1x x02 4.10 2
2 1e x
y x x00
4.11 yarcsinx x00 4.12 y5x45 x02
4.13 yxsinx
0 2
x 4.14 yx2lnx
3 1
0 x
4.15 yxsin2x
0 4
x 4.16 yxcos2x
0 12
x
4.17 yx4lnx x0 1 4.18 yxarctgx x0 1
4.19 ycos2x
0 4
x 4.20 yln
x24
x034.21 yx2cosx
0 2
x 4.22 yxarccosx
2 3
0 x
4.23 yx1 ln1x
2 1
0
x 4.24 yln3x x0 1
4.25 y2x2 x0 1 4.26 y4x35 x0 1
4.27 yxarcsinx x02 4.28 y7x46 x0 1
4.29 yxsin2x
0 4
x 4.30 ysin
x3
0 2
x
x f
y x0
x ysin2
10
5. Составить уравнение касательной и нормали с абсциссой в точке
x
0.№ x0 № x0
5.1
4 4x x2
y 4 5.2
10 3
2
x
y -2
5.3 yxx3 -1 5.4 yx28 x32 4
5.5 yx x3 1 5.6 y3 x2 20 -8
5.7
x y x
1
1 4 5.8 y84 x70 16
5.9 y2x23x1 1 5.10
2
2 3 6
x x
y x 3
5.11
1 6
4 29
x
y x 1 5.12
2 3
3 2
x
y x 2
5.13 y2x23 -1 5.14 y x33 x 64
5.15
x x
y 1
2
1 5.16
13 2 4 2
8
x
y x 1
5.17
1 4
5 1
x
y x 1 5.18
2 16
5 1
9 x y x
1
5.19 y3
3 x2 x
1 5.202 3
1
y x 2
7.21
21
x
y x -2 5.22
3 3
23
x x
y 3
5.23
1 2
2
x
y x 1 5.24
2 2
3 3 1
x y x
1
5.25 y2
3 x3 x
1 5.26 y14 x153 x2 15.27 y34 x x 1 5.28
3 2 3x x3
y
1
5.29
10 3
2
x
y y2x23x1 2 5.30
4 3
22
x x
y 2
6. Найти интервалы монотонности и выпуклости; исследовать на экстремум.
№ №
6.1
2 2
10 10
2
x x
y x 6.2 42
2 x x y 6.3 y 3 2
x2
2 8x
6.4
5 2
3 2
2 2
x x
y x
6.5 y 2 x x 6.6 y 13 2
x1
2 x2
x f
y y f x
x f
y y f x
11
6.7 y x4 x 5 6.8
1 2
10 x y x
6.9 y 3 2
x1
2 5x
6.10108 59 2 2
x x y
6.11
2
23 4
x x
y 6.12 y3 2x2
x3
6.13
2 2
7 7 2
2 2
x x
x
y x 6.14 2
4 4
x y x
6.15 y x4 x28 6.16 y 3 2
x2
2 5x
6.17
8 8 2
2
x
y x 6.18
5 4
3 2 2
2
x x
x y x
6.19 y3 2x2
x6
6.20 y 3 2
x1
2 x4
6.21
1 2 16
2
x x x
y 6.22 y 2
x1
x2
6.23 y 2 x1x2 6.24 y 3 2
x2
2 1x
6.25
2 2 8
2
2
x x x
y 6.26
4 15 8 2
x x y
6.27 y 3 2
x2
x4
6.282 4 16
2
x x x y
6.29
15 4 8
2
x
y x 6.30 2 16 16
x x y
7. Найти наибольшее и наименьшее значение функции в данном промежутке.
f(x) f(x)
13.1 13.2
13.3 13.4
13.5 13.6
13.7 13.8
13.9 13.10
13.11 13.12
13.13 13.14
13.15 13.16
12
13.17 13.18
13.19 13.20
13.21 13.22
13.23 13.24
13.25 13.26
13.27 13.28
13.29 13.30
8. Вычислить приближённое значение функции в точке x1 с помощью дифференциала.
f(x) f(x)
8.1 7,96
8.2 1,02
8.3 31,8
8.4 16,04
8.5
2,9 8.6 27,05
8.7 24,95
8.8 25,05
8.9 1,03
8.10 128,5
8.11 15,98
8.12 31,85
8.13 1,04
8.14 1,05
8.15 32,05
8.16 31,5
8.17 16,07
8.18 15,95
8.19 15,92 8.20 1,01
8.21 31,95
8.22 16,05
8.23 0.95 8.24 1,03
8.25 16,06
8.26 64,05
8.27 1,02 8.28 1,05
8.29 15,91 8.30 0,98
9. Для данной функции найти:
а) область определения и точки разрыва;
б) асимптоты графика функции;
13
в) точки пересечения графика с осями координат;
г) чётность и нечётность;
д) интервалы монотонности, точки экстремума;
е) интервалы выпуклости, вогнутости, точки перегиба;
ж) построить график.
f(x) f(x) f(x)
9.1 9.2 9.3
9.4 9.5 9.6
9.7 9.8 9.9
9.10 9.11 9.12
9.13 94.14 9.15
9.16 9.17 9.18
9.19 9.20 9.21
9.22 9.23 9.24
9.25 9.26 9.27
9.28 19.29 9.30
10. Найти пределы по правилу Лопиталя.
10.1 а) б)
10.2 а) б)
10.3 а) б) 10.4 а) б)
14
10.5 а) б)
10.6 а) б)
10.7 а) б) 10.8 а) б)
10.9 а) б) 10.10 а) б)
10.11 а) б) 10.12 а) б)
10.13 а) б) 10.14 а) б)
10.15 а) б) 10.16 а) б)
10.17 а) б) 10.18 а) б)
10.19 а) б) 10.20 а) б)
10.21 а) б) 10.22 а) б)
10.23 а) б) 10.24 а) б)
10.25 а) б) 10.26 а) б)
10.27 а) б) 10.28 а)
б)
10.29 а) б) 10.30 а) б)
11
.
Найти интегралы.11.1 а) , б) , в)
15
11.2 а) , б) , в)
11.3 а) , б) , в)
11.4 а) , б) ,
11.5 а) , б) , в)
11.6 а) , б) , в)
11.7 а) , б) , в)
11.8 а) , б) , в)
11.9 а) , б) , в) 11.10 а) , б) , в)
11.11 а) , б) , в)
11.12 а) , б) , в)
11.13 а) , б) , в)
11.14 а) , б) , в)
11.15 а) , б) , в)
11.16а) , б) , в)
11.17 а) , б) , в)
16
11.18 а) , б) , в)
11.19 а) , б) , в)
11.20 а) , б) , в)
11.21 а) , б) , в)
11.22 а) , б) , в)
11.23 а) , б) , в)
11.24 а) , б) , в)
11.25 а) , б) , в)
11.26 а) , б) , в)
11.27 а) , б) , в)
11.28 а) , б) , в)
11.29 а) , б) , в)
11.30 а) , б) , в)
12. Найти интегралы, применяя формулу интегрирования по частям.
12.1 12.2
12.3 12.4
12.5 12.6
17
12.7 12.8
12.9 12.10
12.11 12.12
12.13 12.14
12.15 12.16
12.17 12.18
12.19 12.20
12.21 12.22
12.23 12.24
12.25 12.26
12.27 12.28
12.29 12.30 13. Найти интегралы.
13.1 13.2 13.3
13.4 13.5 13.6
13.7 13.8 13.9
13.10 13.11 13.12
13.13 13.14 13.15
13.16 13.17 13.18
13.19 13.20 13.21
13.22 13.23 13.24
13.25 13.26 13.27
18
13.28 13.29 13.30
14. Найти интегралы.
14.1 а)
б)
14.2 а)
б)
14.3 а)
б) 14.4 а)
б)
14.5 а)
б)
14.6 а)
б) 14.7 а)
б)
14.8 а)
б)
14.9 а)
б) 14.10 а)
б)
14.11 а)
б)
14.12 а) б)
14.13 а)
б)
14.14 а)
б)
14.15 а)
б) 14.16 а)
б)
14.17 а) б)
14.18 а)
б)
19 14.19 а)
б)
14.20 а)
б)
14.21 а) б)
14.22 а)
б)
14.23 а)
б)
14.24 а)
б) 14.25 а)
б)
14.26 а)
б)
14.27 а)
б) 14.28 а)
б)
14.29 а)
б)
14.30 а)
б) 15. Найти интегралы:
а) используя универсальную подстановку;
б) понижая степень.
15.1 а) б)
15.2 а) б)
15.3 а) б)
15.4 а) б)
15.5 а)
б)
15.6 а) б) 15.7 а)
15.8 а)
15.9 а)
20
б) б) б)
15.10 а)
б)
15.11 а) б)
15.12 а)
б) 15.13 а)
б)
15.14 а) б)
15.15 а)
б)
15.16 а) б)
15.17 а) б)
15.18 а) б)
15.19 а) б)
15.20 а)
б)
15.21 а)
б)
15.22 а)
б)
15.23 а) б)
15.24 а)
б) 15.25 а)
б)
15.26 а)
б)
15.27 а)
б)
21 15.28 а)
б)
15.29 а) б)
15.30 а) б)
16. Вычислить определенный интеграл.
16.1
1
0
1 x2
dx 16.16
4
4
2 cos
xdx 16.2
dx x a
a
a
2
2 16.17
04
cos2
xdx 16.3
1
0
2 3x 1dx
x 16.18
4 1 3
2 1
x dx x
16.4
dx e x
1
1
2 16.19
dx
1 x0
3 2
16.5
1 0 x 2
dx 16.20
1 2 1
3
2 1
x dx x
16.6 16.21
16.7 16.22
16.8 16.23
16.9 16.24
16.10 16.25
16.11 16.26
16.12 16.27
x dx
2 x 0
2
2 sin
1 cos
1
2
2
2 4х 5
x dx
2 xdx
sin
e xxdx1
ln
1 0
1 2x x
e dx
e
0 2
cos 2x dx
4 0
2 3x 2
x
dx
2 1
3 x 2
dx
4
4
tgx
2
1
0
12
x dx
2 0 2
4
5 x x
dx
1 8 . 0
13
2x dx
2 0
1 x4
xdx
1 0 1
2dx x x
22
16.13 16.28
16.14 16.29
16.15 16.30
17. Вычислить определённые интегралы.
17.1 а)
б)
17.2 а)
б)
17.3 а)
б)
17.4 а)
б)
17.5 а)
б)
17.6 а)
б)
17.7 а)
б)
17.8 а)
б)
17.9 а)
б) 17.10 а)
б)
17.11 а)
б)
17.12 а)
б)
2 0 2
9 x
dx
2
2 2
sin 2
x
dx
3 0
2 3 x dx
x
1e xdx15 . 0
1 3
e xdx1 3
1
0
13dx x
23 17.13 а)
б)
17.14 а)
б)
17.15 а)
б)
17.16 а)
б)
17.17 а)
б)
17.18 а)
б)
17.19 а)
б)
17.20 а)
б)
17.21 а)
б)
17.22 а)
б)
17.23 а)
б)
17.24 а)
б)
17.25 а)
б)
17.26 а)
б)
17.27 а)
б)
24 17.28 а)
б)
17.29 а)
б)
17.30 а)
б)
18. Вычислить несобственные интегралы или доказать их расcходимость.
18.1 а) ;
б)
18.2 а) ;
б)
18.3а) ;
б)
18.4а) ;
б)
18.5 а) ;
б)
18.6а) ;
б)
18.7а)
б)
18.8а) ;
б)
18.9а) ;
б)
18.10а) ;
б)
18.11а) ;
б)
18.12а) ;
б)
25
18.13 а) ;
б)
18.14 а) ;
б)
18.15 а) ;
б)
18.16 а) ;
б)
18.17 а) ;
б)
18.18 а) ;
б)
18.19 а) ;
б)
18.20 а) ;
б)
18.21а) ;
б)
18.22 а) 1
б)
18.23 а) ;
б)
18.24 а) ;
б)
18.25 а) ;
б)
18.26 а) ;
б)
18.27 а) ;
б)
18.28 а) ;
б)
18.29 а)
б)
18.30 а) ;
б)
26
19. С помощью интегрирования найти площадь области Д, ограниченной заданными кривыми.
19.1 x y2, x1,