Файл: Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине (модулю) Введение в математический анализ.docx

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.11.2023

Просмотров: 143

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.


  1. y sin x,

2

y 2 ,

x 0,

x 2 .

Построим чертеж.
2,5
2

x 2
1,5
1
0,5
0
-0,5



2 2
2

x 

x2

S 2 sin dx 2x 2cos

0    0

4 2 2 4 4 ,

т.е. S 4 4ед2 .
3) y 2x2 8x 4 , y x2 x 4 .

y 2x2 8x 4 - парабола, ветви направлены вверх, y x2 x 4 -

парабола, ветви направлены вниз. Значит, фигура ограниченна сверху

параболой

y x2 x 4 , а снизу параболой

y=2x2 8x 4 .

Найдем точки пересечения линий:

2x2 8x 4 x2 x 4 ,

3x2 9x 0 ,

3x x 3 0 ,

откуда

x1 0 ,

x2 3.

Вычислим значения ординат: при

x1 0

получаем

y1 4 , при

x2 3


получаем

y2 2 .

Построим графики парабол и найдем область, площадь которой надо вычислить:


Найдем площадь фигуры:

0 0
9 0

S x2 x 4 2x2 8x 4dx 3x2 9xdx x3

x2

3 3

2 3



0 27 81 27 ,

2 2


т.е.

 


2
S27 ед2 .

Для решения подобных задач в Maxima следует выполнить следующиедействия:

    1. Изобразить кривые, которые задают рассматриваемый объект.

    2. Найти точки пересечения этих кривых.

    3. При необходимости разбить фигуру на области.

    4. Вычислить определенные интегралы с помощью программы Maxi- ma и вручную.

    5. Записать ответ.

Пример 2. Вычислить площадь фигуры, ограниченной следующими линиями

y 3x x2 и y x2 x.

Зададим

функции и построим графики:




Из графика видно, что функции пересекаются в двух точках, и об- ласть является простой, т.е. ее не нужно делить на подобласти.

Найдем точки пересечения кривых, затем составим и вычислим определен- ный интеграл, результат которого и есть площадь данной фигуры




Пример 3.


Вычислить площадь фигуры, ограниченной следующими линиями

y 4 , y = 0, ???? = 4, ???? = 0, ???? = 4.

x

Зададим функции

y 4 , y = 0, ???? = 4,

x

Вертикальные прямые ???? = 4 ???? = 0 в Maxima можно построить только, представив их уравнения в параметрическом виде:

x 4



yt

и x 0 .


y t




Теперь построим графики всех этих функций:



Чтобы вычислитьплощадь интересующей нас фигуры, необходимо поделить область на две части: от прямой х=1.

Первая фигура является прямоугольником, ее площадь равна S1 4 1 4 . Площадь второй фигуры вычисляем с помощью определенного интеграла:



Площадь искомой фигуры равна

4 4 ln 4 .

ЗАДАНИЕ 1(Вариант 8)



Задача 1. Вычислить площадь фигуры, ограниченной графиками функций (аналитически и с помощью программы wxMaxima). Выполнить построение.



Аналитически решим задачу следующим образом. Найдем точки пересечения графиков функций y=e^x-1 и y=0:

e^x - 1 = 0

e^x = 1

x = ln(1)

x = 0

Точка пересечения графика функции y=e^x-1 и оси OX: (0,0)

Точка пересечения вертикальной линии x=ln2 и оси OX: (ln2,0)

Таким образом, фигура ограничена графиками функций y=e^x-1, y=0 и вертикальной линией x=ln2. Для нахождения площади фигуры нужно вычислить интеграл от e^x-1 до 0 по переменной x в пределах от 0 до ln2:

S = ∫[0,ln2] [e^x-1]dx

S = [e^x - x] [0,ln2]

S = e^ln2 - ln2 - (e^0 - 0)

S = 2 - ln2

Ответ: площадь фигуры, ограниченной графиками функций

y=e^x-1,

y=0,

x=ln2 равна 2 - ln2.

Теперь выполним построение этой фигуры в программе wxMaxima. Для начала определим функции:

f(x) := exp(x)-1;

g(x) := 0;

Затем построим графики этих функций и вертикальной линии x=ln2:

draw2d(

terminal = 'svg,

xrange=[-1,2],

yrange=[-1,3],

color=red,

key=false,

title="График функции y=e^x-1",

xlabel="x",

ylabel="y",

f(x),

g(x),

vertical_line(ln(2))

);



Результатом будет изображение графика функции y=e^x-1, оси координат, горизонтальной линии y=0 и вертикальной линии x=ln2. Площадь фигуры можно найти с помощью интегрирования или подсчета площади методом трапеций.



1

y x 23 ,

y 4x 8.


2

y x 9 x2 , y 0,

0 x 3.


3

y 4 x2 ,

y x2 2x.


4

y sin xcos2 x, y 0,

0 x 2.


5

y  4 x2 , y 0,

x 0, x 1.


6

y x2 4 x2 , y 0,

0 x 2.


7

y cos xsin2 x, y 0,

0 x 2.


8

y ex1, y 0,

x ln 2.


9

y1 , y 0,

x1 ln x

x 1, x e3 .


10

y arccos x, y 0,

x 0.


11

y x12 ,

y2 x1.


12

y 2x x2 3,

y x2 4x 3.


13

y x 36 x2 , y 0,

0 x 6.


14

x arccos y, x 0,

y 0.


15

y arctg x, y 0,

x 3.


16

y x2 8 x2 , y 0,

0 x 2 2 .


17

xey1, x 0,

y ln 2.


18

y x 4 x2 , y 0,

0 x 2.


19

yx , y 0, 1 x

x 1.


20

y1 , y 0, 1 cos x

x 2, x  2.