Đề thi Cuối kỳ Giải tích 3 (HUST) 20181 nhóm 1

UN
Uni24h
0 lượt tải
4
0
Có lời giải

Nội dung tài liệu

Trang 1

Đề thi cuối kì GT3 học kì 20181 – nhóm ngành 1 Lời giải: Nguyễn Tiến Được – K64 Câu 1 a) ∞ 2 2 𝑛 + 2 𝑛 + 2 ∑ .𝐷ễ 𝑡ℎấ𝑦 𝑢𝑛 = ≥ 0∀𝑛 ≥ 1 𝑛3 + 𝑛 + 1 𝑛3 + 𝑛 + 1 𝑛=1 𝑛2 + 2 𝑛2 1 𝑢𝑛 = ~ = 𝑘ℎ𝑖 𝑛 → ∞ 𝑛3 + 𝑛 + 1 𝑛3 𝑛 ∞ 1 𝑀à ∑ 𝑙à 𝑐ℎ𝑢ỗ𝑖 đ𝑖ề𝑢 ℎò𝑎 𝑝ℎâ𝑛 𝑘ỳ 𝑛 𝑛=1 → 𝐶ℎ𝑢ỗ𝑖 đã 𝑐ℎ𝑜 𝑝ℎâ𝑛 𝑘ỳ 𝑡ℎ𝑒𝑜 𝑇𝐶𝑆𝑆 b) ∞ 2𝑛 + 1 2𝑛 + 1 ∑(−1)𝑛. . 𝐿à 𝑐ℎ𝑢ỗ𝑖 đ𝑎𝑛 𝑑ấ𝑢 𝑣ớ𝑖 𝑢 = 𝑛2 + 1 𝑛 𝑛2 + 1 𝑛=1 +) 𝑢𝑛 ≥ 0∀𝑛 ≥ 1 2𝑥 + 1 2(𝑥2 + 1) − 2𝑥(2𝑥 + 1) −2(𝑥2 + 𝑥 + 1) +) 𝑓(𝑥) = → 𝑓′(𝑥) = = 𝑥2 + 1 (𝑥2 + 1)2 (𝑥2 + 1)2 < 0∀𝑥 ≥ 1 → {𝑢𝑛} 𝑙à 𝑑ã𝑦 đơ𝑛 đ𝑖ệ𝑢 𝑔𝑖ả𝑚 2𝑛 + 1 +) lim = 0 𝑛→∞ 𝑛2 + 1 → 𝐶ℎ𝑢ỗ𝑖 đã 𝑐ℎ𝑜 ℎộ𝑖 𝑡ụ 𝑡ℎ𝑒𝑜 𝑡𝑖ê𝑢 𝑐ℎ𝑢ẩ𝑛 𝐿𝑒𝑖𝑏𝑛𝑖𝑡𝑧 Câu 2: Tìm miền HT ∞ ( )𝑛 ∞ 2𝑥 + 3 1 ∑ .Đặ𝑡 𝑡 = 2𝑥 + 3 → ∑ .𝑡𝑛 𝑙à 𝑐ℎ𝑢ỗ𝑖 𝑙ũ𝑦 𝑡ℎừ𝑎 2𝑛 + 3 2𝑛 + 3 𝑛=1 𝑛=1 − 𝐵á𝑛 𝑘í𝑛ℎ 𝐻𝑇 𝑐ủ𝑎 𝑐ℎ𝑢ỗ𝑖 𝑙à: 2𝑛 + 5 lim = 1 → 𝑅 = 1 𝑛→∞ 2𝑛 + 3 ∞ 1 − 𝑇ạ𝑖 𝑡 = 1. ∑ 𝑙à 𝑐ℎ𝑢ỗ𝑖 đ𝑖ề𝑢 ℎò𝑎 𝑝ℎâ𝑛 𝑘ỳ 2𝑛 + 3 𝑛=1 ∞ ( )𝑛 −1 − 𝑇ạ𝑖 𝑡 = −1. ∑ 𝑙à 𝑐ℎ𝑢ỗ𝑖 đ𝑎𝑛 𝑑ấ𝑢 ℎộ𝑖 𝑡ụ 𝑡ℎ𝑒𝑜 𝐿𝑒𝑖𝑏𝑛𝑖𝑡𝑧 2𝑛 + 3 𝑛=1 𝑀𝑖ề𝑛 ℎộ𝑖 𝑡ụ 𝑙à − 1 ≤ 𝑡 < 1 → −1 ≤ 2𝑥 + 3 < 1 → −2 ≤ 𝑥 ≤ −1 𝑉ậ𝑦 𝑚𝑖ề𝑛 ℎộ𝑖 𝑡ụ 𝑐ầ𝑛 𝑡ì𝑚 𝑙à 𝑥 ∈ [−2;−1) Câu 3: Khai triển f(x) thành chuỗi Maclaurin

Trang 2

∞ 𝑥 𝑓(𝑥) = = 𝑥. ∑(−1)𝑛.(2𝑥2)𝑛 ∀|2𝑥2| < 1 1 + 2𝑥2 𝑛=0 ∞ 1 = ∑(−2)𝑛.𝑥2𝑛+1 ∀|𝑥| < √2 𝑛=0 Câu 4: 𝑦 2 𝑦 a) 𝑦′ = ( ) + + 4 𝑥 𝑥 𝑦 Đặ𝑡 = 𝑡 → 𝑦 = 𝑥𝑡 → 𝑦′ = 𝑡 + 𝑡′𝑥 𝑥 → 𝑡 + 𝑡′𝑥 = 𝑡2 + 𝑡 + 4 𝑑𝑡 1 1 1 𝑡 → 𝑥 = 𝑡2 + 4 → 𝑑𝑡 = 𝑑𝑥 → ln𝑥 + ln𝐶 = arctan 𝑑𝑥 𝑡2 + 4 𝑥 2 2 1 arctan𝑡 → 𝑥 = (√𝑒 + 𝑒 2 ) 𝐶 𝑡 arctan𝑡 𝑦 = (√𝑒 + 𝑒 2 ) Vậy PT có nghiệm { 𝐶 1 arctan𝑡 𝑥 = (√𝑒 + 𝑒 2 ) 𝐶 b) (3𝑥2 + 6𝑥𝑦)𝑑𝑥 + (3𝑥2 − 4𝑦3)𝑑𝑦 = 0 𝑃(𝑥;𝑦) = 3𝑥2 + 6𝑥𝑦 → 𝑃′ = 6𝑥 𝑦 𝑄(𝑥;𝑦) = 3𝑥2 − 4𝑦3 → 𝑄′ = 6𝑥 𝑥 → Đâ𝑦 𝑙à 𝑃𝑇𝑉𝑃 𝑡𝑜à𝑛 𝑝ℎầ𝑛 𝑥 𝑦 → 𝐶 = ∫ 3𝑥2𝑑𝑥 + ∫ 3𝑥2 − 4𝑦3𝑑𝑦 0 0 𝑦 = 𝑦 3 𝑥 = 𝑥 ( 2 4) 3 2 4 = 𝑥 |𝑥 = 0 + 3𝑥 𝑦 − 𝑦 |𝑦 = 0 = 𝑥 + 3𝑥 𝑦 − 𝑦 Vậy TPTQ của PT là 𝐶 = 𝑥3 + 3𝑥2𝑦 − 𝑦4 c) 𝑦′′ + 3𝑦′ + 2𝑦 = (6𝑥2 + 16𝑥 + 13)𝑒𝑥 - Xét PT thuần nhất 𝑦′′ + 3𝑦′ + 2𝑦 = 0 Có PT đặc trưng là 𝑘2 + 3𝑘 + 2 = 0 → 𝑘 = −1;𝑘 = −2 1 2 → 𝑦̅ = 𝐶 𝑒−𝑥 + 𝐶 𝑒−2𝑥 1 2 - 𝑓(𝑥) = 𝑒𝑥(6𝑥2 + 16𝑥 + 13) 𝑐ó 𝛼 = 1 𝑘𝑜 𝑙à 𝑛𝑔ℎ𝑖ệ𝑚 𝑐ủ𝑎 𝑃𝑇 đặ𝑐 𝑡𝑟ư𝑛𝑔 → 𝑦∗ = 𝑒𝑥(𝐴𝑥2 + 𝐵𝑥 + 𝐶) → (𝑦∗)′ = 𝑒𝑥[𝐶 + 𝐵 + (𝐵 + 2𝐴)𝑥 + 𝐴𝑥2] → (𝑦∗)′′ = 𝑒𝑥[𝐶 + 2𝐵 + 2𝐴 + (𝐵 + 4𝐴)𝑥 + 𝐴𝑥2] Thay vào PT ban đầu ta có: 𝑒𝑥[𝐶 + 2𝐵 + 2𝐴 + (𝐵 + 4𝐴)𝑥 + 𝐴𝑥2] + 3𝑒𝑥[𝐶 + 𝐵 + (𝐵 + 2𝐴)𝑥 + 𝐴𝑥2] + 2𝑒𝑥(𝐴𝑥2 + 𝐵𝑥 + 𝐶) = (6𝑥2 + 16𝑥 + 13)𝑒𝑥 → (𝐴 + 3𝐴 + 2𝐴)𝑥2 + (𝐵 + 4𝐴 + 3𝐵 + 6𝐴 + 2𝐵)𝑥 + (𝐶 + 2𝐵 + 2𝐴 + 3𝐶 + 3𝐵 + 2𝐶) = 6𝑥2 + 16𝑥 + 13

Trang 3

6𝐶 = 1 𝐴 = 1 → { 6𝐵 + 10𝐴 = 16 → {𝐵 = 1 → 𝑦∗ = 𝑒𝑥(𝑥2 + 𝑥 + 1) 6𝐶 + 5𝐵 + 2𝐴 = 13 𝐶 = 1 𝑉ậ𝑦 𝑛𝑔ℎ𝑖ệ𝑚 𝑇𝑄 𝑐ủ𝑎 𝑃𝑇 𝑙à 𝑦 = 𝑦̅ = 𝐶 𝑒−𝑥 + 𝐶 𝑒−2𝑥 + 𝑒𝑥(𝑥2 + 𝑥 + 1) 1 2 2𝑒2𝑥 d) 𝑦′′ − 𝑦 = 𝑒𝑥+1 - Xét PT thuần nhất 𝑦′′ − 𝑦 = 0 Có PT đặc trưng là 𝑘2 = 1 → 𝑘 = ±1 1,2 → 𝑦̅ = 𝐶 𝑒𝑥 + 𝐶 𝑒−𝑥 1 2 Áp dụng phương pháp biến thiên hằng số Lagrange 𝐶′𝑒𝑥 + 𝐶′𝑒−𝑥 = 0 1 2 { 2𝑒2𝑥 𝐶′𝑒𝑥 − 𝐶′𝑒−𝑥 = 1 2 𝑒𝑥 + 1 Nhầm nghiệm 𝑒𝑥 𝑒−𝑥 𝐷 = | | = −𝑒𝑥.𝑒−𝑥 − 𝑒𝑥.𝑒−𝑥 = −1 − 1 = −2 𝑒𝑥 −𝑒−𝑥 0 𝑒−𝑥 | 2𝑒2𝑥 −𝑥| 𝑒𝑥 + 1 −𝑒 𝑒𝑥 𝐶′ = = → 𝐶 (𝑥) = ln(𝑒𝑥 + 1) + 𝐾 1 −2 𝑒𝑥 + 1 1 1 𝑒𝑥 0 | 𝑥 2𝑒2𝑥 | 𝑒 𝑒𝑥 + 1 𝑒3𝑥 𝑒2𝑥 𝐶′ = = − → 𝐶 (𝑥) = 𝑒𝑥 − − ln(𝑒𝑥 + 1) + 𝐾 2 −2 𝑒𝑥 + 1 2 2 2 Vậy PT có nghiệm TQ 𝑒2𝑥 𝑦 = [ln(𝑒𝑥 + 1) + 𝐾 ]𝑒𝑥 + [𝑒𝑥 − − ln(𝑒𝑥 + 1) + 𝐾 ]𝑒−𝑥 1 2 2 Câu 5: a) 𝑥(3) − 4𝑥′′ + 5𝑥′ − 2𝑥 = 0 (1) 𝑣ớ𝑖 𝑥(0) = 𝑥′(0) = 0;𝑥′′(0) = 1 - Tác động toán tử Laplace vào 2 vế của PT (1) ta được: 𝐿{𝑥(3) − 4𝑥′′ + 5𝑥′ − 2𝑥} = 0 (2) - 𝐿{𝑥} = 𝑋(𝑠) - 𝐿{𝑥′} = 𝑠.𝑋(𝑠) − 𝑥(0) = 𝑠.𝑋(𝑠) - 𝐿{𝑥′′} = 𝑠2𝑋(𝑠) − 𝑠𝑥(0) − 𝑥′(0) = 𝑠2𝑋(𝑠) - 𝐿{𝑥(3)} = 𝑠3𝑋(𝑠) − 𝑠2𝑥(0) − 𝑠𝑥′(0) − 𝑥′′(0) = 𝑠3𝑋(𝑠) − 1 Thay vào PT (2) ta được: 𝑠3𝑋(𝑠) − 1 − 4𝑠2𝑋(𝑠) + 5𝑠𝑋(𝑠) − 2𝑋(𝑠) = 0 1 1 1 1 1 → 𝑋(𝑠) = = = − − 𝑠3 − 4𝑠2 + 5𝑠 − 2 (𝑠 − 2)(𝑠 − 1)2 𝑠 − 2 𝑠 − 1 (𝑠 − 1)2

Trang 4

1 1 1 → 𝑥(𝑡) = 𝐿−1 { − − } = 𝑒2𝑡 − 𝑒𝑡 − 𝑒𝑡.𝑡 𝑠 − 2 𝑠 − 1 (𝑠 − 1)2 = 𝑒2𝑡 + 𝑒𝑡(−1 − 𝑡) sin𝑡 𝑘ℎ𝑖 0 ≤ 𝑡 < 𝜋 b) 𝑥′′ + 4𝑥 = 𝑓(𝑡) = { 2 0 𝑘ℎ𝑖 𝑡 ≥ 𝜋 2 𝑣ớ𝑖 𝑥(0) = 𝑥′(0) = 0 Áp dụng CT Trần Bá Hiếu cho vế phải (Heaviside) 𝜋 𝜋 𝜋 𝑓(𝑡) = sin𝑡 − sin𝑡.𝑢 (𝑡 − ) = sin𝑡 − cos(𝑡 − )𝑢 (𝑡 − ) 2 2 2 - Tác động toán tử Laplace vào 2 vế của PT 1 𝑠 −𝜋𝑠 𝑠2𝑋(𝑠) + 4𝑋(𝑠) = − .𝑒 2 𝑠2 + 1 𝑠2 + 1 1 𝑠 −𝜋𝑠 → 𝑋(𝑠) = − .𝑒 2 (𝑠2 + 1)(𝑠2 + 4) (𝑠2 + 1)(𝑠2 + 4) 1 1 1 𝑠 −𝜋𝑠 = − − [ − ].𝑒 2 3(𝑠2+1) 3(𝑠2+4) 3(𝑠2+1) 3(𝑠2+4) 1 1 1 𝜋 1 → 𝑥(𝑡) = 𝐿−1{…} = sin𝑡 − sin2𝑡 − [ sin(𝑡 − ) − cos(2𝑡 − 𝜋)] 3 6 3 2 3 = 1 sin𝑡 − 1 sin2𝑡 − 1 cos𝑡 + 1 cos2𝑡 3 6 3 3

Hiển thị 4 trang đầu. Tải tài liệu để xem đầy đủ.

Bình luận (0)

Đăng nhập để tham gia bình luận

Chưa có bình luận nào. Hãy là người đầu tiên!