АНАЛИТИЧЕСКИЕ СПРАВКИ, ПРОГРАММЫ, ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЙ. МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ 1. LIMIT Предел функции одной переменной пример: syms x limit(sin(x)/x)
ans=1
limit((x-2)/(x^2-4),2)
ans=1/4
limit((1+2*t/x)^(3*x),x,inf) ,где inf=бесконечное значение.
ans=exp(6*t) ,exp Экспоненциальная функция.
limit(1/x,x,0,'right') ,right правый предел.
аns=inf
limit(1/x,x,0'left') ,left левый предел.
limit((sin(x+h)-sin(x))/h,h,0)
ans=cos(x)
2.Дифференцирование функции одной переменной DIFF Функции diff(S,n),diff(S,'v',n),diff(S,n,'v') дифференцируют
n раз символьное выражение S по переменной, указанной в 'v'.
пример:diff(sin(x^2))
ans=2*cos(x^2)*x
diff(t^6,6)
ans=720
Продифференцируем матрицу F=[f*x b*x^2;c*x^3 d*c] дважды:
diff('[a*x b*x^2; c*x^3 d*c]',2)
ans=[0, 2*b];[6*c*x, 0]
3.Интегрирование функции одной переменной INT Функция int(S,v) вычисляет неопределенный интеграл по переменной v
Функция int(S,v,a, b) вычисляет определенный интеграл по независимой
переменной v в пределах от a до b.
пример: если S константа, то интеграл берется по переменной x.
int(1/(1-x^2))
ans=atanh(x) , где atanh гиперболический арктангенс
int(sin(alpha*u), ,alpha (альфа)
ans=-cos(alpha*u)/u
int('besselj(1,x)','x') ,besselj функция Бесселя первого рода
ans=-besselj(0,x), bessely - второго рода , besselh -третьего рода
1
Вычислить х1 log(x1) dx1
0
int('x1* log(1+x1)','x1',0,1
ans =1/4 sin(pi)
Вычислитьх dx
2
int('4*x*pi','x',2,sin(pi))
ans = -65820…
4 . SYMSUM Суммирование рядов Функция r = symsum(s,n) выполняет суммирование ряда по индексу в пределах от 0 до n-1.
Функции r = symsum(s,a,b) и r = symsum(s,n,a,b) выполняют суммирование в заданных пределах от a до b.
5.TAYLOR Разложение функции в ряды Тейлора и Маклорена . Разложение в ряд Тейлора аналитической функции f(x) в точке х = а задается следующим образом:
f(x) = .Разложением Маклорена называется ряд Тейлора
при а = 0 f(x) = .
Функция r = taylor(f,n,v) выполняет разложение функции f в ряд Маклорена по степеням переменной v до n-1-го порядка включительно. Функция r = taylor(f,n,v,a) выполняет разложение функции f в ряд Тейлора, в точке а, по степеням переменной v до n-1-го порядка включительно. Функция r = taylor(f) использует аргументы n,v так как это применяется по умолчанию то n = 6, v – по функции findsym , а = 0.
Пример:
syms x
n = 6; a = 1;
tayler(log(x), n, a)
ans = x-1-1/2*(x-1)^2+1/3*(x-1)^3-1/4*(x-1)^4+1/5*(x-1)^5
В случае, когда функция f является функцией от двух или более переменных F = f(x,y,…), разложение в ряд по одной из переменных задается путем явного указания этой переменной .
syms x y
taylor(f, y, N) или tfylor(f, N, y) ,где N –целое
положительное число , по умолчанию - a = 0
6. СПРАВКА Решение системы линейных уравнений а) Если определитель системы D 0, система определенная; она имеет одно решение: корни хj выражаются формулами Крамера:
D1 Dn
Xj = ------ , …. Xn = ------- .
D D
Если D = 0 хотя и не все Dj = 0, то система несовместная: она не имеет ни одного решения.
пример: 2x+y+3z = 9
x-2y+z = -2
3x+2y+2z = 7
а11 а12
вычисление определителя D: а21 а22 = а11 а22 -а12 а21 ;
- +
= а11 а22 а33 + а12 а23 а31 + а13 а21 а32 – а13 а22 а31-а11а23а33-
- - - + + + - а12 а21а33 ;
Вычисление определителя Dj по заданному примеру: Dx = = -13, Dy = = 26, Dz = = 39,
Откуда x = = - = - 1, y = = = 2, z = = = 3
Система определенная, неоднородная. Система называется несовместной и однородной, если все Dj = 0
Например: 2x+3у-z = 1,
x- y + z = 2,
3x + 2y = 5;
D = = 0, Dx = = 4
б) Зависимость функций нескольких переменных.
Две однозначные функции от двух переменных u = f (x,y) и v = f(x,y), заданные в некоторой области, называются зависимыми одна от другой, если одна из них может быть представлена как функция другой: допустим u = (x2 +y2)2 и v = , определенные в области x2+y2 0 зависимые, так как u = v4 . Аналогично: m функций от n переменных заданных в некоторой общей области, называются зависимыми, если одна из них представлена как функция остальных, и независимыми, если такой функции не существует. Аналитический признак независимости функций их якобиан (определитель). Он не должен обращаться в рассматриваемой области тождественно в нуль.
Например: две функции u = f(x,y) и v = (x,y) их определитель
,обозначаемый 0
|