31
Ф едера л ь ное агент с т во по образованию В ороне ж с к ий г ос ударс т ве нны й университ ет М АТЕМ АТИКА Ч ис л овы е ряды . Ф унк циона льные ряды (сборник задач ) Уче бн о -ме т оди че с к ое п ос оби е дл я с т уде н т ов Cп еци а льно с т и : 020804 гео эколо гия, 020304 гидро гео ло гия и инж енерна я гео ло гия Воронеж 2005

neki zadaci

Embed Size (px)

DESCRIPTION

fizika

Citation preview

  • .

    ( )

    - C :

    020804 , 020304

    2005

  • 2

    -

    2 2005 1

    : .., ..

    -

    2 , : , .

  • 3

    -

    , . .

    1. 1.1. ,...,...,,, 321 naaaa

    ==+++++

    1321 ......

    nnn aaaaa (1)

    . ,...,...,,, 321 naaaa , na

    .

    ;a...aaaS;...;aaaS;aaS;aS nn ++++=++=+== 321321321211 (1).

    , :

    ...,...,,, 321 nSSSS . (2) (1) ,

    (2) S , (1)

    ......321 +++++= naaaaS

    ==

    1nnaS (3)

    , (1) . .

    1.

    = +1 )1(1

    n nn.

    nS - n -

    .)1(1...

    321

    211

    +++

    +

    =

    nnSn

  • 4

    211

    211

    -=

    , 31

    21

    321

    -=

    , 41

    31

    431

    -=

    , .

    , ,1

    11)1(

    1+

    -=+ nnnn

    ,...)3,2,1( =n

    +

    -++

    -+

    -+

    -=

    )1(11...

    41

    31

    31

    21

    211

    nnnSn = )1(

    11+

    -nn .

    +

    -= )n(nn

    limSlimnnn 1

    11=1.

    2. ,

    =

    -- -=+-++-+-1

    11 )1(...)1(...1111n

    nn

    : 11 =S , 02 =S , 13 =S , 04 =S , , , ,

    . 3. , :,...,...,,,,1 132 -nqqqq

    =

    -- =+++++1

    1132 ......1n

    nn qqqqq .

    1q , , ,

    11...1

    1132

    --

    =+++++=-

    -

    qqqqqqqS

    nn

    n ,

    qq

    qqqS

    nn

    n --

    -=

    --

    =11

    111

    .

    1. 1||

  • 5

    3. 1|| >q , =--

    = q

    qSlimn

    nn 11

    , . . .

    1.2. (1) , m- ,

    ...,...321 +++++ ++++ kmmmm aaaa (3) m- (1). 1.1. (3) ( ) (1). . . . mr - m- . 2.1. mr m- (1) m . 3.1. (1) S,

    =1nnca , c - , ,

    .cS

    4.1.

    =1nna

    =1nnb

    S s , )(1

    nn

    n ba +

    =

    s+S .

    5.1( ).

    =1nna

    , , .. 0=

    nnalim .

    . 4.

    =

    =+++++1

    1...1...31

    211

    n nn. (4)

    . , ,

  • 6

    01 == n

    limalimnnn

    (4). , S .

    21

    21

    21

    11

    2 =>+++=-

    nn

    n...

    n)SS(lim nnn .

    , . (1) , 0>e N, n>N p

    e

  • 7

    11. 123

    2 +-

    =nnan ; 12. n

    n

    nna

    2)1(-

    = ; 13. 2)1(2

    na

    n

    n-+

    = ;

    14. nnn ))((a

    131-+

    = ; 15. !

    cos2

    sin2

    n

    nn

    anp

    p

    +

    = .

    1.3.

    6.1.

    =1nna

    , , . . 7.1( ). nn ba 0 , 0nn = ,

    =

    =+++++1

    321 ......n

    nn bbbbb (5)

    , (1) . (1) , (2). 8.1( ). (1) , (5)

    cbalim

    n

    nn

    = ,

    c=const, 0c , (5) (1), (1) (5) . ,

    nn ba ~ , n , na nb .

    5.

    = +1 2)1(1

    n n.

    ( . 1).

    = +1 )1(1

    n nn. ,

    )1(1

    )1(1

    2 +a , 1a

    . , 1>a 1a . , 0a ,

  • 10

    n , .. ( . 5).

    , ( ): 1. ...)(... n +-++-+-+- -11111111

    2. ...... +

    ++

    +

    +

    n

    n 521

    52

    31

    52

    21

    52 32

    3. ...nn... +

    ++

    ++++12

    174

    53

    32

    4. ...)(...

    n

    n

    +-

    +-+-+

    +

    1

    1

    43 101

    101

    101

    101

    5. ...n... +++++

    21

    61

    41

    21

    6. ...n... +

    +++++

    1101

    311

    211

    111

    7. ...)n(n... +

    +++

    +

    +

    11

    431

    321

    211

    8. ...n...

    n

    +++++2

    32

    222

    32

    9. ...n... ++++++ 1

    41

    31

    211

    10. ...)n(... +

    -++++ 2222 13

    181

    51

    21

    11. ...)1(...

    343

    232

    21 333

    ++

    ++++nn

    n

    ( ):

    12. ...)(n...

    n+

    -++++

    212

    225

    23

    21

    13. ...)n...()n...(... +

    --

    ++

    +

    +3495113852

    951852

    5152

    12

  • 11

    14. ...nn...

    n

    +

    -+

    ++

    +

    +

    121

    54

    33

    12 32

    15. ...nn...

    n

    +

    -+

    +

    +

    -1253

    1283

    52

    21

    :

    1. ...!1...

    !31

    !211 +++++

    n

    2. ...1)1(1...

    151

    81

    31

    2 +-+++++

    n

    3. ...)13()23(1...

    1071

    741

    411

    ++-

    ++

    +

    + nn

    4. ...12...

    199

    94

    31

    2

    2

    ++

    ++++nn

    5. ...1...

    103

    52

    21

    2 ++++++

    nn

    6. ...)2()1(12...

    547

    435

    323

    22222222 ++++

    ++

    +

    + nn

    n

    7. ( )...

    133...

    109

    76

    43

    2

    22

    ++

    ++

    +

    +

    nn

    8. ...1312...

    107

    75

    43 22

    321

    +

    ++

    ++

    ++

    n

    nn

    9. ......2781 3

    32 +++++ nen

    eee

    10. ...122...

    34

    221

    1

    32 ++++++

    -

    n

    n

    11. ...12!...

    12!3

    12!2

    12!1

    32 ++++

    ++

    ++

    + nn

    12. ...)!1(2...

    !24

    !121

    1

    +-

    ++++-

    n

    n

    13. ...4...1284)12(...531...

    1284531

    8431

    41

    +

    -++

    +

    +n

    n

    14. ...)!2()!(...

    !6)!3(

    !4)!2(

    !2)!1( 2222

    ++++n

    n

  • 12

    15. ...)n...()n...(... +

    -+

    ++

    +

    +23741

    3998100410021000741

    10041002100041100210001000

    16. ...)n)(n...()n)(n...(... +

    ----

    ++

    +78118171395146761411852

    951852

    12

    17. ...)n)(n(...)n(...... +

    ---

    ++

    +

    244410864234951

    64251

    21

    18. ...)!12()910(21111...

    !521111

    !3111

    !11

    +-

    -++

    +

    +

    nn

    19. ...)12(...97531...941...

    97531941

    531411

    2

    +-

    ++

    +

    +

    nn

    20. ( ) ...212...

    225

    23

    211 +-+++++ n

    n

    21.

    =1

    1n n

    arcsin ; 22.

    =12

    1n n

    sin ;

    23.

    =

    +

    1

    11n n

    ln ; 24.

    =

    +1

    2

    2 1n n

    nln ;

    25.

    =2

    1n nln

    ; 26.

    = 21

    n nlnn;

    27.

    = 2 21

    n nlnn; 28.

    = 21

    n nlnlnnlnn; 29.

    = -2 21

    n nn;

    30.

    = +1 11

    n )n(n; 31.

    = ++1 211

    n )n)(n(n;

    32.

    = +2 31

    n nlnnlnn; 33.

    = -2 31

    n nnn;

    34.

    = --1 33

    1512n )n()n(n

    ;

    35.

    =

    -

    1cos1

    n np

    ; 36.

    =1

    !n

    nnn

    ; 37.

    =1

    !2n

    n

    n

    nn

    ;

    38.

    =1

    !3n

    n

    n

    nn

    ; 39.

    =1

    !n

    n

    n

    nne

    ; 40.

    =1

    !5n

    n

    n

    nn

  • 13

    1.4. , . , .

    ...)1(... 14321 +-++-+-+

    nn aaaaa , (7)

    0>na . 12.1( ).

    (6) : ......321 >>>>> naaaa : 0=

    nn

    alim , .

    12.

    =

    ++ -=+-++-+-1

    11 1)1(...1)1(...41

    31

    211

    n

    nn

    nn ,

    , . . :

    1) >>>> ...31

    211 ; 2) 0

    1 = n

    limn

    .

    . . -

    =

    =+++++1

    321 ......n

    nn aaaaa , (8)

    ...,...,,, 321 naaaa , , . , (8):

    =

    =+++++1

    321 ||...||...||||||n

    nn aaaaa (9) 13.1( ). (9), (8). 1. (8) , (9) . (8) , (9) , (8) . (8) . , (8) ,

  • 14

    11 +

    |a

    a|limn

    nn

    1>

    nnn

    |a|lim ,

    (8), (9). rn 1+ nn b|r| . 13.

    ...12

    )1(...74

    53

    321 2

    )1(432

    +

    --++

    +

    -

    -

    - nnn

    nn

    .

    :

    ...12

    ...74

    53

    321

    432

    +

    -++

    +

    +

    +

    n

    nn

    . .

    ,

    n

    limnnlim

    nnlim

    nnn

    n

    n 21

    12

    11212

    =-

    =-

    =

    -

    . , 12, ( ), . .

    ...1...

    31

    211 +++++

    n - ( ).

    . .

    1. ...12)1(...

    51

    311

    1

    +-

    -+-+-

    -

    n

    n

    2. ...)1(...

    31

    211

    1

    +-

    +++--

    n

    n

    3. ...)1(...

    91

    411 2

    1

    +-

    +-+--

    n

    n

  • 15

    4. ...56)1(...

    133

    721

    1

    +-

    -+-+-

    -

    nnn

    5. ...)1(12)1(...

    437

    325

    213 1 +

    ++

    -+-

    +

    -

    -

    nnnn

    6. ...2)1(...

    83

    42

    21 2

    2

    +-+-+--+

    n

    nn n

    7. ...n)n(n)(... n +

    -+++

    -++-

    --

    +-111

    11144

    4133

    322

    2

    8. ...1312)1(...

    107

    75

    43 32

    +

    ++

    -++

    -

    +-

    nn

    nn

    9. ...)13(...852)12(...753)1(...

    852753

    5253

    23 1 +

    -+

    -+-

    +

    - -nnn

    10. ...)52(...1197)23(...741)1(...

    1197741

    9741

    71 1 +

    +-

    -+-

    +

    - -n

    nn

    11. ...)10(lnsin...

    )10(ln3sin

    )10(ln2sin

    10lnsin

    32 ++-++ nnaaaa

    12.

    =

    -

    1

    1n

    n

    nnln)(

    ; 13.

    =

    --1

    1 11n

    n

    nntg)( .

    2. . 2.1. , ,

    : ...)(...)()()( 321 +++++ xuxuxuxu n (1) . ,

    ......1 332 ++++++ xxxx . (1) x - 0x )(xun , ,...3,2,1=n , ...)(...)()()( 0030201 +++++ xuxuxuxu n (2) . , 0x (1). (2) , 0x

  • 16

    (1). , )(xun , (1) , - .

    2.1. .

    )(xS (1) x , (1).

    =)(xS ...)(...)()()( 0030201 +++++ xuxuxuxu n n ( n - )

    )(xSn , )(xrn .

    =)(xSn ...)(...)()()( 0030201 +++++ xuxuxuxu n )()()( xSxSxr nn -=

    , x )(xSn n . , ,

    )(xSn . , x ,

    )x(S)x(Slim nn = , 0= )x(rlim nn (1)

    , x . 1.

    ...2

    )1(...23

    )1(22

    )1(211

    3

    3

    2

    2

    ++

    +++

    ++

    ++

    n

    n

    nxxxx

    )(xun , :

    .|x|

    |x|)n(n|x|lim

    |)x(u||)x(u|lim nn

    nn

    nn

    n

    n 21

    11221

    1

    11 +=

    +++

    =+

    +

    +

    ,

    ( ), 12

    |1| , (4) 0=x . , , , R, x, : Rx || , . 2.3. (4) R , x, Rx || , . ),( RR- . (3)

    ),( 00 RxRx +- .

    2.2. ,|a||a|

    limn

    n

    n01 +

    (4) =R |a||a|lim

    n

    n

    n1+

    .

    2.

    ...!

    1...!2

    11 2 +++++ nxn

    xx

    =R |a||a|lim

    n

    n

    n1+

    = =

    + !n

    )!n(limn

    1=+

    )n(lim

    n1 .

    , .

    3.

    =1!

    n

    nxn ,

    0=x ,

  • 19

    =R|a||a|lim

    n

    n

    n1+

    = =

    + )!n(!nlim

    n 10

    11

    =+ )n(

    limn .

    4.

    =1

    ||n

    n

    nx

    .

    =R =+

    |a||a|lim

    n

    n

    n1

    =+

    nnlim

    n

    1 111 =+

    )n

    (limn

    .

    , 2.2 (-1,1). , ..

    1-=x , 1=x . 1=x

    =1

    1n n

    ,

    1-=x ,

    =

    -1

    1)1(n

    n

    n , .

    , [ )1,1- .

    :

    1.

    =0n

    nx . 2.

    = 1 2n nn

    nx

    .

    3.

    =

    -

    -1

    12

    12n

    n

    nx

    . 4.

    =

    --

    -12

    121

    )34(2

    n

    nn

    nx

    .

    5.

    =

    --

    1

    1)1(n

    nn

    nx

    . 6.

    = ++

    1

    25

    12)1(

    n

    n

    nxn

    .

    7.

    =

    - +-1

    21 )12()1(n

    nn xn . 8.

    =1 !n

    n

    nx

    .

    9.

    =1!

    n

    nxn 10.

    =1nn

    n

    nx

    .

    11. n

    n

    nx

    nn 12

    1 12

    -

    =

    + . 12.

    =0

    223

    n

    nn x .

  • 20

    13.

    22

    1 21

    +

    =

    xn

    nn

    . 14.

    =1

    !n

    n

    n

    nxn

    .

    15.

    =

    -

    2

    1

    3n nn

    nlnnx

    . 16.

    =

    -

    -

    -1

    1

    351

    nn

    nn

    n)x()(

    17.

    = -

    1 5)3(

    nn

    n

    nx

    . 18.

    = -

    1

    2

    9)1(

    nn

    n

    nx

    .

    19.

    =

    - --1

    21

    2)2()1(

    n

    nn

    nx

    . 20.

    =

    +

    12

    )3(n

    n

    nx

    .

    21.

    =

    +1

    )3(n

    nn xn . 22.

    =

    -

    +

    1

    12

    42)5(

    nn

    n

    nx

    .

    23.

    = --

    1 2)12()2(

    nn

    n

    nx

    . 24.

    = ++-

    1

    2

    )1ln()1()3(

    n

    n

    nnx

    .

    25.

    =++

    --

    112 2)1()3)(23(

    nn

    n

    nxn

    . 26.

    = ++-

    -1 1)12(

    )3()1(n

    nn

    nnx

    .

    2.3. )(xf ...,...)( 2210 +++++=

    nn xaxaxaaxf (5)

    ),( RR- . , ),( RR- )(xf ( x). 2.3. )(xf ),( RR- (5), )(' xf (5), .. ...,xna...xaxaa...)'xa...xaxaa()x('f nn

    nn +++++=+++++=

    -12321

    2210 32

    )(xf . ,

    (5). 2.4. )(xf ),( RR-

    (5), ),( RR-

  • 21

    (5), .., ),(, 21 RRxx - ,

    .........)...()(2

    1

    2

    1

    2

    1

    2

    1

    2

    1

    102

    210 ++++=+++++= x

    x

    nn

    x

    x

    x

    x

    x

    x

    nn

    x

    x

    dxxaxdxadxadxxaxaxaadxxf

    ,

    :

    1. ...nx...xxx

    n

    +++++32

    32

    2. ...nx)(...xxx

    nn +-+-+- -1

    32

    132

    3. ...nx...xxx

    n

    +-

    ++++-

    1253

    1253

    4. ...nx)(...xxx

    nn +

    --+-+-

    --

    121

    53

    121

    53

    5. ...x)n(...xx n ++++++ 1321 2 6. ...x)n()(...xx nn +--+-+- -- 22142 121531 7. ...x)n(n...xx n ++++++ -12 1433221 :

    8. ...xn...

    xxx n+++++ 32

    321

    9. ...nx...xxx

    n

    +-

    ++++-

    3495

    3495

    2.4.

    2.5. )(xf ),( 00 RxRx +-

    =)(xf ...)(...)()()( 03

    032

    02010 +-++-+-+-+n

    n xxaxxaxxaxxaa , (6) .

  • 22

    ...,)(!

    )(...)(

    !2)(''

    )(!1

    )(')()( 0

    0)(

    20

    00

    00 +-++-+-+=

    nn

    xxn

    xfxxxfxxxfxfxf (7)

    )(xf ,

    ),( 00 xfa = ,!1)(' 0

    1xfa = ,

    !2)('' 0

    2xfa = , ,

    !)( 0

    )(

    nxfa

    n

    n =

    )(xf x . , )(xf 0xx - , . ,00 =x , :

    ...!)0(...

    !2)0(''

    !1)0(')0()(

    )(2 +++++= n

    nx

    nfxfxffxf (8)

    . , )(xf . )(xf ),( 00 RxRx +- . x n

    ),(...)(!

    )(...)(!2

    )('')(!1

    )(')(

    )(

    00

    )(2

    00

    00

    0 xrxxnxfxxxfxxxfxf

    xf

    nn

    n

    ++-++-+-+=

    =

    (9)

    )()!1())((

    )( 000

    )1(

    xxn

    xxxfxr

    n

    n -+-+

    =+ q

    (10)

    ),(...!

    )0(...!2

    )0(''!1

    )0(')0()()(

    2 xRxn

    fxfxffxf nn

    n

    ++++++= (11)

  • 23

    1

    )1(

    )!1()()( +

    +

    += n

    n

    n xnfxR x , ,xqx = 10

  • 24

    , n , , 0=

    )x(Rlim nn x , ,

    xe (14). 6. xxf sin)( = .

    ),kxsin()x(f )k(2p

    += 02

    0 == pksin)(f )k( nk 2= , nkf )1()0()( -= 12 += nk

    1|)(| )( xf n . xsin :

    ...)!(

    )(...!

    sin ++

    -++-=+

    121

    3

    123

    nxxxx

    nn

    ,

    ),( -x xcos :

    ...)!(

    )(...!

    cos +-++-=n

    xxxn

    n

    21

    21

    22

    x ,

    :

    1. )0(, >aa x . 2. ).4sin( p+x

    3. )cos( ax + . 4. x2sin . 5. )2ln( x+ . x

    : 6. x2cos . 7. .3cos3sin xxx +

    8. 2)1(32

    --

    xx

    . 9. 34

    532 +-

    -xx

    x.

    10. .2xxe- 11. .2xe

    12. .2cos x 13. .9 2x

    x+

  • 25

    14. .4

    12x-

    15. .11ln

    xx

    -+

    16. ).21ln( 2xx -+

    , x , :

    17. )1ln()1( xx ++ . 18. arctgx .

    19. .arcsinx 20. )1ln( 2xx ++ .

    , x , :

    21. .cossin 22 xx 22. .)1( xex -+ 23. .)1( 3xe+ 24. 3 8 x+ .

    25. 411x-

    . 26. ).23ln( 2 ++ xx

    x .

    27. tgx . 28. xe cos .

    29. .cosln x 30. .sin xe x 31. xln .1-x

    32. x1

    .1-x

    33. 21x

    .1+x

    34. 23

    12 ++ xx

    .4+x

    35. 74

    12 ++ xx

    .2+x

    36. xe .2+x

    37. x .4-x 38. xcos .

    2p

    -x

  • 26

    39. x2cos .4p

    -x

    40. xln .11

    xx

    +-

    41. ,

    !41

    !31

    !212 +++t ?

    42. 4p ,

    ...53

    53

    -+-=xxxarctgx ,

    1=x ? 43.

    ...,!2

    1cos2

    +-=xx

    o18cos 0,001? 44.

    ...,!3

    sin3

    +-=xxx

    o15sin 0,0001? 45.

    ...,!3!2!1

    132

    ++++=xxxe x

    e 0,0001? 46.

    ...,xx)xln( +-=+2

    12

    2ln 0,01, 0,001? 47. 3 7 0,01 3 8 x+ x . 48. 4 19 0,001.

    49. x

    ...,!2

    1cos2

    +-xx

    , 0,01, 0,001, 0,0001? 50. x

    ,xxsin , 0,01, 0,001?

  • 27

    3. 3.1

    3.1. 3.1.

    )sincos(2

    ...sincos...2sin2cossincos2

    1

    0

    22110

    nxbnxaa

    nxbnxaxbxaxbxaa

    nn

    n

    nn

    =++=

    =++++++++

    (1)

    ; ,...,,...,,,,, 22110 nn bababaa - .

    3.1. )(xf [ ]pp ,- ,

    =

    ++=1

    0 )sincos(2

    )(n

    nn nxbnxaaxf , (2)

    , .

    nn baa ,,0 :

    dxxfa -

    =p

    pp)(10 . (3)

    -

    =p

    ppnxdxxfan cos)(

    1. (4)

    -

    =p

    ppnxdxxfbn sin)(

    1. (5)

    3.2. )(xf - , [ ]pp ,- . ,,,0 nn baa (3)-(5), ,

    =++

    1

    0 )sincos(2 n

    nn nxbnxaa

    )(xf . )(xf , [ ]pp ,- , , :

  • 28

    0=nb , dxxfa =p

    p 00 )(

    2, =

    p

    p 0cos)(2 nxdxxfan . (6)

    )(xf , [ ]pp ,- , , :

    0=na , =p

    p 0sin)(2 nxdxxfbn . (7)

    , )(xf , , , )(xf .

    1. xxf =)( . , (7).

    0=na ,

    nnxdx

    nnxx

    nnxdxx

    nxdxxfb

    n

    n

    2)1(cos1cos12sin2

    sin)(2

    1

    00

    0

    +-=

    +-==

    ==

    pp

    p

    pp

    p

    ,

    +-++-+-= + ...sin)1(...

    44sin

    33sin

    22sin

    1sin2 1

    nnxxxxxx n .

    2l )(xf [ ]ll,- (l-

    ) . (2)

    =

    ++=1

    0 )sincos(2

    )(n

    nn xlnbx

    lnaaxf pp , (8)

    dxxfl

    al

    l-

    = )(10 . (9)

    -

    =l

    ln xdxl

    nxfl

    a pcos)(1 , ,....3,2,1=n (10)

  • 29

    -

    =l

    ln xdxl

    nxfl

    b psin)(1 , ,....3,2,1=n (11)

    [ ]pp ,-

    1. ||)( xxf = . 5. xxf sin)( = . 2. xxf += p)( . 6. xxf cos)( = . 3.

    2)( xxf = . 7. axxf sin)( = . 4.

    xexf =)( . 8. axxf cos)( = . 9.

    axexf =)( . 10. shxxf =)( . 11. chxxf =)( . : 12. ||)( xxf = , )11( - x 13. xxf 2)( = , )10( x 14.

    xexf =)( , )( lxl - 15. xxf -=10)( , )155( - x : ) ; )

    : 16. 1)( =xf , )10( x . 17. xxf =)( , )0( lx . 18.

    2)( xxf = , )20( p x .

    19.

  • 30

    20.

    3

    23 ,

  • 31

    :

    .