Рубрика: Разное

Примеры решить уравнение – Решение простейших линейных уравнений

Примеры решить уравнение – Решение простейших линейных уравнений

Уравнение и его корни: определения, примеры

После того, как мы изучили понятие равенств, а именно один из их видов – числовые равенства, можно перейти к еще одному важному виду – уравнениям. В рамках данного материала мы объясним, что такое уравнение и его корень, сформулируем основные определения и приведем различные примеры уравнений и нахождения их корней.

Понятие уравнения

Обычно понятие уравнения изучается в самом начале школьного курса алгебры. Тогда оно определяется так:

Определение 1

Уравнением называется равенство с неизвестным числом, которое нужно найти.

Принято обозначать неизвестные маленькими латинскими буквами, например, t, r, m др., но чаще всего используются x, y, z. Иными словами, уравнение определяет форма его записи, то есть равенство будет уравнением только тогда, когда будет приведен к определенному виду – в нем должна быть буква, значение которое надо найти.

Приведем несколько примеров простейших уравнений. Это могут быть равенства вида x=5, y=6 и т.д., а также те, что включают в себя арифметические действия, к примеру, x+7=38, z−4=2, 8·t=4, 6:x=3.

После того, как изучено понятие скобок, появляется понятие уравнений со скобками. К ним относятся 7·(x−1) =19, x+6·(x+6·(x−8))=3 и др. Буква, которую надо найти, может встречаться не один раз, а несколько, как, например, в уравнении x+2+4·x−2−x=10. Также неизвестные могут быть расположены не только слева, но и справа или в обеих частях одновременно, например, x·(8+1)−7=8, 3−3=z+3 или 8·x−9=2·(x+17).

Далее, после того, как ученики знакомятся с понятием целых, действительных, рациональных, натуральных чисел, а также логарифмами, корнями и степенями, появляются новые уравнения, включающие в себя все эти объекты. Примерам таких выражений мы посвятили отдельную статью.

В программе за 7 класс впервые возникает понятие переменных. Это такие буквы, которые могут принимать разные значения (подробнее см. в статье о числовых, буквенных выражениях и выражениях с переменными). Основываясь на этом понятии, мы можем дать новое определение уравнению:

Определение 2

Уравнение – это равенство, включающее в себя переменную, значение которой нужно вычислить.

То есть, к примеру, выражение x+3=6·x+7 – это уравнение с переменной x, а 3·y−1+y=0 – уравнение с переменной y.

В одном уравнении может быть не одна переменная, а две и более. Их называют соответственно ур

zaochnik.com

Примеры решения показательных уравнений

Решение показательных уравнений различными способами

методы решения

образцы решения

hello_html_6e4455a9.gif

1) в обеих частях уравнения привести степени к одному основанию

hello_html_5a08d945.gif

2) приравнять показатели степеней hello_html_74a451.gif

а) hello_html_63fc9b08.gif

hello_html_6001ea85.gif

hello_html_m37c09dc2.gif

hello_html_m38dcc05e.gif

Ответ: 3.

б) hello_html_m43c59e15.gif

hello_html_m1757601.gif

hello_html_m52949375.gifОтвет: 5

в) hello_html_m2b4582e3.gif

hello_html_463523f4.gif

hello_html_61b4f52f.gif

Ответ: — 3.

г) hello_html_6c5c810a.gif

hello_html_m1e038f95.gif

hello_html_m78eb6a90.gif

hello_html_m4b09c704.gif

hello_html_5092a9dd.gif

hello_html_247393ac.gif

Ответ: hello_html_m7dd6f709.gif.

д) hello_html_m2b0660ea.gif

hello_html_m537f36f7.gif

hello_html_mb5f5633.gif

hello_html_m63162317.gif

hello_html_7746bc77.gif

D=hello_html_2cc706f2.gif

hello_html_70253b0d.gif

hello_html_771c197f.gif

Ответ: 1; hello_html_m4890c413.gif.

е) hello_html_61deb885.gif

hello_html_69d192cd.gif

hello_html_28c06b94.gif

hello_html_125f45a3.gif

hello_html_m3e59c13a.gif

hello_html_63936a40.gif

hello_html_769213f9.gif

hello_html_3c5fa036.gif

Ответ: 2; 3.

hello_html_2e2e77fc.gif

представить 1 в виде степени числа а с нулевым показателем hello_html_385b7f91.gif

hello_html_7dd599bb.gif

а) hello_html_m126c3f7c.gif

hello_html_36391389.gif

hello_html_2328a816.gif

hello_html_m3eba5ca5.gif

hello_html_73e7e7ec.gif

Ответ: — 2.

б) hello_html_m3407c65e.gif

hello_html_m7efd8290.gif

hello_html_m466bea61.gif

hello_html_2cdd035b.gifили hello_html_m7877e9de.gif

Ответ: 2; 3.

hello_html_m36f9a779.gif

(A, k,B числовые коэффициенты)

1 )вынести общий множитель за скобки

hello_html_m606fa179.gif

2) выполнить преобразования и привести уравнение к виду

hello_html_5a08d945.gif

а) hello_html_m4c25d5b4.gif

hello_html_m7293c3d6.gif

hello_html_39a0294.gif

hello_html_67d0f4b.gif

hello_html_m18ba7e77.gif

hello_html_m7782b0ab.gif

hello_html_m63b6105b.gif

hello_html_41b9747a.gifhello_html_m776bfd12.gif

Ответ: 4.

б) hello_html_50c34695.gif

hello_html_m13126dba.gif

hello_html_545af77b.gif

hello_html_64e98c0d.gif

hello_html_m189e9910.gif

hello_html_m483a1485.gif

hello_html_5cb58ac4.gif

hello_html_460ecf46.gif

Ответ: 1.

в) hello_html_m3e58bea6.gif

hello_html_28199984.gifhello_html_m5c43f222.gif

hello_html_2afbf195.gif

hello_html_4815d410.gif

hello_html_m4359f9ae.gifили hello_html_m7e5ebe2c.gif

hello_html_m3fdc16a0.gifhello_html_5bc9dc1.gif

hello_html_m146528bd.gifhello_html_mfe7167f.gif

hello_html_2494be09.gifhello_html_m5f30ebb7.gif

Ответ: -1; 1.

hello_html_5eb3f707.gif

1) обозначить hello_html_m5f459aa5.gif

2) решить полученное квадратное уравнение hello_html_m576e21a3.gif относительно у

3) выполнить обратную замену и решить уравнения hello_html_3745ecb8.gif, hello_html_m137020b4.gif относительно х

а) hello_html_m4beb9acd.gif

hello_html_437454eb.gif

hello_html_mcb95ec7.gif

hello_html_m64ea5419.gifили hello_html_185f3441.gif

hello_html_m5dc01b41.gifhello_html_6773f376.gif

hello_html_m3d4be41b.gifhello_html_460ecf46.gif

hello_html_383f471d.gif

Ответ: 0; 1.

б) hello_html_m1c4885a6.gif

hello_html_5bf07b55.gif

hello_html_3102e3a2.gif

hello_html_m56a1356e.gif

hello_html_mb9c1338.gifили hello_html_51456eef.gif

1) hello_html_m4a495f6.gif

hello_html_m22ecc84d.gif

hello_html_m1f6ce6b8.gif

2) hello_html_8a557cd.gif

корней нет,

т.к. hello_html_75e6c398.gif> 0 при любом hello_html_347c04f0.gif

Ответ: 2.

в) hello_html_11b2ad6b.gif

hello_html_m11861b88.gif

hello_html_m2522de75.gif

hello_html_m37426e71.gif

hello_html_6fdce534.gif

hello_html_m7b6096ba.gif

т.к hello_html_4c93e48.gif, умножим всё уравнение на hello_html_5c4c257b.gif

hello_html_1897859d.gif

hello_html_m3cbbfb17.gifили hello_html_5b7d2863.gif

1) hello_html_78f18ce8.gifhello_html_m1d23ae39.gif

2) hello_html_m6140ff7d.gif

нет решений,

т. к.hello_html_a0ce740.gif> 0 при любом hello_html_347c04f0.gif

Ответ: 2.

г) hello_html_61bfa6d0.gif

hello_html_m65338748.gif

всё уравнение можно поделить на hello_html_m4b7efbdb.gifhello_html_7616a772.gif

hello_html_m793572d7.gifhello_html_791adee7.gif

hello_html_6670d2ba.gif

hello_html_m3bc739f1.gifили hello_html_m58714ed4.gif

1) hello_html_3a086c85.gif

корней нет

2) hello_html_41b286bf.gif

hello_html_m1b36ed3c.gif

Ответ: 0.

infourok.ru

Методы решения уравнений

Основные методы решения уравненийСтатья о методах решения уравнений. Задач, которые связаны с решением уравнений, довольно много в вариантах ЕГЭ и ГИА по математике. Поэтому как репетитор по математике рекомендую освежить с памяти связанный с этим вопросом материал. К каждому разобранному в статье примеру прилагается аналогичное задание для самопроверки. Все свои вопросы вы можете смело задавать в комментариях. Ни один вопрос без ответа не останется. В статье также имеется видеоразбор одного из заданий.

Основные методы решения уравнений

Решить уравнение значит найти все его корни или доказать, что их не существует. Стандартных методов решения уравнений много, нестандартных — еще больше. Последние подходят для решения небольшого количества (часто вообще одного) типа уравнений. При решении уравнений почти всегда приходится прибегать к тождественным преобразованиях алгебраических выражений. Поэтому целесообразно разобраться сперва с этим материалом, прежде чем переходить к решению уравнений. В данной статье разобраны в основном стандартные методы решения уравнений. Некоторые нестандартные методы кратко охарактеризованы в завершающей части статьи. Также на сайте есть отдельные статьи о решении тригонометрических, логарифмических и показательных уравнений, с которыми я также рекомендую читателю ознакомиться.

Метод разложения на множители

Суть данного метода в том, чтобы путем равносильных преобразований представить левую часть исходного уравнения, содержащую неизвестную величину в какой-либо степени, в виде произведения двух выражений, содержащих неизвестную величину в меньшей степени. При этом справа от знака равенства должен оказаться ноль. Проще всего уяснить эту идею на конкретном примере.

Пример 1. Решите уравнение методом разложения на множители: 2,5x^2+4x = 0.

Решение. Осуществим разложение на множители (представим исходное выражение в виде произведения). Для этого вынесем переменную x за скобки: x(2,5x+4) = 0.

Произведение равно нулю тогда и только тогда, когда хотя бы один из множителей равен нулю. Следовательно, x=0 или 2,5x+4 =0. Из последнего уравнения получаем: 2,5x = -4 или x=-1,6.

Ответ: x=0 и x=1,6.

Задача для самостоятельного решения №1. Решите уравнение методом разложения на множители: 3x^2+1,5x=0.

Показать ответ

Ответ: 0 или \frac{1}{6}. Пример 2. Решите уравнение методом разложения на множители: 3x^3-2x-1=0.

Решение. Для разложения на множители используем прием деления многочленов столбиком (или, как еще иногда говорят, уголком). Несложно догадаться, что x=1 — корень многочлена 3x^3-2x-1. Следовательно, по теореме Безу он без остатка делится на x-1. Осуществим это деление (см. подробнее в видеоуроке):

Деление многочленов уголком

Деление многочленов уголком (столбиком)

Таким образом 3x^3-2x-1=(3x^2+3x+1)(x-1). То есть исходное уравнение принимает вид:

    \[ (3x^2+3x+1)(x-1) = 0\Leftrightarrow\left[\begin{array}{l}3x^2+3x+1 = 0, \\ x-1=0.\end{array}\right. \]

Дискриминант первого квадратичного уравнения D = -3 — отрицателен, поэтому корней у него нет. Из второго уравнения получается уже известный нам результат, что корень x=1. Это единственный корень уравнения.

Ответ: x=1.

Задача для самостоятельного решения №2. Решите уравнение методом разложения на множители: x^3-3x-2=0.

Показать ответ

Ответ: 2 и -1.

Метод замены переменной

Цель данного метода в том, чтобы удачным образом заменить сложное выражение, содержащее неизвестную величину, новой переменной, в результате чего уравнение принимает более простой вид. Далее полученное уравнение решается относительно новой переменной, после чего происходит возврат к исходной переменной. Все эти идеи проще осознать на конкретном примере.

Пример 3. Решите уравнение методом замены переменной: x^4+4x^2-5=0.

Решение. Такие уравнения называются биквадратными. Перепишем его в виде: \left(x^2\right)^2+4x^2-5=0. Введем новую переменную t=x^2. Тогда исходное уравнение примет следующий простой вид: t^2+4t-5=0. Решая полученное квадратичное уравнение, получаем, что t=-5 или t=1.

Возвращаемся теперь к старой переменной (обратная замена): x^2 = -5 или x^2=1. Решений у первого уравнения нет, поскольку не существует такого действительного числа, квадрат которого был бы отрицателен. Второе уравнение имеет два корня \pm 1.

Ответ: \pm 1.

Задача для самостоятельного решения №3. Решите уравнение методом замены переменной: 9x^4-24x^2+7=0.

Показать ответ

Ответ: \pm\sqrt{\frac{7}{3}} или \pm\sqrt{\frac{1}{3}}. Пример 4. Решите уравнение методом замены переменной:

    \[ \frac{4x}{4x^2-8x+7}+\frac{3x}{4x^2-10x+7}=1. \]

Решение. Обращаем внимание на то, что x=0 не является корнем данного уравнения. Следовательно, без потери или приобретения лишних корней можно разделить числитель и знаменатель обеих дробей на x. Тогда уравнение принимает вид:

    \[ \frac{4}{4x-8+\frac{7}{x}}+\frac{3}{4x-10+\frac{7}{x}}=1. \]

Введем новую переменную: t=4x+\frac{7}{x}. Тогда уравнение примет вид:

    \[ \frac{4}{t-8}+\frac{3}{t-10} = 1\Leftrightarrow \frac{t^2-25t+144}{(y-8)(y-10)} = 0. \]

Дробь равна нулю, если нулю равен ее числитель, а знаменатель при этом не равен нулю. То есть уравнение равносильно следующей системе:

    \[ \begin{cases}t^2-25+144 = 0, \\ t\ne 8,\\ t\ne 10\end{cases}\Leftrightarrow \begin{cases}\left[\begin{array}{l} t = 16, \\ t =9, \end{array}\right. \\ t\ne 8,\\ t\ne 10\end{cases} \]

Итак, t=16 или t=9. Переходя к обратной подстановке, получаем:

  1. 4x+\frac{7}{x} = 16, что при x\ne 0 равносильно уравнению 4x^2-16x+7=0. Откуда x=\frac{1}{2} или x=\frac{7}{2}.
  2. 4x+\frac{7}{x} = 9, что при x\ne 0 равносильно уравнению 4x^2-9x+7=0, у которого решений нет, поскольку его дискриминант отрицателен.

Ответ: \frac{7}{2} и \frac{1}{2}.

Задача для самостоятельного решения №4. Решите уравнение методом разложения на множители: x^2+\frac{1}{x^2}+x+\frac{1}{x}=0.

Показать ответ

Ответ: -1.

Метод оценки области значений

Суть данного метода в сравнении областей значений выражений, входящих в уравнение. Часто такой анализ позволяет легко решать сложные уравнения, содержащие различные выражения (рациональные, тригонометрические, логарифмические, показательные и др.). Разберем это на конкретном примере.

Пример 5. Решите уравнение, используя метода оценки области значений: \cos^2 x=x^2+1.

Решение. Рассмотрим функцию f(x)=\cos^2 x. Известно, что -1\leqslant \cos x\leqslant 1, поэтому 0\leqslant \cos^2 x\leqslant 1. Итак, функция y=\cos^2 x может принимать значения только из промежутка [0;1].

Рассмотрим теперь функцию g(x)=x^2+1. Графиком данной функции является парабола, ветви которой направлены вверх, а вершина расположена в точке (0;1):

Парабола y=x^2+1

График соответствующей квадратичной функции

То есть область значений данной функции (те значения, которые может принимать переменная y) представляет собой промежуток [1;+\mathcal{1}).

Таким образом выражения, стоящее справа и слева от знака равенства в исходном уравнении, могут оказаться равными, только если их значения окажутся равными 1, причем при одном и том же значении x. Непосредственной подстановкой убеждаемся, что это условие выполняется при x=0. Действительно, f(0)=\cos^2 0 = 1 и g(0)=0^2+1 =1. При всех остальных значениях x, функция g(x) больше 1 (см. график). Значит x=0 — единственный корень уравнения.

Ответ: 0.

Задача для самостоятельного решения №5. Решите уравнение с использованием метода оценки области значений: \sin^2 x=\left

Показать ответ

Ответ: \frac{\pi}{2}.

Нестандартные методы решения уравнений

Пример 6. Решите уравнение:

    \[ \sqrt{2x-x^2+8}+\sqrt{x^2-4x}=\sqrt{-x-2}+1. \]

Решение. Определим область допустимых значений (те значения, которые может принимать переменная x в данном уравнении). Исходим из того, что подкоренное выражение не может быть отрицательным:

    \[ \begin{cases}2x-x^2+8\geqslant 0, \\ x^2-4x\geqslant 0, \\ -x-2\geqslant 0\end{cases}\Leftrightarrow\begin{cases}2x-x^2+8\geqslant 0, \\ x^2-4x\geqslant 0, \\ x\leqslant -2.\end{cases} \]

Изображение решений каждого из неравенств системы на числовой прямой

Изображение решений каждого из неравенств системы на числовой прямой

Получается, что область допустимых значений содержит одно единственное значение x=-2. Является ли это значение корнем уравнения, проще всего проверить прямой подстановкой:

    \[ \sqrt{2\cdot (-2)-(-2)^2+8}+\sqrt{(-2)^2-4\cdot (-2)}\ne \]

    \[ \ne\sqrt{-(-2)-2}+1,\, \sqrt{12}\ne 1,\, 2\sqrt{3}\ne 1. \]

Нет, не является.

Ответ: корней нет.

Задача для самостоятельного решения №6. Решите уравнение: \sqrt{x^2-x}+\sqrt{2-x-x^2}=\sqrt{x}-1.

Показать ответ

Ответ: 1.

Пример 7. Решите уравнение:

    \[ \sqrt{x^2+3x-2}-\sqrt{x^2+2x}=2-x. \]

Решение. Домножим уравнение на \sqrt{x^2+3x-2}+\sqrt{x^2+2x}. Вообще говоря, это преобразование не является равносильным, даже в области допустимых значений. Ведь могут найтись такие значения x, при которых это выражение обратится в ноль. При таком преобразовании могут появиться лишние корни, поэтому полученные ответы нужно будет проверить непосредственной подстановкой. Но главное, что в результате такого преобразования не произойдет потери корней. Итак, преобразуем:

    \[ x^2+3x-2-x^2-2x = (2-x)\times \]

    \[ \times (\sqrt{x^2+3x-2}+\sqrt{x^2+2x}) \]

    \[ (x-2) + (x-2)(\sqrt{x^2+3x-2}+\sqrt{x^2+2x}) = 0 \]

    \[ (x-2)(1+\sqrt{x^2+3x-2}+\sqrt{x^2+2x}) = 0. \]

Выражение во вторых скобках не может быть равно нулю. Действительно, оба корня по крайней мере неотрицательны, поэтому если к их сумме прибавить 1, получится положительное выражение. То есть остается, что x-2 = 0 или x=2. Непосредственной подстановкой убеждаемся, что это корень данного уравнения:

    \[ \sqrt{2^2+3\cdot 2-2}-\sqrt{2^2+2\cdot 2}=2-2,\, \sqrt{8}=\sqrt{8}. \]

Ответ: 2.

Задача для самостоятельного решения №7. Решите уравнение: \frac{x}{\sqrt{x+1}+1}=\sqrt{x+10}-4.

Показать ответ

Ответ: -1.

Пример 8. Решите уравнение:

    \[ x^2+\frac{81x^2}{(9+x)^2} = 40. \]

Решение. В область допустимых значений уравнения не входит число -9. Введем новую переменную t=\frac{9x}{9+x}. Тогда в области допустимых значений последнее выражение преобразуется к виду 9x=9t+xt или 9(x-t)=t. Тогда имеет место система уравнений:

    \[ \begin{cases}x^2+t^2=40, \\ 9(x-t)-xt=0\end{cases}\Leftrightarrow\begin{cases}(x-t)^2=40-2xt, \\ 9(x-t)-xt=0\end{cases}\Lefrightarrow \]

    \[ \left[\begin{array}{l}\begin{cases}x-t=-20, \\ xt=-180\end{cases} \\ \begin{cases}x-t=2, \\ xt=18\end{cases}\end{array}\right.\Leftrightarrow x = 1\pm\sqrt{19}. \]

Ответ: 1\pm\sqrt{19}.

Задача для самостоятельного решения №8. Решите уравнение \sqrt[4]{x+8}-\sqrt[4]{x-8}=2.

Показать ответ

Ответ: 8.

Вопрос методов решения уравнений изложенным в статье материалом, конечно, не исчерпывается. Существуют десятки других методов. Существуют также совершенно уникальные уравнения, для которых имеются свои собственное методы решения. Так что научиться здесь можно еще очень и очень многому. Самым хорошим помощником в этот деле для вас станет профессиональный репетитор по математике. Учите математику, сдавайте на отлично выпускные экзамены, поступайте в престижные вузы. Удачи вам!

Сергей Валерьевич
Частный преподаватель по математике

У любой сложной задачи есть простое, легкое для понимания неправильное решение. © Артур Блох

yourtutor.info

Квадратные уравнения, примеры решений

Теория по квадратным уравнениям

ОПРЕДЕЛЕНИЕ Квадратным уравнением называется уравнение вида , где .

Возможны такие случаи:

, тогда имеем квадратное уравнение вида и .

, тогда имеем квадратное уравнение вида , если ; если – корней нет.

, тогда имеем квадратное уравнение вида .

, тогда имеем полное квадратное уравнение , которое решается или с помощью дискриминанта:

   

Или по теореме Виета:

   

Примеры

ПРИМЕР 1
Задание Решить следующие неполные квадратные уравнения

   

Решение 1) В уравнении вынесем за скобки . Произведение равно нулю, если один из сомножителей равен нулю, следовательно:

   

или

   

2) В уравнении перенесем свободный член вправо и раздели его на коэффициент при :

   

3) В уравнении перенесем свободный член вправо и раздели его на коэффициент при :

   

У данного квадратного уравнения нет корней.

4) уравнение равносильно уравнению , которое имеет два совпадающих корня .

Ответ

Корней нет

ПРИМЕР 2
Задание Решить квадратное уравнение
Решение Подсчитаем для заданного уравнения, чему равен дискриминант:

   

Так как , то уравнение имеет два совпадающих корня:

   

Ответ
ПРИМЕР 3
Задание Решить уравнение
Решение Вычислим дискриминант для исходного уравнения, получим:

   

Так как , данное уравнение решений не имеет.

Ответ Корней нет.
ПРИМЕР 4
Задание Решить квадратное уравнение
Решение Дискриминант заданного уравнения, равен

   

Следовательно, уравнение имеет два различных корня

   

Ответ
ПРИМЕР 5
Задание Решить уравнение, используя теорему Виета:
Решение Пусть и – корни квадратного уравнения, по следствию из теоремы Виета

   

Проанализируем полученные равенства. Произведение корней отрицательно, следовательно, корни имеют разные знаки. Разложим –12 на множители, учитывая, что они должны быть числами разного знака. Возможны такие варианты: –12 и 1; 12 и –1; –6 и 2; 6 и –2; –4 и 3; 4 и –3. Так как сумма корней равна 1, то корнями будут числа и .

Ответ

ru.solverbook.com

Показательные уравнения, формулы и примеры

Простейшие показательные уравнения

   

В зависимости от знака такое уравнение имеет различное количество корней:

  1. если , то уравнение (1) решений не имеет, то есть

       

  2. если , то

       

Уравнения вида
  1. Если .
  2. Если .
Уравнения вида

   

Уравнения такого типа равносильны уравнению

   

Уравнения вида
  1. Если , то обе части такого уравнения равны для любых .
  2. Если , то уравнение эквивалентно уравнению .
  3. В случае, если , то уравнение эквивалентно системе

Решение показательных уравнений сведением к общему основанию

Если левая и правая части заданного показательного уравнения содержат только произведения, частные, корни или степени, то рациональнее при помощи основных формул для степеней привести обе части равенства к одному основанию, то есть к уравнению вида (2).

Решение показательных уравнений вынесением общего множителя

Если показательное уравнение содержит выражение вида , причем показатели степени отличаются только свободным коэффициентом, то для решения необходимо вынести за скобки наименьшую степень .

Приведение показательных уравнений к квадратным

К показательным уравнениям, которые можно привести к квадратным, относятся следующие уравнения.

   

где — некоторые числа, .

В этом случае выполняется замена

   

   

где — некоторые ненулевые числа, причем , — произвольное действительное число. Для сведения к квадратному обе части уравнения необходимо умножить на :

   

Далее заменой получаем квадратное уравнение

   

Однородные показательные уравнения

Делением обеих его частей на (или ), сводим уравнение к показательному вида :

   

Схема решения таких уравнений следующая:

1) Делим обе части уравнения или на , или на , в результате получаем:

   

или

;

2) заменой последнее уравнение сводится к квадратному:

   

ru.solverbook.com

Решение уравнений, формулы и примеры

Определение и степень уравнения

Например. .

Например. Уравнение является уравнением седьмой степени, поскольку максимальную — седьмую — степень имеет одночлен .

Решение уравнения и его корни

Два уравнения называются равносильными, если они имеют одно и то же множество решений.

Основные свойства уравнений

  1. Если хотя бы в одной части уравнения выполнить тождественные преобразования, то в результате получим уравнение, равносильное заданному.

    Например. .

  2. Если из одной части уравнения перенести слагаемые в другую его часть, при этом изменив их знак на противоположный, то получим уравнение, равносильное заданному.

    Например. .

  3. Если обе части уравнения умножить или поделить на одно и тоже ненулевое число, то получим уравнение, равносильное данному.

    Например. .

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

ru.solverbook.com

Arccos это что: Arcsin, arcos, arctg, arcctg: ,

Arccos это что: Arcsin, arcos, arctg, arcctg: ,

Обратные тригонометрические функции и их графики

Обратные тригонометрические функции — это арксинус, арккосинус, арктангенс и арккотангенс.

Сначала дадим определения.

Арксинусом числа а называется число , такое, что Или, можно сказать, что это такой угол , принадлежащий отрезку , синус которого равен числу а.

Арккосинусом числа а называется число , такое, что

Арктангенсом числа а называется число , такое, что

Арккотангенсом числа а называется число , такое, что

Расскажем подробно об этих четырех новых для нас функциях — обратных тригонометрических.

Помните, мы уже встречались с обратными функциями.

Например, арифметический квадратный корень из числа а — такое неотрицательное число, квадрат которого равен а.

Логарифм числа b по основанию a — такое число с, что

При этом

Мы понимаем, для чего математикам пришлось «придумывать» новые функции. Например, решения уравнения — это и Мы не смогли бы записать их без специального символа арифметического квадратного корня.

Понятие логарифма оказалось необходимо, чтобы записать решения, например, такого уравнения: Решение этого уравнения — иррациональное число Это показатель степени, в которую надо возвести 2, чтобы получить 7.

Так же и с тригонометрическими уравнениями. Например, мы хотим решить уравнение

Ясно, что его решения соответствуют точкам на тригонометрическом круге, ордината которых равна И ясно, что это не табличное значение синуса. Как же записать решения?

Здесь не обойтись без новой функции, обозначающей угол, синус которого равен данному числу a. Да, все уже догадались. Это арксинус.

Угол, принадлежащий отрезку , синус которого равен — это арксинус одной четвертой. И значит, серия решений нашего уравнения, соответствующая правой точке на тригонометрическом круге, — это

А вторая серия решений нашего уравнения — это

Подробнее о решении тригонометрических уравнений — здесь.

Осталось выяснить — зачем в определении арксинуса указывается, что это угол, принадлежащий отрезку ?

Дело в том, что углов, синус которых равен, например, , бесконечно много. Нам нужно выбрать какой-то один из них. Мы выбираем тот, который лежит на отрезке .

Взгляните на тригонометрический круг. Вы увидите, что на отрезке каждому углу соответствует определенное значение синуса, причем только одно. И наоборот, любому значению синуса из отрезка отвечает одно-единственное значение угла на отрезке . Это значит, что на отрезке можно задать функцию принимающую значения от до

Повторим определение еще раз:

Арксинусом числа a называется число , такое, что

Обозначение: Область определения арксинуса — отрезок Область значений — отрезок .

Можно запомнить фразу «арксинусы живут справа». Не забываем только, что не просто справа, но ещё и на отрезке .

Мы готовы построить график функции

Как обычно, отмечаем значения х по горизонтальной оси, а значения у — по вертикальной.

Поскольку , следовательно, х лежит в пределах от -1 до 1.

Значит, областью определения функции y = arcsin x является отрезок

Мы сказали, что у принадлежит отрезку . Это значит, что областью значений функции y = arcsin x является отрезок .

Заметим, что график функции y=arcsinx весь помещается в области, ограниченной линиями и

Как всегда при построении графика незнакомой функции, начнем с таблицы.

По определению, арксинус нуля — это такое число из отрезка , синус которого равен нулю. Что это за число? — Понятно, что это ноль.

Аналогично, арксинус единицы — это такое число из отрезка , синус которого равен единице. Очевидно, это

Продолжаем: — это такое число из отрезка , синус которого равен . Да, это

Строим график функции

Свойства функции

1. Область определения

2. Область значений

3. , то есть эта функция является нечетной. Ее график симметричен относительно начала координат.

4. Функция монотонно возрастает. Ее наименьшее значение, равное — , достигается при , а наибольшее значение, равное , при

5. Что общего у графиков функций и ? Не кажется ли вам, что они «сделаны по одному шаблону» — так же, как правая ветвь функции и график функции , или как графики показательной и логарифмической функций?

Представьте себе, что мы из обычной синусоиды вырезали небольшой фрагмент от до , а затем развернули его вертикально — и мы получим график арксинуса.

То, что для функции на этом промежутке — значения аргумента, то для арксинуса будут значения функции. Так и должно быть! Ведь синус и арксинус — взаимно-обратные функции. Другие примеры пар взаимно обратных функций — это при и , а также показательная и логарифмическая функции.

Напомним, что графики взаимно обратных функций симметричны относительно прямой

Аналогично, определим функцию Только отрезок нам нужен такой, на котором каждому значению угла соответствует свое значение косинуса, а зная косинус, можно однозначно найти угол. Нам подойдет отрезок

Арккосинусом числа a называется число , такое, что 

Легко запомнить: «арккосинусы живут сверху», и не просто сверху, а на отрезке

Обозначение: Область определения арккосинуса — отрезок Область значений — отрезок

Очевидно, отрезок выбран потому, что на нём каждое значение косинуса принимается только один раз. Иными словами, каждому значению косинуса, от -1 до 1, соответствует одно-единственное значение угла из промежутка

Арккосинус не является ни чётной, ни нечётной функцией. Зато мы можем использовать следующее очевидное соотношение:

Построим график функции

Нам нужен такой участок функции , на котором она монотонна, то есть принимает каждое свое значение ровно один раз.

Выберем отрезок . На этом отрезке функция монотонно убывает, то есть соответствие между множествами и взаимно однозначно. Каждому значению х соответствует свое значение у. На этом отрезке существует функция, обратная к косинусу, то есть функция у = arccosx.

Заполним таблицу, пользуясь определением арккосинуса.

Арккосинусом числа х, принадлежащего промежутку , будет такое число y, принадлежащее промежутку , что

Значит, , поскольку ;

, так как ;

, так как ,

, так как ,

Вот график арккосинуса:

Свойства функции

1. Область определения

2. Область значений

3.

Эта функция общего вида — она не является ни четной, ни нечетной.

4. Функция является строго убывающей. Наибольшее значение, равное , функция у = arccosx принимает при , а наименьшее значение, равное нулю, принимает при

5. Функции и являются взаимно обратными.

Следующие — арктангенс и арккотангенс.

Арктангенсом числа a называется число , такое, что

Обозначение: . Область определения арктангенса — промежуток Область значений — интервал .

Почему в определении арктангенса исключены концы промежутка — точки ? Конечно, потому, что тангенс в этих точках не определён. Не существует числа a, равного тангенсу какого-либо из этих углов.

Построим график арктангенса. Согласно определению, арктангенсом числа х называется число у, принадлежащее интервалу , такое, что

Как строить график — уже понятно. Поскольку арктангенс — функция обратная тангенсу, мы поступаем следующим образом:

— Выбираем такой участок графика функции , где соответствие между х и у взаимно однозначное. Это интервал Ц На этом участке функция принимает значения от до

Тогда у обратной функции, то есть у функции , область, определения будет вся числовая прямая, от до а областью значений — интервал

Дальше рассуждаем так же, как при построении графиков арксинуса и арккосинуса.

, значит,

, значит,

, значит,

А что же будет при бесконечно больших значениях х? Другими словами, как ведет себя эта функция, если х стремится к плюс бесконечности?

Мы можем задать себе вопрос: для какого числа из интервала значение тангенса стремится к бесконечности? — Очевидно, это

А значит, при бесконечно больших значениях х график арктангенса приближается к горизонтальной асимптоте

Аналогично, если х стремится к минус бесконечности, график арктангенса приближается к горизонтальной асимптоте

На рисунке — график функции

Свойства функции

1. Область определения

2. Область значений

3. Функция нечетная.

4. Функция является строго возрастающей.

5. Прямые и — горизонтальные асимптоты данной функции.

6. Функции и являются взаимно обратными — конечно, когда функция рассматривается на промежутке

Аналогично, определим функцию арккотангенс и построим ее график.

Арккотангенсом числа a называется число , такое, что

График функции :

Свойства функции

1. Область определения

2. Область значений

3. Функция — общего вида, то есть ни четная, ни нечетная.

4. Функция является строго убывающей.

5. Прямые и — горизонтальные асимптоты данной функции.

6. Функции и являются взаимно обратными, если рассматривать на промежутке

Урок 6. обратные тригонометрические функции — Алгебра и начала математического анализа — 11 класс

Алгебра и начала математического анализа, 11 класс

Урок №6. Обратные тригонометрические функции.

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме

  • Рассмотреть свойства арксинуса и арккосинуса;
  • Рассмотреть свойства арктангенса и арккотангенса;
  • Объяснять расположение промежутков монотонности;
  • Определять наибольшее и наименьшее значение функции;
  • Применять знания при решении задач.

Глоссарий по теме

Арксинус ( y = arcsin x )  – это функция, обратная к синусу ( x = sin y ). Он имеет область определения  и множество значений  .

Арккосинус ( y = arccos x )  – это функция, обратная к косинусу ( x = cos y ). Он имеет область определения   и множество значений  

Арктангенс ( y = arctg x )  – это функция, обратная к тангенсу ( x = tg y ). Он имеет область определения и множество значений  .

Арккотангенс ( y = arcctg x )  – это функция, обратная к котангенсу ( x = ctg y ). Он имеет область определения    и множество значений

Основная литература:

Колягин Ю.М., Ткачева М.В., Федорова Н.Е. и др., под ред. Жижченко А.Б Алгебра и начала математического анализа (базовый и профильный уровни) 11 кл. – М.: Просвещение, 2010.–336 с.

Дополнительная литература:

Шахмейстер, А.Х. Тригонометрия / А.Х. Шахмейстер.— СПб.: Петроглиф, 2014. — 750 с.

Открытые электронные ресурсы:

Открытый банк заданий ЕГЭ ФИПИ [Электронный ресурс].– Режим доступа: http://ege.fipi.ru/

Решу ЕГЭ образовательный портал для подготовки к экзаменам [Электронный ресурс].– Режим доступа: https://ege.sdamgia.ru/

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Актуализация знаний

Обратные тригонометрические функции решают задачу вычисления углов по известному значению тригонометрической функции. Например, косинус какого угла равен  ? Первое, что хочется ответить, что это угол 60° или , но вспомнив о периоде косинуса, понимаем, что углов, при которых косинус равен , бесконечное множество. И такое множество значений углов, соответствующих данному значению тригонометрической функции, будет наблюдаться и для синусов, тангенсов и котангенсов, т.к. все они обладают периодичностью. Для внесения точности для каждой из обратных тригонометрических функций диапазон углов, которые она возвращает, выбран свой, и мы их рассмотрим отдельно.

Объяснение нового материала

Рассмотрим свойства функции y=arcsin x и построим ее график.

Арксинус ( y = arcsin x )  – это функция, обратная к синусу ( x = sin y ).

Свойства

Функции y=arcsin х

E(f)

D(f)

Чётность

Нечётная, т. к. arcsin(-x)= — arcsin x

Промежутки монотонности

Возрастающая

Рис.1 График функции y=arcsin х

Рассмотрим свойства функции y=arcos x и построим ее график.

Арккосинус ( y = arccos x )  – это функция, обратная к косинусу ( x = cos y ).

Свойства

Функции y=arccos х

E(f)

D(f)

Чётность

Ни чётная, ни нечётная

Промежутки монотонности

Убывающая

Рис.2 График функции y=arccos х

Рассмотрим свойства функции y=arctgx и y=arcctgx и построим их графики.

Арктангенс ( y = arctg x )  – это функция, обратная к тангенсу ( x = tg y ).

Арккотангенс ( y = arcctg x )  – это функция, обратная к котангенсу ( x = ctg y ).

Свойства

y=arctg х

y=arcctg х

E(f)

R

R

D(f)

Чётность

Нечётная

Нечётная

Промежутки монотонности

Возрастающая

Убывающая

Рис.3 График функции y=arctgx

Рис.4 График функции y=arcсtgx

Примеры и разборы решения заданий тренировочного модуля:

Пример 1.

Найдите значение выражения

Обозначим , по определения арктангенса получаем х=60°, т.е. нам нужно найти

Ответ:

Пример 2.

Решите неравенство

;

;

;

;

Накладываем ограничения по свойствам арксинуса:

;

Ответ:

Что такое метод Arccos в C#?



Что такое метод arccos в c#? Я нашел один acos, но не уверен, что он правильный. http://msdn.microsoft.com/en-us/ библиотека / system.math.acos.aspx

c#
Поделиться Источник redfrogsbinary     09 августа 2011 в 21:37

2 ответа


  • Математика — как рассчитать формулу arccos?

    может ли кто-нибудь помочь мне вычислить Arccos(X) ? с какой-то формулой ? Я пытаюсь сделать это в какой-то среде (SAP WEBI) с ограниченными математическими формулами. ( есть только cos , sin , tan.. ).

  • как вычислить arccos() в bash?

    Мне нужно вычислить arccos() в скрипте bash. поглазеть можно рассчитать cos(theta) и sin(theta) как вычислить arccos() в linux ?



12

Math.Acos()-это функция cos -1 в .NET, так что вы все правильно поняли.

Поделиться KeithS     09 августа 2011 в 21:41



1

Да, это тот самый.

Арккосинус :

Арккосинус-это обратная функция Косинуса. Он также записывается как arccos или cos-1. Если y = cos x, то x = arccos y.

Определение на странице, на которую вы ссылаетесь:

Возвращает угол, Косинус которого равен указанному числу.

Поделиться Guffa     09 августа 2011 в 21:43


Похожие вопросы:


Как задать системе Mathematica для преобразования ArcCosh к ArcCos

В ситуляции вроде I ArcCosh[x] что является либо ArcCos[x] или -ArcCos[x] . Как заставить ММА сделать это?


что такое виртуальный метод в c++?

что такое виртуальный метод в c++?


Что такое глобальный метод?

Что такое глобальный метод в . net? Я говорю о тех, которые созданы методом ModuleBuilder.DefineGlobalMethod . Могут ли эти методы быть вызваны из C# или других .net языков?


Математика — как рассчитать формулу arccos?

может ли кто-нибудь помочь мне вычислить Arccos(X) ? с какой-то формулой ? Я пытаюсь сделать это в какой-то среде (SAP WEBI) с ограниченными математическими формулами. ( есть только cos , sin ,…


как вычислить arccos() в bash?

Мне нужно вычислить arccos() в скрипте bash. поглазеть можно рассчитать cos(theta) и sin(theta) как вычислить arccos() в linux ?


Что такое прозрачный класс или прозрачный метод в C#?`

У меня есть код C#, и когда я запускаю против него FXCop, он выдает странную ошибку, которую я пытался понять, но не смог. Ошибка говорит Прозрачные Методы Не Должны Удовлетворять Требованиям…


RuntimeWarning: недопустимое значение, обнаруженное в arccos

Я новичок в использовании Python, но довольно хорошо с ним справляюсь. Я продолжаю получать ошибку, которую вы видите ниже, и не уверен, в чем именно заключается проблема, поскольку я считаю, что…


dask/ python недопустимое значение, встречающееся в arccos

Я совсем новичок в python и пытался использовать dask, но я продолжаю получать RuntimeWarning и на самом деле не понимаю, почему. Некоторое понимание было бы неплохо. код: x2 =…


Как использовать maple для упрощения тригонометрических выражений, включающих arccos и cos?

Мне трудно убедить Мэйпл упростить сложное тригонометрическое выражение. Похоже, узкое место заключается в том, что я не знаю, как сказать maple, что это OK для упрощения таких выражений, как:…


arccos в c (без использования acos)

У меня есть вопросы, которые требуют, чтобы я использовал Косинус и fabs для написания кодов, которые вычисляют arccos значения. Дело в том, что я уже некоторое время смотрю в интернете, и все. ..

Arc это в математике

Задача, обратная нахождению значения синуса, косинуса, тангенса и котангенса данного угла (числа), подразумевает нахождение угла (числа) по известным значениям тригонометрических функций. Она приводит к понятиям арксинуса, арккосинуса, арктангенса и арккотангенса числа.

В этой статье мы дадим определения арксинуса, арккосинуса, арктангенса и арккотангенса числа, введем принятые обозначения, а также приведем примеры арксинуса, арккосинуса, арктангенса и арккотангенса. В заключение упомянем про аркфункции и покажем, как арксинус, арккосинус, арктангенс и арккотангенс связаны с единичной окружностью.

Навигация по странице.

Определения, обозначения, примеры

Арксинус, арккосинус, арктангенс и арккотангенс можно определить как угол и как число. Это связано с тем, что мы определили синус, косинус, тангенс и котангенс как угла, так и числа (смотрите синус, косинус, тангенс и котангенс в тригонометрии). Остановимся на обоих подходах к определению арксинуса, арккосинуса, арктангенса и арккотангенса.

Арксинус, арккосинус, арктангенс и арккотангенс как угол

Пусть про угол альфа α известно лишь то, что его синус равен числу 1/2 , то есть, sinα=1/2 . Последнее равенство определяет угол α неоднозначно, так как ему удовлетворяет бесконечное множество углов α=(−1) k ·30°+180°·k ( α=(−1) k ·π/6+π·k ), где k∈Z . Однако, если потребовать, чтобы величина угла α в градусах принадлежала отрезку [−90, 90] (в радианах – отрезку [−π/2, π/2] ), то равенство sinα=1/2 будет определять угол альфа однозначно. При этом условии равенству удовлетворяет единственный угол в 30 градусов ( π/6 радианов).

Вообще, равенство sinα=a (не путайте a и альфа: a и α ) при любом числе a∈[−1, 1] и условии −90°≤α≤90° ( −π/2≤α≤π/2 ) определяет единственный угол α . Этот угол называют арксинусом числа a .

Арксинус числа a∈[−1, 1] – это угол −90°≤α≤90° ( −π/2≤α≤π/2 ), синус которого равен a .

Аналогично определяются арккосинус, арктангенс и арккотангенс.

Арккосинус числа a∈[−1, 1] – это угол 0°≤α≤180° ( 0≤α≤π ), косинус которого равен a .

Арктангенс числа a∈(−∞, +∞) – это угол −90° ( −π/2 ), тангенс которого равен a .

Арккотангенс числа a∈(−∞, +∞) – это угол 0° ( 0 ), котангенс которого равен a .

Для записи арксинуса, арккосинуса, арктангенса и арккотангенса приняты следующие обозначения: arcsin , arccos , arctg и arcctg . То есть, арксинус числа a можно записать как arcsin a , арккосинус, арктангенс и арккотангенс числа a запишутся соответственно как arccos a , arctg a и arcctg a .

Также можно встретить обозначения arctan и arccot , они являются другой формой обозначения арктангенса и арккотангенса, которая принята в англоязычной литературе. Мы же арктангенс и арккотангенс будем обозначать как arctg и arcctg .

В свете введенных обозначений, определения арксинуса, арккосинуса, арктангенса и арккотангенса числа можно записать более формально:

arcsin a , a∈[−1, 1] , есть такой угол α , что −90°≤α≤90° ( −π/2≤α≤π/2 ) и sinα=a ;

arccos a , a∈[−1, 1] , есть такой угол α , что 0°≤α≤180° ( 0≤α≤π ) и cosα=a ;

arctg a , a∈(−∞, +∞) , есть такой угол α , что −90° ( −π/2 ) и tgα=a ;

arcctg a , a∈(−∞, +∞) , есть такой угол α , что 0° ( 0 ) и ctgα=a .

Подчеркнем, что арксинус и арккосинус числа определен для чисел, принадлежащих отрезку [−1, 1] , для остальных чисел арксинус и арккосинус не определен. Например, не имеет смысла запись arcsin2 . Аналогично не определен арксинус пяти, арксинус минус корня из трех, арккосинус семи целых двух третьих и арккосинус минус пи, так как числа 2 , 5 , , −π выходят за пределы числового отрезка от −1 до 1 . В свою очередь записи arctg a и arcctg a имеют смысл для любого действительного числа a , например, имеют смысл записи arctg0 , arctg(−500,2) , arcctg(6·π+1) и т.п.

Теперь можно привести примеры арксинуса, арккосинуса, арктангенса и арккотангенса числа.

Начнем с примеров арксинуса. Определение арксинуса позволяет утверждать, что угол π/3 является арксинусом числа , то есть, (здесь и α=π/3 ). Действительно, число принадлежит отрезку [−1, 1] , угол π/3 лежит в пределах от −π/2 до π/2 и . Приведем еще несколько примеров арксинуса числа: arcsin(−1)=−90° , arcsin(0,5)=π/6 , .

А вот π/10 не является арксинусом 1/2 , так как sin(π/10)≠1/2 . Еще пример: несмотря на то, что синус 270 градусов равен −1 , угол 270 градусов не является арксинусом минус единицы, так как 270 градусов не является углом в пределах от −90 до 90 градусов. Более того, угол 270 градусов вообще не может быть арксинусом какого-либо числа, так как арксинус числа должен лежать в пределах от −90 до 90 градусов.

Для полноты картины приведем примеры арккосинуса, арктангенса и арккотангенса числа. Например, угол 0 радианов является арккосинусом единицы, то есть, arccos1=0 (так как выполняются все условия из определения арккосинуса: число 1 принадлежит отрезку от −1 до 1 , угол нуль радианов лежит в пределах от нуля до пи включительно и cos0=1 ). Аналогично, угол π/2 есть арккосинус нуля: arccos0=π/2 . По определению арктангенса числа arctg(−1)=−π/4 или arctg(−1)=−45° . Арктангенс корня из трех равен 60 градусам ( π/3 рад). А из определения арккотангенса можно заключить, что arcctg0=π/2 , так как угол π/2 лежит в рамках от 0 до пи и ctg(π/2)=0 .

Подобный подход к определению арксинуса, арккосинуса, арктангенса и арккотангенса описан в учебнике Кочеткова [1, с. 260-278] .

Арксинус, арккосинус, арктангенс и арккотангенс как число

Когда мы имеем дело с синусом, косинусом, тангенсом и котангенсом угла, то естественно арксинус, арккосинус, арктангенс и арккотангенс определять как угол. Если же мы начинаем говорить про синус, косинус, тангенс и котангенс числа, а не угла, то естественно арксинус, арккосинус, арктангенс и арккотангенс определять уже как число.

Арксинусом числа a∈[−1, 1] называется такое число t∈[−π/2, π/2] , синус которого равен a .

Внимание!
К этой теме имеются дополнительные
материалы в Особом разделе 555.
Для тех, кто сильно «не очень. »
И для тех, кто «очень даже. » )

К понятиям арксинус, арккосинус, арктангенс, арккотангенс учащийся народ относится с опаской. Не понимает он эти термины и, стало быть, не доверяет этой славной семейке.) А зря. Это очень простые понятия. Которые, между прочим, колоссально облегчают жизнь знающему человеку при решении тригонометрических уравнений!

Сомневаетесь насчёт простоты? Напрасно.) Прямо здесь и сейчас вы в этом убедитесь.

Разумеется, для понимания, неплохо бы знать, что такое синус, косинус, тангенс и котангенс. Да их табличные значения для некоторых углов. Хотя бы в самых общих чертах. Тогда и здесь проблем не будет.

Итак, удивляемся, но запоминаем: арксинус, арккосинус, арктангенс и арккотангенс — это просто какие-то углы. Ни больше ни меньше. Бывает угол, скажем 30°. А бывает угол arcsin0,4. Или arctg(-1,3). Всякие углы бывают.) Просто записать углы можно разными способами. Можно записать угол через градусы или радианы. А можно — через его синус, косинус, тангенс и котангенс.

Что означает выражение

arcsin 0,4 ?

Это угол, синус которого равен 0,4 ! Да-да. Это смысл арксинуса. Специально повторю: arcsin 0,4 — это угол, синус которого равен 0,4.

И всё.

Чтобы эта простая мысль сохранилась в голове надолго, я даже приведу разбивочку этого ужасного термина — арксинус:

arc sin 0,4
угол, синус которого равен 0,4

Как пишется, так и слышится.) Почти. Приставка arc означает дуга (слово арка знаете?), т.к. древние люди вместо углов использовали дуги, но это сути дела не меняет. Запомните эту элементарную расшифровку математического термина! Тем более, для арккосинуса, арктангенса и арккотангенса расшифровка отличается только названием функции.

Что такое arccos 0,8 ?
Это угол, косинус которого равен 0,8.

Что такое arctg(-1,3) ?
Это угол, тангенс которого равен -1,3.

Что такое arcctg 12 ?
Это угол, котангенс которого равен 12.

Такая элементарная расшифровка позволяет, кстати, избежать эпических ляпов.) Например, выражение arccos1,8 выглядит вполне солидно. Начинаем расшифровку: arccos1,8 — это угол, косинус которого равен 1,8. Скока-скока!? 1,8!? Косинус не бывает больше единицы.

Верно. Выражение arccos1,8 не имеет смысла. И запись такого выражения в какой-нибудь ответ изрядно повеселит проверяющего.)

Элементарно, как видите.) У каждого угла имеется свой персональный синус и косинус. И почти у каждого — свой тангенс и котангенс. Стало быть, зная тригонометрическую функцию, можно записать и сам угол. Для этого и предназначены арксинусы, арккосинусы, арктангенсы и арккотангенсы. Далее я всю эту семейку буду называть уменьшительно — арки. Чтобы печатать меньше.)

Внимание! Элементарная словесная и осознанная расшифровка арков позволяет спокойно и уверенно решать самые различные задания. А в непривычных заданиях только она и спасает.

А можно переходить от арков к обычным градусам или радианам? — слышу осторожный вопрос.)

Почему — нет!? Легко. И туда можно, и обратно. Более того, это иногда нужно обязательно делать. Арки — штука простая, но без них как-то спокойнее, правда?)

Например: что такое arcsin 0,5?

Вспоминаем расшифровку: arcsin 0,5 — это угол, синус которого равен 0,5. Теперь включаем голову (или гугл)) и вспоминаем, у какого угла синус равен 0,5? Синус равен 0,5 у угла в 30 градусов. Вот и все дела: arcsin 0,5 — это угол 30°. Можно смело записать:

Или, более солидно, через радианы:

Всё, можно забыть про арксинус и работать дальше с привычными градусами или радианами.

Если вы осознали, что такое арксинус, арккосинус. Что такое арктангенс, арккотангенс. То легко разберётесь, например, с таким монстром.)

Несведущий человек отшатнётся в ужасе, да. ) А сведущий вспомнит расшифровку: арксинус — это угол, синус которого. Ну и так далее. Если сведущий человек знает ещё и таблицу синусов. Таблицу косинусов. Таблицу тангенсов и котангенсов, то проблем вообще нет!

Достаточно сообразить, что:

Расшифрую, т.е. переведу формулу в слова: угол, тангенс которого равен 1 (arctg1) — это угол 45°. Или, что едино, Пи/4. Аналогично:

и всё. Заменяем все арки на значения в радианах, всё посокращается, останется посчитать, сколько будет 1+1. Это будет 2.) Что и является правильным ответом.

Вот таким образом можно (и нужно) переходить от арксинусов, арккосинусов, арктангенсов и арккотангенсов к обычным градусам и радианам. Это здорово упрощает страшные примеры!

Частенько, в подобных примерах, внутри арков стоят отрицательные значения. Типа, arctg(-1,3), или, к примеру, arccos(-0,8). Это не проблема. Вот вам простые формулы перехода от отрицательных значений к положительным:

Нужно вам, скажем, определить значение выражения:

Это можно и по тригонометрическому кругу решить, но вам не хочется его рисовать. Ну и ладно. Переходим от отрицательного значения внутри арккосинуса к положительному по второй формуле:

Внутри арккосинуса справа уже положительное значение. То, что

вы просто обязаны знать. Остаётся подставить радианы вместо арккосинуса и посчитать ответ:

Ограничения на арксинус, арккосинус, арктангенс, арккотангенс.

Те, кто освоил темы «Тригонометрический круг», и «Отсчёт углов на тригонометрическом круге» — люди грамотные. И, возможно, уже приготовили мне убойный вопрос.) По определению, скажем, arcsin 0,5 — это угол, синус которого равен 0,5. Т.е 30°. Но.

Грамотный человек знает, что синус равен 0,5 не только у угла 30°! Так как:

И так до бесконечности. Неоднозначно получается! Получается, что arcsin0,5 это и 30°, и 150°, и 390°, и 510°, и .

Да. Именно так. Арксинус 0,5 — это действительно бесконечный набор углов. Но обозначается такой арксинус вот как: Arcsin0,5. С заглавной буквы. В школе такие арксинусы не изучают. В школе изучают арки с маленькой буквы: arcsin, arccos, arctg, arcctg. Такие арки называются главными значениями арксинуса, арккосинуса и т.д. и имеют жёсткие ограничения по величине. Для однозначности.

С этими ограничениями надо разобраться основательно. Тем более, что это дело простое.) Запоминаем:

arсsin (любой) — это угол, который располагается в интервале:

arсcos (любой) — это угол, который располагается в интервале:

arсtg (любой) — это угол, который располагается в интервале:

arсctg (любой) — это угол, который располагается в интервале:

Запомнить эти диапазоны очень легко по картинкам. Тригонометрический круг вам в помощь!) Для арксинуса:

Зелёным нарисованы углы, которые пробегают значения от — Пи/2 до + Пи/2. Это и есть разрешённая зона для арксинусов. И никаких дополнительных оборотов! Строго от -90° до +90°! Никакой arcsin не может быть равным, например 120°, 180° или 330°. А вот 50°, -65°, 90° или 25° — пожалуйста!

Теперь, я думаю, понятно, что arcsin 0,5 = 30°. И только 30°! Так как углы 150°, 390°, 510° и т.д., которые тоже дают синус, равный 0,5, арксинусами быть не могут. Они выпадают из разрешённого диапазона.

А теперь наведите курсор мышки на рисунок, или коснитесь картинки на планшете. Вы увидите диапазон арктангенсов. Найдите 2 отличия.) Да! Конечные точки на оси ОУ стали белыми! Это означает, что они не включаются в диапазон арктангенсов. Арктангенс не может быть равным ±90°. По той простой причине, что тангенс 90° (и -90°) не существует.

Уже проще, правда?) Ну и, аналогичная картинка для арккосинуса и арккотангенса (при наведённом курсоре):

Надеюсь, зрительная память вас спасёт, если что. )

А зачем все эти арки? — слышу ещё один осторожный вопрос.)

Вопрос резонный. В математике просто так, чисто для красоты, ничего не бывает. Только по острой необходимости!) А вы попробуйте ответить на такой вопрос:

У какого угла синус равен 0,4?

Для ответа в градусах или радианах вам придётся открывать таблицы Брадиса, или включать солидный калькулятор. Искать там значение синуса, равное (примерно!) 0,4 и смотреть, какой же угол имеет этот синус. После тяжких трудов вы определите, что это угол примерно 23 градуса и 36 минут. Про радианы я вообще молчу. )

А через арксинус мгновенно даётся абсолютно точный ответ: угол, у которого синус равен 0,4 — это arcsin 0,4 ! Просто по смыслу арксинуса: arcsin 0,4 — это и есть угол, синус которого равен 0,4. Разумеется, это не единственный угол, синус которого равен 0,4, но через арки и все остальные записываются в три секунды. Этим мы в тригонометрических уравнениях займёмся.

Если вы осознали этот забавный факт, то легко ответите на все подобные вопросы:

У какого угла синус равен -0,7 ?
У угла arcsin (-0,7).

У какого угла косинус равен 0,03 ?
У угла arccos 0,03.

У какого угла тангенс равен 3 ?
У угла arctg 3.

У какого угла котангенс равен 0,123 ?
У угла arcctg 0,123.

Вам кажутся странными эти вопросы? Привыкайте.) Это главные вопросы любого тригонометрического уравнения. Для решения таких уравнений арки подходят — лучше некуда.

Здесь важно понимать, что arcsin (-0,7), arctg 3 и т. п. — это просто какие-то числа, величины углов. И отличаются от привычных градусов или радианов только компактной формой записи. Например, можно записать (точно!) величину угла в виде:

А можно записать (приблизительно) тот же самый угол через градусы. Это будет:

23,57817847820183110402. °

Осознали простой и важный смысл арков? Тогда порешаем самостоятельно. Примерчики от устных до хитрых.)

Арксинус, арккосинус, арктангенс и арккотангенс — обратные тригонометрические функции. Они обладают рядом свойств, которые мы рассмотрим в этой статье. Помимо словесных и математических формулировок основных свойств арксинуса, арккосинуса, арктангенса и арккотангенса, будут приведены доказательства этих свойств.

Синус арксинуса, косинус арккосинуса, тангенс арктангенса и котангенс арккотангенса

Это свойство используется чаще всего, поэтому логичнее всего начать рассмотрение всех основных свойств именно с него. Рассмотрим, чему равны синус арксинуса, косинус арккосинуса, тангенс арктангенса и котангенс арккотангенса числа.

Синус арксинуса, косинус арккосинуса, тангенс арктангенса и котангенс арккотангенса числа

  • sin a r c sin a = a , a ∈ 1 ; — 1 ;
  • cos a r c cos a = a , a ∈ 1 ; — 1 ;
  • t g ( a r c t g a ) = a , a ∈ — ∞ ; + ∞ ;
  • c t g ( a r c c t g a ) = a , a ∈ — ∞ ; + ∞ .

Данное свойство следует напрямую из определения арксинуса, арккосинуса, арктангенса и арккотангенса.

Рассмотрим доказательство на примере арксинуса. Согласно определению, арксинус числа — это такой угол или число, синус которого равен числу a . При этом число a лежит в пределах от — 1 до + 1 включительно. В виде формулы определение запишется так:

sin ( a r c sin a ) = a

Доказательство для арккосинуса, арктангенса и арккотангенса строится аналогично, на базе определений этих функций. Вот несколько примеров использования данного свойства.

Пример 1. Свойства обратных тригонометрических функций

sin ( a r c sin ( 0 , 3 ) = 0 , 3 cos a r c cos — 3 2 = — 3 2 t g ( a r c t g ( 8 ) ) = 8 c t g ( a r c c t g ( 15 8 9 ) ) = 15 8 9

Важно отметить, что для обратных функций синуса и косинуса имеет место ограничение для значений числа a . Так, при a , лежащем вне пределов отрезка — 1 , 1 , арксинус и арккосинус не определены и записи a r c sin a и a r c cos a попросту не имеют смысла. Это связано с тем, что область значений синуса и косинуса — от минус единицы до плюс единицы. Например, нельзя записать cos ( a r c cos ( 9 ) ) , так как 9 больше 1 и данное выражение не имеет смысла. Делать подобные записи — ошибочно!

Арксинус, арккосинус, арктангенс и арккотангенс противоположных чисел

Существует связь между арксинусами, арккосинусами, арктангенсами и арккотангенсами противоположных чисел. Запишем соотношения, выражающие ее.

arcsin, arccos, arctg и arcctg противоположных чисел

  • a r c sin — a = — a r c sin a , a ∈ — 1 , 1 ;
  • a r c cos — a = π — a r c cos a , a ∈ — 1 , 1 ;
  • a r c t g — a = — a r c t g a , a ∈ — ∞ , + ∞ ;
  • a r c c t g — a = π — a r c c t g a , a ∈ — ∞ , + ∞ .

Докажем записанное. Начнем, как всегда, с доказательства для арксинусов. При — 1 ≤ a ≤ 1 имеет место равенство a r c sin — a = — a r c sin a . Согласно дефиниции, a r c sin ( — a ) — это угол (число) в пределах от — π 2 до π 2 , синус которого равен — a . Для доказательства справедливости первого равенства необходимо доказать, что — a r c sin a лежит в тех же пределах от — π 2 до π 2 , что и a r c sin ( — a ) . Также необходимо обосновать, что sin ( — a r c sin a ) = — a .

Для арксинуса, по определению, справедливо двойное неравенство — π 2 ≤ a r c sin a ≤ π 2 . Умножим каждую часть неравенства на — 1 и получим эквивалентное неравенство π 2 ≥ — a r c sin a ≥ — π 2 . Переписав его, получим — π 2 ≤ — a r c sin a ≤ π 2 .

Переходим ко второй части доказательства. Теперь осталось показать, что sin ( — a r c sin a ) = — a . Для этого воспользуемся свойством синусов противоположных углов и запишем: sin — a r c sin a = — sin a r c sin a . С учетом свойства арксинуса, рассмотренного в предыдущем пункте, закончим доказательство.

sin — a r c sin a = — sin a r c sin a = — a

Доказательство свойства арксинусов противоположных чисел завершено.

Теперь рассмотрим доказательство свойства арккосинусов противоположных чисел.

Для того, чтобы доказать, что a r c cos — a = π — a r c cos a при a ∈ — 1 , 1 необходимо во-первых показать, что число undefined.

Для арккосинуса, по определению, справедливо двойное неравенство 0 ≤ a r c cos a ≤ π . Умножив каждую часть неравенства на — 1 и поменяв знаки, получим эквивалентное неравенство 0 ≥ — a r c cos a ≥ — π . Перепишем его в другом виде. По свойствам неравенств, можно добавить к каждой части слагаемое, не меняя знаков. Добавим в каждую часть неравенства слагаемое π . Получим π ≥ π — a r c cos a ≥ 0 , или 0 ≤ π — a r c cos a ≤ π .

Теперь покажем, что cos π — arccos a = — a . Для этого воспользуемся формулами приведения, согласно которым можно записать cos π — arccos a = — cos ( a r c cos a ) . Обратившись к свойству арккосинуса, разобранному ранее (см. 1 пункт), заканчиваем доказательство.

cos π — arccos a = — cos ( a r c cos a ) = — a .

Доказательства для арктангенса и арккотангенса проводится по аналогичному принципу.

Основная польза данного свойства — возможность избавиться от операций с отрицательными числами при работе с арксинусами, арккосинусами, арктангенсами и арккотангенсами. Например, справедливы записи:

a r c sin — 1 2 = — a r c sin 1 2 a r c cos — 5 5 7 = π — arccos 5 5 7 arctg — 1 = — arctg 1 arcctg ( — 3 ) = π — arcctg 3

Сумма арксинуса и арккосинуса, арктангенса и арккотангенса

Данное свойство устанавливает связь соответственно между арксинусом и арккосинусам, арктангенсом и арккотангенсом. Запишем формулы для арксинуса и арккосинуса.

Сумма arcsin и arccos

a r c sin a + a r c cos a = π 2 , a ∈ — 1 , 1

Соответственно, для арктангенса и арккотангенса

Сумма arctg и arcctg

a r c t g a + a r c c t g a = π 2 , a ∈ — ∞ , + ∞

Приведем доказательство для арксинуса и арккосинуса. Формулу для суммы arcsin и arccos можно переписать в виде a r c sin a = π 2 — a r c cos a . Теперь обратимся к определению, согласно которому арксинус — это число (угол), лежащее в пределах от — π 2 до π 2 , синус которого равен a .

Запишем неравенство, вытекающее из определения арккосинуса: 0 ≤ a r c cos a ≤ π . Умножим все его части на — 1 , а затем прибавим к каждой части π 2 . Получим:

0 ≤ a r c cos a ≤ π 0 ≥ — arccos a ≥ — π π 2 ≥ π 2 — arccos a ≥ — π 2 — π 2 ≤ π 2 — arccos a ≤ π 2

Завершая доказательство, покажем, что sin π 2 — a r c cos a = a . Для этого используем формулу приведения и свойство косинуса от арккосинуса.

sin π 2 — a r c cos a = cos a r c cos a = a

Таким образом, доказано, что сумма арксинуса и арккосинуса равна π 2 . По такому же принципу проводится доказательство для суммы арктангенса и арккотангенса.

Пользуясь разобранными свойствами, можно выряжать арксинус через арккосинус, арккосинус через арксинус, арктангенс через арккотангенс и наоборот.

Пример 2. Сумма арксинуса и арккосинуса

Известно, что a r c sin 6 — 2 2 = π 12 . Найдем арккосинус этого числа.

a r c sin 6 — 2 2 + a r c cos 6 — 2 2 = π 2 a r c cos 6 — 2 2 = π 2 — a r c sin 6 — 2 2 a r c cos 6 — 2 2 = π 2 — π 12 = 5 π 12

Арксинус синуса, арккосинус косинуса, арктангенс тангенса и арккотангенс котангенса

Запишем соотношения, иллюстрирующие свойства арксинуса синуса, арккосинуса косинуса, арктангенса тангенса и арккотангенса котангенса.

Свойства арксинуса синуса, арккосинуса косинуса, арктангенса тангенса и арккотангенса котангенса

  • a r c sin ( sin α ) = α , — π 2 ≤ α ≤ π 2 ;
  • a r c cos ( cos α ) = α , 0 ≤ α ≤ π ;
  • a r c t g ( t g α ) = α , — π 2 ≤ α ≤ π 2 ;
  • a r c c t g ( c t g α ) = α , 0 ≤ α ≤ π .

Данные равенства и неравенства являются прямым следствием определений арксинуса, арккосинуса, арктангенса и арккотангенса. Покажем это, доказав, что a r c sin ( sin α ) = α при — π 2 ≤ α ≤ π 2 .

Обозначим sin α через a . a — число, лежащее в интервале от — 1 до + 1 . Тогда равенство a r c sin ( sin α ) = α можно переписать в виде a r c sin a = α . Данное равенство, при заданных условиях, аналогично определению синуса. Таким образом, мы доказали, что a r c sin ( sin α ) = α при — π 2 ≤ α ≤ π 2 .

Выражение a r c sin ( sin α ) имеет смысл не только при α , лежащем в пределах от — π 2 до π 2 . Однако, равенство a r c sin ( sin α ) = α выполняется только при соблюдении условия — π 2 ≤ α ≤ π 2 .

Аналогично, соблюдение условий обязательно для арккосинуса косинуса, арктангенса тангенса и арккотангенса котангенса.

К примеру, запись a r c sin ( sin 8 π 3 ) = 8 π 3 будет ошибочной, так как число 8 π 3 не удовлетворяет условиям неравенства.

Описанные в этой статье свойства позволяют получить ряд полезных формул, определяющих связи между основными и обратными тригонометрическими функциями. Соотношениям, связывающим sin, cos, tg, ctg, arcsin, arccos, arctg и arcctg будет посвящена отдельная статья.

ACOS (функция ACOS) — Служба поддержки Office

В этой статье описаны синтаксис формулы и использование функции ACOS в Microsoft Excel.

Описание

Возвращает арккосинус числа. Арккосинус числа — это угол, косинус которого равен числу. Угол определяется в радианах в интервале от 0 до «пи».

Синтаксис

ACOS(число)

Аргументы функции ACOS описаны ниже.

Замечания

Если нужно преобразовать результат из радиан в градусы, умножьте его на 180/ПИ() или используйте функцию ГРАДУСЫ.

Пример

Скопируйте образец данных из следующей таблицы и вставьте их в ячейку A1 нового листа Excel. Чтобы отобразить результаты формул, выделите их и нажмите клавишу F2, а затем — клавишу ВВОД. При необходимости измените ширину столбцов, чтобы видеть все данные.

Формула

Описание

Результат

=ACOS(-0,5)

Арккосинус числа -0,5 в радианах, 2*ПИ/3 (2,094395)

2,094395102

=ACOS(-0,5)*180/ПИ()

Арккосинус -0,5 в градусах

120

=ГРАДУСЫ(ACOS(-0,5))

Арккосинус -0,5 в градусах

120

Урок алгебры в 11-м классе «Обратные тригонометрические функции»

Тип урока: комбинированный, состоит из 7 учебно-воспитательных моментов: организационный момент, повторение изученного, подготовка к изучению материала, изучение и закрепление нового материала, тестовая работа, итог урока.

Цели урока:

  • сформировать умение применять определения аркфункций для нахождения тригонометрических функций от аркфункций;
  • развивать познавательный интерес учащихся к предмету через систему нестандартных задач;
  • воспитывать нестандартно, логически мыслящую личность.

Оборудование: доска, таблицы, компьютер, мультимедийная установка, экран, учебник.

Ход урока

I. Организационный момент.

Ребята, сегодня мы проводим урок — обобщение по теме: «Обратные тригонометрические функции». Материал этого параграфа в учебнике вынесен для самостоятельного изучения, но поскольку задания с аркфункциями стали включать в ЕГЭ, я решила не только изучить новый материал на уроке, но обобщить ваши знания по данной теме.

II. Актуализация опорных знаний:

1. Значения аркфункций:

Вспомните, для чего в 10 классе были введены понятия арксинуса, арккосинуса, арктангенса? (Для решения тригонометрических уравнений).

Давайте вспомним формулы, по которым решаются простейшие тригонометрические уравнения.

Слайд1:

вопросы к классу: -формула нахождения корней уравнения соs х=а;

-дать определение арккосинуса числа а ;

Слайд 2 :(вопросы аналогичные предыдущим)

Слайд 3

Слайд 4

Заполним таблицу значений аркфункций: Слайд 5

Пользуясь ей решим следующие упражнения:

655(из учебника)

2) arcsin(1/v2)-4 arcsin1=

4) arccos(-1)- arcsin(-1)=

6)4 arctg(-1)+3 arctg(v3)=

Из ЕГЭ:

1) arcsin(sin /3)+ arcsin (-v3/2)=

3)10cos(arctg(v3))=

Проверим получившиеся ответы: Слайд 6

2.Вспомним формулы, связывающие аркфункции с тригонометрическими функциями:

Слайд 7

С помощью них вычислим устно:

sin(arcsin(-1/5))=

sin(+ arcsin 3/4)=

(из ЕГЭ) 5 sin(+ arcsin (-3/5)=

cos(arccos(-2/3))=

sin(/2+ arccos 1/3)=

tg(arctg(-3))=

сtg(/2+ arctg 6)=

3. Нахождение значения тригонометрической функции от аркфункции.

1. Сильный ученик:

sin(arccos v3/4)=

2.(Из ЕГЭ) — сильный ученик

5v2 sin(/2- arctg(-1/7))=

б) Ребята, существует другой способ решения подобных заданий. Я буду рада, если кто-нибудь из вас его запомнит и будет его применять.

Посмотрите, во всех ранее решённых примерах — угол, лежащий в первой четверти, а это значит, что — угол острый. Вспомните, что называется синусом(косинусом, тангенсом и котангенсом) острого угла прямоугольного треугольника?

Решим следующий пример так:2v13 cos (arctg 2/3)=

tg 2/3-это значит, что отношение противолежащего катета к прилежащему равно 2:3 

-А как найти гипотенузу?

-Гипотенуза по теореме Пифагора равна:

v4+9=v13

-Тогда cos =3/v13, а 2v13 cos (arctg 2/3)=

2v133/v13=6

в) Решим вторым способом следующие примеры:

1) tg(arccos (-1/3))=

2) 3v5 tg(arcsin(2/7)=

3) по вариантам:

а) сtg(arccos (2/5))=

б) v15 tg(arcsin(1/4))

4) Средний ученик:

sin(2 arctg 5)=

III. Изучение нового материала:

В материалах для подготовки к ЕГЭ есть задания, в которых необходимо знать свойства обратных тригонометрических функций. Обратные тригонометрические функции это математические функции, являющиеся обратными к тригонометрическим функциям. Название обратных тригонометрических функций образуется от названия соответствующей ей тригонометрической функции добавлением приставки «арк-» (в переводе с латинского — дуга).

Пусть дана функция у=sin х. На всей области определения она являются кусочно-монотонной, и, значит, обратное соответствие у=arcsin х функцией не является.

Поэтому мы рассмотрим отрезок, на котором она возрастает и принимает все свои значения на [-|2;|2]. Так как для функции у=sin х на интервале

[-|2;|2] каждому значению аргумента соответствует единственное значение функции, то на этом отрезке существует обратная функция у=arcsin х, график которой симметричен графику у=sin х на отрезке [-1;1] относительно прямой у=х.

Пусть дана функция у=cos х. На всей области определения она являются кусочно-монотонной, и, значит, обратное соответствие у=arccos х функцией не является.

Поэтому мы рассмотрим отрезок, на котором она убывает и принимает все значения на [0;?]. Так как для функции у=cos х на интервале [0;?] каждому значению аргумента соответствует единственное значение функции, то на этом отрезке существует обратная функция у=arccos х, график которой симметричен графику у=cos х на отрезке [-1;1] относительно прямой у=х.

 

2.Выполняем задания:

1. Найти число целых значений функции у= 12arccos х. (Объясняю сама)

0<arccos х<, тогда 0<12arccos х<12

12=123,14=37,8, значит, целых значений будет 38.

Ответ:38

2. Найти число целых значений функции у=5 arctg х. — (сильный ученик).

3. Самостоятельно:

у=1,7 arсctg х.

4. Найти наибольшее целое число, входящее в область значений функции у= 6 arcсtg(|sin х|).

5. Найти разность между наибольшим и наименьшим значениями функции:

у=24/ arcsin(sin хcos х)

IV. Дом.задание:

Вычислите:

  • sin(2 arcsin 3/5)
  • sin(arccos 1/3+arccos 2/3)
  • sin( arccos 5/13)

2*.Постройте графики функций:

а) у=arccos|х|;

б) у=arccos х +arcsin х;

в) |у|=arctg х.

3.* Найдите разность между наибольшим и наименьшим значениями функции:

у=arccos (sin х cos х)

4*. Найдите наименьшее целое число, входящее в область значений функции:

у=40arcctg(cos х).

V. Рефлексия. Оценки учащихся за урок.

Приложение 1.

arccos что это

Вы искали arccos что это? На нашем сайте вы можете получить ответ на любой математический вопрос здесь. Подробное решение с описанием и пояснениями поможет вам разобраться даже с самой сложной задачей и arccos это что, не исключение. Мы поможем вам подготовиться к домашним работам, контрольным, олимпиадам, а так же к поступлению в вуз. И какой бы пример, какой бы запрос по математике вы не ввели — у нас уже есть решение. Например, «arccos что это».

Применение различных математических задач, калькуляторов, уравнений и функций широко распространено в нашей жизни. Они используются во многих расчетах, строительстве сооружений и даже спорте. Математику человек использовал еще в древности и с тех пор их применение только возрастает. Однако сейчас наука не стоит на месте и мы можем наслаждаться плодами ее деятельности, такими, например, как онлайн-калькулятор, который может решить задачи, такие, как arccos что это,arccos это что,арккосинус четная или нечетная функция,арксинус график функции,арксинус область определения,арксинус область определения функции,график cos arccos x,график функции арксинус,область определения арксинус,область определения арксинуса,функция арккосинус четная или нечетная,функция арксинус ее свойства и график. На этой странице вы найдёте калькулятор, который поможет решить любой вопрос, в том числе и arccos что это. Просто введите задачу в окошко и нажмите «решить» здесь (например, арккосинус четная или нечетная функция).

Где можно решить любую задачу по математике, а так же arccos что это Онлайн?

Решить задачу arccos что это вы можете на нашем сайте https://pocketteacher.ru. Бесплатный онлайн решатель позволит решить онлайн задачу любой сложности за считанные секунды. Все, что вам необходимо сделать — это просто ввести свои данные в решателе. Так же вы можете посмотреть видео инструкцию и узнать, как правильно ввести вашу задачу на нашем сайте. А если у вас остались вопросы, то вы можете задать их в чате снизу слева на странице калькулятора.

Тригонометрическая функция arccos () — обратный косинус — определение математического слова

Тригонометрическая функция arccos () — обратный косинус — определение математического слова — Math Open Reference

Функция arccos является обратной функцией косинуса.
Возвращает угол, косинус которого является заданным числом.

Попробуй это Перетащите любой вершине треугольника и посмотрите, как вычисляется угол C с помощью функции arccos ().

Для каждой тригонометрической функции существует обратная функция, которая работает в обратном порядке.Эти обратные функции имеют то же имя, но с дугой впереди. (На некоторых калькуляторах кнопка arccos может быть обозначена как acos, а иногда и cos -1 .) Итак, косинус, обратный cos, равен arccos и т. Д. Когда мы видим «arccos x», мы понимаем его как «угол, косинус которого равен x».

cos30 = 0,866 Означает: косинус 30 градусов равен 0,866
arccos 0,866 = 30 означает: угол, косинус которого равен 0,866, равен 30 градусам.
Используйте arccos, если вы знаете косинус угла и хотите узнать фактический угол.
См. Также Обратные функции — тригонометрия

Пример — использование arccos для нахождения угла

На рисунке выше нажмите «Сброс». Нам известны длины сторон, но нам нужно найти величину угла C.
Мы знаем, что поэтому нам нужно знать угол, косинус которого равен 0,866, или формально: С помощью калькулятора находим arccos 0.866 равным 30 °.

Большие и отрицательные углы

Напомним, что мы можем применить триггерные функции на любой угол, включая большие и отрицательные углы.Но когда мы Рассмотрим обратную функцию, мы столкнемся с проблемой, потому что существует бесконечное количество углов, которые имеют один и тот же косинус. Например, 45 ° и 360 + 45 ° будут иметь одинаковый косинус. Подробнее об этом см. Обратные тригонометрические функции.

Чтобы решить эту проблему, диапазон обратных триггерных функций ограничены таким образом, чтобы обратные функции были взаимно однозначными, то есть для каждого входного значения был только один результат.

Диапазон и область действия arccos

Напомним, что область определения функции — это набор допустимых входных данных для нее.Диапазон — это набор возможных выходов.

Для y = arccos x:

По соглашению диапазон arccos ограничен от 0 до + 180 °. Итак, если вы используете калькулятор для решения, скажем, arccos 0,55, из бесконечного числа возможностей он вернет 56,63 °, тот, который находится в диапазоне функции.

Что попробовать

  1. На рисунке выше нажмите «Сброс» и «Скрыть детали».
  2. Отрегулируйте треугольник до нового размера
  3. Используя функцию arccos, вычислите значение угла C из длин сторон
  4. Нажмите «Показать подробности», чтобы проверить ответ.

Другие темы по тригонометрии

Уголки

Тригонометрические функции

Решение задач тригонометрии

Исчисление

(C) Открытый справочник по математике, 2011 г.
Все права защищены.

Калькулятор

Arccos. Поиск обратного косинуса

Добро пожаловать в калькулятор arccos, также известный как калькулятор обратного косинуса. Благодаря нашему инструменту вы можете быстро найти arccos — что, как ни удивительно, является основным применением этого калькулятора.Однако для тех из вас, кто хочет узнать больше, мы подготовили короткую статью, объясняющую , что такое обратный косинус , сопровождаемую таблицей и графиком обратного косинуса . Кроме того, если вы немного неохотно или запутались, перейдите к разделу о приложениях arccos , чтобы узнать, что общего у обратного косинуса с физикой, химией или даже с эргономикой строительства и работы!

Что является обратным косинусу (arccos)?

Arccos — это функция, обратная тригонометрической функции, а именно обратная функция косинуса.Однако, поскольку тригонометрические функции являются периодическими, в строгом смысле, они не могут быть инвертированы . Мы можем решить эту проблему, выбрав интервал, в котором основная функция является монотонной. Вы можете выбрать много разных диапазонов, но для косинуса обычно выбирается [0, π] . Этот диапазон называется набором основных значений .

Аббревиатура Определение Домен arccos x
для реального результата
Диапазон обычных
основных значений
arccos (x)
cos -1 x,
acos
х = соз (у) -1 ≤ х ≤ 1 0 ≤ y ≤ π
0 ° ≤ y ≤ 180 °

Arccos (x) — наиболее часто используемое обозначение, поскольку cos -1 x может вводить в заблуждение — помните, что обратный косинус — это не то же самое, что обратная величина функции (другими словами, возведение в степень — 1):

cos -1 x ≠ 1 / cos (x)

График обратного косинуса

Функция f имеет обратную функцию тогда и только тогда, когда f является взаимно однозначной функцией. Вся функция косинуса не является взаимно однозначной, поскольку

cos (x) = cos (x + 2πn) , для каждого целого числа n

Что же тогда делать?

Как указано в предыдущем абзаце, нам нужно ограничить область определения базовой периодической косинусной функции. Таким образом, поскольку косинус всегда находится в диапазоне [-1,1], и мы выбираем область, [0, π], свойства функции обратного косинуса будут обратными:

  • Область обратного косинуса x для реального результата: [-1,1]

  • Диапазон обратного косинуса обычного главного значения: [0, π]

В таблице ниже вы найдете график обратного косинуса, а также некоторые часто используемые значения arccos:

х arccos (x) График
° рад
-1 180 ° π
-√3 / 2 150 ° 5π / 6
-√2 / 2 135 ° 3π / 4
-1/2 120 ° 2π / 3
0 90 ° π / 2
1/2 60 ° π / 3
√2 / 2 45 ° π / 4
√3 / 2 30 ° π / 6
1 0 ° 0

Хотите знать, откуда взялся этот график обратного косинуса? Он просто создается путем отражения графика cos x через линию y = x (не забывайте о наших доменных ограничениях!):

Обратный косинус — какое мне дело? Некоторые малоизвестные приложения arccos

Вы можете подумать, что arccos — еще один бесполезный термин из тригонометрии, но мы хотим убедить вас, что это не так! Функция обратного косинуса действительно полезна для решения многих научных и реальных задач (круто, не правда ли?):

I Наука

Математика:

  • 📐 Решаем треугольник по закону косинусов. Если вы знаете три стороны треугольника и хотите найти любой из углов треугольника, вам нужно использовать arccos.

Физика:

Химия:

  • 🧪 Arccos полезен для оценки оптимальных валентных углов многоатомных молекул, таких как, например, H 2 O или CH 4

II Примеры из реальной жизни

  • 🏠 Расчет угла наклона крыши или угла наклона лестницы (хотя, в зависимости от того, какие размеры указаны, могут также пригодиться калькуляторы обратного синуса или тангенса)
  • Проектирование пандуса для инвалидов или колясок.Обратный косинус будет чрезвычайно полезен, если вы знаете длину пандуса и доступное расстояние по горизонтали.
  • 🖥️ Даже выбор эргономичного положения на работе ! Если вы хотите правильно настроить рабочее место, вам необходимо знать оптимальную высоту стола или высоту стоячего стола, но, что касается расположения монитора, с помощью этого калькулятора arccos гораздо проще определить угол наклона или угол обзора.

Теперь вы уверены? Не ждите больше, воспользуйтесь нашим калькулятором обратного косинуса, чтобы решить (почти все) ваши проблемы!

Arccos

Arccosine, записанный как arccos или cos-1 (не путать с), является функцией обратного косинуса.Косинус имеет обратное значение только в ограниченной области 0≤x≤π. На рисунке ниже часть графика, выделенная красным, показывает часть графика cos (x), которая имеет инверсию.

Область должна быть ограничена, потому что для того, чтобы функция имела инверсию, функция должна быть взаимно однозначной, что означает, что ни одна горизонтальная линия не может пересекать график функции более одного раза. Поскольку косинус является периодической функцией, без ограничения области определения, горизонтальная линия будет периодически пересекать функцию бесконечно много раз.

Одно из свойств обратных функций состоит в том, что если точка (a, b) находится на графике функции f, точка (b, a) находится на графике ее обратной функции. Это фактически означает, что график обратной функции является отражением графика функции через линию y = x.

График y = arccos (x) показан ниже.

Как видно из рисунка, y = arccos (x) является отражением cos (x) в ограниченной области 0≤x≤π через линию y = x.Область arccos (x), -1≤x≤1, является диапазоном cos (x), а ее диапазон, 0≤x≤π, является областью cos (x).

Калькулятор Arccos

Ниже приведен калькулятор, позволяющий определить значение arccos числа от -1 до 1 или значение косинуса угла.

Использование специальных углов для поиска arccos

Хотя мы можем найти значение арккозинуса для любого значения x в интервале [-1, 1], существуют определенные углы, которые часто используются в тригонометрии (0 °, 30 °, 45 °, 60 °, 90 ° и их кратные и радианные эквиваленты), значения косинуса и арккосинуса которых, возможно, стоит запомнить.Ниже приведена таблица, показывающая эти углы (θ) в градусах и их соответствующие значения косинуса, cos (θ).

Один из методов, который может помочь запомнить эти значения, — это выразить все значения cos (θ) в виде дробей, содержащих квадратный корень. Начиная с 0 ° и до 90 °, cos (0 °) = 1 =. Последующие значения cos (30 °), cos (45 °), cos (60 °) и cos (90 °) следуют шаблону, так что при использовании значения cos (0 °) в качестве эталона для нахождения значений косинуса для последующих углов, мы просто уменьшаем число под знаком корня в числителе на 1, как показано ниже:

θ 0 ° 30 ° 45 ° 60 ° 90 °
cos (θ) 0

С 90 ° до 180 ° вместо этого мы увеличиваем число под корнем на 1, но также должны учитывать квадрант, в котором находится угол.Косинус отрицателен во втором и третьем квадрантах, поэтому значения будут равными, но отрицательными. В квадрантах I и IV значения будут положительными. Этот шаблон периодически повторяется для соответствующих угловых измерений.

После того, как мы запомнили значения или если у нас есть какая-то ссылка, становится относительно просто распознать и определить значения косинуса или арккосинуса для специальных углов.

Обратные свойства

Как правило, функции и обратные им функции демонстрируют взаимосвязь

f (f -1 (x)) = x и f -1 (f (x)) = x

при условии, что x находится в области определения функции.То же самое верно для cos (x) и arccos (x) в их соответствующих ограниченных областях:

cos (arccos (x)) = x для всех x в [-1, 1]

и

arccos (cos (x)) = x для всех x в [0, π]

Эти свойства позволяют нам оценивать состав тригонометрических функций.

Состав арккосинуса и косинуса

Если x находится в пределах домена, вычислить композицию арккозинуса и косинуса относительно просто.

Примеры:

1.

2.

Если x не находится в пределах домена, нам нужно определить опорный угол, а также соответствующий квадрант. Учитывая arccos (cos ()), мы не можем оценить это, как мы делали выше, потому что x не находится в пределах [0, π], поэтому решение не может быть. Чтобы оценить это, нам нужно сначала определить cos (), прежде чем использовать arccos:

3.

В приведенном выше примере опорный угол равен, и cos () равен, но поскольку он лежит в квадранте III, его косинус отрицателен, и единственный угол, косинус которого равен, который находится в пределах области arccos (x), равен.

Состав других тригонометрических функций

Мы также можем составлять композиции, используя все другие тригонометрические функции: синус, тангенс, косеканс, секанс и котангенс.

Пример:

Найдите грех (arccos ()).

Так как это не одно из соотношений для специальных углов, мы можем использовать прямоугольный треугольник, чтобы найти значение этой композиции. Учитывая arccos () = θ, мы можем найти, что cos (θ) =. Правый треугольник ниже показывает θ и отношение его смежной стороны к гипотенузе треугольника.

Чтобы найти синус, нам нужно найти противоположную сторону, так как sin (θ) =. Пусть a будет длиной противоположной стороны. Используя теорему Пифагора,

а 2 + 12 2 = 13 2

а 2 + 144 = 169

а 2 = 25

а = 5

и

грех (arccos ()) = грех (θ) =

Тот же процесс можно использовать с выражением переменной.

Пример:

Найдите загар (arccos (4x)).

Учитывая arccos (4x) = θ, мы можем найти, что cos (θ) = и построить следующий прямоугольный треугольник:

Чтобы найти касательную, нам нужно найти противоположную сторону, так как tan (θ) =. Пусть b — длина противоположной стороны. Используя теорему Пифагора,

(4x) 2 + b 2 = 1 2

16x 2 + b 2 = 1

b 2 = 1 — 16x 2

б =

и

tan (arccos (4x)) = tan (θ) =, где —

Использование арккосинуса для решения тригонометрических уравнений

Arccosine также можно использовать для решения тригонометрических уравнений, включающих функцию косинуса.

Пример:

Решите следующие тригонометрические уравнения относительно x, где 0≤x <2π.

1. 2cos (x) =

2cos (x) =

cos (x) =

x = arccos ()

Косинус отрицателен в квадрантах II и III, поэтому есть два решения: x = и x =. Это единственные два угла в пределах 0≤x <2π, значение косинуса которых равно.

2. 6cos 2 (x) + 9cos (x) — 36 = 0

6cos 2 (x) + 9sin (x) — 6 = 0

(6cos (x) — 3) (cos (x) + 2) = 0

6cos (x) — 3 = 0 или cos (x) + 2 = 0

cos (x) = или cos (x) = -2

x = arccos () или x = arccos (-2)

Решение относительно x = arccos (),

x = или

Мы не можем найти x = arccos (-2), потому что оно не определено, поэтому x = или являются единственными решениями.

математических слов: обратный косинус

обратный Косинус
cos -1
Cos -1
arccos
Arccos

функция, обратная косинусу.

Основная идея : Найти cos -1 (½), мы спрашиваем «что угол имеет косинус, равный ½? » ответ 60 °. В результате мы говорим cos -1 (½) = 60 °. В радианах это cos -1 (½). = π / 3.

Подробнее : На самом деле существует много углов, у которых косинус равен ½. Мы действительно спрашиваем, «какой самый простой, самый основной угол, который косинус равен ½? «Как и прежде, ответ 60 °. Таким образом, cos -1 (½) = 60 ° или cos -1 (½) = π / 3.

Подробности : Что такое cos -1 (–½)? Выбираем ли мы 120 °, –120 °, 240 °, или под другим углом? Ответ — 120 °.Обратным косинусом выбираем угол в верхней половине блока. круг. Таким образом, cos -1 (–½) = 120 ° или cos -1 (–½) = 2π / 3.

В другими словами, диапазон cos -1 равен ограничивается [0, 180 °] или [0, π].

Примечание: arccos означает «арккосинус», или радианная мера дуги на окружности, соответствующая заданное значение косинуса.

Техническое примечание : Поскольку ни одна из шести триггерных функций не синусоида, косинус, тангенс, косеканс, секанс и котангенс взаимно однозначны, их инверсии не являются функциями.Каждая триггерная функция может иметь свой домен ограничен, однако, чтобы сделать его инверсию функцией. Некоторые математики пишут эти ограниченные триггерные функции и их переворачивается с заглавной буквы (например, Cos или Cos -1 ). Однако большинство математиков не следуют этой практике. Этот веб-сайт не делает различий между заглавными и не заглавными буквами триггерные функции.

См. также

обратный тригонометрия, обратная триггерные функции, интервальное обозначение

функций — В чем разница между arccos (x) и sec (x)

Это проблема нотации и, вероятно, отсутствия определений.Мы определяем $ \ sec x $ как мультипликативную обратную к $ \ cos x $, другими словами, фиксированное $ a \ in \ mathbb {R} $, $ \ sec a $ — это такое число, что $ \ sec a \ cos а = 1 $. Теперь $ \ arccos x $ — это немного другое: это функция, обратная к $ \ cos x $.

Не знаю, усвоили ли вы это, но формальное определение функции — это набор упорядоченных пар. Другими словами, поскольку функция из набора $ A $ в набор $ B $ должна быть правилом, назначающим для каждого $ a \ in A $ некоторый $ b \ in B $, мы можем просто определить функцию как набор всех упорядоченных пар элементов в $ a $ вместе со связанными элементами в $ b $.Однако нам требуется дополнительное свойство: если $ (a, b) \ in f $ и если $ (a, c) \ in f $, то $ b = c $, и это всего лишь формальный способ обозначить «вертикальную линию правило ». Поскольку второй элемент в каждой паре уникален, мы даем ему имя: если $ (a, b) \ in f $, то $ b = f (a) $. Также, чтобы указать начальный и конечный наборы, мы пишем функции от $ A $ до $ B $ как $ f: A \ to B $.

Теперь, если у вас есть функция, у вас есть набор упорядоченных пар, верно? Итак, вы можете создать новый набор упорядоченных пар, поменяв местами пары.{-1} (f (x)) = x $. Итак, $ \ arccos $ определяется именно так: фиксируя один интервал, где $ \ cos $ является однозначным, вы определяете $ \ arccos $ в этом интервале с помощью того свойства, что $ \ arccos x $ — это число $ y $ такое, что $ \ cos y = x, $ другими словами, он возвращает значение угла, косинус которого равен $ x $. {- 1} $, и это обычно происходит со всеми тригонометрическими функциями. .Поэтому, чтобы избежать путаницы, я рекомендую писать $ \ arccos $, $ \ arcsin $ и так далее для обратных функций.

тригонометрия — В чем разница между arccos (x) и sec (x)?

Они совсем разные.

$ \ сек x = \ frac 1 {\ cos x} = 1 \ div \ cos x $. Это мультипликативная обратная величина, которую иногда называют мультипликативной обратной величиной .

$ \ arccos x $ — это функция, так что если $ x = \ cos y $, то $ \ arccos x $ «движется назад», чтобы получить $ y $, для которого $ x $ — это $ \ cos y $.поэтому $ \ arccos x $ определяется как: Если есть какие-либо $ w $, так что $ \ cos w = x $, то один из этих $ w $ будет находиться между $ 0 $ и $ \ pi $; мы определяем $ \ arccos x $ как $ w $.

Это называется инверсией с функционалом .

Вот и все.

КОНЕЦ.

………………………

Все еще читаете? Ну … наверное поэтому и запутались:

Мультипликативный , обратный значению $ K $, — это значение $ m $, так что $ m \ times K = 1 $.{-1} (x) $ отменяет функцию . Они оба отменяют и возвращают вас туда, откуда вы начали, но один отменяет умножение. Они другие отменяют функцию.)

(Не знаю. Может, мне не стоило упоминать об этом, и, может быть, это еще больше сбивает с толку. Забудьте, что я сказал что-нибудь.)

Калькулятор

— arccos (1) — Solumaths

Описание:

Функция arccos позволяет вычислять арккосинус числа. Функция арккосинуса — это функция, обратная функции косинуса.

arccos онлайн
Описание:

Функция arccosine является обратной функцией функция косинуса, Он вычисляет арккосинус числа онлайн .

Число, к которому вы хотите применить функцию arccosine fonction, должно принадлежать диапазону [-1,1].

Принцип дирихле это – ПРИНЦИП ДИРИХЛЕ

Принцип дирихле это – ПРИНЦИП ДИРИХЛЕ

задачи с решениями :: SYL.ru

В математике существует множество принципов. Некоторые из них достаточно просты и понятны даже новичку, а некоторые требуют определенных объяснений и доказательств. Однако все они весьма эффективны, и их легко можно применять на практике. Одним из них является принцип Дирихле (известный также как принцип голубей/кроликов). Это достаточно простое утверждение, способное помочь в решении многих математических задач.

принцип дирихле

История

Данный принцип был сформулирован почетным немецким математиком Иоганном Дирихле еще в 1834 году. Сегодня его применяют в комбинаторике, а также в математической физике. В переводе с оригинального немецкого он звучит как «принцип ящиков». Свои исследования ученый проводил с кроликами и контейнерами. Он продемонстрировал, что если поместить, допустим, 5 кроликов в 7 контейнеров, то, по крайней мере, в одном контейнере будет находиться 5/7 от одного животного. Однако кролика нельзя разделить на части, следовательно, хотя бы одна клетка будет пустовать (5/7 равно 0 целых). Точно так же и в обратную сторону, если кроликов 7, а ящиков 5, то хотя бы в одном из них — 2 кролика (7/5 равно 2 целых). Отталкиваясь от этого утверждения, математику удалось сформулировать принцип, который обеспечивает успешное решение задач по математике уже многие годы.

Современная формулировка и доказательство

На сегодняшний день существует несколько разных формулировок данного принципа. Самая понятная и простая подразумевает, что нельзя посадить 8 кроликов в 3 клетки так, чтобы в каждой было не больше 2. Более научная и сложная формулировка, объясняющая принцип Дирихле, гласит: если в k ячеек находится k+1 зайцев, то, по крайней мере, в 1 ячейке будет располагаться больше одного зайца. А если в k ячеек находится k-1 зайцев, то по крайней мере в 1 ячейке будет располагаться меньше одного зайца. Доказательство этого утверждения совсем простое, так сказать, от противного. Если предположить, что в каждой ячейке располагается зайцев меньше, чем k-1/k, тогда в k ячеек зайцев меньше чем k*k-1/k = k-1, а это противоречит первоначальным условиям.

В действительности такой простой и понятный принцип значительно облегчает решение задач по математике и доказательства многих трудоемких теорем. Просто необходимо учитывать, что зайцев и ячейки можно легко заменить на математические предметы и объекты (цифры, точки, отрезки, фигуры и т. д.).

Еще одна формулировка

Иногда задачи на принцип Дирихле — не такие простые и очевидные, как с животными в ящиках. Необходимо переносить этот принцип на математические множества, чтобы отыскать какие-либо решения. В таком случае можно опираться на другую, более сложную формулировку.

принцип дирихле задачи с решениями

Если отобразить множество S, содержащее d+1 элементов, в множество R с совокупностью d элементов, то два элемента из множества S будут иметь одинаковый образ.

Хотя современные ФГОС по математике предъявляют к ученикам творческие требования и предлагают нестандартные варианты, решение через утверждение Дирихле не всегда такое простое и понятное. Иногда очень трудно определить, какую величину считать животным, а какую – клеткой, и каким образом факт наличия двух животных в одной клетке поможет решению задачи. Да и если удастся в этом разобраться, все равно нельзя определить, в какой именно клетке будет находиться объект. То есть можно просто доказать существование такой ячейки, но нельзя конкретизировать ее.

Пример № 1. Геометрия

Современные примеры решения задач демонстрируют, что животными и клетками могут выступать совершенное различные математические предметы.

Задача

Прямая k проходит через плоскость треугольника ABC, однако не пересекает ни одну его вершину. Необходимо доказать, что она не может пересекать три его стороны.

Решение

Представим, как прямая k разбивает треугольник на две плоскости, назовем их s1 и s2. Будем считать, что s1 и s2 открытые, то есть не содержащие прямую k. Ну а сейчас — самое время применить принцип Дирихле. Задачи с решениями могут продемонстрировать, что под кроликами и ячейками в современных условиях подразумеваются разнообразные объекты. Так, вместо зайцев мы подставим вершины треугольника, а вместо ячеек – полуплоскости. Поскольку проведенная прямая k не пересекает ни одну из вершин, то каждая из них находится в той или иной плоскости. Но поскольку вершины в треугольнике три, а плоскости у нас всего две (s1 и s2), то одна из них будет содержать две вершины. Предположим, что это вершины A и B, и находятся они в полуплоскости s2 (то есть лежат по одну сторону от k). В таком случае отрезок АВ не пересекает прямую k. То есть в треугольнике есть сторона, которую прямая k не пересекает.

Альтернативное решение

В данной задаче мы предположили, что в одной плоскости находятся точки А и В, однако принцип Дирихле не указывает конкретную ячейку, поэтому точно так же мы могли указать, что в одной плоскости разместились вершины С и В, или А и С. Для данной задачи совсем не важно, какую сторону треугольника не пересекает прямая k. Поэтому указанный принцип идеально подходит для ее решения.

решение задач по математике

Пример № 2. Геометрия

Задача

В середине равностороннего треугольника АВС (у которого АВ = ВС = АС = 1) разместилось 5 точек. Необходимо доказать, что две из них располагаются на расстоянии меньше 0,5.

Решение

Если провести в правильном треугольнике АВС средние линии, они разделят его на 4 маленьких правильных треугольника со сторонами ½ = 0,5. Предположим, что эти треугольники – ячейки, а точки внутри них – кролики. Получается, у нас есть 5 кроликов и 4 ячейки, следовательно, в одной из них будет находиться как минимум два кролика. Учитывая то, что точки не являются вершинами (так как они располагаются внутри треугольника АВС, а не на одной из его сторон), они будут размещаться внутри маленьких фигур. Следовательно, расстояние между ними будет меньше, чем 0,5 (поскольку величина отрезка внутри треугольника никогда не превышает величины его самой большой стороны).

Пример № 3. Комбинаторика

В других областях также можно удачно применять принцип Дирихле: комбинаторика и математическая физика уже давно опираются на него при решении задач.

Задача

Допустим, вокруг округлённого стола стоят на равном расстоянии друг от друга m флажков разных стран, а за столом сидят m представителей от каждой страны, причем каждый из них расположился рядом с чужим флажком. Нужно доказать, что при определенном вращении стола хотя бы двое из представителей окажутся возле своих флажков.

Решение

Получается, что существует m-1 способов развернуть стол так, чтобы изменилось взаиморасположение представителей и флажков (если исключить начальное размещение стола), но при этом остается m представителей.

Применим к решению утверждение Дирихле и обозначим, что представители выступают кроликами, а определенные положения стола при вращении – ячейками. При этом нужно провести аналогию между расположением представителя рядом с соответствующем флажком и заполненными ячейками. То есть положительный результат (1 представитель размешается возле своего флажка) равносилен результату «кролик оказывается в клетке». Мы понимаем, что у нас на одну ячейку меньше, чем нужно (m-1), а значит, в одной из них окажется как минимум 2 кролика. При этом не исключены ситуации, что какая-то клетка будет пустой (ни один представитель не совпал с флажком), а в какой-то клетке окажется два, три или даже больше кроликов (два, три и больше представителей совпадут с флажками). Таким образом, при одном определенном вращении как минимум два представителя очутятся возле своих флажков (как минимум два кролика попадут в одну ячейку).

Приступая к решению такой задачи, важно понимать, что начальное положение – это тоже ячейка, но по условию задачи она заведомо пустует, поэтому мы уменьшаем общее количество на 1 (m-1).

принцип дирихле комбинаторика

Пример № 4. Теория чисел

Принцип Дирихле в теории чисел также имеет огромное значение.

Задача

Предположим, на листике тетради в клетку ученик произвольно в узлах клеточек проставил 5 точек. Необходимо доказать, что как минимум один отрезок с вершинами в этих точках пройдет через узел клеточки.

Решение

Для начала нужно изобразить на листе тетради систему координат, основа которой расположится в одном из узлов. Оси системы координат будут совпадать с линиями сетки, а за единичный отрезок принята сторона клеточки. Получается, что все 5 отмеченных точек будут находиться в системе, а их координаты будут только целым числом (четным или нечетным). Таким образом, мы получим 4 варианта координат: (четный; четный), (нечетный; четный), (четный; нечетный) и (нечетный; нечетный). А значит, 2 из 5 точек будут соответствовать одному варианту. Если посмотреть на ситуацию с позиции Дирихле, то необходимо обозначить точки как зайцев, а варианты координат — как ячейки. Мы получаем 5 зайцев и 4 клетки, соответственно, в одной из них будет минимум 2 животных. Допустим, это точки Р и А, с координатами (x4, y3) и (x5, y6). Середина отрезка, соединяющего эти две вершины, будет иметь координаты ((x4+x5) / 2), ((y3+y6) / 2)), которые будут целыми числами в условиях соответствующей четности x4 и x5, y3 и y6. Получается, что середина отрезка расположилась в узле клетки.

Пример № 5

Достаточно много задач разной сложности можно решить через принцип Дирихле. Задачи с решениями разнообразных математических и логических вопросов достаточно часто опираются на этот принцип.

Задача

На прямой дороге вырыты маленькие поперечные канавки. Расстояние между всеми канавками одинаковое и равно оно Ö2 м. Необходимо доказать, что, независимо от ширины канавок, человек, шагающий по дороге с интервалом 1 м, однажды попадет ногой в одну из них.

примеры решения задач

Решение

Для того чтобы облегчить решение, необходимо вообразить, что дорогу можно «намотать» на окружность длиной в Ö2 метров. Получается, что все канавки сольются в 2 противоположных, а шаги человека будут отображаться в форме дуги, равной 1 м. Нам необходимо последовательно отметить все шаги, пока один из них не окажется в дуге, обозначающей канавку, независимо от того, какая будет длина k дуги (ширина канавки). Конечно, очевидно, что если бы человек шагал на расстояние, равное меньше, чем k, то он рано или поздно наступил бы в канаву. Ведь у человека никак не получится переступить расстояние k, если длина его шага меньше, чем k. А значит, нам необходимо найти два следа, расстояние между которыми не будет превышать величину k. Для этого уместно будет воспользоваться принципом Дирихле. Мы мысленно разделим всю окружность на дуги размером меньше k и будем считать их ячейками. Допустим, их окажется n штук. Предположим, что число шагов будет больше чем число дуг (n + m), хотя никакие два шага не будут совпадать из-за иррациональности числа Ö2, тогда по принципу Дирихле, по крайней мере, в одной из ячеек разместится больше одного шага. А поскольку длина дуги составляет меньше k, то и расстояние между шагами будет меньше. Таким образом, мы обнаружили необходимые для доказательства шаги.

методы решения задач

Обобщение принципа

Материалы по математике, кроме стандартных (простых и не очень) формулировок, содержат также одну обобщенную, которая используется для выявления более двух объектов, похожих друг на друга. Она утверждает, что если dm + 1 кроликов поместить в d ячеек, то как минимум m + 1 кролик окажется в одной ячейке.

Пример № 6. Обобщение

Задача

Прямоугольник с площадью 5 х 6 клеток (30 клеток), закрашенных только 19. Можно ли обнаружить квадрат площадью 2 х 2 клетки, в котором минимум три будут закрашены?

Решение

Нашу фигуру необходимо разделить на 6 блоков по 5 клеток. Исходя из утверждения Дирихле, в одной из них будет закрашено не менее 4 клеточек (19/6 = 4). Тогда в одном из квадратов площадью 4 клеточки, расположенном в одном из блоков, будет закрашено минимум 3 клетки.

Пример № 7

Класс, в котором 25 человек. Из любых случайно выбранных 3 учеников двое будут друзьями. Необходимо доказать, что в классе находится школьник, у которого больше 11 приятелей.

Два решения вопроса

Задачи на принцип Дирихле

Для начала возьмем двух школьников, которые не дружат с друг другом (поскольку если бы все они дружили между собой, то в каждой тройке было бы три друга и каждый ученик дружил бы с 24 другими). Оставшиеся 23 одноклассника будут дружить с одним из нашей двойки, поскольку в противном случае нашлась бы тройка, где нет друзей (а это противоречит изначальному условию задачи). Получается, что один из двух школьников будет дружить как минимум с 12 учениками. В данном случае ученики – это кролики, а условия «друзья они или нет» – это ячейки. Мы имеем 23 животных и только 2 клетки. Соответственно, в одной из них как минимум 23/2 = 11,5, т. е. 12 кроликов. То есть один из 2 выбранных нами учеников будет дружить как минимум с 12 своими одноклассниками (или даже больше). Конечно же, существуют и другие методы решения задачи, однако данный — один из самых понятных и удобных.

www.syl.ru

Принцип ящиков Дирихле — это… Что такое Принцип ящиков Дирихле?


Принцип ящиков Дирихле

9 клеток вмещают 7 голубей, значит, хотя бы 9-7=2 клетки свободны

При́нцип Дирихле́ — утверждение, сформулированное немецким математиком Дирихле. Принцип устанавливает связь между объектами («кроликами») и контейнерами («клетками») при выполнении определённых условий.

Формулировки

Предположим, m кроликов рассажены в n клетках. Наиболее распространена следующая формулировка этого принципа:

Предположим, некоторое число кроликов рассажены в клетках. Если число кроликов больше, чем число клеток, то хотя бы в одной из клеток будет больше одного кролика.

Наиболее общая формулировка звучит так:

Предположим, m кроликов рассажены в n клетках. Тогда если m > n, то хотя бы в одной клетке содержится не менее m:n кроликов, а также хотя бы в одной другой клетке содержится не более m:n кроликов.

Возможны также несколько формулировок для частных случаев:

Если число клеток больше, чем число кроликов, то как минимум одна клетка пуста.

Пусть задана функция f: A \rightarrow B и мощность множества A больше мощности B, то есть | A | > n | B | , где n \in \mathbb N. Тогда некоторое своё значение функция f примет по крайней мере n + 1 раз.

Примечания

Принцип Дирихле известен также как принцип голубей и ящиков, когда объектами являются голуби, а контейнерами — ящики. Это название распространено в английском и некоторых других языках.

Wikimedia Foundation. 2010.

  • Принцип эквивалентности Эйнштейна
  • Принципал

Смотреть что такое «Принцип ящиков Дирихле» в других словарях:

  • Принцип Дирихле (комбинаторика) — У этого термина существуют и другие значения, см. Принцип Дирихле. 9 клеток содержат 7 голубей, по принципу Дирихле хотя бы одна клетка содержит не больше 7/9 голубя (т.е ноль) …   Википедия

  • ДИРИХЛЕ ТЕОРЕМА — 1) Д. т. в теории диофантовых приближений: для любого действительного числа а и натурального Qсуществуют целые о и q, удовлетворяющие условию Дирихле принцип ящиков позволяет доказать и более общую теорему: для любых действительных чисел a1 …   Математическая энциклопедия

  • Дирихле принцип — (по имени П. Г. Л. Дирихле)         1) принцип ящиков предложение, утверждающее, что в случае m > n при отнесении каждого из m предметов к одному из n классов хотя бы в один класс попадёт не менее двух предметов. Это чрезвычайно простое… …   Большая советская энциклопедия

  • ДИРИХЛЕ ПРИНЦИП — ящиков утверждение, согласно к рому в любой совокупности из пмножеств, содержащих в общей сложности более пэлементов, есть хотя бы одно множество, содержащее не менее двух элементов. Наиболее популярная форма Д. п.: если в п ящиках лежит n+1… …   Математическая энциклопедия

  • Дирихле принцип — 9 клеток вмещают 7 голубей, значит, хотя бы 9 7=2 клетки свободны Принцип Дирихле утверждение, сформулированное немецким математиком Дирихле. Принцип устанавливает связь между объектами («кроликами») и контейнерами («клетками») при выполнении… …   Википедия

  • Принцип дирихле — 9 клеток вмещают 7 голубей, значит, хотя бы 9 7=2 клетки свободны Принцип Дирихле утверждение, сформулированное немецким математиком Дирихле. Принцип устанавливает связь между объектами («кроликами») и контейнерами («клетками») при выполнении… …   Википедия

  • Китайская теорема об остатках — Несколько связанных утверждений известны под именем китайской теоремы об остатках. Эта теорема в её арифметической формулировке была описана в трактате китайского математика Сунь Цзы «Сунь Цзы Суань Цзин» (кит. упр. 孙子算经, пиньинь: sunzi suanjing) …   Википедия

  • Шварц, Карл Герман Амандус — В Википедии есть статьи о других людях с такой фамилией, см. Шварц. Карл Герман Амандус Шварц нем. Karl Hermann Amandus Schwarz …   Википедия

  • Карл Герман Амандус Шварц — Karl Hermann Amandus Schwarz математик Дата рождения: 25 января 1843 Место рождения: Силезия Дата смерти: 30 ноября 1921 Место смерти …   Википедия

  • Шварц, Герман Амандус — Карл Герман Амандус Шварц Karl Hermann Amandus Schwarz математик Дата рождения: 25 января 1843 Место рождения: Силезия Дата смерти: 30 ноября 1921 Место смерти …   Википедия

dic.academic.ru

ДИРИХЛЕ ПРИНЦИП — это… Что такое ДИРИХЛЕ ПРИНЦИП?

— метод решения краевых задач для эллиптич. уравнений с частными производными сведением их к вариационным задачам отыскания минимумов нек-рых функционалов в определенных классах функций. В узком смысле Д. п. означает решение 1-й краевой задачи

(1)

в области Gс границей дG для уравнения Лапласа

(2)

сведением ее к отысканию минимума Дирихле интеграла

в классе функций, удовлетворяющих условию

(3)

и условию (1) (см. Дирихле вариационная задача). Д. п. возник и получил широкое распространение в нач. 19 в. Он применялся как с чисто теоретическими целями для доказательства существования и единственности решений краевых задач, так и при решении практически важных задач. Наиболее четкая и полная формулировка Д. п. для класса функций непрерывных вместе со своими частными производными, по-видимому, была дана в лекциях П. Дирихле (P. Dirichlet), опубликованных в 1876 одним из его учеников. Доказательства, данные Дирихле, были неполны, в частности, у него даже не ставился вопрос о необходимости доказательства существования минимума рассматриваемого функционала в классе допустимых функций, т. е. функций, удовлетворяющих условиям (1) и (3). В конце 60-х гг. 19 в. Д. п. был подвергнут критике К. Вейерштрассом (К. Weierstrass), показавшим на примере, что дифференциальная краевая задача (1), (2) при некрой граничной непрерывной функции j может иметь решение, а соответствующая вариационная задача — нет, за счет того, что в этом случае интеграл Дирихле для решения задачи (1), (2) обращается в бесконечность. Обосновать Д. п. в предположении, что существует хоть одна допустимая функция, удалось лишь Д. Гильберту (D. Hilbert) на рубеже 19 и 20 вв. Дальнейшее существенное развитие Д. п. содержится в работах С. Л. Соболева, показавшего, что всякая функция, определенная на «-мерной области и имеющая в ней обобщенные частные производные достаточно высокого порядка, принадлежащие пространству Lp,принимает на всяком достаточно гладком m-мерном многообразии, естественные устойчивые граничные значения. Это позволило С. Л. Соболеву сформулировать и обосновать Д. п. для полигармонпч. уравнения, причем и в случае, когда граница области состояла из многообразий различной размерности.

Возникновение Д. п. явилось существенным этапом в развитии теории краевых задач уравнений с частными производными, так как оно означало создание принципиально новой точки зрения на эту теорию. Д. п. и его всевозможные модификации, основанные, в конце концов, на сведении рассматриваемой задачи к той или иной вариационной задаче, получили широкое распространение как в различных разделах самой математики, так и в ее приложениях. Это связано с тем, что этот метод позволяет как доказывать общие теоремы о решениях уравнений, так и получать их конкретные решения в виде пределов так наз. минимизирующих последовательностей (т. е. последовательностей допустимых функций, значения минимизирующего функционала на к-рых стремятся к его минимуму), при этом численные методы, основанные на построении минимизирующих последовательностей, удобны для отыскания приближенных решений на ЭВМ.

Л. Д. Кудрявцев.

Математическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. И. М. Виноградов. 1977—1985.

dic.academic.ru

Принцип Дирихле (комбинаторика) — это… Что такое Принцип Дирихле (комбинаторика)?

9 клеток содержат 7 голубей, по принципу Дирихле хотя бы одна клетка содержит не больше 7/9 голубя (т.е ноль) 9 клеток содержат 10 голубей, по принципу Дирихле хотя бы в одной клетке находятся более одного голубя

В комбинаторике при́нцип Дирихле́ (нем. Schubfachprinzip, «принцип ящиков») — утверждение, сформулированное немецким математиком Дирихле в 1834 году, устанавливающее связь между объектами («кроликами») и контейнерами («клетками») при выполнении определённых условий. В английском и некоторых других языках утверждение известно как «принцип голубей и ящиков» (англ. Pigeonhole principle), когда объектами являются голуби, а контейнерами — ящики.

Принцип Дирихле применяется, в частности, в теории диофантовых приближений при анализе систем линейных неравенств.

Формулировки

  • Наиболее распространена следующая формулировка этого принципа:

Если кролики рассажены в клетки, причём число кроликов больше числа клеток, то хотя бы в одной из клеток находится более одного кролика.

  • Более общая формулировка звучит так:

Если m кроликов рассажены в n клеток, то хотя бы в одной клетке находится не менее кроликов, а также хотя бы в одной клетке находится не более кроликов.

  • Возможны также несколько формулировок для частных случаев:

Если число клеток больше, чем число кроликов, то как минимум одна клетка пуста.

Обобщение

Существует обобщение данного принципа на случай бесконечных множеств: не существует инъекции более мощного множества в менее мощное.

Литература

dik.academic.ru

Статья по математике «Принцип Дирихле»

Занятие математического кружка в VII классе «Принцип Дирихле».

Многие вещи нам непонятны не потому,

что наши понятия слабы; но потому, что сии

вещи не входят в круг наших понятий.

К. Прутков

Аннотация. В статье представлена разработка занятия математического кружка по теме «Принцип Дирихле» в 7 классе, рассчитанная на 2 часа. В данной статье рассматриваются различные формулировки принципа Дирихле, а также приводятся конкретные примеры применения данного принципа при решении задач разного типа.

Ключевые слова: концепция математического образования, дополнительное математическое образование (ДМО), математический кружок, принцип Дирихле, математические доказательства

Согласно Концепции математического образования значительную роль играет воспитательная составляющая деятельности школы. В круг ее основных задач входит привлечение учащихся в различные мероприятия, направленные на всестороннее развитие творческих и индивидуальных способностей каждого обучающегося, а также на максимальное удовлетворение их потребностей. В настоящее время, как известно, творческий процесс заслуживает самого пристального внимания, поскольку общество нуждается в массовом совершенствовании уже известного, в отказе от устойчивых и привычных, но пришедших в противоречие с имеющимися потребностями и возможностями форм. А это в свою очередь означает возрастание роли внеурочной деятельности. Опытная работа П. М. Горева и его собственная практика обучения школьников математике в ДМО показала, что одной из важных форм организации работы в ДМО являются занятия математического кружка [3].

Вопросы, рассматриваемые на занятиях кружка, выходят за пределы объема обязательных знаний, но вместе с тем они плотно примыкают и тесно взаимосвязаны с основными вопросами программного материала. В этой статье предлагается разработка внеклассного занятия по математике в VII классе «Принцип Дирихле».

Цель занятия: Познакомить учащихся с новым математическим методом решения задач, не рассматриваемом в курсе изучения математики, показать на конкретных примерах применение принципа Дирихле при решении задач.

Вступительная беседа. Из всех областей знаний, известных человечеству, математика является наиболее точной и правильной. И главное ее отличие от других наук – наличие неопровержимых доказательств, являющихся эталоном бесспорности. Порог убедительности математических доказательств значительно выше, чем у других наук.

Давайте, вспомним, что же такое доказательство? (Ответы учеников). Доказательство – это такое рассуждение, которое убеждает нас настолько, что мы готовы убеждать других, используя тоже рассуждение [9]. Математические доказательства бывают прямые и косвенные. Используя прямое доказательство, нам нужно доказать существование объекта с заданными свойствами. Рассмотрим пример прямого доказательства: чтобы доказать, что неравенство имеет решение, нам нужно найти множество всех значений переменной, при которых оно верно. Но также существуют и косвенные доказательства – это, когда обоснование того, что объект существует, происходит без прямого указания на сам объект. Примером косвенного доказательства является логический метод рассуждения — «от противного». Мы рассмотрим одну из форм этого метода – принцип Дирихле.

Принцип назван в честь немецкого математика Питера  Густава  Дирихле (1805-1895), который успешно применял его к доказательству арифметических утверждений.

В связи со сложившейся традицией принцип Дирихле объясняют на примере «зайцев и клеток». Если мы хотим применить данный принцип при решении конкретной задачи, то в этом случае необходимо разобраться, что мы будем принимать – за «клетки», а что – за «зайцев» [1]. Это обычно является самым трудным на этапе доказательства. В английском и некоторых других языках утверждение известно как “принцип голубей и ящиков” (англ. Pigeonhole principle), когда объектами являются голуби, а контейнерами — ящики.

В шутливой форме этот принцип гласит: «Нельзя посадить семерых зайцев в три клетки, чтобы в каждой клетке находилось не более двух зайцев» [8].hello_html_44c09cbb.jpg

Наиболее распространенная формулировка принципа Дирихле состоит в следующем: «Если в n клеток посадить n+1 зайцев, то найдется хотя бы одна клетка, в которой находятся не менее чем 2 зайца».

Обобщенный принцип Дирихле: «Если в n клеток посадить kn+1 зайцев, то найдется хотя бы одна клетка, в которой находятся не менее чем k+1 заяц».

Рассмотрим примеры различных задач, решаемых с помощью этого принципа.

Задачи для обсуждения на уроке.

Применение принципа Дирихле при решении логических задач.

Но, спросите вы, разве о зайцах идет речь в задачах?

Задача 1.

В городе 15 школ. В них обучается 6015 школьников. В концертном зале городского Дворца культуры 400 мест. Докажите, что найдется школа, ученики которой не поместятся в этом зале.

Решение.

Предположим, что в каждой школе не более 400 учеников. Значит, в 15 школах будет 15*400= 6000 учеников. Но, по условию, в школах обучается 6015 человек. Значит, найдется школа, в которой больше 400 учеников. Поэтому ученики этой школы не поместятся в зале, в котором 400 мест.

Задача 2.

В хвойном лесу растет миллион елей. На каждой ели — не более 600000 иголок. Доказать, что существуют хотя бы две ели с одинаковым числом иголок.

Решение.

Перед нами миллион «зайцев» — елей и, увы, всего лишь 600001 клетка с номерами от 0 до 600000. Каждый «заяц» — ель, сажается нами в клетку с номером, равным количеству иголок на этой ели. Так как «зайцев» гораздо больше, чем клеток, то в какой-то клетке сидит по крайней мере два «зайца» — если бы в каждой сидело не более одного, то всего «зайцев» — елей было бы не более 600001. Но ведь, если два «зайца» — ели, сидят в одной клетке, то количество иголок у них одинаково [2].

Обратите внимание на то, что формулировки этих задач носят тот же налет расплывчатости вывода, что и сам принцип Дирихле. Часто именно такие вопросы решаются с помощью этого принципа.

Применение принципа Дирихле при решении задач на размещения.

Задача 3.

Можно ли вывезти из завода 50 деталей, массы которых соответственно равны 370, 372, 372, …, 468 кг на семи трехтонках?

 Решение.

 Если бы это удалось осуществить, то на какую-нибудь трехтонку нагрузили бы 8 камней, поскольку 7 ∙ 7 + 1 = 50, потому по принципу Дирихле даже при равномерном распределении по 7 деталей на каждую трехтонку получим в избытке 1 деталь. Но даже 8 легких деталей составляют в сумме S = 370 + 372 + 374 + … + 384 = 3016 кг> 3т. Нельзя.

          Отметим, что общая масса всех деталей, как не трудно подсчитать, составляет 20950 кг, а на семь трехтонок можно нагрузить одновременно 21т. Поэтому складывается впечатление, что ответ на вопрос задачи должен быть положительным. Однако это было бы возможно, если бы мы раздробили детали.

Несмотря на совершенную очевидность этого принципа, его применение является весьма эффективным методом решения задач, дающим во многих случаях наиболее простое и изящное решение. С помощью принципа Дирихле обычно доказывается существование некоторого объекта, не указывая, вообще говоря, алгоритм его нахождения и построения. Приводимые ниже задачи показывают, что природа «зайцев» и «клеток» в различных задачах может сильно отличаться друг от друга.

Применение принципа Дирихле при решении геометрических задач.

Рассмотрим геометрические задачи, которые опираются на дискретный принцип Дирихле.

Задача 4.

Внутри равностороннего треугольника со стороной 2см бросили 5 горошин. Доказать, что найдутся две горошины, расстояние между которыми меньше 1см.

Решение.hello_html_1f312bb3.png

Разделим треугольник на 4 равных треугольника как показано на рисунке (рис.1). Стороны новых треугольников будут равны 1см.

Поскольку бросают 5 горошин, то в один из полученных треугольников попадет хотя бы 2 горошины, расстояние между которыми будет меньше стороны треугольника, то есть меньше 1см.

Задача 5.

Доказать, что если прямая l, расположенная в плоскости треугольника АВС, не проходит ни через одну из его вершин, то она не может пересечь все три стороны треугольника [1].

Решение.

Полуплоскости, на которые прямая l разбивает плоскость треугольника АВС, обозначим за g1 и g2, эти полуплоскости будем считать открытыми (то есть не содержащими точек прямой l). Вершины рассматриваемого треугольника (точки А, В, С) будут «зайцами», а полуплоскости g1 и g2 будут «клетками». Каждый «заяц» попадает в какую- нибудь «клетку» (ведь прямая l не проходит ни через одну из точек А, В, С). Так как «зайцев» три, а «клеток» только две, то найдутся два зайца, попавшие в одну «клетку»; иначе говоря, найдутся такие две вершины треугольника АВС, которые лежат в одной полуплоскости (рис.2). hello_html_469a396f.png

Пусть, скажем, точки А и В находятся в одной полуплоскости, то есть лежат по одну сторону от прямой l. Тогда отрезок АВ не пересекается с l. Итак, в треугольнике АВС нашлась сторона, которая не пересекается с прямой l.

Современные примеры решения задач демонстрируют, что животными и клетками могут выступать совершенное различные математические предметы.

Применение принципа Дирихле при решении задач на раскраски.

Задача 6.

Плоскость раскрашена в два цвета. Докажите, что найдутся две точки одного цвета на расстоянии 1 метр друг от друга [5].

Решение.

Рассмотрим вершины равностороннего треугольника со стороной 1 м. Если две точки разного цвета, то третья обязательно либо первого, либо второго, значит, мы нашли две точки одного цвета.

Задача 7.

Каждая грань куба раскрашена в чёрный или белый цвет. Доказать, что найдутся одинаково раскрашенные грани, имеющие общее ребро [6].

Решение.

Рассмотрим любую вершину куба. В ней пересекаются три грани. Примем за «клетки» цвета, а за зайцев грани, пересекающиеся в одной вершине (их три). Поэтому согласно принципу Дирихле найдутся два «зайца» в одной «клетке», а это и означает, что найдутся две грани имеющие общее ребро (так как они имеют общую точку) и окрашенные одинаково.

Применение принципа Дирихле в теории чисел.

Рассмотрим примеры, когда при решении задач на делимость чисел используют принцип Дирихле.

Задача 8.

Докажите, что среди чисел, состоящих из цифр 3, найдется число, делящееся на 17 [5].

Решение.

Рассмотрим 17 чисел с разным количеством цифр: 3, 33, 333, 3333, … Предположим, что ни одно из них не делится на 17. При этом могут получаться 16 различных остатков: 1, 2, 3, … 16. Значит, среди наших чисел есть два числа с одинаковым остатком при делении на 17. Разность этих чисел делится на 17, и это число вида 333 … 000… (сначала несколько троек, потом нули). Заметим, что 10 взаимно просто с 17, значит, если с конца убрать нули, то получившееся число тоже будет делиться на 17. Но оно состоит из цифр 3. Значит, мы нашли искомое число.

Достаточно много задач разной сложности можно решить через принцип Дирихле. Задачи с решениями разнообразных математических и логических вопросов достаточно часто опираются на этот принцип.

Задачи для самостоятельного решения (в классе или дома).

  1. В мешке лежат шарики двух цветов: чёрного и белого. Какое наименьшее число шариков нужно достать из мешка не глядя, чтобы среди них оказались ровно два шарика одного цвета? [7]

  2. В магазин привезли 25 ящиков с тремя разными сортами яблок (в каждом ящике яблоки только одного сорта). Докажите, что среди них есть по крайней мере 9 ящиков с яблоками одного и того же сорта.

  3. На собеседование пришли 65 школьников. Им предложили 3 контрольные работы. За каждую контрольную ставилась одна из оценок: 2, 3, 4 или 5. Верно ли, что найдутся два школьника, получившие одинаковые оценки на всех контрольных? [4]

  4. Несколько дуг окружности покрасили в синий цвет. Сумма длин окрашенных дуг меньше длины окружности. Докажите, что существует диаметр, оба конца которого не окрашены [7].

  5. Докажите, что равносторонний треугольник нельзя покрыть двумя меньшими равносторонними треугольниками [7].

  6. Кот Базилио пообещал Буратино открыть великую тайну, если он составит чудесный квадрат 6× 6 из чисел +1, −1, 0 так, чтобы все суммы по строкам, по столбцам и по большим диагоналям были различны. Помогите Буратино [4].

  7. Докажите, что среди любых пятнадцати натуральных чисел есть два числа, разность которых делится на 14 [5].

Вывод:

Принцип Дирихле является весьма эффективным методом решения задач. Но для его применения на первых этапах изучения темы надо при решении каждой конкретной задачи научиться определять, какой объект считать зайцем, а какой — клеткой, при этом следить за тем, чтобы зайцев всегда было больше, чем клеток; а затем научиться пользоваться фактом наличия в одной клетке двух зайцев, и делать необходимые выводы.

Ссылки на источники.

  1. Андреев А. А., Горелов Г. Н., Люлев А. И., Савин А. Н. Принцип Дирихле. Учебное издание.Серия А: Математика. Вып. 1. — Самара: Пифагор, 1997. — 21 с., ил.

  2. Генкин С.А., Итенберг И.В., Фомин Д.В. Ленинградские математические кружки. – Киров: АСА, 1994.

  3. Горев П. М. Система внеклассной работы по математике в средней школе № 21 города Кирова / П. М. Горев // Российские регионы: проблемы, суждения, поиск путей развития: тезисы IV межрегиональной научно-практической конференции. – Киров: ВСЭИ, 2001. – С. 174.

  4. Канель-Белов А. Я., Ковальджи А. К. Как решают нестандартные задачи / Под ред. В. О.Бугаенко.|4-е изд., стереотип.|М.: МЦНМО,2008.| 96 c.

  5. Коннова Е.Г. Математика. Поступаем в вуз по результатам олимпиад. 5 – 8 класс. Часть 1. /издание 4-е/ Под редакцией Ф.Ф.Лысенко. – Ростов-на-Дону: Легион; Легион –М, 2010. – 112 с. – (Готовимся к олимпиаде).

  6. Летчиков А.В. Принцип Дирихле. Задачи с указаниями и решениями: Учебное пособие. Ижевск: Изд – во Удм. ун-та, 1992. 108с.

  7. Севрюков П. Ф. Школа решения олимпиадных задач по математике. — М. : Илекса; Ставрополь: Сервисшкола, 2012. — 176 с.

  8. Спивак А.В. Математический праздник. – М.: Бюро Квантум, 2004. – 288 с. – ( Библиотечка «Квант». Вып. 88)

  9. Успенский В. А. Простейшие примеры математических доказательств.— М.: Изд-во МЦНМО, 2009.—56 с.

infourok.ru

Методическая разработка (5 класс) на тему: Принцип Дирихле

Принцип Дирихле

Цели занятия:

  1. Образовательная цель: познакомить учащихся с принципом Дирихле и типами задач, решаемых этим методом
  2. Развивающая цель: через решение задач с помощью метода Дирихле развивать умение анализировать, синтезировать, обобщать
  3. Воспитательная цель: посредством организации занятия воспитывать усидчивость, настойчивость в достижении цели, интерес к математике.

План занятия:

  1. Вступительная беседа
  2. Объяснение нового материала
  3. Закрепление
  4. Итог занятия
  5. Малая олимпиада
  6. Домашнее задание

Вступительная беседа.

Что отличает урок математики от других уроков? Книгу по математике от книг по какому-то другому предмету? Большое количество вычислений? Формул? Но они есть и в других учебниках: в естествознании, физике, химии, астрономмии. Наличие доказательств – вот что прежде всего отличает математику от других областей знания. Конечно, доказательства встречаются и в других сферах человеческой деятельности, например, в юриспруденции. Однако математические доказательства убедительнее тех, которые можно слышать в суде. Математичекие доказательства признаются эталоном бесспорности.

Что же такое доказательство в математике? Доказательство – это такое рассуждение, которое убеждает нас настолько, что мы готовы убеждать других, используя то же рассуждение. В математике большое значение имеют так называемые доказательства существования. Самый простой способ доказатьсуществование объекта с заданными свойствами – это указать его и, разумеется, убедиться, что он обладает нужными свойствами. Например, чтобы убедиться, что уравнение имеет решение, достаточно привести какое-либо его решение. Такие доказательства называются прямыми. Но бывают и косвенные доказательства, когда обоснование того, что объект существует, происходит без прямого указания на сам объект.

Объяснение нового материала.

Рассмотрим пример. В классе 34 ученика. Докажите, что среди них обязательно найдутся по крайней мере два ученика, у которых фамиля начинается с одной буквы.

Доказательство простое. В русском языке алфавит содержит 33 буквы. Предположим, что нет таких учеников, у которых бы фамилия начиналась с одной буквы. Тогда учеников должно быть не более 33, а их 34.

Логический прием, который был использован прирешении этой задачи, называется принципом Дирихле. Дирихле Петер Август Лежен (1805-1859) – немецкий математик, иностранный член Петербургской  Академии наук, член многих академий. Дирихле –автор многих достижений в области математики, одна из его заслуг – принцип доказательства, названный его именем.

Существует несколько формулировок этого принципа. Самая популярная следующая: «Если в п клетках сидят т зайцев, причем т>п, то хотя бы в одной клетке сидят, по крайней мере, два зайца»

Например, если 4 кролика разместить в 3 клетках, то найдется хотя бы одна клетка, в которой будет не менее 2 кроликов (сделать рисунок). Предположим, что не существует клетки, где сидят два кролика. Тогда в трех клетках окажется не более 3 кроликов (сделать рисунок), а их 4 – противоречие.

Запишем принцип Дирихле: если по N разложить предметы,число которых  M больше N, то найдется ящик, в котором будет находится больше одного предмета.

На первый взгляд непонятно, почему это совершенно очевидное предложение, тем не менее, является мощным математическим методом решения задач, причем, самых разнообразных. Дело в том, что в каждой конкретной задаче нелегко понять, что же здесь выступает в роли «предметов», а что – в роли «ящиков».

Вернемся к первой задаче. Что в ней предметы? (ученики, M=34). Что в ней ящики? (количество букв в алфавите, N =33). M>N, то по принципу Дирихле хотя бы на одну букву будет приходится две фамилии.

Вернемся ко второй задаче. Что в ней предметы? (кролики, M= 4). Что в ней ящики? (клетки, N=3).M>N, то по принципу Дирихле хотя бы в одной клетке окажется два кролика.

Закрепление

1тип  «Сколько нужно взять?..»

1.В мешке лежат шарики двух разных цветов.Какое наименьшее число шариков нужновынуть из мешка, чтобы среди ни обязательно оказались два шарика одного цвета?

Решение:

Здесь роль предметов играют шарики (М=?), роль ящиков — цвета (N=2).Чтобы  M>N, т.е. в одном  ящике  оказалось два предмета, их должно быть больше двух, т.е. М=3

2.В коробке лежат карандаши: 7 красных и 5 синих. В темноте берут карандаши. Сколько карандашей надо взять, чтобы среди них было не менее 2 красных и не менее 3 синих?

Решение: Если предположить, что сначала будут попадаться только красные карандаши, то для того, чтобы было 3 синих, нужно взять 7(красные)+3(N)=10. Это «худший» варианнт развития событий, т.к. красных карандашей больше.

3.В мешке лежат 10 черных и 10 белых шаров. Они тщательно перемешены и неразлечимы на ощупь. Какое наименьшеее количество шаров нужно вынуть из мешка, чтобы среди них наверняка оказались два шара 1) одного цвета, 2)разного цвета, 3) белого цвета.

Решение:1)Если предположить, что предметы – шарики, которые нужно взять (М=?), а количество ящиков — цвета  N=2, то по принципу Дирихле М=3

2)если предположить, что сначала будут попадаться шары только одного цвета, то  N=10,следовательно, М=11

3)если предположить, что все время будут попадаться шары черного  цвета, то М=12.

 

2тип «Докажите, что найдутся двое…»

4.При каком наименьшем количестве учеников школы среди них обязательно найдутся двое, у которых день и месяц рождения совпадают?

Решение: Дней в году N=365 или 366,то принципу Дирихле М= 366 или 367.

5.В лесу растет миллион елок. Известно, что на каждой из них не более 600 000 иголок. Докажите, что в лесу найдутся хотя бы две елки с одинаковым числом иголок.

Решение: Если предположить, что у всех елок разное количество иголок, то таких елок 600 000 (это ящики, N= 600 000), а по условию елок 1000 000=М, то М>N,по принципу Дирихле найдутся хотя бы две елки «в одном ящике», т.те с одинаковым количеством иголок.

6.В городе Санкт-Петербурге живет более 4млн. человек. Докажите, что у каких-то двух из них одинаковое количество волос на голове, если известно, что у любого человека на голове  не более миллиона волос.

Решение: Если предположить, что у всех людей разное количество волос, то таких людей N=1000 000 (ящики),  а по условию людей М=4 000 000. М>N, то по принципу Дирихле найдутся хотя бы два человека в одинаковым количеством волос.

3 тип. Обобщенный принцип Дирихле: если по N ящикам разложить предметы, число которых М больше, чем N (где к – натуральное число), то найдется ящик, в котором находятся более к предметов.

7.В магазин привезли 25 ящиков с яблоками трех сортов, причем в каждом ящике лежали яблоки какого-то одного сорта. Можно ли найти 9 ящиков с яблоками одного сорта?

Решение. 25:3=8 (ост.1). 25=8*3+1. к=3, N=8, M>N, то принципу Дирихле найдутся хотя бы один ящик, в котором находятся более, чем к=3 предметов, т.е. 4 предмета.

8.На площадке 20 собак восьми разных пород. Докажите, что среди них есть не менее трех собак одной породы.

Решение: 20:8=2(ост. 4), 20=8*2+4. к=2,N=8, М>N, то по принципу Дирихле найдутся хотя бы три собаки одной породы.

9.В классе 27 учеников. Найдется ли месяц, в котором отмечают свои дни рождения не меньше, чем три ученика этого класса?

Решение: В году 12 месяцев. 27:12=2(ост.3), 27=12*2+3. к=2,N=12,M>N, то по принципу Дирихле найдутся хотя бы три ученика, у которых дни рождения в одном месяце.

Итог урока.

Таким образом, применяя данный метод,необходимо:

1)Определить, что удобно взадаче принять за «предметы», а что за «ящики».

2)получит «ящики».Чаще всего, их должнобыть больше,чем предметов.

3)выбрать для решения требуемую формулировку принципа Дирихле.

Малая олимпиада.

1. В ящике лежат носки четырех цветов. Какое  наименьшеее количество носков надо вытащить, чтобы из них можно было составить хотя бы одну пару?

Решение: N=4 (это количество цветов), То М=5.

2.В темной кладовой лежат ботинки одного размера: 10 пар черных и 10 пар коричневых. Найдите наименьшее число ботинок, которое нужно взять из кладовой,чтобы  среди них оказалась хотя бы одна пара (левый и правый) одного цвета. В темноте нельзя определить не только цвет ботинок, но и левой от правого.

Решение: Если предположить (худший вариант), что подряд попадаются ботинки на одну ногу (20), а затем ботинок на другую ногу, то20+1=21, среди них будут ботинки на одну ногу.

3.В школе учится 1200 учеников. Найдется ли день, в который отмечают свои дни рождения не меньше, чем 4 ученика данной школы?

Решение:  1200:366 =3(ост. 102),к = 3, N=366-количество дней в високосном году, M>N, то по обощенному принципу Дирихле найдутся хотя бы 4>к ученика, у которых дни рождения в один день.

4.В классе 26 учеников, из них более половины мальчики. Докажите, что какие-то 2 мальчика сидят за одним столом (в классе 13 столов).

Решение: Мальчиков более половины, т.е. более 13, М>13, то М :13=1(остатка есть), М=13*1+ ост, к=1, N=13 – количество столов , то по обощенному принципу Дирихле хотя бы 2 мальчика сидят за одним столом.

Домашнее задание.

1.На дискотеку в студенческое общежитие, в котором 42 комнаты, пришли 36 гостей. Докажите, что найдется комната, в которую не пришел ни один гость.

Решение. Обозначив комнаты как предметы (М), а гостей как ящики (N), получим М>N, то по принципу Дирихле найдутся хотя бы две комнаты, в которые должен был прийти один и тот же гость, т.е.пустые комнаты.

2.В классе 37 учеников. Докажите, что среди них найдутся 4 ученика, отмечающие свой день рождения в одном месяце.

Решение: 37:12=3(ост. 1),37=12*3+1. к=3, N=12-количество месяцев в году. M>N, то по обощенному принципу Дирихле найдется болеек, т.е.более  3,значит,4 ученика с днем рождения в одном месяце.

3. В доме живут 5 кошек. У них 16 котят. Докажите, что хотя бы у одной кошки не менее четырех котят.

Решение. 16:5=3(ост.1), 16=5*3+1. к=3, N=5. M>N, то по обощенному принципу Дирихле найдется хотя бы две кошки, у которых более 3, т.е. не менее 4 котят.

4.В ящике 25 белых шаров, 25 черных, 20 синих и 10 красных. На ощупь шары неотличимы друг от друга. Шары вынимают из ящика в темноте. Какое наименьшее количество шаров нужно вынуть, чтобы среди них обязательно оказалось: 1)10 шаров одного цвета;   2) 10 белых шаров?

Решение: 1)в худшем случае это будут 9 белых шаров+9 черных шаров+9 синих+9 красных=36 шаров. В любом случае, следующий шар будет иметь цвет, который станет 10. М=37.

2)В худшем случае это будут 25 черных + 20 синих + 10 красных + 10 белых шаров =65 шаров.

Задания для решения на занятии

1.В мешке лежат шарики двух разных цветов. Какое наименьшее число шариков нужновынуть из мешка, чтобы среди ни обязательно оказались два шарика одного цвета?

2.В коробке лежат карандаши: 7 красных и 5 синих. В темноте берут карандаши. Сколько карандашей надо взять, чтобы среди них было не менее 2 красных и не менее 3 синих?

3.В мешке лежат 10 черных и 10 белых шаров. Они тщательно перемешены и неразлечимы на ощупь. Какое наименьшеее количество шаров нужно вынуть из мешка, чтобы среди них наверняка оказались два шара 1) одного цвета, 2)разного цвета, 3) белого цвета.

4.При каком наименьшем количестве учеников школы среди них обязательно найдутся двое, у которых день и месяц рождения совпадают?

5.В лесу растет миллион елок. Известно, что на каждой из них не более 600 000 иголок. Докажите, что в лесу найдутся хотя бы две елки с одинаковым числом иголок.

6.В городе Санкт-Петербурге живет более 4млн. человек. Докажите, что у каких-то двух из них одинаковое количество волос на голове, если известно, что у любого человека на голове  не более миллиона волос.

7.В магазин привезли 25 ящиков с яблоками трех сортов, причем в каждом ящике лежали яблоки какого-то одного сорта. Можно ли найти 9 ящиков с яблоками одного сорта?

8.На площадке 20 собак восьми разных пород. Докажите, что среди них есть не менее трех собак одной породы.

9.В классе 27 учеников. Найдется ли месяц, в котором отмечают свои дни рождения не меньше, чем три ученика этого класса?

Малая олимпиада.

1. В ящике лежат носки четырех цветов. Какое  наименьшеее количество носков надо вытащить, чтобы из них можно было составить хотя бы одну пару?

2.В темной кладовой лежат ботинки одного размера: 10 пар черных и 10 пар коричневых. Найдите наименьшее число ботинок, которое нужно взять из кладовой,чтобы  среди них оказалась хотя бы одна пара (левый и правый) одного цвета. В темноте нельзя определить не только цвет ботинок, но и левой от правого.

3.В школе учится 1200 учеников. Найдется ли день, в который отмечают свои дни рождения не меньше, чем 4 ученика данной школы?

4.В классе 26 учеников, из них более половины мальчики. Докажите, что какие-то 2 мальчика сидят за одним столом (в классе 13 столов).

nsportal.ru

Принцип Дирихле | Социальная сеть работников образования

li{counter-increment:lst-ctn-kix_list_7-0}#doc9861706 .lst-kix_list_9-0>li{counter-increment:lst-ctn-kix_list_9-0}#doc9861706 ul.lst-kix_list_9-6{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_11-0>li{counter-increment:lst-ctn-kix_list_11-0}#doc9861706 ul.lst-kix_list_1-3{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_1-4{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_1-1{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_1-2{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_1-7{list-style-type:none}#doc9861706 ol.lst-kix_list_11-8.start{counter-reset:lst-ctn-kix_list_11-8 0}#doc9861706 ul.lst-kix_list_1-8{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_1-5{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_1-6{list-style-type:none}#doc9861706 ol.lst-kix_list_11-2.start{counter-reset:lst-ctn-kix_list_11-2 0}#doc9861706 .lst-kix_list_5-0>li:before{content:»\0025cf «}#doc9861706 ol.lst-kix_list_6-0{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_5-3>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_5-2>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_5-1>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_5-7>li:before{content:» «}#doc9861706 ul.lst-kix_list_8-4{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_8-5{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_5-6>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_5-8>li:before{content:» «}#doc9861706 ul.lst-kix_list_8-2{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_8-3{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_8-8{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_8-6{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_8-7{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_5-4>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_5-5>li:before{content:» «}#doc9861706 ul.lst-kix_list_8-1{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_6-1>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_6-3>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_6-0>li:before{content:»» counter(lst-ctn-kix_list_6-0,decimal) «. «}#doc9861706 .lst-kix_list_6-4>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_6-2>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_6-8>li:before{content:» «}#doc9861706 ol.lst-kix_list_11-7.start{counter-reset:lst-ctn-kix_list_11-7 0}#doc9861706 .lst-kix_list_6-5>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_6-7>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_6-6>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_2-7>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_7-4>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_7-6>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_2-5>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_7-2>li:before{content:» «}#doc9861706 ul.lst-kix_list_3-7{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_3-8{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_10-1>li:before{content:» «}#doc9861706 ul.lst-kix_list_3-1{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_3-2{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_7-8>li:before{content:» «}#doc9861706 ul.lst-kix_list_3-0{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_3-5{list-style-type:none}#doc9861706 ol.lst-kix_list_9-0{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_3-6{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_3-3{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_3-4{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_10-7>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_10-5>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_10-3>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_4-1>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_11-7>li{counter-increment:lst-ctn-kix_list_11-7}#doc9861706 .lst-kix_list_9-2>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_4-3>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_4-5>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_9-0>li:before{content:»» counter(lst-ctn-kix_list_9-0,decimal) «. «}#doc9861706 .lst-kix_list_9-6>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_11-2>li{counter-increment:lst-ctn-kix_list_11-2}#doc9861706 .lst-kix_list_9-4>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_11-3>li:before{content:»» counter(lst-ctn-kix_list_11-3,decimal) «. «}#doc9861706 ol.lst-kix_list_10-0{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_2-8{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_11-5>li:before{content:»» counter(lst-ctn-kix_list_11-5,lower-roman) «. «}#doc9861706 ul.lst-kix_list_2-2{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_2-3{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_2-0{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_2-1{list-style-type:none}#doc9861706 ol.lst-kix_list_8-0{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_9-8>li:before{content:» «}#doc9861706 ul.lst-kix_list_2-6{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_1-1>li:before{content:» «}#doc9861706 ul.lst-kix_list_2-7{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_11-7>li:before{content:»» counter(lst-ctn-kix_list_11-7,lower-latin) «. «}#doc9861706 ul.lst-kix_list_2-4{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_2-5{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_1-3>li:before{content:» «}#doc9861706 ul.lst-kix_list_10-8{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_10-7{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_1-7>li:before{content:» «}#doc9861706 ul.lst-kix_list_10-6{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_10-5{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_10-4{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_10-3{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_1-5>li:before{content:» «}#doc9861706 ul.lst-kix_list_10-2{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_10-1{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_2-1>li:before{content:» «}#doc9861706 ol.lst-kix_list_6-0.start{counter-reset:lst-ctn-kix_list_6-0 0}#doc9861706 .lst-kix_list_2-3>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_11-8>li{counter-increment:lst-ctn-kix_list_11-8}#doc9861706 ol.lst-kix_list_11-6{list-style-type:none}#doc9861706 ol.lst-kix_list_11-7{list-style-type:none}#doc9861706 ol.lst-kix_list_11-8{list-style-type:none}#doc9861706 ol.lst-kix_list_11-2{list-style-type:none}#doc9861706 ol.lst-kix_list_11-3{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_3-0>li:before{content:»\0025cf «}#doc9861706 ol.lst-kix_list_11-4{list-style-type:none}#doc9861706 ol.lst-kix_list_11-5{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_5-7{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_5-8{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_3-1>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_3-2>li:before{content:» «}#doc9861706 ul.lst-kix_list_5-5{list-style-type:none}#doc9861706 ol.lst-kix_list_11-0{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_5-6{list-style-type:none}#doc9861706 ol.lst-kix_list_11-1{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_8-1>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_8-2>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_6-0>li{counter-increment:lst-ctn-kix_list_6-0}#doc9861706 .lst-kix_list_8-0>li{counter-increment:lst-ctn-kix_list_8-0}#doc9861706 .lst-kix_list_3-5>li:before{content:» «}#doc9861706 ul.lst-kix_list_5-0{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_10-0>li{counter-increment:lst-ctn-kix_list_10-0}#doc9861706 .lst-kix_list_3-4>li:before{content:» «}#doc9861706 ul.lst-kix_list_5-3{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_3-3>li:before{content:» «}#doc9861706 ul.lst-kix_list_5-4{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_5-1{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_8-0>li:before{content:»» counter(lst-ctn-kix_list_8-0,decimal) «. «}#doc9861706 ul.lst-kix_list_5-2{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_8-7>li:before{content:» «}#doc9861706 ol.lst-kix_list_11-5.start{counter-reset:lst-ctn-kix_list_11-5 0}#doc9861706 .lst-kix_list_3-8>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_8-5>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_11-1>li{counter-increment:lst-ctn-kix_list_11-1}#doc9861706 .lst-kix_list_8-6>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_8-3>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_3-6>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_3-7>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_8-4>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_11-2>li:before{content:»» counter(lst-ctn-kix_list_11-2,lower-roman) «. «}#doc9861706 .lst-kix_list_11-1>li:before{content:»» counter(lst-ctn-kix_list_11-1,lower-latin) «. «}#doc9861706 .lst-kix_list_11-0>li:before{content:»» counter(lst-ctn-kix_list_11-0,decimal) «. «}#doc9861706 .lst-kix_list_8-8>li:before{content:» «}#doc9861706 ol.lst-kix_list_11-6.start{counter-reset:lst-ctn-kix_list_11-6 0}#doc9861706 .lst-kix_list_4-8>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_4-7>li:before{content:» «}#doc9861706 ul.lst-kix_list_4-8{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_4-6{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_4-7{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_4-0{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_4-1{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_4-4{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_4-5{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_4-2{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_4-3{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_11-3>li{counter-increment:lst-ctn-kix_list_11-3}#doc9861706 ol.lst-kix_list_11-0.start{counter-reset:lst-ctn-kix_list_11-0 0}#doc9861706 ol.lst-kix_list_8-0.start{counter-reset:lst-ctn-kix_list_8-0 0}#doc9861706 .lst-kix_list_7-0>li:before{content:»» counter(lst-ctn-kix_list_7-0,decimal) «. «}#doc9861706 .lst-kix_list_2-6>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_2-4>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_2-8>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_7-1>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_7-5>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_7-3>li:before{content:» «}#doc9861706 ol.lst-kix_list_11-1.start{counter-reset:lst-ctn-kix_list_11-1 0}#doc9861706 ul.lst-kix_list_7-5{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_10-0>li:before{content:»» counter(lst-ctn-kix_list_10-0,decimal) «. «}#doc9861706 ul.lst-kix_list_7-6{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_7-3{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_7-4{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_7-7{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_7-8{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_11-6>li{counter-increment:lst-ctn-kix_list_11-6}#doc9861706 ul.lst-kix_list_7-1{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_7-2{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_7-7>li:before{content:» «}#doc9861706 ol.lst-kix_list_10-0.start{counter-reset:lst-ctn-kix_list_10-0 0}#doc9861706 .lst-kix_list_11-4>li{counter-increment:lst-ctn-kix_list_11-4}#doc9861706 .lst-kix_list_10-4>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_10-8>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_4-0>li:before{content:»\0025cf «}#doc9861706 .lst-kix_list_10-2>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_4-4>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_4-2>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_4-6>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_9-3>li:before{content:» «}#doc9861706 ol.lst-kix_list_7-0.start{counter-reset:lst-ctn-kix_list_7-0 0}#doc9861706 .lst-kix_list_10-6>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_9-1>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_9-7>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_11-4>li:before{content:»» counter(lst-ctn-kix_list_11-4,lower-latin) «. «}#doc9861706 .lst-kix_list_9-5>li:before{content:» «}#doc9861706 ul.lst-kix_list_6-6{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_6-7{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_6-4{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_6-5{list-style-type:none}#doc9861706 ul.lst-kix_list_6-8{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_11-6>li:before{content:»» counter(lst-ctn-kix_list_11-6,decimal) «. «}#doc9861706 .lst-kix_list_1-0>li:before{content:»\0025cf «}#doc9861706 ul.lst-kix_list_6-2{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_11-8>li:before{content:»» counter(lst-ctn-kix_list_11-8,lower-roman) «. «}#doc9861706 ul.lst-kix_list_6-3{list-style-type:none}#doc9861706 ol.lst-kix_list_11-3.start{counter-reset:lst-ctn-kix_list_11-3 0}#doc9861706 .lst-kix_list_1-2>li:before{content:» «}#doc9861706 ul.lst-kix_list_6-1{list-style-type:none}#doc9861706 .lst-kix_list_1-4>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_1-6>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_2-0>li:before{content:»\0025cf «}#doc9861706 .lst-kix_list_11-5>li{counter-increment:lst-ctn-kix_list_11-5}#doc9861706 ol.lst-kix_list_11-4.start{counter-reset:lst-ctn-kix_list_11-4 0}#doc9861706 .lst-kix_list_1-8>li:before{content:» «}#doc9861706 .lst-kix_list_2-2>li:before{content:» «}#doc9861706 ol{margin:0;padding:0}#doc9861706 table td,table th{padding:0}#doc9861706 .c13{border-right-style:solid;padding:0pt 5.4pt 0pt 5.4pt;border-bottom-color:#000000;border-top-width:0pt;border-right-width:0pt;border-left-color:#000000;vertical-align:middle;border-right-color:#000000;border-left-width:0pt;border-top-style:solid;border-left-style:solid;border-bottom-width:0pt;width:48pt;border-top-color:#000000;border-bottom-style:solid}#doc9861706 .c12{border-right-style:solid;padding:0pt 5.4pt 0pt 5.4pt;border-bottom-color:#000000;border-top-width:0pt;border-right-width:0pt;border-left-color:#000000;vertical-align:top;border-right-color:#000000;border-left-width:0pt;border-top-style:solid;border-left-style:solid;border-bottom-width:0pt;width:389.8pt;border-top-color:#000000;border-bottom-style:solid}#doc9861706 .c16{border-right-style:solid;padding:0pt 5.4pt 0pt 5.4pt;border-bottom-color:#000000;border-top-width:0pt;border-right-width:0pt;border-left-color:#000000;vertical-align:top;border-right-color:#000000;border-left-width:0pt;border-top-style:solid;border-left-style:solid;border-bottom-width:0pt;width:26.7pt;border-top-color:#000000;border-bottom-style:solid}#doc9861706 .c24{padding-top:5pt;padding-bottom:5pt;line-height:1.5;orphans:2;widows:2;text-align:justify}#doc9861706 .c1{vertical-align:baseline;font-size:12pt;font-family:»Times New Roman»;font-weight:normal;text-decoration:underline}#doc9861706 .c21{vertical-align:baseline;font-size:12pt;font-family:»Arial»;color:#ffffff;font-weight:bold}#doc9861706 .c0{vertical-align:baseline;font-size:12pt;font-family:»Times New Roman»;font-style:italic;font-weight:bold}#doc9861706 .c3{padding-top:0pt;padding-bottom:0pt;line-height:1.5;text-align:center;height:11pt}#doc9861706 .c18{vertical-align:baseline;font-size:12pt;font-family:»Times New Roman»;font-weight:bold}#doc9861706 .c15{vertical-align:baseline;font-size:10pt;font-family:»Times New Roman»;font-weight:normal}#doc9861706 .c22{margin-left:-5.4pt;border-spacing:0;border-collapse:collapse;margin-right:auto}#doc9861706 .c2{padding-top:0pt;padding-bottom:0pt;line-height:1.5;text-align:justify}#doc9861706 .c27{padding-top:0pt;padding-bottom:0pt;line-height:1.0;margin-right:18pt}#doc9861706 .c5{vertical-align:baseline;font-size:12pt;font-family:»Times New Roman»;font-weight:normal}#doc9861706 .c30{background-color:#ffffff;max-width:453.7pt;padding:56.7pt 56.7pt 85pt 85pt}#doc9861706 .c8{padding-top:0pt;padding-bottom:0pt;line-height:1.5}#doc9861706 .c26{padding-top:36pt;padding-bottom:0pt;line-height:1.0}#doc9861706 .c29{padding-top:0pt;padding-bottom:0pt;line-height:1.15}#doc9861706 .c6{color:#000000;text-decoration:none;font-style:normal}#doc9861706 .c14{margin-left:36pt;padding-left:0pt}#doc9861706 .c19{padding:0;margin:0}#doc9861706 .c25{color:#000000}#doc9861706 .c9{font-style:normal}#doc9861706 .c7{height:0pt}#doc9861706 .c4{height:11pt}#doc9861706 .c17{text-align:center}#doc9861706 .c28{font-style:italic}#doc9861706 .c23{color:#ffffff}#doc9861706 .c20{text-indent:36pt}#doc9861706 .c11{text-align:left}#doc9861706 .c10{text-align:right}#doc9861706 .title{padding-top:24pt;color:#000000;font-weight:bold;font-size:36pt;padding-bottom:6pt;font-family:»Arial»;line-height:1.15;page-break-after:avoid;orphans:2;widows:2;text-align:left}#doc9861706 .subtitle{padding-top:18pt;color:#666666;font-size:24pt;padding-bottom:4pt;font-family:»Georgia»;line-height:1.15;page-break-after:avoid;font-style:italic;orphans:2;widows:2;text-align:left}#doc9861706 li{color:#000000;font-size:11pt;font-family:»Arial»}#doc9861706 p{margin:0;color:#000000;font-size:11pt;font-family:»Arial»}#doc9861706 h2{padding-top:24pt;color:#000000;font-weight:bold;font-size:24pt;padding-bottom:6pt;font-family:»Arial»;line-height:1.15;page-break-after:avoid;orphans:2;widows:2;text-align:left}#doc9861706 h3{padding-top:18pt;color:#000000;font-weight:bold;font-size:18pt;padding-bottom:4pt;font-family:»Arial»;line-height:1.15;page-break-after:avoid;orphans:2;widows:2;text-align:left}#doc9861706 h4{padding-top:14pt;color:#000000;font-weight:bold;font-size:14pt;padding-bottom:4pt;font-family:»Arial»;line-height:1.15;page-break-after:avoid;orphans:2;widows:2;text-align:left}#doc9861706 h5{padding-top:12pt;color:#000000;font-weight:bold;font-size:12pt;padding-bottom:2pt;font-family:»Arial»;line-height:1.15;page-break-after:avoid;orphans:2;widows:2;text-align:left}#doc9861706 h5{padding-top:11pt;color:#000000;font-weight:bold;font-size:11pt;padding-bottom:2pt;font-family:»Arial»;line-height:1.15;page-break-after:avoid;orphans:2;widows:2;text-align:left}#doc9861706 h6{padding-top:10pt;color:#000000;font-weight:bold;font-size:10pt;padding-bottom:2pt;font-family:»Arial»;line-height:1.15;page-break-after:avoid;orphans:2;widows:2;text-align:left}#doc9861706 ]]>

I городской научно-практический марафон «Шажок в науку»

I этап

СЕКЦИЯ МАТЕМАТИКИ

Принцип Дирихле.

Выполнена учеником 6 класса

Муниципального образовательного учреждения

 «Основная общеобразовательная школа №223»

г.Заречного

Лившицом Григорием

Научный руководитель –

учитель математики

 Жилякова Т.Н.

2009 год

Оглавление:

           

                                                                                                                                            Стр.                                                        

Введение.    

3

1

Принцип Дирихле.

1.1

История принципа Дирихле.

4

1.2

Формулировки принципа Дирихле.

4

2.

Применение принципа Дирихле и способа доказательства от противного.

5

3.

Заключение.

6

Список использованной литературы.

7

Приложение.

Введение.

Многие вещи нам непонятны не потому,

что наши понятия слабы; но потому, что сии

вещи не входят в круг наших понятий.

Козьма Прутков

Математика – один из главных школьных предметов. Умение решать задачи, особенно олимпиадные, всегда являлось одним из показателей математической одаренности ученика. Что же такое олимпиадные задачи? Существует такая трактовка: олимпиадные задачи – это задачи, при решении которых используются специальные методы, как правило, не рассматриваемые в школе на уроке.  Значит, решение таких задач способствует развитию не только интеллектуальных способностей учащихся, но развивает их творческие способности и познавательный интерес.  В данной работе подробно изучается принцип Дирихле, который позволяет находить верное решение в нестандартной ситуации.

Интерес к данному принципу возник при решении следующей задачи:

В классе 30 учеников. В диктанте Вова сделал 13 ошибок, а остальные —  меньше. Докажите, что по крайней мере 3 ученика сделали одно и то же число ошибок.

Итак, тема данной работы: Принцип Дирихле.

Объект исследования – сам принцип Дирихле и его формулировки.

Предмет исследования – задачи, решаемые с использованием принципа.

Целью исследования было изучение принципа Дирихле и класса задач, решаемых этим способом.

Поэтому данная работа является обобщением возможностей применения на практике различных формулировок принципа.

Задачи исследования:

  1. Изучить различные формулировки принципа Дирихле.
  2. Подобрать и решить ряд задач на применение этого принципа и его возможных формулировок.
  3. Создать буклет с набором  задач по данной тематике.

1. Принцип Дирихле.

1.1. История возникновения принципа Дирихле

Один математик сказал, что Дирихле по частоте упоминания школьниками всегда обеспечено одно из самых высших мест. Кто же такой Петер Густав Лежен Дирихле? Это великий немецкий математик, который изучал арифметику, математический анализ, механику и математическую физику. Он, разумеется, и не подозревал, что его именем назовут столь простой и важный принцип, хотя часто использовал подобные рассуждения при доказательстве своих теорем.

1.2.Формулировки принципа Дирихле.

В несерьезной форме принцип Дирихле гласит: «Нельзя посадить 7 кроликов в 3 клетки, чтобы в каждой было не больше 2 кроликов».

Существует несколько формулировок данного принципа.

1. «Если в n клетках сидит m зайцев, причем m >n, то хотя бы в одной клетке сидят, по крайней мере, два зайца».

Доказывается данный принцип Дирихле методом доказательства от противного:

Пусть не найдется такой клетки, в которой сидят два зайца, тогда количество зайцев m должно быть меньше или равно количеству клеток n, что приводит нас к противоречию.

2. «Пусть в n клетках сидят m зайцев, причем n > m. Тогда найдется хотя бы одна пустая клетка».

Доказательство:

Пусть нет ни одной пустой клетки. Тогда количество зайцев m должно совпадать с количеством клеток n (если в каждой клетке хотя бы по одному зайцу) или быть больше, что противоречит условию.

3.  «Если m зайцев сидят в n клетках, то найдется клетка, в которой не менее m/n зайцев».

Не надо бояться дробного числа зайцев – если получается, что в ящике не меньше 7/3 зайцев, значит, их больше двух.

Доказательство:

Допустим, что в каждой клетке число зайцев меньше, чем m/n.. Тогда в n клетках вместе зайцев меньше, чем n • (m/n) = m. Противоречие!

4. «Если в n клетках сидят m зайцев и m > kn + 1 , то в какой-то из клеток сидят, по крайней мере, k + 1 заяц» (обобщенный принцип)

Доказательство:

Пусть не найдется такой клетки, то есть  в каждой из n клеток сидят по k зайцев, тогда зайцев должно быть  k•n, а по условию зайцев как минимум на одного больше. Пришли к противоречию с условием. Значит, есть клетка, в которой сидят k + 1 заяц.

Некоторые задачи на применение данного принципа также можно решить, используя метод доказательства от противного, но не все.

На первый взгляд, непонятно, почему это совершенно очевидное предложение, тем не менее, является мощным математическим методом решения задач, причем самых разнообразных. Всё дело оказывается в том, что в каждой конкретной задаче нелегко понять, что же здесь выступает в роли «зайцев», а что — в роли «клеток». И почему надо, чтобы «зайцев» было больше, чем «клеток». Выбор «зайцев» и «клеток» часто неочевиден. Далеко не всегда по формулировке задачи можно определить, что следует применить принцип Дирихле.

Таким образом, применяя данный метод, надо:

1)   определить, что удобно в задаче принять за «клетки», а что за «зайцев»;    

2)   получить «клетки». Чаще всего «клеток» меньше (больше), чем «зайцев» на одну;

3)   выбрать для решения требуемую формулировку принципа Дирихле.

2. Применение принципа Дирихле

Попробуем решить задачи с применением этого метода.

1. В классе 35 учеников. Можно ли утверждать, что среди них найдутся хотя бы два ученика, фамилии которых начинаются с одной буквы.

«ЗАЙЦЫ» — 35 учеников

«КЛЕТКИ»- Буквы русского алфавита. Исключая Ъ,Ь,Ы, таких букв 30.

Задача свелась к тому, чтобы рассадить 35 зайцев в 30 клеток. Количество зайцев больше количества клеток. Используя принцип Дирихле (формулировка 1), можно сделать вывод, что найдутся хотя бы 2 ученика, фамилии которых начинаются с одной буквы.

Или от противного: Пусть каждый ученик начальной буквой своей фамилии имеют различные буквы алфавита. Так как учеников 35, то и букв в алфавите должно быть не меньше. А мы точно знаем, что их 33. поэтому такая ситуация невозможна. Значит,  будут существовать хотя бы два ученика, чьи фамилии начинаются с одной буквы.

2. На дискотеку в студенческое общежитие, в котором 42 комнаты, пришли 36 гостей. Докажите, что найдется комната, в которую не пришел ни один гость.

«ЗАЙЦЫ» — 36 гостей

«КЛЕТКИ»- 42 комнаты.

Теперь необходимо рассадить 36 «зайцев» в 42 «клетки». Так как «зайцев» меньше, чем «клеток», то, используя принцип Дирихле (формулировка 2), можно сделать вывод, что найдется хотя бы одна пустая комната. На самом деле их как минимум 42-36=6.

Или от противного: Пусть в каждую комнату пришел гость, тогда гостей в общежитии должно быть как минимум 42, что противоречит условию. Значит, найдется комната, в которую не пришел ни один гость.  

3. В классе 40  учеников. Докажите, что среди них найдутся 4 ученика, отмечающие день рождения в одном месяце.

«ЗАЙЦЫ» — 40 учеников

«КЛЕТКИ»- 12 месяцев

Нам нужно рассадить 40 «зайцев» в 12 «клеток». Используя принцип Дирихле (формулировка 3), можем сделать вывод, что найдется «клетка», в которой сидят не менее 40/12=3 1/3 «зайцев», то есть как минимум 4 «зайца». Значит, можно утверждать, что найдутся 4 ученика, отмечающие день рождения в одном месяце.

Или от противного: Пусть нет 4 учеников, отмечающих день рождения в одном месяце. Тогда их должно быть 3, получается, что в классе должно быть не больше  12*3=36 учеников, что противоречит условию задачи.

4. В магазин привезли 26 ящиков с яблоками трех сортов, причем в каждом ящике лежали яблоки одного сорта. Найдутся ли 9 ящиков одного сорта?

«ЗАЙЦЫ» — 26 ящиков

«КЛЕТКИ»- 3 сорта

Осталось рассадить 26 «зайцев» в 3 «клетки». Так как 26> 3·8+1, то, используя принцип Дирихле (формулировка 4), можем утверждать, что в какой – то из «клеток» сидят 8+1=9 «зайцев». Значит,  найдутся 9 ящиков одного сорта.

От противного: Пусть ящиков одного сорта будет не больше 9, то есть 8. Тогда должно быть всего не более 8*3=24 ящиков яблок. Что противоречит условию.

Вернемся к задаче: В классе 30 учеников. В диктанте Вова сделал 13 ошибок, а остальные —  меньше. Докажите, что по крайней мере 3 ученика сделали одно и то же число ошибок.

Количество ошибок может быть записано числами от 0 до 12, то есть 13 различных вариантов, их и примем за «КЛЕТКИ». Учеников, кроме Вовы, 29 – их примем за «ЗАЙЦЕВ». Осталось рассадить 29 «зайцев» в 13 «клеток». Так как 29> 13*2+1, то, согласно обобщенному принципу Дирихле, существует «клетка», в которой сидят по крайней мере 2+1=3 «зайца». Таким образом, можно утверждать, что в классе есть 3 человека, сделавших одинаковое количество ошибок.

3. Заключение.

При выполнении этой работы был исследован класс задач на применение принципа Дирихле и различных его формулировок. В ходе работы задачи были решены 2 способами: принципом Дирихле и способом доказательства от противного, то есть мы познакомились с двумя способами решения олимпиадных задач. А также был создан буклет с основными видами задач. (см.Приложение)

Литература:

1. Готовимся к олимпиадам по математике: учеб. метод. пособие/

А.В.Фарков. — М.: Издательство «Экзамен»,2007.

2. Математический праздник. –М.:Бюро Квантум, 2004.(Библиотечка «Квант», вып.88)

3.Популярная комбинаторика /Н.Я.Виленкин – М.:Издательство «Наука», 1975.

4. Андреев А.A., Савин А.Н., Саушкин М.Н. «Принцип Дирихле» (сайт Путеводитель В МИРЕ НАУКИ для школьников http: ermine.narod.ru).


1. 16 учеников сидят за круглым столом, причем больше половины из них девушки. Докажите, что какие-то 2 девушки сидят напротив друг друга.

Образуем 8 пар, в каждую пару включим учеников, сидящих друг против друга.

Тогда «ЗАЙЦЫ» — девушки

«КЛЕТКИ»- 8 пар

Так как девушек больше половины, то есть восьми, то найдется «клетка» (пара), в которой будут находиться 2 девушки (формулировка1 принципа Дирихле).

nsportal.ru

Интегрирование определенного интеграла по частям: Формула интегрирования по частям в определенном интеграле | Высшая математика | Студенту | Статьи и обсуждение вопросов образования в Казахстане | Образовательный сайт Казахстана

Интегрирование определенного интеграла по частям: Формула интегрирования по частям в определенном интеграле | Высшая математика | Студенту | Статьи и обсуждение вопросов образования в Казахстане | Образовательный сайт Казахстана

1.6. Метод интегрирования по частям в определенном интеграле



Здесь новизны еще меньше. Всё, что справедливо для неопределенного интеграла, в полной мере справедливы и для определенного интеграла. Плюсом идёт то, что в формуле интегрирования по частям добавляются пределы интегрирования:

Формулу Ньютона-Лейбница здесь нужно применить дважды: для произведения   и после того, как мы возьмём интеграл . Ну и, конечно, подынтегральные функции должна быть непрерывны на , ибо на «нет» и интеграла нет.

Пример я подобрал не самый простой, но очень и очень познавательный:

Пример 8
Вычислить определенный интеграл

Сразу начинаем решение и сразу прерываем его «звёздочкой». Этот тип интеграла не встречался ранее, он тоже берётся по частям. Используем стандартную схему интегрирования по частям:

Интеграл от квадрата тангенса я разбирал в 1-й части курса, но на чистовике, естественно, всё расписываем подробно, вспоминая заодно насущные тригонометрические формулы:

Далее открываем решение и на первом шаге

(1) расписываем правую часть формулы :

(2) Для произведения применяем формулу Ньютона-Лейбница. Для оставшегося интеграла используем свойство линейности, разделяя его на два интеграла. Не путаемся в знаках!

(3) Берем два оставшихся интеграла. Интеграл  также разобран ранее, однако, не поленюсь:

(4) Применяем формулу Ньютона-Лейбница для двух найденных первообразных.

Далее ответ доводится «до ума». Повторюсь, будьте ПРЕДЕЛЬНО ВНИМАТЕЛЬНЫ при подстановках и заключительных вычислениях. Здесь допускают ошибки чаще всего.

Если честно, я недолюбливаю формулу  и, по возможности, … обхожусь вообще без нее! Рассмотрим второй способ решения, который, с моей точки зрения, более рационален:

На первом этапе находим неопределенный интеграл:

Интегрируем по частям:

Первообразная функция найдена. …Кстати, все ли поняли, почему в определённом интеграле не имеет смысла приплюсовывать константу ?

В чём преимущество такого похода? Не нужно «таскать за собой» пределы интегрирования, действительно, замучаться можно десяток раз записывать мелкие значки пределов интегрирования.

На втором этапе проводим проверку (обычно на черновике).

Тоже логично. Ведь если неправильно найден неопределённый интеграл, то… правильно! И это лучше выяснить немедленно, дифференцируем ответ:

 – получена исходная подынтегральная функция, значит, первообразная найдена верно.

И третий этап – применение формулы Ньютона-Лейбница:

Здесь тоже есть существенная выгода! – это гораздо меньший риск запутаться в подстановках и вычислениях, т.к. формула Ньютона-Лейбница применяется всего лишь один раз.

Рассмотренный алгоритм решения
можно применить для любого определенного интеграла!

И нужно, если интеграл трудный. Так, если «чайник» решит разобранный интеграл по формуле  (1-м способом), то 99% где-нибудь допустит ошибку.

Уважаемый студент, распечатай и наклей рядом с формулой Ньютона-Лейбница:

1) Сначала находим неопределенный интеграл (первообразную функцию). Если не получилось, повышаем свои навыки интегрирования.

2) Проверяем найденную первообразную дифференцированием. Здесь, кстати, может статься, позабылись производные – и тогда самое время подтянуть свои навыки!

3) Используем формулу Ньютона-Лейбница. Все вычисления проводим ПРЕДЕЛЬНО ВНИМАТЕЛЬНО – тут самое слабое звено задания. Царь тут!

И на холодную закуску интеграл для самостоятельного решения.

Пример 9
Вычислить определенный интеграл

1. xdx. \]

Интегрирование по частям. Первая часть.

В этой теме мы подробно поговорим вычислении неопределённых интегралов с помощью так называемой «формулы интегрирования по частям». Нам понадобится таблица неопределенных интегралов и таблица производных. В первой части будут разобраны стандартные примеры, которые большей частью встречаются в типовых расчётах и контрольных работах. Более сложные примеры разобраны во второй части.

Постановка задачи в стандартном случае следующая. Допустим, под интегралом у нас расположены две функции разной природы: многочлен и тригонометрическая функция, многочлен и логарифм, многочлен и обратная тригонометрическая функция и так далее. В этой ситуации выгодно отделить одну функцию от другой. Грубо говоря, имеет смысл разбить подынтегральное выражение на части, – и разобраться с каждой частью по отдельности. Отсюда и название: «интегрирование по частям». Применение этого метода основано на следующей теореме:

Пусть функции $u(x)$ и $v(x)$ дифференцируемы на некотором промежутке, и на этом промежутке существует интеграл $\int v \; du$. Тогда на этом же промежутке существует и интеграл $\int u \; dv$, при этом верно следущее равенство:

$$ \begin{equation} \int u \; dv=u\cdot v-\int v\; du \end{equation} $$

Формулу (1) и называют «формулой интегрирования по частям». Иногда, применяя вышеуказанную теорему, говорят о использовании «метода интегрирования по частям». Нам будет важна суть этого метода, которую и рассмотрим на примерах. Существует несколько стандартных случаев, в которых явно применима формула (1). Именно эти случаи и станут темой данной страницы. Пусть $P_n(x)$ – многочлен n-й степени. Введём два правила:

Правило №1

Для интегралов вида $\int P_n(x) \ln x \;dx$, $\int P_n(x) \arcsin x \;dx$, $\int P_n(x) \arccos x \;dx$, $\int P_n(x)\arctg x \;dx$, $\int P_n(x) \arcctg x \;dx$ принимаем $dv=P_n(x)dx$. 2+14x-5)$. Т.е. запись $\ln x$ нужно воспринимать как своего рода обобщение.

Ещё один момент. Бывает, что формулу интегрирования по частям приходится применять несколько раз. Об этом поговорим подробнее в примерах №4 и №5. Теперь перейдём непосредственно к решению типичных задач. Решение задач, уровень которых чуть выше стандартных, разбирается во второй части.

Пример №1

Найти $\int (3x+4) \cos (2x-1) \; dx$.

Решение

Под интегралом расположен многочлен $3x+4$ и тригонометрическая функция $\cos (2x-1)$. Это классический случай для применения формулы (1), поэтому возьмём заданный интеграл по частям. Формула (1) требует, чтобы интеграл $\int (3x+4) \cos (2x-1) \; dx$ был представлен в форме $\int u \; dv$. Нам нужно выбрать выражения для $u$ и для $dv$. Можно в качестве $u$ принять $3x+4$, тогда $dv=\cos (2x-1)dx$. Можно взять $u=\cos (2x-1)$, тогда $dv=(3x+4)dx$. Чтобы сделать правильный выбор обратимся к правилу №2. Заданный интеграл $\int (3x+4) \cos (2x-1) \; dx$ подпадает под вид $\int P_n(x) \cos x \;dx$ (многочлен $P_n(x)$ в нашем интеграле имеет вид $3x+4$). Согласно правилу №2 нужно выбрать $u=P_n(x)$, т.е. в нашем случае $u=3x+4$. Так как $u=3x+4$, то $dv=\cos(2x-1)dx$.

Однако недостаточно просто выбрать $u$ и $dv$. Нам еще понадобятся значения $du$ и $v$. Так как $u=3x+4$, то:

$$ du=d(3x+4)=(3x+4)’dx=3dx.$$

Теперь разберёмся с функцией $v$. Так как $dv=\cos(2x-1)dx$, то согласно определению неопределённого интеграла имеем: $ v=\int \cos(2x-1)\; dx$. Чтобы найти нужный интеграл применим внесение под знак дифференциала:

$$ v=\int \cos(2x-1)\; dx=\frac{1}{2}\cdot \int \cos(2x-1)d(2x-1)=\frac{1}{2}\cdot \sin(2x-1)+C=\frac{\sin(2x-1)}{2}+C. $$

Однако нам нужно не всё бесконечное множество функций $v$, которое описывает формула $\frac{\sin(2x-1)}{2}+C$. Нам нужна какая-то одна функция из этого множества. Чтобы получить искомую функцию нужно вместо $C$ подставить какое-либо число. Проще всего, разумеется, подставить $C=0$, получив при этом $v=\frac{\sin(2x-1)}{2}$.

Итак, соберём всё вышеизложенное воедино. Мы имеем: $u=3x+4$, $du=3dx$, $dv=\cos(2x-1)dx$, $v=\frac{\sin(2x-1)}{2}$. Подставляя всё это в правую часть формулы (1) будем иметь:

$$ \int (3x+4) \cos (2x-1) \; dx=(3x+4)\cdot\frac{\sin(2x-1)}{2}-\int \frac{\sin(2x-1)}{2}\cdot 3dx. $$

Осталось, по сути, только найти $\int\frac{\sin(2x-1)}{2}\cdot 3dx$. Вынося константу (т.е. $\frac{3}{2}$) за знак интеграла и применяя метод внесения под знак дифференциала, получим:

$$ (3x+4)\cdot \frac{\sin(2x-1)}{2}-\int \frac{\sin(2x-1)}{2}\cdot 3dx= \frac{(3x+4)\cdot\sin(2x-1)}{2}-\frac{3}{2}\int \sin(2x-1) \;dx= \\ =\frac{(3x+4)\cdot\sin(2x-1)}{2}-\frac{3}{4}\int \sin(2x-1) \;d(2x-1)= \frac{(3x+4)\cdot\sin(2x-1)}{2}-\frac{3}{4}\cdot (-\cos (2x-1))+C=\\ =\frac{(3x+4)\cdot\sin(2x-1)}{2}+\frac{3}{4}\cdot \cos (2x-1)+C. $$

Итак,

$$\int (3x+4) \cos (2x-1) \; dx=\frac{(3x+4)\cdot\sin(2x-1)}{2}+\frac{3}{4}\cdot \cos (2x-1)+C.$$

В сокращенном виде процесс решения записывают так:

$$ \int (3x+4) \cos (2x-1) \; dx=\left | \begin{aligned} & u=3x+4; \; du=3xdx.\\ & dv=\cos(2x-1)dx; \; v=\frac{\sin(2x-1)}{2}. \end{aligned} \right |=\\ =(3x+4)\cdot\frac{\sin(2x-1)}{2}-\int \frac{\sin(2x-1)}{2}\cdot 3dx= \frac{(3x+4)\cdot\sin(2x-1)}{2}-\frac{3}{2}\int \sin(2x-1) \;dx=\\ =\frac{(3x+4)\cdot\sin(2x-1)}{2}-\frac{3}{4}\cdot (-\cos (2x-1))+C= \frac{(3x+4)\cdot\sin(2x-1)}{2}+\frac{3}{4}\cdot \cos (2x-1)+C. $$

Неопределённый интеграл по частям найден, осталось лишь записать ответ.

Ответ: $\int (3x+4) \cos (2x-1) \; dx=\frac{(3x+4)\cdot\sin(2x-1)}{2}+\frac{3}{4}\cdot \cos (2x-1)+C$.

Полагаю, здесь не обойдётся без вопроса, поэтому попробую сформулировать его и дать ответ.

Вопрос

Почему мы приняли именно $u=3x+4$ и $dv=\cos(2x-1)dx$? Да, интеграл был решён. Но, может быть, если бы мы взяли $u=\cos (2x-1)$ и $dv=(3x+4)dx$ интеграл тоже был бы найден!

Ответ

Нет, если принять $u=\cos (2x-1)$ и $dv=(3x+4)dx$, то ничего хорошего с этого не выйдет, – интеграл не упростится. 2\cdot\cos(3x+1)}{3} +\frac{2x\sin(3x+1)}{9}-\frac{43\cos(3x+1)}{27}+C$.

Применение метода интегрирования по частям в несколько нестандартных случаях, не подпадающих под действие правил №1 и №2, будет дано во второй части.

Интегрирование по частям

Метод интегрирования по частям используется тогда, когда нужно упростить имеющийся неопределенный интеграл или свести его к табличному значению. Чаще всего он применяется в случае наличия показательных, логарифмических, прямых и обратных тригонометрических формул и их сочетаний в подынтегральном выражении.

Основная формула, необходимая для использования этого метода, выглядит так:

∫f(x)dx=∫u(x)d(v(x))=u(x)v(x)-∫v(x)d(u(x))

Она означает, что нам нужно сначала представить выражение под интегралом в качестве произведения функции u(x) и дифференциала функции v(x). После этого мы вычисляем значение функции v(x) каким-либо методом (чаще всего применяется метод непосредственного интегрирования), а полученные выражения подставляем в указанную формулу, сводя исходный интеграл к разности u(x)v(x)-∫v(x)d(u(x)). Полученный в итоге интеграл также можно взять, используя любой метод интегрирования.

Рассмотрим задачу, в которой нужно найти множество первообразных функции логарифма.

Пример 1

Вычислите неопределенный интеграл ∫ln(x)dx.

Решение

Используем метод интегрирования по частям. Для этого берем ln(x) как функцию u(x), а остаток подынтегрального выражения – как d(v(x)). В итоге получаем, что ln(x)dx=u(x)d(v(x)), где u(x)=ln(x), d(v(x))=dx.

Дифференциалом функции u(x) является d(u(x))-u'(x)dx=dxx, а функция v(x) может быть представлена как v(x)=∫d(v(x))=∫dx=x

Важно: константа C при вычислении функции v(x) будет считаться равной 0.

Подставим то, что у нас получилось, в формулу интегрирования по частям:

∫ln(x)dx=u(x)v(x)-∫v(x)d(u(x))==ln(x)·x-∫x·dxx=ln(x)·x-∫dx=ln(x)·x-x+C1==x(ln(x)-1)+C

где C=-C1

Ответ: ∫ln(x)dx=x(ln(x)-1)+C.

Наиболее сложным в применении данного метода является выбор, какую именно часть исходного выражения под интегралом взять в качестве u(x), а какую – d(v(x)).

Разберем несколько стандартных случаев.

Если у нас в условии стоят интегралы вида ∫Pn(x)·eaxdx, ∫Pn(x)·sin(ax)dx либо ∫Pn(x)·cos(ax)dx, где a является коэффициентом, а  Pn(x) – многочленом степени n, то в качестве функции u(x) нужно взять именно Pn(x).

Пример 2

Найдите множество первообразных функции f(x)=(x+1)·sin(2x).

Решение

Мы можем взять по частям неопределенный интеграл ∫(x+1)·sin(2x)dx. Берем x+1 в качестве u(x) и sin(2x)dx в качестве d(v(x)), то есть d(u(x)) = d(x+1) = dx.

Используя непосредственное интегрирование, получим:

v(x)=∫sin(2x)dx=-12cos(2x)

Подставляем в формулу интегрирования по частям:

∫(x+1)·sin(2x)dx=u(x)v(x)-∫v(x)d(u(x))==(x+1)·-12cos(2x)-∫-12cos(2x)dx==-12(x+1)·cos(2x)+12∫cos(2x)·d(x)==-12(x+1)·cos(2x)+14sin(2x)+C

Ответ: ∫(x+1)·sin(2x)dx=-12(x+1)·cos(2x)+14sin(2x)+C.

Пример 3

Вычислите неопределенный интеграл ∫(x2+2x)exdx.

Решение

Берем многочлен второго порядка x2+2x в качестве u(x) и d(v(x))-exdx.

∫x2+2xexdx=u(x)=x2+2x, d(v(x))=exdxd(u(x))=(2x+2)dx, v(x)=∫exdx=ex==u(x)v(x)-∫v(x)d(u(x))=(x2+2x)ex-∫(2x+2)exdx

К тому, что у нас получилось, надо опять применить метод интегрирования по частям:

∫(2x+2)exdx=(x2+2x)ex-∫2x+2exdx==u(x)=(2x+2), d(v(x))=exdxd(u(x))=2dx, v(x)=∫exdx=ex==(x2+2x)ex-(2x+2)ex-∫v(x)d(u(x))==(x2+2x)ex-(2x+2)ex-∫2exdx==(x2+2x-2x-2)ex+2∫exdx=(x2-2)ex+2ex+C=x2ex+C

Ответ: ∫(x2+2x)exdx=x2ex+C.

Пример 4

Вычислите интеграл ∫x3cos13xdx.

Решение

Согласно методу интегрирования по частям, берем u(x)=x3 и d(v(x))=cos13xdx.

В таком случае d(u(x))=3x2dx и v(x)=∫cos13xdx=3sin13x.

Теперь подставим полученные выражения в формулу:

∫x3cos13xdx=u(x)v(x)-∫v(x)d(u))==x33sin13x-∫3x23sin13xdx==3x3sin13x-9∫x2sin13xdx

У нас получился неопределенный интеграл, который опять же нужно взять по частям:

∫x3cos13xdx=3x3sin13x-9∫x2sin13xdx==u(x)=x2, d(v(x))=sin13xdxd(u(x))=2xdx, v(x)=∫sin13xdx=-3cos13x==3x3sin13x-9-3x2cos13x-∫-3cos13x·2xdx==3x3sin13x+27×2·cos13x-54∫xcos13xdx

Выполняем частичное интегрирование еще раз:

∫x3cos13xdx=3x3sin13x+27×2·cos13x-54∫xcos13xdx==u(x)=x, d(v(x))=cos13xdxd(u(x))=dx, v(x)=∫cos13xdx=3sin13x==3x3sin13x+27x2cos13x-543xsin13x-∫3sin13xdx==3×3-162xsin13x+27x2cos13x+162∫sin13xdx==(3×3-162x)sin13x+27x2cos13x-486cos13x+C==(3×3-162x)sin13x+(27×2-486)cos13x+C

Ответ: ∫x3cos13xdx=(3×3-162x)sin13x+(27×2-486)cos13x+C.

Нужна помощь преподавателя?

Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Описать задание

Если же у нас в условии стоят интегралы вида ∫Pn(x)·ln(ax)dx, ∫Pn(x)·arcsin(ax)dx,∫Pn(x)·arccos(ax)dx, ∫Pn(x)·arctg(ax)dx, ∫Pn(x)·arcctg(ax)dx

то нам следует брать в качестве u(x) функции arctg(ax), arcctg(x), ln(ax), arcsin(ax), arcos(ax).

Пример 5

Вычислите множество первообразных функции (x+1)ln(2x).

Решение

Принимаем  ln(2x) в качестве u(x), а (x+1)dx – в качестве d(v(x)). Получаем:

d(u(x))=(ln(2x))’dx=12x(2x)’dx=dxxv(x)=∫(x+1)dx=x22+x

Подставим эти выражения в формулу:

∫(x+1)ln(2x)dx=u(x)v(x)-∫v(x)d(u(x))==x22+xln2x-∫x22+xdxx==x22+xln(2x)-∫x2+1dx=x22+xln2x-12∫xdx-∫dx==x22+xln(2x)-x24-x+C

Ответ: ∫(x+1)ln(2x)dx=x22+xln(2x)-x24-x+C.

Пример 6

Вычислите неопределенный интеграл ∫x·arcsin(2x)dx.

Решение

Решаем, какую часть взять за u(x), а какую – за d(v(x)). Согласно правилу, приведенному выше, в качестве первой функции нужно взять arcsin(2x), а d(v(x)) = xdx. Получим:

d(u(x))=(arcsin(2x)’dx=2x’dx1-(2x)2=2dx1-(2x)2, v(x)=∫xdx=x22

Подставляем значения в формулу:

∫x·arcsin(2x)dx=u(x)v(x)-∫v(x)d(u(x))==x22arcsin(2x)-∫x22-2dx1-(2x)2=x22arcsin(2x)-∫x2dx1-4×2

В итоге мы пришли к следующему равенству:

∫x·arcsin(2x)dx=x22arcsin(2x)-∫x2dx1-4×2

Теперь вычислим получившийся в итоге интеграл ∫x2dx1-4×2:

∫x2dx1-4×2=∫x2dx414-x2=12∫x2dx14-x2=-12∫-x2dx14-x2==-12∫14-x2-1414-x2dx=-1214-x2dx+18∫dx14-x2==-12∫14-x2dx+18arcsin(2x)

Здесь можно применить метод интегрирования по частям и получить:

∫x2dx1-4×2=-12∫14-x2dx+18arcsin(2x)==u(x)=14-x2, d(v(x))=dxd(u(x))=14-x2’dx214-x2=-xdx14-x2, v(x)=∫dx=x==-12u(x)v(x)-∫v(x)d(u(x))+18arcsin(2x)==-12×14-x2-∫-x2dx14-x2+18arcsin(2x)==-12×14-x2-12∫x2dx14-x2+18arcsin(2x)==-12×14-x2-∫x2dx1-4×2+18arcsin(2x)

Теперь наше равенство выглядит так:

∫x2dx1-4×2=-12×14-x2-∫x2dx1-4×2+18arcsin(2x)

Мы видим, что интеграл справа аналогичен тому, что получился слева. Переносим его в другую часть и получаем:

2∫x2dx1-4×2=-12×14-x2+18arcsin(2x)+C1⇒x2dx1-4×2=-14×14-x2+116arcsin(2x)+C2x2dx1-4×2=-18×14-x2+116arcsin(2x)+C2

где C2=C12

Вернемся к исходным переменным:

∫x·arcsin(2x)dx=x22arcsin(2x)-∫x2dx1-4×2==x22arcsin(2x)—18×1-4×2+116arcsin(2x)+C2==12×2-18arcsin(2x)+18×1-4×2+C

где С=-С2

Ответ: ∫x·arcsin(2x)dx=12×2-18arcsin(2x)+18×1-4×2+C.

Если же у нас в задаче стоит интеграл вида ∫ea·x·sin(bx)dx либо ∫ea·x·cos(bx)dx, то в качестве u(x) может быть выбрана любая функция.

Пример 7

Вычислите неопределенный интеграл  ∫ex·sin(2x)dx.

Решение

∫exsin(2x)dx=u(x)=sin(2x), d(v(x))=exdxd(u(x))=2cos(2x)dx, v(x)=∫exdx=ex==u(x)v(x)-∫v(x)d(u(x))=sin(2x)ex-∫ex·2cos2xdx==sin(2x)ex-2∫excos(2x)dx=u(x)=cos(2x), d(v(x))=exdxd(u(x))=-2sin(2x)dx, v(x)=∫exdx=ex==sin(2x)ex-2cos(2x)ex-∫(ex(-2sin(2x)dx))==sin(2x)ex=2cos(2x)ex-4∫exsin(2x)dx

В итоге у нас получится:

∫exsin(2x)dx=sin(2x)ex-2cos(2x)ex-4∫exsin(2x)dx

Мы видим одинаковые интегралы слева и справа, значит, можем привести подобные слагаемые:

5∫exsin(2x)dx=sin(2x)ex-2cos(2x)ex⇒∫exsin(2x)dx=15sin(2x)ex-25cos(2x)ex+C

Ответ: ∫exsin(2x)dx=15sin(2x)ex-25cos(2x)ex+C

Этот способ решения является стандартным, и справа нередко получается интеграл, который идентичен исходному.

Мы рассмотрели наиболее типовые задачи, в которых можно точно определить, какую часть выражения взять за d(v(x)), а какую за u(x). В остальных случаях это приходится определять самостоятельно.

Также советуем вам ознакомиться с материалом, посвященным основным методам интегрирования.

Интегрирование по частям с примерами решения

Содержание:

  1. Приведем примеры использования метода интегрирования по частям
  2. Пример 1:
  3. Пример 2:
  4. Интегрирование по частям примеры с решением
  5. Примеры с решением
  6. Пример 3:
  7. Пример 4:
  8. Пример 5:
  9. Пример 6:
  10. Пример 7:
  11. Пример 8:
  12. Интегрирование по частям в неопределенном интеграле
  13. Пример 9:
  14. Пример 10:
  15. Пример 11:

Пусть и две различные функции переменной . Формула для производной произведения дает

Равенство (1) позволяет утверждать, что

В справедливости (2) убеждаемся, находя производную от левой и правой частей этого равенства — при этом мы приходим к верному равенству (1). Перепишем (2) так:

или, что то же самое,

В чем смысл формулы (3). К сожалению, не существует правила, выражающего интеграл от произведения двух функций через интегралы от каждого из сомножителей. Однако если для произведения двух функций известен интеграл от одного из сомножителей:

то интеграл удается выразить через интеграл, в который входит производная Учитывая (4), перепишем (3) в виде

Так как то последний интеграл в (5) есть иногда он бывает проще исходного интеграла

или сводится к известному интегралу. В частности, если степенная функция или многочлен, то тоже степенная функция (многочлен), причем степень на единицу ниже степени

Формула (3), или (5), называется формулой интегрирования по частям. Из нее вытекает и аналогичное соотношение для определенных интегралов:

По этой ссылке вы найдёте полный курс лекций по высшей математике:

Приведем примеры использования метода интегрирования по частям

Пример 1:

Найти

Положим тогда

По формуле (3) имеем

Пример 2:

Найти

Положим тогда

Пользуясь формулой (3), получаем

откуда, учитывая результаты первого примера, имеем

Для нахождения где многочлен степени приходится раз выполнять интегрирование по частям. При этом в ответе получится выражение вида где многочлен степени Зная это, можно не выполнять раз интегрирование по частям, а прямо находить коэффициенты многочлена

Возможно вам будут полезны данные страницы:

Интегрирование по частям примеры с решением

Теорема Если функции непрерывно дифференцируемы в некотором промежутке то справедлива формула

По условию теоремы подынтегральные функции в (1. 19) непрерывны. Поэтому в силу утверждения 1.1 они имеют первообразные и существуют входящие в (1.19) неопределенные интегралы. Опуская обозначение аргумента по правилу вычисления дифференциала от произведения дифференцируемых функций [II] запишем

Отсюда, используя линейность неопределенного интеграла, получаем

В соответствии со свойством 2° (см. 1.3) имеем

Относя произвольную постоянную к неопределенному интегралу из (1.20) и (1.21) получаем (1.19).

Использование формулы (1.19) целесообразно в том случае, когда представление подынтегрального выражения в виде

приводящее к задаче определения функции и интеграла упрощает вычисление исходного интеграла. Уместно дать некоторые рекомендации по процедуре применения (1.19), называемой интегрированием по частям.

В исчислении и, в более общем смысле, в математическом анализе, интегрирование по частям или частичное интегрирование — это процесс, который находит интеграл от произведения функций в терминах интеграла от произведения их производной и антипроизводной.

Примеры с решением

Используя формулу (1.19) интегрирования по частям, вычислим

Пример 3:

Следуя высказанным рекомендациям, в первом неопределенном интеграле обозначим и запишем

Пример 4:

Во втором неопределенном интеграле подведем сомножитель под знак дифференциала:

Для вычисления полученного интеграла в числителе его подынтегрального выражения добавим и вычтем единицу:

В итоге получим

Пример 5:

Третий неопределенный интеграл вычислим, подведя под знак дифференциала многочлен:

Пример 6:

В четвертом неопределенном интеграле примем

Нетрудно проверить, что выбор сочетания или после применения (1.19) приведет лишь к усложнению подынтегрального выражения.

По аналогии с последним примером при интегрировании по частям функции произойдет понижение степени под знаком интеграла, если в качестве выбрать

Если раз последовательно провести интегрирование по частям, то можно найти искомый неопределенный интеграл Но можно поступить проще. Представив последнее выражение в виде рекуррентного соотношения получим

или

В некоторых случаях интегрированием по частям (иногда — повторным) можно получить в правой части цепочки равенств выражение, содержащее исходный неопределенный интеграл т.е. прийти к уравнению с неопределенным интегралом в качестве неизвестного.

Пример 7:

Интегрированием по частям вычисляем

Используя табличный интеграл 15, приходим к равенству

Отсюда, учитывая, что равенство, в обеих частях которого стоят интегралы, верно с точностью до произвольной постоянной, получаем

Пример 8:

Найдем неопределенные интегралы

В данном случае в качестве можно выбрать как показательную, так и тригонометрическую функции. Используя первый вариант и интегрируя по частям

приходим к интегралу который тоже возьмем по частям:

Подставляя это выражение в предыдущее, получаем

Интегрирование по частям в неопределенном интеграле

Метод вычисления интегралов, называемый интегрированием по частям, основан на правиле дифференцирования произведения.

Пусть функции, дифференцируемые на некотором промежутке Тогда, как известно, дифференциал произведения этих функций вычисляется по формуле

Взяв неопределенный интеграл от обеих частей этого равенства, получим:

Так как

а

то получаем:

откуда

Поскольку уже содержит произвольную постоянную, в правой части полученного равенства С можно опустить и записать равенство в виде

Полученная формула называется формулой интегрирования по частям.

При выводе формулы (1) мы предположили, что функции дифференцируемы. Этой формулой обычно пользуются в тех случаях, когда подынтегральное выражение проще, чем подынтегральное выражение

Заметим, что одно и то же подынтегральное выражение можно различными способами записать в виде Например,

и т. д. Поэтому иногда приходится испытывать различные формы такой записи, прежде чем метод приведет к успеху. Обычно стараются подынтегральное выражение разбить на части так, чтобы вид был не сложнее, чем вид В частности, полезно иметь в виду, что для таких функций, как производные имеют вид более простой, чем сами функции. Поэтому в большинстве случаев эти функции удобно принимать за

Пример 9:

Вычислим

Решение:

Положим Тогда

Используя формулу (1), получаем:

Замечание. При нахождении не пишут промежуточную произвольную постоянную так как она не оказывает влияния на окончательный результат.

Пример 10:

Вычислим

Решение:

Положим Тогда

Используя формулу (1), получим:

Чтобы вычислить полученный в правой части равенства (2) интеграл, приходится снова использовать метод интегрирования по частям. Получим (см. пример 1):

Возвращаясь к исходному интегралу и воспользовавшись промежуточным равенством (2), окончательно получаем:

Интегрирование по частям в определенном интеграле. Для определенного интеграла формула интегрирования по частям принимает следующий вид:

В самом деле, если

то по формуле интегрирования по частям для неопределенного интеграла имеем:

Поэтому

и

значит

а это и есть формула (4).

Пример 11:

Вычислим

Решение:

Положим

Воспользовавшись формулой (4), получим:

Методы интегрирования в математике: Непосредственное интегрирование, Метод подстановки

Непосредственное интегрирование

Непосредственное интегрирование основано на свойстве 4 неопределенного интеграла Если функции f1(x), … fn(x) имеют первообразные в некотором промежутке, то функция f(x) = f1(x)+f2(x)+f3(x)+…+-fn(x) также имеет первообразную в том же промежутке, причем

т. е. неопределенный интеграл от суммы некоторого числа функций равен такой же сумме неопределенных интегралов от слагаемых.

Примеры задач, решаемых с помощью непосредственного интегрирования, рассматриваются на следующем видео

Метод подстановки

Интегрирование производимое введением новой переменной (или метод подстановки) основано на формуле

где x = ф(t) — дифференцируемая функция переменой t.

Задачи, решаемые с помощью метода подстановки, рассматриваются на следующем видео

Метод интегрирования по частям

Если u = u (х), v = v (х) — дифференцируемые функции от х, то из формулы для дифференциала произведения двух функций d(uv) = udv+vdu получается формула интегрирования по частям

Эта формула применяется в случае, когда подынтегральная функция представляет собой произведение алгебраической и трансцендентной функций. В качестве и обычно выбирается функция, которая упрощается дифференцированием, в качестве dv — оставшаяся часть подынтегрального выражения, содержащая dx, из которой можно определить v путем интегрирования.

Для сведения данного интеграла к одной из формул простейших интегралов формулу нужно применить несколько раз. Иногда искомый интеграл определяется из алгебраического уравнения, получающегося с помощью интегрирования по частям.

Смотрите задачи, решаемые методом интегрирования по частям, на следующем видео

3.1 Интеграция по частям — Calculus Volume 2

Цели обучения

  • 3.1.1 Определите, когда следует использовать интеграцию по частям.
  • 3.1.2 Используйте формулу интегрирования по частям для решения задач интегрирования.
  • 3.1.3 Используйте формулу интегрирования по частям для определенных интегралов.

К настоящему времени у нас есть довольно тщательная процедура вычисления многих основных интегралов. Однако, хотя мы можем интегрировать ∫xsin (x2) dx∫xsin (x2) dx с помощью подстановки u = x2, u = x2, нечто столь же простое, как ∫xsinxdx∫xsinxdx, бросает нам вызов.Многие студенты хотят знать, существует ли правило продукта для интеграции. Нет, но есть метод, основанный на правиле произведения для дифференциации, который позволяет нам заменять один интеграл на другой. Мы называем эту технику интеграцией по частям.

Формула интеграции по частям

Если, h (x) = f (x) g (x), h (x) = f (x) g (x), то, используя правило произведения, мы получаем h ′ (x) = f ′ (x ) g (x) + g ′ (x) f (x). h ′ (x) = f ′ (x) g (x) + g ′ (x) f (x). Хотя сначала это может показаться контрпродуктивным, давайте теперь проинтегрируем обе части этого уравнения: ∫h ′ (x) dx = ∫ (g (x) f ′ (x) + f (x) g ′ (x)) dx.∫h ′ (x) dx = ∫ (g (x) f ′ (x) + f (x) g ′ (x)) dx.

Это дает нам

h (x) = f (x) g (x) = ∫g (x) f ′ (x) dx + ∫f (x) g ′ (x) dx.h (x) = f (x) g (x) = ∫g (x) f ′ (x) dx + ∫f (x) g ′ (x) dx.

Теперь решаем относительно ∫f (x) g ′ (x) dx: ∫f (x) g ′ (x) dx:

∫f (x) g ′ (x) dx = f (x) g (x) −∫g (x) f ′ (x) dx.f (x) g ′ (x) dx = f (x) g (x) −g (x) f ′ (x) dx.

Сделав замены u = f (x) u = f (x) и v = g (x), v = g (x), которые, в свою очередь, сделают du = f ′ (x) dxdu = f ′ (x) dx и dv = g ′ (x) dx, dv = g ′ (x) dx, имеем более компактную форму

∫udv = uv − ∫vdu.∫udv = uv − ∫vdu.

Теорема 3.1

Интегрирование по частям

Пусть u = f (x) u = f (x) и v = g (x) v = g (x) — функции с непрерывными производными.Тогда формула интегрирования по частям для интеграла, включающего эти две функции, имеет следующий вид:

∫udv = uv − ∫vdu.∫udv = uv − ∫vdu.

3,1

Преимущество использования формулы интегрирования по частям заключается в том, что мы можем использовать ее для замены одного интеграла на другой, возможно, более простой интеграл. Следующий пример иллюстрирует его использование.

Пример 3.1

Использование интеграции по частям

Используйте интегрирование по частям с u = xu = x и dv = sinxdxdv = sinxdx для вычисления ∫xsinxdx.∫xsinxdx.

Решение

Выбирая u = x, u = x, получаем du = 1dx.du = 1dx. Поскольку dv = sinxdx, dv = sinxdx, получаем v = ∫sinxdx = −cosx. v = ∫sinxdx = −cosx. Эти значения удобно отслеживать следующим образом:

u = xdv = sinxdxdu = 1dxv = ∫sinxdx = −cosx.u = xdv = sinxdxdu = 1dxv = ∫sinxdx = −cosx.

Применение формулы интегрирования по частям дает

∫xsinxdx = (x) (- cosx) −∫ (−cosx) (1dx) Заменить. = — xcosx + ∫cosxdxSimplify. = — xcosx + sinx + C.Использовать∫cosxdx = sinx + C.∫xsinxdx = (x) ( −cosx) −∫ (−cosx) (1dx) Заменить.= −xcosx + ∫cosxdxSimplify. = — xcosx + sinx + C. Используйте cosxdx = sinx + C.
Анализ

На данный момент, вероятно, есть несколько вопросов, которые нуждаются в пояснении. Прежде всего, вам может быть любопытно, что бы произошло, если бы мы выбрали u = sinxu = sinx и dv = x.dv = x. Если бы мы сделали это, то получили бы du = cosxdxdu = cosxdx и v = 12×2.v = 12×2. Таким образом, после применения интегрирования по частям имеем ∫ xsinxdx = 12x2sinx − ∫ 12x2cosxdx.∫ xsinxdx = 12x2sinx − ∫ 12x2cosxdx. К сожалению, с новым интегралом мы не в лучшем положении, чем раньше.Важно помнить, что когда мы применяем интеграцию по частям, нам может потребоваться попробовать несколько вариантов для uu и dvdv, прежде чем найти подходящий вариант.

Во-вторых, вы можете задаться вопросом, почему, когда мы находим v = ∫ sinxdx = −cosx, v = ∫ sinxdx = −cosx, мы не используем v = −cosx + K.v = −cosx + K. Чтобы увидеть, что это не имеет значения, мы можем переработать задачу, используя v = −cosx + K: v = −cosx + K:

∫xsinxdx = (x) (- cosx + K) −∫ (−cosx + K) (1dx) = — xcosx + Kx + ∫cosxdx − ∫Kdx = −xcosx + Kx + sinx − Kx + C = −xcosx + sinx + C.∫xsinxdx = (x) (- cosx + K) −∫ (−cosx + K) (1dx) = — xcosx + Kx + ∫cosxdx − ∫Kdx = −xcosx + Kx + sinx − Kx + C = −xcosx + sinx + C.

Как видите, в конечном решении это не имеет значения.

Наконец, мы можем проверить правильность нашей первообразной, дифференцируя −xcosx + sinx + C: −xcosx + sinx + C:

ddx (−xcosx + sinx + C) = (- 1) cosx + (- x) (- sinx) + cosx = xsinx. ddx (−xcosx + sinx + C) = (- 1) cosx + (- x) (- sinx ) + cosx = xsinx.

Следовательно, первообразная проверяется.

КПП 3.1

Вычислите ∫ xe2xdx∫ xe2xdx, используя формулу интегрирования по частям с u = xu = x и dv = e2xdx.dv = e2xdx.

Естественный вопрос, который можно задать здесь: как мы узнаем, как выбрать uu и dv? Dv? Иногда это результат проб и ошибок; однако аббревиатура LIATE часто помогает избавиться от некоторых догадок в нашем выборе. Этот акроним означает L огарифмических функций, I nverse тригонометрических функций, A алгебраических функций, T ригонометрических функций и E xponential функций. Эта мнемоника помогает определить правильный выбор для u.u.

Тип функции в интеграле, который появляется первым в списке, должен быть нашим первым выбором u.u. Например, если интеграл содержит логарифмическую функцию и алгебраическую функцию, мы должны выбрать uu в качестве логарифмической функции, потому что L стоит перед A в LIATE. Интеграл в примере 3.1 имеет тригонометрическую функцию (sinx) (sinx) и алгебраическую функцию (x). (X). Поскольку A стоит перед T в LIATE, мы выбрали uu в качестве алгебраической функции. Когда мы выбрали u, u, dvdv выбирается как оставшаяся часть интегрируемой функции вместе с dx.dx.

Почему работает эта мнемоника? Помните, что все, что мы выберем в качестве DVD, должно быть чем-то, что мы можем интегрировать. Поскольку у нас нет формул интегрирования, позволяющих интегрировать простые логарифмические функции и обратные тригонометрические функции, имеет смысл не выбирать их в качестве значений для dv.dv. Следовательно, они должны быть во главе списка как варианты выбора для u.u. Таким образом, мы помещаем LI в начало мнемоники. (Мы могли бы так же легко начать с IL, поскольку эти два типа функций не будут появляться вместе в задаче интеграции по частям.) Экспоненциальные и тригонометрические функции находятся в конце нашего списка, потому что они довольно легко интегрируются и являются хорошим выбором для dv. dv. Таким образом, у нас есть TE в конце нашей мнемоники. (Мы могли бы так же легко использовать ET в конце, поскольку, когда эти типы функций появляются вместе, обычно не имеет значения, какая из них — uu, а какая — dv.) Dv.) Алгебраические функции, как правило, легко интегрировать и и различать, и они входят в середину мнемоники.

Пример 3.2

Использование интеграции по частям

Оценить ∫lnxx3dx.∫lnxx3dx.

Решение

Начнем с переписывания интеграла:

∫lnxx3dx = ∫ x − 3lnxdx.∫lnxx3dx = ∫ x − 3lnxdx.

Поскольку этот интеграл содержит алгебраическую функцию x − 3x − 3 и логарифмическую функцию lnx, lnx, выбираем u = lnx, u = lnx, поскольку L стоит перед A в LIATE. После того, как мы выбрали u = lnx, u = lnx, мы должны выбрать dv = x − 3dx.dv = x − 3dx.

Далее, поскольку u = lnx, u = lnx, имеем du = 1xdx.du = 1xdx.Кроме того, v = ∫ x − 3dx = −12x − 2. v = ∫ x − 3dx = −12x − 2. Подводя итоги,

u = lnxdv = x − 3dxdu = 1xdxv = ∫ x − 3dx = −12x − 2. u = lnxdv = x − 3dxdu = 1xdxv = ∫ x − 3dx = −12x − 2.

Подстановка в формулу интегрирования по частям (уравнение 3.1) дает

∫lnxx3dx = ∫ x − 3lnxdx = (lnx) (- 12x − 2) −∫ (−12x − 2) (1xdx) = — 12x − 2lnx + ∫ 12x − 3dxSimplify. = — 12x − 2lnx − 14x − 2 + CIntegrate. = — 12x2lnx − 14×2 + C.Перепишите с целыми положительными числами. Lnxx3dx = ∫ x − 3lnxdx = (lnx) (- 12x − 2) −∫ (−12x − 2) (1xdx) = — 12x− 2lnx + ∫ 12x − 3dxSimplify. = — 12x − 2lnx − 14x − 2 + CIntegrate. = — 12x2lnx − 14×2 + C.Перепишите положительными целыми числами.

КПП 3.2

Оценить ∫ xlnxdx.∫ xlnxdx.

В некоторых случаях, как в следующих двух примерах, может потребоваться применить интеграцию по частям более одного раза.

Пример 3.3

Применение интеграции по частям более одного раза

Оценить ∫ x2e3xdx.∫ x2e3xdx.

Решение

Используя LIATE, выберите u = x2u = x2 и dv = e3xdx. dv = e3xdx. Таким образом, du = 2xdxdu = 2xdx и v = ∫e3xdx = (13) e3x.v = ∫e3xdx = (13) e3x. Следовательно,

u = x2dv = e3xdxdu = 2xdxv = ∫e3xdx = 13e3x.u = x2dv = e3xdxdu = 2xdxv = ∫e3xdx = 13e3x.

Подстановка в уравнение 3.1 дает

∫x2e3xdx = 13x2e3x − ∫23xe3xdx.∫x2e3xdx = 13x2e3x − ∫23xe3xdx.

Мы по-прежнему не можем интегрировать ∫23xe3xdx∫23xe3xdx напрямую, но теперь интеграл имеет меньшую мощность на x.x. Мы можем оценить этот новый интеграл, снова используя интегрирование по частям. Для этого выберите u = xu = x и dv = 23e3xdx.dv = 23e3xdx. Таким образом, du = dxdu = dx и v = ∫ (23) e3xdx = (29) e3x.v = ∫ (23) e3xdx = (29) e3x.Теперь у нас

u = xdv = 23e3xdxdu = dxv = ∫23e3xdx = 29e3x.u = xdv = 23e3xdxdu = dxv = ∫23e3xdx = 29e3x.

Подставляя обратно в предыдущее уравнение, получаем

∫ x2e3xdx = 13x2e3x− (29xe3x − ∫ 29e3xdx) .∫ x2e3xdx = 13x2e3x− (29xe3x − ∫ 29e3xdx).

После вычисления последнего интеграла и упрощения получаем

∫x2e3xdx = 13x2e3x − 29xe3x + 227e3x + C.∫x2e3xdx = 13x2e3x − 29xe3x + 227e3x + C.

Пример 3.4

Применение интеграции по частям, когда LIATE не работает

Оценить ∫ t3et2dt.∫ t3et2dt.

Решение

Если мы используем строгую интерпретацию мнемоники LIATE для выбора u, u, мы получим u = t3u = t3 и dv = et2dt.dv = et2dt. К сожалению, этот выбор не сработает, потому что мы не можем оценить ∫ et2dt. et2dt. Однако, поскольку мы можем вычислить ∫ tet2dx, ∫ tet2dx, мы можем попробовать выбрать u = t2u = t2 и dv = tet2dt.dv = tet2dt. С этим выбором у нас есть

u = t2dv = tet2dtdu = 2tdtv = ∫ tet2dt = 12et2.u = t2dv = tet2dtdu = 2tdtv = ∫ tet2dt = 12et2.

Таким образом, получаем

∫t3et2dt = 12t2et2 − ∫12et22tdt = 12t2et2−12et2 + C.∫t3et2dt = 12t2et2 − ∫12et22tdt = 12t2et2−12et2 + C.

Пример 3.5

Применение интеграции по частям более одного раза

Вычислить ∫ sin (lnx) dx. sin (lnx) dx.

Решение

Похоже, что этот интеграл имеет только одну функцию, а именно sin (lnx) sin (lnx), однако мы всегда можем использовать постоянную функцию 1 в качестве другой функции. В этом примере выберем u = sin (lnx) u = sin (lnx) и dv = 1dx.dv = 1dx. (Решение использовать u = sin (lnx) u = sin (lnx) легко. Мы не можем выбрать dv = sin (lnx) dxdv = sin (lnx) dx, потому что, если бы мы могли его интегрировать, мы не были бы используя интегрирование по частям в первую очередь!) Следовательно, du = (1 / x) cos (lnx) dxdu = (1 / x) cos (lnx) dx и v = ∫ 1dx = x.v = ∫ 1dx = х. После применения интегрирования по частям к интегралу и упрощения получаем

Sin (lnx) dx = xsin (lnx) −∫ cos (lnx) dx.∫ sin (lnx) dx = xsin (lnx) −∫ cos (lnx) dx.

К сожалению, этот процесс оставляет нам новый интеграл, очень похожий на исходный. Однако давайте посмотрим, что произойдет, когда мы снова применим интеграцию по частям. На этот раз выберем u = cos (lnx) u = cos (lnx) и dv = 1dx, dv = 1dx, делая du = — (1 / x) sin (lnx) dxdu = — (1 / x) sin (lnx) dx и v = ∫ 1dx = xv = ∫ 1dx = x. Подставляя, получаем

∫ sin (lnx) dx = xsin (lnx) — (xcos (lnx) —∫ −sin (lnx) dx).∫ sin (lnx) dx = xsin (lnx) — (xcos (lnx) —∫ −sin (lnx) dx).

После упрощения получаем

∫ sin (lnx) dx = xsin (lnx) −xcos (lnx) −∫ sin (lnx) dx.∫ sin (lnx) dx = xsin (lnx) −xcos (lnx) −∫ sin (lnx) dx.

Последний интеграл теперь такой же, как оригинал. Может показаться, что мы просто пошли по кругу, но теперь мы действительно можем вычислить интеграл. Чтобы увидеть, как это сделать более наглядно, подставьте I = ∫ sin (lnx) dx.I = ∫ sin (lnx) dx. Таким образом, уравнение принимает вид

I = xsin (lnx) −xcos (lnx) −I.I = xsin (lnx) −xcos (lnx) −I.

Сначала добавьте II к обеим частям уравнения, чтобы получить

2I = xsin (lnx) −xcos (lnx). 2I = xsin (lnx) −xcos (lnx).

Далее разделите на 2:

I = 12xsin (lnx) −12xcos (lnx). I = 12xsin (lnx) −12xcos (lnx).

Подставляя снова I = ∫ sin (lnx) dxI = ∫ sin (lnx) dx, получаем

∫ sin (lnx) dx = 12xsin (lnx) −12xcos (lnx). Sin (lnx) dx = 12xsin (lnx) −12xcos (lnx).

Отсюда мы видим, что (1/2) xsin (lnx) — (1/2) xcos (lnx) (1/2) xsin (lnx) — (1/2) xcos (lnx) является первообразной sin ( lnx) dx.sin (lnx) dx. Для наиболее общего первообразного добавьте + C: + C:

∫ sin (lnx) dx = 12xsin (lnx) −12xcos (lnx) + C.∫ sin (lnx) dx = 12xsin (lnx) −12xcos (lnx) + C.
Анализ

Если этот метод сначала покажется немного странным, мы можем проверить ответ дифференцированием:

ddx (12xsin (lnx) −12xcos (lnx)) = 12 (sin (lnx)) + cos (lnx) · 1x · 12x− (12cos (lnx) −sin (lnx) · 1x · 12x) = sin (lnx) .ddx (12xsin (lnx) −12xcos (lnx)) = 12 (sin (lnx)) + cos (lnx) · 1x · 12x− (12cos (lnx) −sin (lnx) · 1x · 12x) = sin (lnx ).

КПП 3.3

Оценить ∫ x2sinxdx. x2sinxdx.

Интеграция по частям для определенных интегралов

Теперь, когда мы успешно использовали интегрирование по частям для вычисления неопределенных интегралов, мы обратим наше внимание на определенные интегралы.Методика интегрирования на самом деле такая же, только мы добавляем шаг для вычисления интеграла на верхнем и нижнем пределе интегрирования.

Теорема 3.2

Интегрирование по частям для определенных интегралов

Пусть u = f (x) u = f (x) и v = g (x) v = g (x) — функции с непрерывными производными на [a, b] . [а, б]. Тогда

Abudv = uv | ab − ∫abvdu.∫abudv = uv | ab − abvdu.

3,2

Пример 3.6

Определение района

Найдите площадь области, ограниченную сверху графиком y = tan − 1xy = tan − 1x и ниже осью xx на интервале [0,1].[0,1].

Решение

Эта область показана на Рисунке 3.2. Чтобы найти область, мы должны вычислить ∫01tan − 1xdx.∫01tan − 1xdx.

Рис. 3.2 Чтобы найти площадь заштрихованной области, мы должны использовать интегрирование по частям.

Для этого интеграла возьмем u = tan − 1xu = tan − 1x и dv = dx, dv = dx, в результате чего du = 1×2 + 1dxdu = 1×2 + 1dx и v = x.v = x. После применения формулы интегрирования по частям (уравнение 3.2) получаем

Площадь = xtan − 1x | 01 − ∫01xx2 + 1dx. Площадь = xtan − 1x | 01 − ∫01xx2 + 1dx.

Используйте замену u -для получения

∫01xx2 + 1dx = 12ln | x2 + 1 | 01.∫01xx2 + 1dx = 12ln | x2 + 1 | 01.

Таким образом,

Площадь = xtan − 1x | 01−12ln | x2 + 1 || 01 = π4−12ln2. Площадь = xtan − 1x | 01−12ln | x2 + 1 || 01 = π4−12ln2.

На этом этапе было бы неплохо провести «проверку реальности» на разумность нашего решения. Поскольку π4−12ln2≈0,4388, π4−12ln2≈0,4388, а из рисунка 3.2 мы ожидаем, что наша площадь будет немного меньше 0,5, это решение кажется разумным.

Пример 3,7

В поисках объема революции

Найдите объем твердого тела, полученный вращением области, ограниченной графиком f (x) = e − x, f (x) = e − x, осью x , осью y и линия x = 1x = 1 относительно оси y .

Решение

Лучшим вариантом решения этой проблемы является использование метода оболочки. Начните с рисования области, которую нужно повернуть, вместе с типичным прямоугольником (см. Следующий график).

Рис. 3.3 Мы можем использовать метод оболочки, чтобы найти объем вращения.

Чтобы найти объем с помощью оболочек, мы должны вычислить 2π∫01xe − xdx.2π∫01xe − xdx. Для этого положим u = xu = x и dv = e − x.dv = e − x. Эти выборы приводят к du = dxdu = dx и v = ∫ e − x = −e − x. V = ∫ e − x = −e − x.Подставляя в уравнение 3.2, получаем

Объем = 2π∫01xe − xdx = 2π (−xe − x | 01 + ∫01e − xdx) Использовать интегрирование по частям. = — 2πxe − x | 01−2πe − x | 01Оценка∫01e − xdx = −e − x | 01. = 2π − 4πe. Вычислить и упростить. Объем = 2π∫01xe − xdx = 2π (−xe − x | 01 + ∫01e − xdx) Использовать интегрирование по частям. = — 2πxe − x | 01−2πe − x | 01 Вычислить 01e − xdx = −e − x | 01. = 2π − 4πe. Вычислить и упростить.
Анализ

Опять же, неплохо проверить разумность нашего решения. Мы видим, что твердое тело имеет объем немного меньше, чем у цилиндра с радиусом 11, и высоту 1 / e1 / e, добавленную к объему конуса с радиусом основания 11 и высотой 1−1e.1−1д. Следовательно, твердое тело должно иметь объем чуть меньше

. π (1) 21e + (π3) (1) 2 (1−1e) = 2π3e + π3≈1,8177.π (1) 21e + (π3) (1) 2 (1−1e) = 2π3e + π3≈1,8177.

Поскольку 2π − 4πe≈1,6603,2π − 4πe≈1,6603, мы видим, что наш расчетный объем является разумным.

КПП 3,4

Вычислить ∫0π / 2xcosxdx.∫0π / 2xcosxdx.

Раздел 3.1 Упражнения

При использовании техники интегрирования по частям вы должны тщательно выбирать, какое выражение будет u. Для каждой из следующих проблем используйте рекомендации в этом разделе, чтобы выбрать u. Не , а не оценивают интегралы.

4.

∫x2arctanxdx∫x2arctanxdx

5.

∫e3xsin (2x) dx∫e3xsin (2x) dx

Найдите интеграл с помощью простейшего метода. Не все проблемы требуют интеграции по частям.

7.

∫lnxdx∫lnxdx ( Подсказка: ∫lnxdx∫lnxdx эквивалентно ∫1 · ln (x) dx.) ∫1 · ln (x) dx.)

9.

∫tan − 1xdx∫tan − 1xdx

11.

∫xsin (2x) dx∫xsin (2x) dx

17.

∫ln (2x + 1) dx∫ln (2x + 1) dx

23.

∫sin (ln (2x)) dx∫sin (ln (2x)) dx

24.

∫cos (lnx) dx∫cos (lnx) dx

28.

∫sin − 1xdx∫sin − 1xdx

29.

∫cos − 1 (2x) dx∫cos − 1 (2x) dx

30.

∫xarctanxdx∫xarctanxdx

35.

∫xсек − 1xdx∫xsec − 1xdx

Вычислить определенные интегралы. Используйте графическую утилиту, чтобы подтвердить свои ответы.

39.

∫01xe − 2xdx∫01xe − 2xdx (Выразите ответ в точной форме.)

40.

∫01exdx (letu = x) ∫01exdx (letu = x)

41.

∫1eln (x2) dx∫1eln (x2) dx

42.

∫0πxcosxdx∫0πxcosxdx

43.

∫ − ππxsinxdx∫ − ππxsinxdx (Выразите ответ в точной форме.)

44.

∫03ln (x2 + 1) dx∫03ln (x2 + 1) dx (Выразите ответ в точной форме.)

45.

∫0π / 2x2sinxdx∫0π / 2x2sinxdx (Выразите ответ в точной форме.)

46.

∫01x5xdx∫01x5xdx (Ответ выражается пятью значащими цифрами.)

47.

Вычислить ∫cosxln (sinx) dx∫cosxln (sinx) dx

Выведите следующие формулы, используя технику интегрирования по частям.Предположим, что n — положительное целое число. Эти формулы называются формулами приведения , потому что показатель степени в члене x был уменьшен на единицу в каждом случае. Второй интеграл проще исходного.

48.

∫xnexdx = xnex − n∫xn − 1exdx∫xnexdx = xnex − n∫xn − 1exdx

49.

∫xncosxdx = xnsinx − n∫xn − 1sinxdx∫xncosxdx = xnsinx − n∫xn − 1sinxdx

50.

∫xnsinxdx = ______ ∫xnsinxdx = ______

51.

Интегрируйте ∫2x2x − 3dx∫2x2x − 3dx двумя способами:

  1. Используя части, пусть dv = 2x − 3dxdv = 2x − 3dx
  2. Замена, принимающая u = 2x − 3u = 2x − 3

Укажите, будете ли вы использовать интегрирование по частям для оценки интеграла.Если да, укажите u и dv . Если нет, опишите технику, использованную для выполнения интеграции, не выполняя на самом деле проблемы.

55.

∫xex2−3dx∫xex2−3dx

57.

∫x2sin (3×3 + 2) dx∫x2sin (3×3 + 2) dx

Нарисуйте область, ограниченную сверху кривой, осью x и x = 1, x = 1, и найдите площадь области. Предоставьте точную форму или круглые ответы на указанное количество мест.

58.

y = 2xe − xy = 2xe − x (Примерный ответ с точностью до четырех знаков после запятой.)

59.

y = e − xsin (πx) y = e − xsin (πx) (Примерный ответ с точностью до пяти знаков после запятой.)

Найдите объем, образованный вращением области, ограниченной заданными кривыми, вокруг заданной линии. Выражайте ответы в точной форме или приблизительно с указанным количеством десятичных знаков.

60.

y = sinx, y = 0, x = 2π, x = 3πy = sinx, y = 0, x = 2π, x = 3π вокруг оси y (Выразите ответ в точной форме.)

61.

y = e − xy = e − x y = 0, x = −1x = 0; y = 0, x = −1x = 0; about x = 1x = 1 (Выразите ответ в точной форме.)

62.

Частица, движущаяся по прямой, имеет скорость v (t) = t2e − tv (t) = t2e − t после t сек. Как далеко он проходит за первые 2 секунды? (Предположим, что единицы измерения выражены в футах, и выразите ответ в точной форме.)

63.

Найдите площадь под графиком y = sec3xy = sec3x от x = 0tox = 1.x = 0tox = 1. (Ответ округлите до двух значащих цифр.)

64.

Найдите область между y = (x − 2) exy = (x − 2) ex и осью x- от x = 2x = 2 до x = 5.x = 5. (Выразите ответ в точной форме.)

65.

Найдите площадь области, ограниченной кривой y = xcosxy = xcosx и осью x для

11π2≤x≤13π2,11π2≤x≤13π2. (Выразите ответ в точной форме.)

66.

Найдите объем твердого тела, образованного вращением области, ограниченной кривой y = lnx, y = lnx, осью x и вертикальной линией x = e2x = e2 вокруг оси x . (Выразите ответ в точной форме.)

67.

Найдите объем твердого тела, полученный путем вращения области, ограниченной кривой y = 4cosxy = 4cosx и осью x , π2≤x≤3π2, π2≤x≤3π2, относительно оси x .(Выразите ответ в точной форме.)

68.

Найдите объем твердого тела, образованный вращением области в первом квадранте, ограниченной y = exy = ex и осью x , от x = 0x = 0 до x = ln (7), x = ln (7) ), около оси y- . (Выразите ответ в точной форме.)

Свойства определенных интегралов

Интегрирует: \ (f \), \ (g \), \ (u \), \ (v \)
Первообразные: \ (F \), \ (G \)
Независимые переменные: \ (x \), \ (t \)
Пределы интегрирования: \ (a \), \ (b \), \ (c \), \ (d \)

Подынтервалы интегрирования: \ (\ Delta {x_i} \)
Произвольная точка подынтервала: \ ({\ xi_i} \)
Натуральные числа: \ (n \), \ (i \)
Площадь криволинейной трапеции: \ (S \)

  1. Пусть вещественная функция \ (f \ left (x \ right) \) определена и ограничена на интервале \ (\ left [{a, b} \ right] \).{\, ​​\ prime} \ left (x \ right) = g \ left (x \ right). \)

Интеграция по частям | Открытые учебники для Гонконга

На рисунке 5.4 показан метод, называемый интеграция по частям. Если интеграл проще, чем интеграл, то мы можем вычислить более простой, а затем Простая геометрия определяет ту, которую мы хотели. Идентифицируя большой прямоугольник, окружающий обе заштрихованные области, и маленький белый прямоугольник в левом нижнем углу, мы имеем

В случае неопределенного интеграла у нас есть аналогичное соотношение, выведенное из правила произведения:

Интегрируя обе части, получаем следующее соотношение.

Интеграция по частям

Рисунок 5.4 Интеграция по частям

Поскольку определенный интеграл всегда можно получить, вычислив неопределенный интеграл на его верхнем и нижнем пределе, обычно используется эта форма. Интегралы обычно не упаковываются в виде это делает очевидным, что вы должны использовать интеграцию по частям.Уравнение для интегрирования по частям говорит нам о том, что если мы можем разделить подынтегральную функцию на два фактора, один из которых ( ) мы знаем, как интегрировать, у нас есть возможность изменить интеграл в новую форму, в которой этот фактор становится его интегралом, а другой фактор становится его производной. Если мы выберем правильный способ разбиения подынтегральной функции на части, результат может быть упрощением.

Пример

Оценивать

Есть две очевидные возможности для разделения подынтегральной функции на множители:

или же

Первый — тот, который позволяет нам прогрессировать.Если, то , а если, то интеграция дает.

Из двух возможностей, которые мы рассматривали, и причина, по которой эта помогла, заключалась в том, что дифференцирование давало, что было проще, и интегрирование давало, что было не сложнее, чем раньше. Вторая возможность сделала бы ситуацию скорее хуже, чем лучше, потому что интеграция дала бы, что было бы сложнее, чем меньше.

Пример

Оценить

Это немного сложно, потому что оно явно не написано как продукт, и тем не менее мы можем атаковать его, используя интеграцию по частям.Пусть и

Пример

Оценить

Интеграция по частям позволяет нам разделить подынтегральную функцию на два фактора, интегрировать один, дифференцировать другой, а затем выполнить это интеграл. Интеграция или дифференциация ничего не делают. Интегрирование увеличивает показатель степени, что усложняет задачу, в то время как дифференцирование сбивает показатель степени вниз на шаг, что упрощает вид. Пусть и, так что и.Тогда у нас есть

Хотя мы не сразу узнав, как вычислить этот новый интеграл, мы можем подвергнуть его тому же типу интегрирования по частям, теперь с помощью и. После второго интегрирования по частям имеем:

Интеграция по частям

Интеграция по частям

Одна из очень частых ошибок, которые обычно делают студенты:

Чтобы убедиться, что это неправильная формула, возьмите f ( x ) = x и г ( x ) = 1.Поэтому может возникнуть вопрос, что делать в этом случае. А частичный ответ дает то, что называется интеграцией Запчасти . Чтобы понять эту технику, вспомните формулу

что подразумевает

Следовательно, если один из двух интегралов и его легко оценить, мы можем использовать его, чтобы получить другой. Это основная идея интеграции по частям. Приведем практические шаги, как выполнять эту технику:

1
Запишите данный интеграл

где вы определяете две функции f ( x ) и g ( x ).Обратите внимание, что если вам дана только одна функция, установите вторую как постоянная функция g ( x ) = 1.

2
Представьте промежуточные функции u ( x ) и v ( x ) как:

Затем вам нужно сделать одну производную ( f ( x )) и одну интеграцию (из г ( x )), чтобы получить

Обратите внимание, что на этом этапе у вас есть выбор, различать ли f ( x ) или g ( x ).Позже мы обсудим это более подробно.

3
Используйте формулу

4
Позаботьтесь о новом интеграле.

Первая проблема, с которой можно столкнуться при работе с этой техникой — выбор, с которым мы столкнулись на шаге 2. Нет общего правила, которому нужно следовать. Это действительно вопрос опыта. Но советуем не тратить время на размышления о лучшем выборе, просто идите по любому выбору и сделайте расчеты.Чтобы ценить был ли ваш выбор лучшим, переходите к шагу 3: если новый интеграл (вы будете обрабатывать) легче исходного, тогда ваш выбор был удачным, в противном случае вернитесь к шагу 2 и сделать переключатель. После многих интегралов вы начнете есть чувство правильного выбора.

В приведенном выше обсуждении мы только рассматриваются неопределенные интегралы. Для определенного интеграла , у нас есть два пути:

1
Вычислить неопределенный интеграл

который дает

2
Используйте шаги выше, описывающие интеграцию по частям непосредственно на заданном определенном интеграле.Вот как это происходит:
(i)
Запишите данный определенный интеграл

где вы определяете две функции f ( x ) и g ( x ).

(ii)
Представьте промежуточные функции u ( x ) и v ( x ) как:

Затем вам нужно сделать одну производную ( f ( x )) и одну интеграцию (из г ( x )), чтобы получить

(iii)
Используйте формулу

(iv)
Позаботьтесь о новом интеграле.

Следующие примеры иллюстрируют наиболее частые случаи в который потребуется для использования интеграции по частям:


[Исчисление] [Геометрия] [Алгебра] [Тригонометрия] [Дифференциальные уравнения] [Комплексные переменные] [Матричная алгебра] Домашняя страница S.O.S MATHematics

Вам нужна дополнительная помощь? Пожалуйста, разместите свой вопрос на нашем S.O.S. Математика CyberBoard.

Автор: Мохамед Амин Хамси
Авторские права 1999-2021 MathMedics, LLC.Все права защищены.
Свяжитесь с нами
Math Medics, LLC. — П.О. Box 12395 — El Paso TX 79913 — США
пользователей онлайн за последний час

Интеграция по частям дважды

Когда мы впервые узнаем, как интегрировать, в примерах, которые мы видим, используются простые многочлены или отдельные функции, подобные этим:

Интегралы продуктов

Что, если нам нужно найти интеграл произведения двух функций, как в следующем примере?

Пример 1

Вот где нам понадобится важный и полезный метод в исчислении, известный как интегрирование по частям .(Вы можете увидеть полное объяснение, начиная с основных принципов и с дополнительными примерами здесь: Интеграция по частям).

Чтобы найти этот интеграл, мы выбираем « u » так, чтобы его производная была проще, чем u . В этом случае мы выберем u = x и поступим следующим образом:

u = x dv = sin x dx
du = dx v = −cos x

Применяем формулу интегрирования по частям и находим интеграл:

Приведение в порядок дает:

Теперь последний интеграл несложен, и мы можем написать окончательный ответ:

Примечание 1: Константа интегрирования ( C ) появляется после того, как мы сделаем окончательное интегрирование.

Примечание 2: Выбор u и dv может вызвать некоторый стресс, но если вы будете следовать правилу LIATE, это будет проще. Для u выберите то, что стоит наверху в следующем списке, и выберите dv как самое низкое в этом списке.

L — функции логарифмирования
I — Обратные тригонометрические функции
A — Алгебраические функции (простые полиномиальные члены)
T — тригонометрические функции
E — Экспоненциальные функции

Интеграция по частям — дважды

Теперь давайте посмотрим на двуствольный корпус.То есть мы не получаем ответа за один раунд интегрирования по частям, скорее нам нужно выполнить интеграцию по частям два раза.

Пример 2:

В этом примере мы выбираем u = x 2 , так как это сведется к более простому выражению для дифференцирования (и оно выше в списке LIATE), где e x не будет.

u = x 2 dv = e x dx
du = 2 x dx v = e x

Теперь для интеграции по частям:

Мы изменим это так, чтобы получить следующее, которое я называю уравнением [1]:

На этот раз мы не можем сразу сделать окончательный интеграл, поэтому нам нужно снова выполнить интегрирование по частям.Выбирая « u » так, чтобы его производная была проще, чем u снова, мы имеем:

u = x dv = e x dx
du = dx v = e x

Обратите внимание, , что u и v здесь имеют разные значения от u и v в начале примера 2.Это может быть ловушкой, если вы не будете писать внимательно!

Теперь продолжаем интеграцию по частям на:

Последний интеграл прост, и мы получаем следующее, которое я называю уравнением [2]:

Но мы еще не закончили вопрос — мы должны помнить, что находим этот интеграл:

Это был наш ответ на первую интеграцию по частям:

Подставив ответ [2] в уравнение, мы получим:

Убирая это, получаем окончательный ответ:

Обратите внимание на место, где в нашем ответе появляется константа «+ C » — это после того, как было выполнено интегрирование.(Некоторые студенты зацикливаются на этом шаге или добавляют «+ C » перед тем, как это будет уместно, а некоторые вообще забывают добавить его!) Я использовал индекс 1 для первой константы, поскольку это не то же самое значение как окончательное C .

Интегрирование по частям дважды — с решением

Мы также сталкиваемся с интеграцией по частям, где на самом деле нам нужно найти интеграл, который мы находим. Вот пример.

Пример 3:

В этом примере не так ясно, что мы должны выбрать для « u », поскольку дифференцирование e x не дает нам более простого выражения, как и дифференцирование sin x .Мы выбираем «самый простой» вариант следующим образом (хотя e x находится ниже тригонометрических функций в таблице LIATE):

u = e x dv = sin x dx
du = e x dx v = −cos x

Примените формулу интегрирования по частям:

Мы получаем следующее, которое я назову уравнением [3]:

Теперь последний интеграл:

Еще раз, нам нужно решить, какую функцию использовать для и , и остановиться на той, которая дает простейшую производную:

u = e x dv = cos x dx
du = e x dx v = sin x

Повторное применение интеграции по частям:

Получаем уравнение [4]: ​​

Погодите — у нас есть окончательный интеграл, такой же, как и в начале! Если бы мы продолжали идти, мы бы ходили кругами и никогда не финишировали.

Итак, нам нужно проделать следующий «фокус». Мы подставляем наш ответ для второго интегрирования по частям (уравнение [4]) в наш ответ первого интегрирования по частям (уравнение [3].

Снятие скоб:

Теперь это уравнение имеет следующий вид:

p = — q + r p

Чтобы решить это для p , мы просто добавляем p к обеим сторонам:

2 p = −q + r

Затем разделите обе стороны на 2:

p = (- q + r ) / 2

Итак, сделаем то же самое с нашим интегральным уравнением, числом [5].

Добавляю в обе стороны:

Если разделить обе стороны на 2, получим:

Итак, мы решили уравнение [5] для, что дало нам желаемый результат.

(Обратите внимание, что я использовал «+ K » для первой появившейся константы. Мой последний « C » имеет значение K /2, но обычно нам нужно заботиться только о конечной константе.)

См. 31 комментарий ниже.

Интегралы

— Calcworkshop

Что такое интегралы? Как их найти? Изучите все приемы и правила интеграции (т.е., антипроизводные).

падежед. ч.мн. ч.
Им.фоне́тикафоне́тики
Р.фоне́тикифоне́тик
Д.фоне́тикефоне́тикам
В.фоне́тикуфоне́тики
Тв.фоне́тикой
фоне́тикою
фоне́тиками
Пр.фоне́тикефоне́тиках

Ближайшее родство





Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Математический справочник / / Математика для самых маленьких. Шпаргалки. Детский сад, Школа.  / / Понятие функции. Основные свойства функций. Область определения и значения. Четность и нечетность. Периодичность, нули функции, промежутки знакопостоянства, монотонность (возрастание, убывание), экстремумы (максимумы, минимумы), асимптоты

Поделиться:   

Основные свойства функций. Понятие функции. Область определения и значения. Четность
и нечетность. Периодичность, нули функции, промежутки знакопостоянства, монотонность
(возрастание, убывание), экстремумы (максимумы, минимумы), асимптоты. Алгоритм описания функции.

Понятие функции. Область определения и значения

  • Числовая функция y=f(x) это соответствие, которое каждому числу x (аргумент функции) из некоторого заданного множества сопоставляет единственное число y (значение функции)
  • Область определения функции D это множество значений х
  • Область значений функции E это множество значений y
  • График функции это множество точек координатной плоскости (x,y), таких, что y=f(x)

Понятие функции. Четность и нечетность

  • Функция f(x) четная, если область определения функции симметрична относительно нуля и для любого x из области определения  f(-x)=f(x)
  • График четной функции симметричен относительно оси y
  • Функция f(x) нечетная, если область определения функции симметрична относительно нуля и для любого x из области определения  f(-x)=-f(x)
  • График нечетной функции симметричен относительно начала координат
Функция f(x) нечетная, ес



1. Формула степенной функции

Сложность: лёгкое

1
2. График степенной функции (чётный/отрицательный показатель степени)

Сложность: лёгкое

1
3. Вычисление значения функции по значению аргумента (целое число)

Сложность: лёгкое

2
4. Формула функции

Сложность: лёгкое

2
5. Область определения и область значений степенной функции

Сложность: среднее

2
6. Показатель степенной функции

Сложность: среднее

2
7. График функции вида y = k/x + a

Сложность: среднее

3
8. График функции вида y = k/(x + a)

Сложность: среднее

3
9. График функции вида y = 1/(x + a) + b

Сложность: среднее

3
10. Чётность степенной функции (отрицательный показатель степени)

Сложность: среднее

3
11. Монотонность степенной функции (отрицательный показатель степени)

Сложность: среднее

3
12. Наименьшее и наибольшее значения функции (показатель степени больше единицы)

Сложность: среднее

4
13. Построение графика степенной функции (положительный показатель степени, меньший единицы)

Сложность: сложное

3
14. Построение графика степенной функции (положительный показатель степени, больший единицы)

Сложность: сложное

3

Дата:
Тема урока

Распределение

 ролей:

Руководитель:
Контролер:
Советник:
Докладчик:
Цель урока:
Гипотеза:
План урока:Отметка о выполнении плана

Список группыРолиБаллы за 1 графикБаллы за роль в группе

Баллы за «Азбуку»

Всего балловОценка
2-51-30-513
1
2
3
4
5

1 группа2 группа3 группа4 группа
у=2х+3у=3х+2у=х+4у=4х+1
у= –2х+3у= –3х+2у= –х+4у= –4х+1
у=2х–3у= –3х-2у=х–4у= –4х-1
у=  –2ху=3ху= –ху=4х
у= 3 у= –2у=4у= –1

Банк графиков линейной функции y = kx + m
m = 0m ˃ 0m ˂ 0

k = 0

k ˃ 0

k ˂ 0

Номер этапаНазвание этапаЧто делает учительЧто делают ученики
1ОрганизационныйВыдает пакет документов группамРаспределяют роли в группе
2Знакомство с заданиемЧитают задание для групп
3Целеполагание и планированиеНаправляет и корректируетФормулируют цель и задачи
4Построение графиковКонтактирует с советниками по необходимостиСтроят графики в тетради и после проверки контролером переносят на листочек в клетку по образцу
5Первичный анализ зависимости вида графика от коэффициентовКонтактирует с советниками по необходимостиПросматривают все графики, полученные в группе, и совместно решают, где разместится каждый график на плакате «Банк графиков». Приклеивают листочки с графиками в нужную ячейку плаката.
6Сводный анализПо заполненному плакату «Банк графиков линейной функции» в результате совместных обсуждений, делают окончательный вывод о влиянии коэффициентов к и т на вид графика ( на монотонность, на угол наклона с положительным направлением оси Ох, на точку пересечения с осью Оу.
7Рефлексия 1В конце этапа выдает руководителю группы эталон для проверки правильности заполнения «Азбуки графиков»Заполняют «Азбуку графиков» в которой по виду графика восстанавливают формулу функции, название функции, знак коэффициентов к и т, либо их отсутствие.
8Рефлексия 2. Защита проектаРуководит прениями, задает вопросы для уточнения, высказывает свое мнение о качестве проделанной работы.Докладчик озвучивает выводы группы о влиянии коэффициентов функции на вид её графика и предполагает наличие аналогичных зависимостей у других функций.

Номер этапаНазвание этапаНазвание приемаОпределение приема
1Организа-ционный
2Знакомство с заданиемГипотезаГипотеза— положение, выдвигаемое в качестве предварительного, условного объяснения некоторого явления.
3Целепо-лагание и плани-рование
4Построе-ние графиков
5Первичный анализ зависимости вида графика от коэффициентовАнализ и синтез, сопоставление, аналогия

Анализ — представляет собой мысленное разложение или расчленение процессов на составляющие части, элементы с целью определения их места, роли и функций в целом объекте и установления взаимосвязи и взаимозависимости между ними. Анализ — это сложный исследовательский процесс, включающий не только изучение сущности явлений и закономерностей их развития, но и использование полученных выводов в практике. Синтез — это мысленное составление целостного объекта из его частей. Анализ и синтез выступают в аналитическом процессе в их единстве. Без анализа нет синтеза, как синтеза без анализа. Вместе взятые они служат мощным средством познания. Аналитические материалы помогают вскрыть не только поверхностные явления, внутреннюю структуру объекта, но и вскрыть глубинные процессы, дать развернутую характеристику объекта явления.

Сопоставление — это прием, при котором выявляются различия во вновь сформулированных категориях с ранее установленными.

Аналогия — это прием научного познания, когда на основе сходства двух или нескольких признаков изучаемого явления делается вывод о сходстве других признаков и свойств. Для повышения достоверности выводов необходимо, чтобы аналогия базировалась на большом количестве существенных общих признаков и связи между ними были довольно тесными. Установление взаимосвязи с помощью приема аналогии требует дополнительной проверки в общественной практике (с помощью логических выводов или специального опыта).

6Итоговый анализИндукцияИндукция (наведение) представляет собой способ изучения явления, в процессе которого от отдельных фактов, единичных случаев совершается переход к общим положениям, к обобщениям и утверждениям. При таком логическом умозаключении отдельные факты как бы наводят на общее положение.
7Рефлексия 1Сопоставление, формализация, дедукция

Сопоставление — это прием, при котором выявляются различия во вновь сформулированных категориях с ранее установленными.

Формализация. Суть этого приема состоит в том, что при изучении исследователь отвлекается от конкретного содержания изучаемых явлений, рассматривает их в правильном общем виде, исходя из законов диалектической логики. Поэтому обобщенная сущность явления всегда представляет собой определенный уровень формализации. Из существа этого приема вытекает использование при научных разработках логических выводов и обоснований, различных схем, формул, символики, абстрактно-логико-математических и знаковых моделей и т.д. 

Дедукция — логическое умозаключение на основе перехода от общих суждений (доказательств) к частным.

8Рефлексия 2. Защита проектаМоделирование, прогнозирование

Моделирование — это прием научной абстракции, при котором на основании проведенного системно-структурного анализа формируется модель, которая отражает математическую закономерность в целом со всеми свойствами и взаимосвязями.

Прогнозирование — это аргументированное представление о возможных путях развития изучаемого явления.