Derive for Windows и его применение для решения различных задач


110 downloads 5K Views 3MB Size

Recommend Stories

Empty story

Idea Transcript


Министсрсrао oбpaзoВIIIU Росснйсхой Федерации

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА JOI. И.М. ГУfi1СИНА

Фаlсуnьтеr А8томmпи и ~ТCXJIUII Кафедра Аяоматизации тexнo.noi"ИЧeCXXDt ьроасссо• и~

А.Ю. Мартывова

Derive for Windows в его примевевие

для решения различных задач.

Учебное пособие.

Москва 2003 г.

УДК681.322 А.Ю.Мартыноа "Derive реwенна различных задач". Губкина,

for Windows и ero применение дпа - М.; PrY нефrи и rаза им. И.М.

2003 r.

Данное учебное пособие посuщено изучению матемаrичсскоrо nакета Derive for Windows. Оrдельныс главы пособиа посuшены решению уравнений и систем уравнений и неравснств, операuюrм с многочленами, действнам с веК1'0рами и матрицами. выполнению

операций матемiП'Ичсскоrо анализа в среде пакета Derive. а та.кжс построению дв~ых и трехмерных rрафюсов н их испоm.эова­ нию.

Пособие предназначено дш1 студентов дневной формы обучс­

нна сnециальности21.02.00. Учебное пособие подrоrоалсно на кафе.цре ((АвтоматизаwtJI ТСХНОЛОГIРIССIСНХ 11р0ЦССС08 И DpOIOaOACТI». Рецензенты:

проф. каф. АСУ д.т. и. А.И. Ермолаев доц. каф.

Am л.д. ЛознНСКIIй

@ РГУ нефrn и газа им. И.М. Губкина,

2003

г.

Введение. Derive • 31'0 naJCe1' CИMВOJIWIWX преобрuованиА. nерва 11CpCU ltO'rOpOI'O IIW· шnа а сает в 1988 году. С момента C03AIUIИ8 его yииiWIWIOA особсииостwо uu-

~ сnособиос:п. вwnOIIIIJIТЬ не ТОJIЫСО ~р~~фметичос:хне ......-nенма, но и СJЮЖ· HWC CHMВOJJWIUe nреобраэованиа nри IOUUUWIWIWX 8DD11p11111UX tребоеавнп. l1ep8u версна Derive for WЬ.dows - Derive 4.8 ПOIМIIICio а 1996 ro.w,y. Pu-

paбcrrtulкoм DeriYe DUe'I'CII a:IIIIJ8IID Soft Wвrehoule. lnc. Поседвм на сеrод111 версна -Dwive 5.05 В1о1П)'1ЦС11& в 2001 году, прuа на нее nрмна•....,. Tex.u In-

struments. lnc. В cpeJte II8DI1I

Derive вw мо.ете ВWП011118!1о 'r8De оаер8Ц1111 Dlt А11фферен­ 11111erpUoa (в том 'IIICIIC и несобствемнuх). С)'ММ111Х8-

цироВIUIJIС. ВW'IIICIICIQie

нне, IIU'I1Ie llpUCIIOВ. оnерации с lolll'tpiiЦIPUI реааме YJIIIIIIeвd



11Ср8ВС111СТВ,

Построевне 1"р8фво8. реааме АИффереiiца!IИUХ ypa...-t И Т-А.

Г11888

1. Н8'18110 p8C5crrы с П81С8'1'011 Derlve. 1. Depвoиa~~&~~ltllwe C8eUIIIUI·

11oc:.ne 38II)'CD Derive на :мrране n~ I"JIUIIOC окно Derive: ..... -

a•u•

. . . . . . . . . . . . . . CjliiDoollul . . . . . . . . . . _ _ ....

е~-•

puc.l. В

...

А t

ГJIUIIOC ODIO DeriYC

nepeol строке 11W видите 118388НИС nporp8IOIIIOI"O ~ rtlll окиа 8

фаАаа. нaxOAIIщeroc:t в окне ""*Уfо~СНТL

....

Замечание. Окна в Derive мoryr бwn; -rpex тиnов:

1) AlgeЬra - мrебранческое охио (заrру.аетс:s по умолчанию). Эrо окно может содерDТЬ только ~. формулы, резул~отатw, а тatare ком­

ментарии. Все они pacrtOJI8J'aiOТCa сверху вниз и иумеру1ОТСS По порцху.

2) 2D-plot- сжио даумерноrо rрафиа. 3) ЗD-plot- ОIСНО трехмерноrо rpaфИJCL Вторu сверху

Нив

-

·

·

crpon содержит rлаввое ~tевю., .

nаиель нистру14СНТОВ

Derivc,

ICНOI1JC:II lt01'0pOI .IIYбoPym осиовиwе

хомаидw rnaaиoro меюо. Подаеда курСор мыши 11: HкrepecylOЩel вас 1010nu, вw

увидите •рлычох, nмс:IWОщнА. что она де.uет; ее ~' nOJq)Oбиoe описание можно наАтн в crpoa сообщений. (См. IUI*C).. . В oii:Иe д011:Умент& Derive будет 38П11СЫ118'11t awpnren•, xoropwe он .I(QIDdJI nреобреэовm. или 8WЧIICJDI1'It (~). ~ 011Ср1М Cll86anc8 DOplдkO­ вwм номером (.иauroti}, рвспоnОJЕеRИОй слева н оrдепенноА 31181t0N ":"

ar

опе­

ранда.

Под oii:ROМ доlt}'МСнта иаходите8 строка, ра:щеnеииu на l1Jje части:

спева • строка ccмal••d, rде IICIQIIIIOIC8 cooб~~~e~tn н эапросы



Dcrive;

спрuа • строка COCТOII•••· В инжисй части ЭltpiUI& вw увидите строку редаlmlроаанв• (см. а. 2 • 1).



Doaarpod ~ ......... сп~. nepn.irИS~ НlfX содержит бухвw rpeчeaoro апфааита (JaUt строчные, тц и nрописиые), а вТорой­ toarrewaтИЧCCDie

c10180J1W,

матсмаrrичес&Ие оnереторы и 3НUИ с:ра:виенu (их nе­

речеиь ВW наJ1дете В ~ J). Подведа хурсор МЫШИ Jt ОДНОЙ ИЗ ICROПOIC СПИ• сD-'1'8б.nицы вw у1111Д111е на .~JШЫЧ~tе дублирующую ее JС:ОМбинацюо мавиш, а в

crpoxe сообщений -ее 01JИС811ИС.

l.J. Лоппса Работы с Derive. Решение эадач в

Derive

чре311ЫЧаАно детатDнровано. Посnедоаатеn~оиостъ

операциА сnеду10щu:

J.

Вы записываете в строке редаJСТНрованц математическое выражение

(арифметический пример, формулу, фунJСЦИю, матрицу или вехтор).

2. Щеnч~:ом

по одноА из JC:Нonox, распоnовиных слева

вани• (см. а.2.1) ипи нажатием мавиwи

(Eater]

ar строки редцтиро­

nереводите это вырuсенне в

окно документа. В OII:Иe документа, в светsщема пр•моуrол~онихе, IIODJI8CТCJI оnеранд. с:одержащнА сос:mm:твуJОщее математическое вwраженне в традиi.UIОН­ воА форме 31ПИСИ.

3. Выбиреете

нужную I:ОМанду меню, тем самым сообщu

Derive, что нужно

C:ДCJIImo С: данНЫIII onepc~~W~М: ВWIUICIIнn.. ·IIOCТpOИТit rрефих, наАти

ICopeiiL

урu­

нснц, ll3nlo npeдcJI 11 Т.Д. (8 некоторых CJI)"'UX иеобходимос:ть ВWПОJIИСИИ. 'l'pl'l1ei'O .-&ства orneдller -а.. 11.2 .1).

2

2. Прос'nlшие аычиuенна.

2. 1. Как эаписать математичеgое выражение в Dcrive. Дц uода вwражениl ВCnom.:J)'IOICJI .II8ТIIIICUI и rpeчeciCIII uфuнт; арифо

Ne'111'1eCDie опереторы эаnис~ тр1Д111U101111Ы образом (см. ~ 1); не· noJI.Ъ3)'e1'Ca1p8JUIЦИOHНU эаnис• ЭJiеМеНТ8рНWХ фунхциА (c:м.llttl6Jnщы

дeiCТiиteiiWIWX чисея, nк m> общеnриurо



311 4). Дu

кнформаnnсс. QeJJU и дробнu

часть раздемJОТСj( не эаппоl, а тouol.

Табтща

1. Освоавwе арв...ет~~'lесае оаераторw, Oaepii'I'Opw ера ...... • JIIII'RМ8ТJI'Iecae C8МIIOAW. RPIIJИIIIIellwe • Derive. о

•.._,_ схобки

кuдратные скоба (IICIIOJIUyiCm:S дм

· - IU'I8IIМW о

()

IJ

[)

{}

(}

•+• •·v

u+v

8WЧН1'1U1Ие дeJieJIJie

8/У

всnведеиие а стеnен•

8*V 8"'v

38ПИСИ

и

фиrурнwе сkОбJСИ (HCIJ0&3YIOI'" да заnиси мио:астаj СJIОЖСние

Axopen

SQRТ(a)

•%

IJJIIOC-_~

puao



+-•

.,..·-· ••

U•V

u/v U•Y

u" -4u u% ±u u•v u-v uv

IIJUI рано

8-У

u~v

ЛOf'II'IМCICIIA оnератор «ИJ1И»

pORq

pvq

pANDq

рлq

мен•ше

(ДИ3'ЫОНIЩИ.I)

.яоrическиА 011Ср8Т0р •И» (ХОИ'WОИХ· циа_l

JIOf'N'IeCDII norнчecatA

~цанu

NОТр

....~

IINDIНQQIUI

piМI'q

P-+!t

U\V

р83110СТ1о МН011СК'В

U\V

~

USUВSEТV

u~v

об1.едииенне М110ЖССТ8

UUNIONV

UuV

2.2. Вычисление значения вьшажения. Дл1 того, чтобы вычислитъ 3начение введенноrо ранее вwрuсениа, С11)'1К8Т

две комаидw nодменю Simplify rDВиoro ме100 Derive: 8uic (-re же дсАстаиа .ы­ nолНJiет кнопка ~ с nанспи ИИС1Р)'МС111'08) и Appro:li88te (те же деАстаИI вw­

nолНJiет JCНona """ с nаиели IIJIC1PYIIeиtOВ). Выделим onepiUIA.

дой

Sialplify

mrcpwl надо 8WЧИСRИ'11о. а xm~ 110tD0J1JoЗYe11 комаи.:

-+ Approxilute.

App:~toxi8ate

11ослс

ZllpJ:88•:i.oa.

:noro

на :исраие nооитса дН&Jiоrовое OICJIO

В 381'0110811е эroro ,IUWIOI'OIIOI'O

oua aw

)'IIIWiтc

номер тоrо onepцu. на хотором в J1,1JU1W1 момент стоит курсор. Нuсаа [Eater] или щелкнув по ICJIODe "Appro:liaate" 8 эrом окне aw ПOJI)'ЧIItC операиА­ ре:sупьтат, а В строке COC1'0UIII будет УD38ИО ape8Q счета. Тц ДU Операнда #1 (еспи все бwno сделано Пpi8RJIWIO), вw nолучите: tt: t.М.ta?

Применкв к операиду тaт- операид 110:

if8 команду Si•plif'y -+ Approxi8ate вы ПОJI)'ЧИТС pe:Jy.JUr-

11в:

&.m.",_tsz Чтобы И3МСИIIТЪ КОJiичtСПО 3Н&ЧAUUIX цифр пос:ае 38МТ01 в DOa)"'ll88ooWX оr­

ветах, введите нужное чиСJIО App:ltoxi8ate 8xpl:888iOD.



поле

Digits of preclsian JUWIOl'080I'O

Если вместо ранее расс:мотренноА КОМ8И.АW

окна

Si•plify -+ ApproxЬ..te будете

ИСПОЛЬ3081П'1t хомаиду Si8plitr-+ 8aic: (И ecJIII сохраиеиw OIЩIIИ, ~ по умолчанию), то вместо 19 и 110 вu ооаучите, COO'I'IICТC1'8e, C8Д)'IOЩIIC ре3уnьтатw:

--····(_!!_) -,.., ~(-;-) 1

111:

112:

18

1•4

'

7

18

LN(S8)

Как видите, в эrow случае (то ecn, ПОJС8 )'СТ81101111СН paciUI Decl8re -+ Si•plificatioa Settillp -+ Pncilioll Mode -+ Euct) IIW'IIICJieiiU nрои3110.Ц1'Са в рациона!IЬИЫХ чиспах.

2.3. Сообшенм об оwибщ. Если Derive не может IIWI10JIIUI11o ~ ~·uuo тем IIJIИ инwм nричинам (условие 38П11С8Н0 иекорраnио IWI »на эцача. npe8WIIWOIIIU

no

103Можиости Derive). то он

i

ачес:тве оrвета nросто ..-ормчно восарсмnее,дет •

ПIIСЬ onepatЦL Вnрочем, WOJICCТ ano6pam. 8 ODep811.11C-pCJ)JIIt1'1'1e nycтwe ИЛII C:ICoбKII С: 80Пpoc:кreJIWIWM 3НUОМ внутри.

В тобом случее cro peax&UUI.nuoкичнa и .ааиатна.

6

CIC06u

2.4. Управnение J'9IIНOCDdO IЫЧ1ICJICНJIЙ. Derive П03ВOJUie't ПроИ3ВОдитJ. BWЧIICJICИIЦ С: JUOбoR ТОЧИОС:ТWО. Дц тоrо, чтобы установить Н)'*иое чис:яо знахов пос:ле 38ППОА, иc:IIOJia.зyltтe ОDЦИIО:

Declare ..". Si•plilkadoa Settiвp..". Precilioa Dipta. Ус:t81101111Те 1'0'IJIOC11, lS :sиа­ чащих цифр, а 38'mll 8II08Io ВWЧIIc:mrre значение оnеранда #11.

2.S.ОпСJ)8ПИИ с КОМПDСfСННМИ IJJICJJIМIL

Derive может JJpOI080ДJttloo аwчис.~~енu

Dlt с деllс:'nитеm.вwмн, тu: и с: ком­

мекснWJ\Iи чиc:JIUOI. Миимаа единица обсmlачаетса в среАе nueтa

Derive Dlt i. а

AJIA ТОfО, чтобы uес:ти ее ИЦО В11еСТИ 1# i (см. JIICI&urol/) ИDI awбJIIin :пот CIDOOII из сnис:а в НJOI[JfeJII Dp8110111 ynry врана. Pacc:мO'I'pНJII боnее подробно, DltИJII обр830111 пuет Derive l1pOIDIICWn' ВW'IJIC­ Jieинa с КONQJieltCHWJ\111 чнс:паwи.

IIRJ:uшl. Чтобы nepeмнoJDmo дав ICOМII.IIeкcиwx 'DICJI8, 38IDIIUII1e в строке рцu· тиро88ИИ.1:

(3 - ti)* (2 + 4 ti) 1131

Щеnиуа по ICИomce Allllюr а4 sь.рuь, aw noaywune payJDinrr: (3- t)·(l • 4·1)

18 • 18·1

1141

NHИJIIU часть

z

коммекс:иое с:опрпкеииое

z

РНАS

z

Особоrо реесмотрена 38СII)'*Ивает Еоманда PНASE(z). Расс:мепрнм ее дdt­ CТIIIIe на прос:1ОМ nримере:

8151

I'IIUI(x • S·•> ( х ) - .•·,;.,·I.;.,I..;:;CII(;...;.:;.;•>::.... -818112 •

Тахим С1бр11эоМ. Derive ВW'IИCJIJieт фазу в ИИ1ер8811е от -х 1IP х. Замечание

1. Если ных

ПOJIY'ICIIHЫe .ами операн.дw awr.IIЦIТ не тu:, Dlt в реесмотреи­

awwe nрнмерах. уС1'8Н0811Те раим luct (с:м.n.2 .2).

7

Замечание

2. Сле.цует 01'МСТИТ~о, Ч1'О

nри вwчис:левии корна из xoмnnexcнoro ЧИС·J

ла вы можете nолучить не тот резу.пьтат, коrорый oJКIIДae'l'e. Поас· ним это иа c:.neд)'IOIЦeM nримере. Возаедем комnпексное чимо р



uадрат, а затем ВWЧИСJIИМ uaдpaтuwJI хореЮ. Н3 псшучениоrо КОМ·

мексноrо реэу.пьтата. Элемеиrариu поnоса nодсхазыuет, чrо мы дOIIЖJiw П0J1)"111ТЬ чимо р. Посмотрим. Ч1'О произойдет на самом деае:

81а

(-e.stsэ-м



2

1·1.237'11>

-1.~

llt .t(-1.2663iМ•

13t Mt

- t.a?S6t2844·1

- t.2?56tп44·1) 1.515343tИt

-

1.23~·1

Как IIН,IUIТe, знак nри мнимой чаСти иэмеНИJlса на противоnОIIОаt· ныА. Эrо происходит 10-эа

roro, Ч1'О nри вwчис:леннп Derive nред­

ставuет ltOМIUICICCHWC ЧИСJ18 8 ПOU3a're&ROII форме.

этом хоман.цу PНASE(z), хоторu.

xu

11CJ10JUt3YS nри бwпо Clt838IIO вwше, аwчж:­

.uет фазу 811111ерВ11118 от -1t до 1t.

Замечание

3. При 8UТIIII кора а orpицarem.иoro ипи JСоммехсноrо чис:па аид ПOJJY'ICIIROI"O реэу..пьтатв 3UИС.ИТ or roro, IWCU аwбрена 11ет111о (см. ra.6, a.l).

2.6. Цреобра19вание символьных &ЬJРОИний. избавпает нас or иообходимости вручиую noдC1'88Jm'l. из формулы в формулу и прuодить nодобные члены. По~СUСем на nримерах. ки он это делает. Мы будем рабоrаrь с дву1d командами nодмеНJО Si1aplily: VariaЫe SaЬttitatioa

Derive

и

Espalld. СО3ДI\Ате в охие документа СJIСдуiОЩИЙ операнд:

2

117: (а • 11 • с) Чrобw ресхрыть записанное в этом операнде ~~~о~ре.ение надо Вlol3811mo команду Siaplily-+Expalld, JIOCJie чеfО 8W увид11'1"С днаJ101'080С ODIO 8xpand 8apJ:88aioa, rде из поu Expansion Variables вы МОJIСете выбрать одну ипи ие­ сКОJtьхо nеременнwх. по которым будет осу~ раsпожение (дu этоrо дост;rrочRО щennyn. мwшwо

no нужно~ nеременноА, повторный щепчох O'I'NCU·

ет выбор). Упорцочu операнд #17 по nеременной с, ПOJI)"''OМ: 2 2 2 811s а + &•(2·• + l·c) + • + 2·•·с + с

Теперь уnорцочим исходное выражение относитеаьно nеремеииоR с: ltt:

с

2

2

• с·(2·а • 2·•> • а

• 2·•·• • •

2

Еми в дналоrовом охие txpaad ZXp~aaioa вы выберете сраэу все nеремен­ нwе, в окне дохумента nм8111CJ1 операнд-резу.пьтат вида:

1:11:

РассмОiрИN далее, кu а

Derivc

npoiiЗIIO,tUIТCII noдc1'811011D. Запишите а окне

·докуwсиrа СJiедующие даа операнда:

1

111:





112:

••

1

х

••••

о~,

Переведите курсор на операнд Simplify-+SaЬstitute for-+VariaЬies,

#21, а nOCJie чеrо

затем выэоаите IWIWIJIY аы уандиrе дiWIOroaoe сжво

SuЬati tute

поле

for variaЫea. Вwберите а 110118 V8'1ables перемениу10 х, а а New Value 118еДИ'1'0 122 в иaaaum: (EaterJ, IIOCIIO чего а оае документа пoa­

IIJI'I'CS

операнд:

1 1123:



• (d •

"•>1 • •· Wa :по llllpDOIIIIO с nомощwо 1t01oW1ДW у) 8W DOII)"'OТe ClleJIYIOIЦIII pe:I)'JUIIWI':

Sialplify-+Expaad, (по nеременноl

" • "•·в режиме 10М11Ш. Эamnwrre • с:троЕе uo.u:

а:•З + O.S*Ii и иuмите [Eater), nос:пе чеrо а ОJСНе ДОit)'Мента IIOUII'I'CII СJ1е,ЦУ101Щ11 Olle)JIЩA: 131 ••• ~ • 8.5·1

2) В раиме меню. Вwэоаите комаиду Dedare--+VariaЬie Valae. Поuиаwее­ nocne :noro диааоrовое окно Declan Vu:t.aЬle Value 1'IIOR со.аержнт сnисок-tабJьщу ороnиснuх • C1'pO'UIWX 6yD rреческоrо uфuита и даа пои: 1.VariaЫe Name- цесr. надо )'К8:J8'n .... c:m••'C"'O nеременноl. В нашем

с:а

nрнмере: а;

1. V81iable VaJue чае: З + 0.5*1i. Если эатем

84:

а

цесr. надо uести

3118'1eue IWIIC'1'1IJIТW, т.е. а данном CJI)'·

aw IWDieтe [Eater], а охне документа DOUIIТCI. операнд:

:• 3 + 8.S·t

Еспи фуиiЩИJ( по.лuоаате.u должна вwчн~ с nомощwо p83JIН'IИWX ана­ JIИТНЧес:IQIХ awputeниA на paDН'IИOW расстоаиин ar начuа координат:

[

М. Ш

\ziR

y(t)•/1(1) y(t)•P(t)

ее можио построить спеду10щим образом (cм.lfrQ&IIIO' 4):

y(z) :• f1(z)·chi(-R,tzi,R)

+ f2(z)·at8p(-R+tzl)

Подобнu форма эаписи удобна JI.IIA npeдcraa.ne~~U спецфункцнА, кoropwe nри мaJIWX по модупю 3118чеииах арrумента аычнспааоrса по 0'1'ре3КУ степениого

рца, а nри болr.wнх по моду./110

3118'1011UX арrумента - no IICCИМJ11'01'II'IeCIC ...

раженню.

15

3.4. Вычисление значений функции для различных численных значений арrумешов и параметров. Лусn. дан оnеранд:

15•

IIМ(•·•

2

• с) • ,

Трсбуетс:А ВЫЧИСJIИТJо

+ S

ero :JНаченис nри 3ИачснИАХ nеремеииwх: х•1.7

у•1.6

и при значениах nараметров:

с•О.Т Собс:тJJсино, разnичие персменных и nараметров в коитексте этой задачи чисто условно.

Эrу задачу wo:sиo pcwиn. да)"d сnособами:

1.

В режиме мешо. Вwэоваm команду

Siaplify-+Variable S•Ьstitatioa и эа­ IICIIom.sylte хо­

даАтс 3Иачениа х, у, Ь и с. Дu DOJI)"'811ИJJ чиспениоrо ре:sуnтата ма.нду Approxi. .te.

2. В режиме 10М8JUL Виачапе в сrроке ввода nocneдoaaтeлwro задайrе значе­ ННJI nepeмcиiiiiX и паремеtроВ (см. а. 3. 3). а затем поДIIСДНТе курсор а: nrrowy операнду н вwзовите 1С0М8QУ Approxi818te.

3.5. Вычиспсние последовательности значениа фушщии при изменении арrумента с фиксироннннм шаrом.

/1)ul. llbl'IIICJieiiQ

ПQCJieAORt'CJtWIOCТИ значений фуnции с фиkеироваииым

waroм служит оператор VECI'OR, который заnисываетса следу10щим образом: VECТOR (f(x), х, m, n, s) rдех- перемеииu, ~от"' до

11 с waroм s.

:noro оператора на спедующих прнмерах. Вы­ рц значений фуиции sht(Jt). Д111 :noro запиwем в окно документа сле­

ЛроИJIJIIОСТрируем деlсrвие

числим

дуiОЩИА операнд: "' nct08(CIМ(x). •·

e.st.

примеииа х нему коман.цу

f..4S.

t.s)

ApprosiJDate, вы nопучите ре:sуm.тат в JНДС следующе­

го оnеранда:

11'1:

.,.. . .7714U. 8.МS8fl5633. -8.3681..."... .... fS681f?S41)

Toro же результата можно достноu. и в режиме ме1110- вызвав дм 81о1Деаеи­ Calni...-.Vector. Диалоговое окно CalculU8 Vector

иоrо операнда команду

содержит четыре пом. Заnолним их дм нашего nрнмера:

VarlaЬie: х

Starting Value: 0.51 Etк:ling Value: 6.45

Step Size: 1.5 нuсав в этом ..AIIMOI овом окне на кнопху "Approx1aate"", -ранда. ПОJIНОСТЫО ПOIП'Op8)UUIX Onepaндlol tf6 И #7.

16

aw tкm) оnм:

.-а

one·

Шаr может быть и отрицате.пьным, что можно Вll,ll.en. на Clleд.ylQЩCN примере.

1. В режиме JСОМакд. Записав соответствующий ..Author and Approximate" aw получкrе: VIICtOI(IIМ(x). х.

81

?.,•. 1.91. -1.3)

(lt.t7?1ti1SD.

lf•

2. В

операид к иажu жиоmсу

8.15671И13U8. -8.НИ117?5S .....ИJ31728.8. 8,И504tiUJ

режиме МСНIО· Запишите операнд. содеращиl фувхцюо

aln(x) и

111о130-

Calcalua-+ Vector. Заnопните nou Сllе,Ц)'IОЩИМ обр83ом: Variable: х Starting Value: 7.64 Ending Value: 1.92 Step Size: -1.3 нажав в этом: диалоговом: окне ка кнопку "Appro:daaate", aw nопучите два оnе­ ранда, ПOJIKOC'IЪIO ПОВ'IОJШОЩНХ оnеранды #8 И 19. вите дц него I(()Манду

3.6. Вычисление значений функинк двух JgСМСнных «x.vJ на цр•моуrольной сетке. Дп• решеННА этой задачи можно нсnОJJЬЗОватt. оnератор VECТOR следую­ щим: образом. Пусть сета эиачениА перемеииwх имеет 811,11.: Х И3МеК8СТСА ОТ Х • 11 ДОХ • Ь С Ш81'0М /1 4 С шaroN S

у И3Мекаетса ОТ у • С ДО у • Тогда спе.цует С0С'lа11ИТЬ оnеранд:

VECТOR (VECTOR (f(x,y). х, а, Ь, h). у, С. d. а) Derive ВlоiЧИСJIИТ требуемые sиачеННА фунхции по команде Silap6fy-+Вasie или

SiiDplify -+ Approxi•ate и sапишет их в форме ма1рицы. ~.Пусть

лчJ

-.r, •·J,ь•-t, 11 -1.s c•J,d•J,s•l

111: UICТOI(UICtOI(x'. х. 1. 4. 1.5).

»• 1. 3. 1)

Введите оnеранд: Примекив к нему команду

ApproxiiDate nопучим реsультат- ма'lрИ­

цу сле.цующего вида:

1~ ,:~

111:

1: 1 15.,25 ,.

1

В качестве вtорОГО nримера вычислите sначеННА этоА фунtсЦИИ в peJDINC меню.

17

3.7. Приближение данных методом наименьших квадраrов. ФунКQИ8 FП fiCXIIIO.UCТ иайrи значеиИJI параwетроа, пниеlно аходащих а фунiЩИIО одвоl И.11И нeatOIIЫCJIX персменных по 38ДIUUIIoU( ИCnepимetmLIIWIWМ

.-.ниwм с: IICIJC)JIIo30В8 метода наименWШIХ оадратов. Арrуwентом фунхцин

nт вмета матрица, nepвu с:трока хотороА coдep:nr имена перемениwх. ~ дащих в npнбJunraloщyJo фунiЩИIО н саму llрИблиDющую фyJUauuo (I10CIIeJUIИI эnемент nepвol crpoa). а OC1'8JIWtWe с:трсжи- :же:~ да11И1о1е., причем стопбец эначеииА пераениоА рес1101181'8СТС8 nод ее именем, а 3lla'leiiИJI ф)'НХЦIIн H8XOДjl'la 8 IIOC.IICJUieJI с:тоllбце.

Замечание. Процедура C03IUIIIИJ11181p11ЦW • Прнмw

2



•.• • ••••

-t.li flt

8121

Derive оnисана •

Nr. 4 , а .1. 2.

1. Пусn. .... JDIIeCТИW S значений перемеинwх и S COOТIIC1CТII)'IЩИX им эиаченнА фунJСЦИи и JЫ хотите npнблiDII'no :ny 3UIICIINOc:11o с



8.5

-1.1

a.s

-s.s

2

-t.3

3

• MHOI"O'IIICИOМ 8rОрОГО nорцха. eo:.дaitte с.uеду10Щ111 операнд:

ПрИNСНИIIк нему ltоманду Approxi8aate ВWIJOIIY'Iвre сведу10Щ111 pe:sym;raт: . 2 . 8131 t.at87t&77·x - t.SDtJ6SQ3,x - t.li88tМtli8 Кроме тоrо, с nомощwо фунхцни FП можно иа11tн napawerpw фуuции не­ сколlоltИх переменнwх (1 7roN с:пучас добав.uетсs по оАИому сrоабцу эиачениА дпа каждоА переменноii).

Пример 2. Рассмотрим пример:

ас

JJ

-3.5

4.5

5

3.5

5.1

-4

-5

1.3

2.75 -2.3 814:

•• ,

а·х •

lt•JJ •

2.4

с

1

4.2

С nомощwо КОМ8НДW Approxilaate вw nOJI)'ЧIIТe pe:syatar: 815&

8.153644'1141S •••

8.357'Нt2652 •••

3.3Q7t1113

Перемеинwе мoryr входить в nриближающую фунiСЦИIО и НСJiинеАно.

18

Цример

3. Рассмотрим nримср: t

а'' l'fl



-3

·•tМI(t

2

> • lt·COI 8.72

-a.s

s.e3



3.75

1

1

ПpihiCIIII8 1t ~ onepuдy

X0N811AY Approxi. .te aw 11011)"1И1е

~ paym•raт:

1171

Итоrовwе ynpucнeнu.

1. Найти дм JtONМeJtcнoro ЧИС118 4.1J+ZI а) дeActaитe.IIJ.НYJO '111СТ1о,

6) MНIIN)'IO Ч11СТ1о,

•) хомnпехсиое сопрасеииое, z)модуm.,

д)фау.

2. Pacкpwn. ~ (~/. YQOpJiдOIUI8 cro о)nоnсременноl.,

6) по nеремеино1" •) по переменно1 t:.

3. По~ •IIWp8JmlltO (ll+t+t:i JtМeC10 t 8WJI8*eниe ..Jx и привести nодобные Cll8l'8eJIIIole,

4. Соодаlте фyнltЦIUO R(ж)-\{'x+l-1) и awчнcmrre ее 1наченu nри x•2.J н хс3.8.

5. Вwчиспнте 1наченu фуиJЩИи R(x) nри Н1Меиении хот 0.7 до 4.28 с waroм 0.8. 6. СоэдаАте фун1tЦ1110 S(x), ltOIOpU Dр111111М11еТ 3118'1еиие S(~ при -2~ · и S(x)-t при Jxf>2.

7. AпiiJIOitCIDUIPYI набор э~

IIТ8JIWIIoiX ДIIUIWX:

1.J

-2.0

1.0 2.6 3.4 4.8

-1.1 0.3 1.5

2.6 4.0 7.3



6.0 nолиномом IIТOpOI"', четвертоrо н

nnoro 110р1дХ08. 19

Глава

2. Решение уравнений и систем уравнений.

1. Решение уравнений

и неравенств.

Дп• реwеии• уравнениА и нераверств относительно искоторой nеременной

или дn• поиска нулей выдепенноrо выраженu служат команды подменю

Solve.

Первый пункт этого подменю - Solve-+Exprasioa. После выэова этой команды вы увидите диаnоrовое окно Solve ZXp:r:eaaion. В DOJJe Solution VariaЬies указываете• има nеременноА, относиtе~~Ы~о JCaropoй иадо искать решение. Если выделеиное выражение не содержкт знuов равенства или иеравенства. т.е. не ав­

л•етс• отношением, результатом nрименениа к нему команды Solve-+Exprasioa будут ero нули (те эиачениа перемеиноl, np~ JCafOPЫX оно обращаета в ноль). В разделе Solution Method можно выбрать один иэ трех вариантов: Algebraically - бylJY'f иcno.JIW)IIa"l'bl:a аnrебраическне методы решениа; Numвrically

Either

-

будут иcnOJtЬЭOu:n.ca числеиные методы решениа;

-будут иcnOJIW)IIIIТJaCA апrебраическне методы решено, а затем. если потребуете•, ЧИСJIСИИЫе.

Замечание. В зависимости от тоrо, какой вариант установлеи в пункте

Simplifleation Settiap.-+Precisioa Mode

Dec:lare-+

одни иэ этих вариантов мо­

жет быть иедостуnеи.

В разделе Solution

Domain вы можете выбрать: Complex - Derive будет искать все решеииа

{ак деАствитепьные. так и

ICOМПJieltCНЫC);

Real - Derive будет искать только .цеАствin:еnьиые решениа; Вounds - результат - одно решение, иахоДIIщееса а эацаннЬIХ

пределах

(достуnно, только если выбран метод Nuтetica/ly) .

В разделе Solution Вounds эадаютса границы интервала поиска решениа: Upper - верхнu;

Lower -

JUQQUIII.

Задав режим и облас11о поисn корней, иажмкте на киоmсу "Solve" в этом диаnоrовом окне, чтобы получкть ответ. Если же вы щепкикте по кнопке "О К", то получите операнд вида:

SOLVE (выражение, nеремеиН8Я, обnасть nоиска pet118НIIR) Замечание. Щелкнув по kНОпке "Solve Expression" с паиели иисtрументов или нажав одновременно окно

(CtriJ+lSIIift)+E Solve &xpnaai.on.

вы ТIIICЖe поnадете в диалоrовое

1.1. Решение уравненив и неивенm с использованием алгебj)аических методов. Дп• реwеииа уравнений н неравснств можно таасе ис:nольэо.ать IСТрОСИН)'10 функцию SOLVE или SOLUТIONS. Эrн фуисцки ОТJ1нчааотса друг crr друга тол~око формоА nредс:тавJ~еН~Ц реэуа~отатов: фунiСЦIIа SOLVE эаnнсwuет наАдеи­ ные решениа в ctpOЧJCY, p8UCJWI их 3Н8Чамн

20

'V" (nоrнчеекое ..ИЛИ"),

а раул1r-

тат примененн• функции SOLUТIONS

-

11е1СТ0р решений. Записываютс:. эти

фунхцни спедуiОЩИМ образом:

SOLVE (u(x), Х) SOLUТIONS (u(X), х) rде u(x) -уравнение ипи неравенс:тво, xaropoe надо peiiDIТЬ, Х - перемеииu, orнocитeJJWto хотороА надо ИC1Cirn решение. Bw таасе можете за.дать третий арrуМеит - ICJIIO'IeiiOe cnoao Real, '11'0 означает, '11'0 оrвет доткеи содерать тот.хо деАствитеm.иwе peweнu.

PacciiiOtpНN несхопысо nримеров peweиu урuнеин1 и иерuенста. Дu спе­ дующнх

двух

nримеров

вцо

)'СТ8110J1НТ1о

раим

Deda.........,

SЬ.plif"acadoa

Settiap-+Pndliи Мode-+Euct.

1]рнме,v 1. На1дем хорн11 урuненu~ •ж 11:

3

х



х

1) в рgине неиJО. Введите onepeи.q: и вwэовнте дu него 1С01о1а1Щ)' Solve-+ExpralioL Наав в по.вившемсs диаiiОГОаом окне на ICIIOIUt)' '"SoiYe" ВWIIOJI)"'НТe сnедующиА ре3ультат: а:

3 IOI.II(x •

х. х) х

13:

• -1 ..

х

... "

х

••

2) в режиме КОМIНд. Дu зтоrо надо 3811ИСаТ1t с:ооtВеiСIВующиl оnераид и щетснуn. по 1С110111Се ....4..". ре3уm.тате вw IJOJl)"UUТe даа

tl2 н tз. Вw SOLtmONS: 14: 15:

3 ICILitl-(x •

таае

111111 ~IID II8D1'Ь (Ctri)+(Eater). В oaepu.u, 1IOJIIIOCТWO DOВI'OpD>ЩIIe операидw

можете

~

встроеииуtо

фуи1Щ1110

х. х)

[8.... -11

l]рнмер 2. Решим иерuе11С'П0 -Z-x+ 3'1 S1 0П1С1С11ТеJ1Ы10 nеременно11 х. 1) в рgиме МС!НJО. Введите оnеревд:

161

-:Z·x•3·»1'1

н вwэовнте JUUI иеrо Хоман.А)' Solve-+Espreaioa. В

DOJJe

Solution

VariaЬies вwдeJUIТe .ж-, а в IIOJie Solulion МethOd auбepne вариант AlgeЬraically. Наu на JC11011XY '"Soh'e" .. II08)"'R'''e CJ~eДy~DUU~I ре3УJUо­ тат:

.t

21 а ре!1ИМ! mм=ш. Да :noro -...о 3IIIIIC8n cooraerc18)ЮIQIII OIJepeн,llll 101.11(- l·x • 3·• 1 '1.

х)

,., - '1

xl-;.....-

1

21

щелкнуn. по кноnке "'Alllllw tuиl Silttplify" ИJIH нucm. (Ctri)+(Eatcr). В результате вы nопучите те же два операнда. что и а nреА1Ц)'ЩС81 CJIYIIIe. Если

Derive

'

не может наАти решение данноrо уравнено ИJIИ иерuенстаа в

1вном виде, результатом будет одна ИJIИ более нeiiiiЫX 3UIICIDКIC'IeR - ураанениl ми иеравеиств.

Пример 3. Решим уравнение~ • J" Если установлен режим Dedare-.Si•pUficatioa Settiap-.Pndlielt Mocle-+ Euet, то и в ~е коман.А и nри иcn0JIЬ3088JUIИ Solve-+Exprellioa auiiOJI)'Читe один и тот же резуп•nт:

3

111:

х

-

1

х

••

1.2. Решение хмвнениR и lleJ)88CHCП! с использованием численных методов.

Чтобы найти решение урuнен111 ~ • J " нцо устаноВИ'I\о pe11t101 прибJоlжен­ ной арифметики с ПОМОIЦЫО К0М811,11W Declare _. Si8plitlcatio8

Setti....-.

Predsioa Mode -+ Approdaate. llocJie :noro

а ./UWIOI'080I( окне

Sol'N

Expr888iOD будут Дoc:тyJIIIW ТOIIWCO два ПOCJieдИIIX

меt'ОА& (Eifher Н Numerically). Вы таuе моаете просто awбpm. а ДИ1U101'0110М oate Sol'N Expr•••ion метод Nuтerically. Нажав на хиоmсу "Soove" au IJQII)"UU1'C 'I'OJIWI.O одно nриближенное дdiCDИТeJJwюe решение:

113: Дп1 численноrо реwени• уравнениli можно тuже HCПOII~o308a'n> IIC'I'pDeНИ)'IO

функцию NSOLVE ми NSOLUПONS. Эrн фунtсЦИи ОТАКЧ8101С11 друг от друn тол•ко формой предстаапенu реэул•татов: фун~С~~U NSOLVE 3IIIIICU88eт каl· денные peweнu в строчку, рацелu их 1UЧICUIН

"v..

(поrическое "'ИЛИ"). а ре·

зультат nримененu функции NSOLUПONS - вепор реwеииА. Зanиewuкm:• ЭТИ фуНJЩИИ СJiедуiОЩИМ обрезом: NSOLVE (u(x), х, а, Ь) . NSOLunoNS (u(x), х, а, Ь) где u(x) - уравнение или нерuеНСТIIО, которое надо peU1ИТit, х - перемекнu, относителwю 1С0Т0р01 нцо исаn. решение, 8- KHЖUI граница oбJiac:'rи ПОИС:D корней,

Ь - верхиu граница обласntnоиса корней. Чтобы обесnечить cxoдitмorn. ~т.эуемwх числеинwх методоа иногда бы­ вает полезно 38lUt1'Ь иmерввп, где надо искать корни. Если уравнение 11мее'Т не­

скопwсо решений, то, эа.uа ИII'I'CpiiiUI. IW можете IIOJI)'Чкn. нменио то решение, ко­

торое II8W 11у:жио. Чтобw 38р8Нее OPpeAeJU~Т~t р8СПОJiожение корне~ урuиенн1 .а можете nос:трокn. график (см.

soa. 7)

·

22

. Вы также можете задать еще один аргумент -

IСJiючевое CJJOВO Real, что означает,

что ответ должен,содержать только деЯстаитепьные реwенна.

Так, в предыдущем примере вы получите тот же результат с помощыо функ­ ции

NSOLVE (еспи установлеи реЖIШ приближениоl арнфмеt'ИJ(Jf). Црижо 2. Найдем корень ураанениа tg(x)-x на IUn'epiiiiiiC [1.8, S). 1> а режиме меню. Ваедиrе операнд :

114&

taH(x) • " выэоВIIТС дм

неrо

команду

Solve-+ Expreaioa

и

выберите метод

Numвncal/y. В nопе Solution Domain выберите вариант Вounds, ПOCJJe чего станут достуnны поnа:

Bounds: Lower: -10

Upper: 10

где надо задать границы интервала поиска корНА

эуеtс~~ интервал [-10, дующий реэуnтат:

115:

NIOLUI(t.М(x)

х.

• "•

10])

(no

умолчанию исnопь­

Оrветив на оба :nн эапроса. вы попучите СJJе­

1.1. 5)

11'•

... 4.4'13.,45'1 Такой же результат вы попучите, еспи будете использовать liсТрОенную фуи1ЩИ10 NSOLVE ИJIH NSOLUПONS.

Замечание

1.

Ес.пи устаиовпек режим приблаениоА арифмС'ПШI, встроенные функции SOLVE ИJIИ SOLUПONS таае моrут на1тн прибАаен­ ное решение уравнеииа, ко толио а том сяучае, еспи они не моrут

нaltnr решение :noro ypaaнeiiiUI IJU'ебраическими методами.

Замечание

2.

Встроенные фунJЩИи

NSOLVE

ИJ1И NSOLUПONS не моrут найти

решение нсрааснс:таа, ураанениа, 388Исащеrо ot двух и более перс­ менных ИJIИ системы уравнений.

Замечание 3. С помощwо фуНJЩИи NSOLVE или NSOLtЛ10NS можно найти асе корни nолинома (не только деАстаитеJJьиwс, но и коммексные). В спучас, еспи уравнение, J:ОТОрОС надо решить не aanaetc~~ nолино­

мом, :nн фупции находn только одни J:opeRit ypaвнetUUI.

Поимер 3. Найдем корни попикома 2X'+4x4-7x'+~+fx_,_,. JICПOJiыya чис­ ленные методы. Д1ц :noro эапиwите СОО'I'ВС1'СI'В)щиА операнд. а затем нuсмите 4

1

(S.ift)+(Eater).

1171

5 188lolti-(I'K •

....

(-t.I8'НIU'iu . . . . . .......,•••

4·к



7·к

1 • l•x •

6·к

-t1111.

• 1,

к)

1.567И1.44 •••••. . - . . .•• 1.56tм1. . . -

1.11171116Н. 11

Пример

4.

Чтобы наJiтн только деАствитепi>НЫе хорин IJOЛJIИONa Н3 пре.цы­

дущеrо nримера. 31д8Ате а фуищии мент- ICJIIO'ICВOC CJIOВO

ReaJ:

23

NSOLt.mONS

тpmd lpr'Y·

5

1tt:

4

3

2

•ouna-

[-1.18?421~2. -3.8t145Saz7. 1.1681t3121)

128:

Settiap -+ Solve сначаnа IUoi11IC'tCJI peiUIIТio уравнСНJtе и найти ке ero ~loНwe и комnпехсиwе решенu, IICIIOJIIo3)'• uЕспн установпен смешанный реж10о1 (Dedare-+Siaplificaticнa

Preeisio•

Mode-+Miжcd) и метол

Either,

команда

rоритм режима AJgeЬtaically (но llppiiЦIIOIWIIowe IIWpiiDIID IDI1JIOICCИМIIp)'JOТ­

c:•). Затеаl, ес:/IИ axиe-JIIIбo "18СТ11 урuнеиu IUUI нерuенс:т88 Re решаасm:8 '10'1110 Н С:оде~J*П ТOIIwtO Одну оеременнуао, Solve ПWТ8e'I'CII реш1111о JCUr.AYIO 'I8C'11o nри­ бтlжевио и иацет сwю ~ решение, НС11011i3)'а uropиn~ режима

этом c:JI)'Ч8e ПОНСIС Н8'1НIIIIe1'U 8 ивrepll&lle (-10, 10) И nродоmает­ с:• с Уд80еНИСN иитер88118 PfJ тех пор, noa решение не будет на1дено и.пи аоа 111о1 не намете {Eic).

Numetically. 8

Ес.аи

Derive

не моаr наАтн решение,



ииформациоиноА

ctpOICe ПOOIIК'ra

сообаце!Uiе:

No solution found . {paleнw ". Жliiдено) и.пн будет nоаторен ис:ходиwА оnеренд.

Ес.аи peui8CМOC урuнение 1Ш1 иepueiiC'DO DIIНI'C1I ВloiJIO*ДCIIIIWМ, ре3)'JПо­

тат будет сюдераn. nеременную аида х •

01.

1. Решение систем уравнениl. Команда rnuиoro мен10

Solve-+Syste• 1103110J1НТ решаn. системы урuие­ no хоторwм ищета решение (nричем

ниА, пииеАнwх arнoc:aтeJIWIO nеремениwх,

эти урuнеиu моrут 6wn. неJ111НСЙНUМИ O'I'IIOCIIТellloНO друrих nеремениwх). ICOIIII'ICCТIIO nсременнwх npawanмт ICOJIJI'IeC:ТII урuнениа. 111М nридетса

Ecmr

aw6plm..

110 UJСНМ переменнwм ~ нсаn. решение.

Д.. peweнu снс:тем урuнениА и неравенс:та можно таае IICJIOIU.30IIIm

вс:троеt1Н)10 фyнiClUUO

SOLVE

ипи SOЫJТIONS. Эrи фун1С1111и ornичaкrrc:a друг

or друrа ТOIIWtO формоА npeдcтuneнu рауnтатоа:

фун~СЦ~~а

SOLVE 381111CWIII01' -

наАденнwе решено • c:-rpouy, а рауn•тат nримененu фунiСЦНН SOЫJТJONS матрица решений. З.nис:wмкm:а :пн функцнн С11еду101.Ц11N обраом:

m

SOLVE ([u,(x,, Xz,..,x,J, Uz(x,, Xa.-.x.J••••• Uz(x,, Xa. ••.x.JJ. uz(x1, Xa. ••.x..)J. [х1 , x2,•.,x,J)

SOLUТIOНS ([u,(x,, xa.-.x.J, Uz(x,, xa.-.x.J, ..., Где U,(Xto Xa.-.x.J, Uz(x,, Xa.-.x.J, •••, Uz(Xto Xa.•

..x.J- урааненu RDИ Нер811еНСтаа. которwе ~ pewиn

Х1 , Ха.-."Х.



nеременнwе, 0'1110C11'1UioНO

ICOIOpWX

надо искаn. решение.

Oбprnrre 8НJ111181111С. что и сис:тема урuнениi и llepeМeiiНWe

D8Дp8ТIIWC сiСОбц тuим обра:Jом

nepawA

381CJ110'1arorc 8

арrумент фу1UСЦ11и

SOLVI и.пи

SOLUПONS - вепор, содеращи1 систему уравиениА, а атороА - веnор пере­ меннwх. 110 кcmJpWМ IIIQCТCa решение. (Причем :пн ве.nора да11ЖНW имет. одина­ ко&уJО piiЭМCJIНOCТio-)

24

Поимm

1. Решим систему уравнений:

2 ." 2 •х + 3 . у = 7 { x-S·y=O 1) а режиме ме1110. Вwэовите 1С0М811Д)' Solv~. вое 01СИ0

Solve Sy•t:ea

Bw )'В11Д11Те .-нноrо­

S.Ьlp, в которок надо...,....

cxcw.ao урuне­

ннl буде'l' coдepun. решеемм еветема (в И8111а1 nримере- 2).lloc:Jie сmета на :пот заnрос вw )'Вif.IUI'Ie СJ1СД)'101Цее ДIWIC)fOIIOe окно Sol". eqaat:ioa.•, в верхнеlчасrк 1С0Т0р01'0 ~ no.u .ца--... урuиеннl. Заполнив эти no.u. щеJ11С11Н1'е МWIIIWO no DOJDO Equation variables и JWAO-

JIII't'e

IC01'0piiX RЦО IICD11o решение снс:­ х и у). Ще.пнув по IC80IID "Soove" в :пом N~Uo­

а нем те переменнwе, OТROCитeJIWIO

темw (в нашем примере

-

roeoм оае, вw 110а)"1ИТе СJ1еJ1)'10ЩИЙ реsуатат:

D11

1

10Uia(b·a ·x • I·JI • 7.

х- S•JI



al.

[х.

JIJ)

:.:а ,. •. 18·•: . :а 1

all

[· . . . . . .

2>

в режиме 10М1И1. Надо эапис:m. в строа JIUIIICI1IP08II фуиаuао nepвwl арi}'МеИТ 100Т0р01 - С11С1ема )'pUIICIIIII. а 8I'OpOI - аере­ менвwе, 011IOCII'IeJIWI КO'rOpWX ОС 11Ц0 p8JPe&Uim. Оба арrуме11Т8 38ПIICW• В810'1'е:. DJC ве11С10р1, 10 осп. 3IICIIIO'IIIO'I в 181JQJ8111UC CJrOбu. а вх :мемен­

SOL\'1:,

тw paдe~~Um:~~'JВI1a'IIDOL Щuа.ув 110 uoaa .........,. . - Si

nучите реsу.в.тат, IIOUOC1'WO IIC810J181Nqd Olllp'RU' 121 и Qримео 2.

flW' вw nо­

m.

Tenepio ре11111М сисrему нeJIIIIIdiJiwx )'pll&вeul: 2



+ 2 ·: = 4

х-3·у

=1

а рgиме меню. Вwэовите IШМаиду Solve-+S,_.. В~ урuненu, аwдепите nеременнwе х и 1 н щеJПС1111Те 110 1СН011111: "Soow" в ~ ок­ не SOl". Sy•t:ea S.tup. I1oc:Jie m»r0 JW yaauurre ре:JУ&тат:

1)

,J.

1 10: ...... (11. 1111) • 1·111 • 4. • - . . . . . •4• 1• • I.J154771.71 А • • -8.11ft18t71t• • • t.718S'811 " , . . . . . . . ., ••••• -t.881'&7Sit • e.eaиstt?·t .. 111 ••• .....,..а. -t.811m.'lllt-

Ирования н нажав JtJ188НwY [Eater}, вы увидиtе а окне документа интеграл в традиционной форме 38ПИси. Дns поnучения результата д0С1'81'0'1ио ВЫ381П'Ь 1С0М8И,1Jу

Si8plily-+Вuie (КIIИ Siaplify-+Apprui8aate), Вычисление первообреэиоl в среде пахста

Derive

проиэводитс.11 аиалоrич­

ным образом, только в режиме комаид надо заnисать а строке ввода выражение вида:

где

lnt( u(x). х) u(x) - интеrрируемое выражение; х- nеремениu интеrриро118НU.

В режиме меню в диалоговом охнс

ант

lndefinite,

CalcuJ.ua Int:ecjJxat:e

надо выбрать вари­

тогда поnе, где BВOДIIТC.II значения пределов, станет недос-rупно.

Затем, после того JCaJC на экране ПO.IIBНТCJI интеграл в традиционной форме заnиси,

надо примеиить к нему команду Siaaplify-+Вasic (и.пи Simp6fy-+ Approximate), чтобы ПОJIУЧИТЬ результат.

3.4. Иtпеrрал свертки. C•epmкoil Нух фytuu(llil назwваеn:• интеграл вида: 1

h(t) = J!(t-x)· g(x)dx о

Пусть /(х) ""~ , g(x) =е"'. Чтобы вычислить свертку этих двух функций надо в режиме команд или в режиме меню создать соотаетствующиit операнд, а затем

нажать (Ctri)+(Eвter): ~

117: 111:

I



2 (t - IC)

·f

IC

diC

2·1

41

t

-

2 t

-

2·t - 2

3.5. Несобетвенные интеrралы. В некоторых cnyчux

Derive

вычислает иесобстаениый ннтеrра:~~, а иногда

-

сообщает, что этот ннтеrрал расходитса IC бес~еонечности. В тех случuх, ~еоrда

Derive не может вun. да11нw8 иитеrрал он nросто повторит оnеранд. Приведем nримеры. Ниже вы увидите три интеrрапа и результаты примене­

ння JC ИИN команды Si111plify-+Вasie. { Все ВЫЧJiслениа прои3ВОДИJIИСI. в режиме

Exact.)

• 111

J•

1 :t +

1

.ь.

х



az: 1

13: н:

I•

1

--.ь.

-lx



15:

J -;- .ь. 1

":

• Дпs лучшего усвоениа техииJСН работы с операторами

Derive

nриведем nри­

меры записи час:то встречающнхса формул. Пусть кривu задана в авиом виде:

y•j(x) тогда кривизна кривой onpeдem~eтcs следующей формупой:

.

d 2y

к-

d;2

-H:JJ

Если требуете• вычислить кривизну в фиJССироваиноА точJСС xw., вычиспите npeдen

or этой фун1СЦИИ nри х-м.

Длина дуrи ~ери вой вwчислаетса по формуле:

Мн(:)} 49

Объем тспа вращениа onpeдeJIR'l'a иэ соотноwениа:



у= tr· Jy211x



дu аычНСАС111U11108СрХН0СТИ вращениа npимetuleТC8 формуJ18:

s-2•·!~ Derive вwчнсмет не все интеrрuw, а тonuo те, которые выpucaaon:s в эneмewrapнwx фунхцип. В '18СТНОСТИ, Derive не может аычнс:лиn

Замечание·

иитеrрап от DpOИ380JIWIOЙ дробно-рационат.ноА фунхцни. Ее 88М при­ дета предааритеiiЫIО р113110ЖИ1То на nростые дроби.

4. Р13.11ткенне в PtiA Теlлора. Попучиn разnожение функции в рц ТеАлора можно таае и в режиме ко-.

IIWtJI и

в режиме меню.

1) В рqиме команд, Надо записаn. в строке uода аыраеине аида: taylor( u(x), х, а, n) где u(x) - функциа; х- переменнu;

а -точка, в окрес:тиости которой nроиэво.ЦИ'I'а разnожение;

n - порцок ос:таточиоrо чяена. 2)

В режиме меню. Надо 8W3IIII11. команду Calealu-+Taylor Series. Пос:ле выбора ~й команды аы )'811д11Те диаJЮrовое охно Calcu~ua '1'ay~oz: S.z:~ea. В none Variable надо uecrи им. перемениоА, по которой oc:yщectiiiiИ"''a радо­

женнс. В ПOJie

Expansion Point эадаСта 'Т0'11С8, а окрест­

ности которой надо произвести радоженис (по умоnча­

нию - 0), а в попе Order - nорцок ОСТIП'ОЧиоrо чяеиа (no yмoJI'WUIIO -

S).

На11Саа

(Eater) ВЫ ПОJI)"'ИТС lllolpiiЖCHИC С:ЛедуiОЩСГО аида: TAYLOR( фунiЦИR, 118р8118НН8R, точка в 01tр8СТН0С111 котороi npo113· ВОДМТСR ра:111088Н. ., nopttДCЖ оспrrочноrо '11'18Н8) Tcnep~o AU тоrо. чтобы IJQII)"'II11o ра3J1011Сеине в рц ТеАлора АОСТВТОЧНО nриме­

ниn к нему команду SU.plify-+a..ic:. IJ»имg. НаАдем отрсэок рца Tellnopa дц фующии silt(x) в сжрестиостн 10'1ХН О, nopiДOJt остаточного члена - 1. Применив к nопученкому оnеранду ко­

манду Si•plify-+ApproxiiНte аы ПОJIУЧите ре3)'JI~отвт:



11ta

TИI.OII(IIII(x). х.

8. 7) 7

5

3

- 8.8111f14126tl4·x • 8.881333333333•х - 8.1"''''"'·х + х

5. Оператор VECTOR. Эrа команда осуществьет ВWЧIICJICIIIIC DOCJitдOU1'CIIWIOC'nl энa'leJDdl функ­ ции IIJDI

IIWJIUeiiU nри

II38ICНCIIIUI nерсменноА 8 'JЦIIНINX DpeдeJIIIX С 'фнхскро-

1811111о1М III8I"OtiL М.. ухе IIC1Jie'I8IIIIC С mDI Ollepalopall Dpll IIW'IIICIIeRIIИ 311аче­ ниl фун1щии OДIIOI'O И даух nepeNeiiiiJoiX, 0Д1181С0 11Р CIIX пар 1oUo1 11C110111r30881 ero ТО&КО • рааои 1С0М811Д. 11апомвJ1ас 110рЦ0К 38DJICII:

1) В реgме IOМI'! Jfцo 38IIJIC8'I'Io а с:троа ..._.,.......-.не аида: vector( f(x), х. m, n. а) гАе f(x) - ф)'НIСЦU; х- аеремснвu;

m - 118'11J1o 11111.'ep88J18113МelleJIQ перемеиноА; n - конец интер81М нweиeiiiUI nеремеиноl; 8-

2) В

шаг 113Ме11СНИJ1 nеременноl. (См. sw.l 11. Э. 5).

ррине неюо, Надо lllol38'nl хомавду

Calctii..-.Vector. l1ocJJe

аwбора

это1 ICCito88IIДW . . Э1JМ111е IIQIJIII1C8 Д1181101'0110е 01СН0

Vectoж. В nеше V81iable надо uести 100 nеременвоl. В ~ tpex IIQUX 3Ц1110ТС1 npeдw.a ateиe111U1 IЩ)t8f8fOI (St8rting V8lue к Endlng Value) к шаr (Step Size). По JNOI'I8II8I nервое 3118чеиие nepe-

calcalu

МOIIIIOI ИIIIII'J1881W

1, а аос- -10.

~ оnератора VEC'I'OR ОТНIОДJ. не ~ этим. Депо а том, что nеременнu onepaopa VICIOR мmет IICIIOIIIo3088' не толwсо каJС арrумеит

llltiDO'IC\UIOI а оперnор фунхц1u1.

но к ~ .JЧJYI'1IN QCIUIМ.

ICaat это

депаетс1 фaxnl'lecxи. IIOICUteМ ва 11JJ11М8P8X. ~ трема 118р11811'П1Ми nрнмененu onepaopa VECJ'OR.

1.11g!еменнаi OIJep!ТOIII VEC'fOR ymнwr 11!!!!99! 'ШOIP.,IM· Заnишем onepuд:

VECTOR (DIF (Н(х,у). Х. k), k, 0. 4. 2) В pe:I)'A11rle ero ВWIIOIIIICIUd IJOIIY'IIICМ lllllmlp.ltOIIIIOilitИIUII 1С0Т0р01'0 .181Ш01Са:

1. фунхца Н(Ч) (nеременнu k • О) 2. nopu DpOII3IIOдiiU по ж фуиJщ1о1 Н(ч) (аереwи. . k •1) з

...,_,,. llpOitJIIOAIIU nо ж фунхаulи Н(чJ (nepewмw• k • 4)

Пусn:

Н(ч)•х4 -l (Ch'IJ+(Ea88rl. вw попучнте ацую­

Сщuа ~~оnеранд н наu щd pe:I)'JI•'I'IIТ

Sl

821:

11

4

uв:тоа((~}

2·р

+

1

11(1·•>1

·COI ••

8.25·· • 1.11·• • 1

1

1

8.11·(1·•> • 1.11·(1·•) • 1 118: 111:

• ,. 11(1·•>1 (LOC(e. 11). LOC(I(•)• 11)) · 18(1(w)) "·"' ·

q(w)

......... -t.l· -"

. 83

1.2 1.4

Заменим в фуи1СЦ1111

S(/1) р на 1-., а 38'1еМ

IOCIIOJII3)'CМC. · 8СТрОеННоА фунщн­

еА АВS. Гр8фи1t .IIOПipllфм......oa 8110U1нтудно-Ч8С1'01'110Й харапервстнки стро­

ИТС8 тааtе np11 ~Ш~Сиенин

•ar О до 20. (см.рuс. 8);

10. Гpatllчeacoe прuсп~~.~~е~~не wepa~~e~~en. поиоает тааtе ape.tiC'I8IIII! на rpaфtncc peDRIIe нерuенства иu СИС:ТСМW нерuенстL Р8ссмотрнм НCCIItOIWCO прнмероJ. Пример 1. Пуm. дано нcpueHCТIIO

Derive

Ь'( дифферекцнапьноrо ура~~Не~~U~ х- иезuнс:имu nеремеанu~

у- IICXOMU фуtпсциl;

хО, уО - начuЫJwе услоВИJI;

h-war; n- число расчетных точех. В резул~отате вw nOJI)"'НТe матрицу, содержащую два СТОJiбца (в nервом

-

эиаченм переменной s, а во 8rором - сосmетствуJОIЩIС им 3ИаЧСН111: фунщии у) и

(a+l) строку. Метод ЭАлера, JCaJC 11311еСТИО, находит числеиное решение дифференцнuЫJо­

rо уравнеии• с наибольшей ошнбкоli. Гораздо боnее ВWCOJCYIO точиосn. обес:печи18СТ метод Pyнre-Kyna:



(r, [t.

х1, х2, •••],

[t(O),

х1(0), х2(0), •••],

h, n)- чИСJ~Снное решение системы дифференцнаnьных

урuне­

ниА первоrо nopцu мето­ дом Рунrе-Купа. rде

r- вехтор npaвwx частеА системы днфференцИIUiьных уравнений; (t, х1, x2, ..•J- вектор nеремениых; [t(O), х1(0), x2(0), ...J- вектор иачаяьных уСАоаиА; h-war; n - ЧИСJIО р8С'1С111ЫХ точек.

98

В результате вw nолучите матрицу, число croябцoвltoropol ревио хопичест­ ву перемениwх (в первом- значеиИА переwеииоА t, во вrором- соотъеtсtвующие им значеии• фуихции xl(t), в третьем -x1(t) и т .д.) и (11+1) cтpolt)'.

Веро.-rио, aw зaxonne изобраз~~"r. на rpllфue 3U11СНМ0СТИ xl(t).s1(t) 11 т..ц. Дu этоrо вам надо будn пре~ ilOJiyЧeRНyJO матрвцу в мnрвцу, содера­ щую только два ИtmpeeyiOЩIIX вас С'1'011бца. В этом вам liOJoiODТ С11СД)'101ЦЦ

фуиJtЦU (1'1tae содерР''V'"" а фа1ле Ode_appr.-tll): ЕХТRАСТ_2_COLUIINS (А, j, k) rде А- матрица- резут.тат nримеиеииа метода Руиrе-Кутта; Jи k -номера стовбцов warpицw А, ltO'I'Opillaw xonrre aw.цemm.. Р1ссмоtрим примеиеиве метода Pyнre-Kyrra на конкретном uрнмере. Примор. Дано диффереицнw.иое ураансние 8ИД8:

х• +27 ·х· +1.4·х' +0.8·х =0 с начат.иwми усnоенами: x(IJ)•I, ж•(IJ-Z. ж•(IJ-J. Tpeбyetu иal'nl

ero решевне меrодом Pyвre-Kyrt8.

Прежде всеrо, npeдci'UIIМ это дмфферааun"W'О" уранекие в аиде нормат.-

ноl C:RCТeloOol диффере11101811W1WХ урlаневd aep80I"' 110p8AU:

xl' =х2 {

х2'=х3 .хЗ' = -2 7 · .x3-1.4·x2-0.8·xl

Заnишем в строке~ Oilep8IIA: ••

8([d. d. - 1.7·113 - 1.f·xZ - 1.1·111). (t. . . . .а. d]. (8.

s.

2. 3]. 8.1. 1.)

Прнмениа х нему ~:оманду Approxhllllte, aw IJOIIY'III'IO матрицу, содержащую четыре стопбца н 101 строку. Bwдeua с оомощwо фуихцин

EXТRACT_2_COLUMNS соотвеtСТ8)'10Uе пары С10J1бцоа, aw можете awlleC'I1I на rpeфu общее решение даииоrо днфференцваm.во ypuнeиiiJi и ero первую и М'0р)'10 прон380днwе (cw.J111C. 13).

17. Ode1.mthобыкновенные дифферевцвапъвwе ураененn

oepeoro порца.

Эtor фaiJi содержит фуихцив дц DOИCD to'IJIOrO реwениа обыкиовеивоrо днфферевца11U&W101'0 урааиеииа nep80I'O nopsдxa. ФаЬ fraoUUiae'rCa с фуихц111, иа­ ХОД8ЩИХ решение npocтelwиx диффереИЦ11811WIWХ уравllеИИА nepвoro nорцха (JUIИeAнoro

ypalllelfU,

ОJIНОРОДНОf'О урuнениа. урuвенна С pa:JAei1IIOIЦII 110-

реwеинwми и т.д.) с IIOМOIIUoiO ~ fiii10AOL Да.nее ~ фуи!Щии, H&1COJIIQIUie реwениа в бо11ее c:JICIQКJAIX CJIY'IUX (ураненне liepнyJIJDI, урuнение 1С1еро и TJI.). Ecn tyt~JC~tU имеет суффикс "GEN", реэуатат ее nрвwенениt­ общее решение, 38DиcatiNOe С: ис:пот.3011811ИСМ CIIWIIO"W'WX К0НСТ811'1', tунхцив бе3 ~ c:ytфuca иаход1Т 'I8CТIIOfl

pewe11110 арн ,."..ННМХ И8'11UiblfWX yciiOIUIIX.

"х(~)

5 4

...-:-:.•. 3

•••• 1

··.··.

.....-:--........

.·.·

• •.

·... ••

•••

х

••••••• '

Smile Life

When life gives you a hundred reasons to cry, show life that you have a thousand reasons to smile

Get in touch

© Copyright 2015 - 2024 AZPDF.TIPS - All rights reserved.