МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ЗАБАЙКАЛЬСКИЙ АГРАРНЫЙ ИНСТИТУТ ФИЛИАЛ ФГБОУ ВО «ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ А.А. ИЖЕВСКОГО» Экономический факультет Кафедра естественнонаучных и гуманитарных дисциплин Ю.И.Швецова МАТЕМАТИКА И МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ В БИОЛОГИИ Методические рекомендации и задания для контрольной работы для студентов заочного обучения Технологического факультета по направлению 06.03.01– «Биология» Чита, 2014 УДК ББК И Методические рекомендации и задания по выполнению контрольной работы для студентов заочного отделения технологического факультета по направлению 06.03.01– «Биология» Составитель: старший преподаватель кафедры естественнонаучных и гуманитарных дисциплин Швецова Ю.И. Рецензенты: старший преподаватель кафедры естественнонаучных и гуманитарных дисциплин Колосова О.Е. Рассмотрено на заседании кафедры Экономики ЗабАИ и рекомендовано к изданию «17» марта 2014 г. Утверждено Методической комиссией экономического факультета ЗабАИ «____»_______2014 г., протокол №_____ Методические рекомендации предназначены для студентов заочного обучения и предусматривают освоение курса знаний теоретического и прикладного характеров, для внутреннего пользования. Методические рекомендации соответствуют требованиям ФГОС ВПО и примерной учебной программе дисциплины: по направлению 06.03.01– «Биология». © Ю.И.Швецова, 2014 © ЗабАИ, 2014 2 СОДЕРЖАНИЕ Раздел 1 Введение ………………………………………………..……...с.4 Общие методические указания……………………..………...с.4 Программа курса ……………...………………………………с.7 Раздел 2 Указания к выполнению контрольной работы……………..с.13 Раздел 3 Задачи для контрольной работы…………………………….с.34 Приложение …………………………………………...……. с.55 Список рекомендованной литературы ………………..…... с.58 3 Раздел 1 Введение Настоящие методические указания предназначены для студентов-заочников специальности 06.03.01 «Биология», для которых учебным планом предусмотрено изучение общего курса данной дисциплины в объеме 216 учебных часов. Методические указания содержат краткие указания к выполнению контрольных работ, программу курса, образцы решения задач, контрольные задания. Пособие может быть полезным при изучении курса математика и математические методы в биологии также и для студентов очной формы обучения. Общие методические указания Обучение студента-заочника в основном происходит самостоятельно. Это чтение учебников, решение задач, выполнение контрольной работы. Если в процессе изучения учебного материала у студента возникнут трудности, то он может обратиться к преподавателю за получением консультации. В соответствии с действующим учебным планом студенты-заочники изучают курс математики и математических методов в биологии на первом курсе и выполняют одну контрольную работу. При выполнении контрольной работы следует придерживаться следующих указаний: 1. Контрольная работа должна выполняться в тетради (в клетку) чернилами любого цвета, кроме красного, оставляя поля для замечаний рецензента. 2. На обложке тетради должны быть ясно написаны фамилия студента, его инициалы, полный шифр, название дисциплины. 4 3. Контрольные задачи следует располагать в порядке номеров, указанных в заданиях. Перед решением каждой задачи надо полностью переписать ее условие. 4. Решение задач следует излагать подробно, делая соответствующие ссылки на вопросы теории с указанием необходимых формул, чертежей. 5. После получения прорецензированной контрольной работы (как зачтенной, так и незачтенной), студент должен исправить все отмеченные рецензентом ошибки и недочеты. В случае незачета по работе студент обязан в кратчайший срок выполнить все требования рецензента и представить работу на повторное рецензирование, приложив при этом первоначально выполненную работу. 6. По зачтенной контрольной работе студент должен пройти собеседование. 7. Студент выполняет тот вариант контрольной работы, который совпадает с последней цифрой его учебного шифра. При этом, если предпоследняя цифра его учебного шифра есть число нечетное (1, 3, 5, 7, 9), то номера задач для соответствующего варианта даны в таблице 1. Если предпоследняя цифра его учебного шифра есть число четное или ноль (2, 4, 6, 8, 0), то номера задач даны в таблице 2. Таблица 1 № варианта Номера задач для контрольной работы 1 2 3 4 5 6 7 8 1, 21, 41, 61, 81, 101, 121, 141, 161, 181, 201 2, 22, 42, 62, 82, 102, 122, 142, 162, 182, 202 3, 23, 43, 63, 83, 103, 123, 143, 163, 183, 203 4, 24, 44, 64, 84, 104, 124, 144, 164, 184, 204 5, 25, 45, 65, 85, 105, 125, 145, 165, 185, 205 6, 26, 46, 66, 86, 106, 126, 146, 166, 186, 206 7, 27, 47, 67, 87, 107, 127, 147, 167, 186, 206 8, 28, 48, 68, 88, 108, 128, 148, 168, 188, 208 5 9 0 9, 29, 49, 69, 89, 109, 129, 149, 169, 189, 209 10, 30, 50, 70, 90, 110, 130, 150, 170, 190, 210 Таблица 2 № варианта 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 6 Номера задач для контрольной работы 11, 31, 51, 71, 91, 111, 131, 151, 171, 191, 211 12, 32, 52, 72, 92, 112, 132, 152, 172, 192, 212 13, 33, 53, 73, 93, 113, 133, 153, 173, 193, 213 14, 34, 54, 74, 94, 114, 134, 154, 174, 194, 214 15, 35, 55, 75, 95, 115, 135, 155, 175, 195, 215 16, 36, 56, 76, 96, 116, 136, 156, 176, 196, 216 17, 37, 57, 77, 97, 117, 137, 157, 177, 197, 217 18, 38, 58, 78, 98, 118, 138, 158, 178, 198, 218 19, 39, 59, 79, 99, 119, 139, 159, 179, 199, 219 20, 40, 60, 80,100, 120, 140, 160, 180, 200, 220 Программа курса «Математика и математические методы в биологии» Программа рассчитана на 216 учебных часов, содержит перечисление тем, которые должны быть изучены студентами. В процессе изучения курса также предполагается решение задач с использованием имеющейся в вузе вычислительной техники. Содержание программы РАЗДЕЛ 1. Основы линейной алгебры Тема 1. Основы матричного анализа Матрицы. Основные понятия и операции над матрицами. Понятие определителя квадратной матрицы. Вычисление определителей второго и третьего порядков. Свойства определителей. Теорема Лапласа (о разложении определителя). Обратная матрица, ее существование и метод построения. Понятие о ранге матрицы. Тема 2. Элементы линейной алгебры Система линейных алгебраических уравнений и ее матричная форма. Метод Гаусса. Число решений системы линейных алгебраических уравнений. Метод Крамера и метод обратной матрицы. Тема 3. Элементы векторного анализа Векторы и векторные пространства. Линейные операции над векторами. Линейная независимость векторов. Размерность и базис. Скалярное произведение векторов. Линейные операторы. РАЗДЕЛ 2. Основы аналитической геометрии. 7 Тема 4. Прямая на плоскости Уравнение линии на плоскости. Прямая на плоскости: виды прямых, различные формы записи уравнения прямой. Угол между прямыми. Признаки параллельности и перпендикулярности прямых. Тема 5. Кривые второго порядка на плоскости Общее уравнение кривой второго порядка. Канонические уравнения и свойства кривых второго порядка: окружность и эллипс, гипербола, парабола. Тема 6. Элементы аналитической геометрии в пространстве Уравнения прямой и плоскости в пространстве. РАЗДЕЛ 3. Введение в анализ: множества и функции. Тема 7. Элементы теории множеств Понятие множества. Элемент множества. Формы записи и виды множеств. Подмножество. Пустое множество. Операции над множествами: объединение, пересечение, разность, дополнение. Бинарные отношения на множествах. Числовые множества. Числовая прямая. Виды числовых множеств. Понятие окрестности точки. Тема 8. Функции Понятие об упорядоченных множествах. Декартовы системы координат. Функциональная зависимость. Определение функции. Способы задания функции. График функции. Сложная и обратная функции. Геометрический смысл обратной функции. Свойства функции: четность, нечетность, периодичность, ограниченность, монотонность. Точки экстремума (максимума и минимума) функции. Классификация функций. Основные элементарные функции и их графики. Тема 9. Предел функции Предел в метрическом пространстве. Числовая последовательность. Предел последовательности. Предел функции. Ви8 ды пределов. Основные способы раскрытия неопределенностей. Первый и второй замечательные пределы. Основные теоремы о пределах. Тема 10. Непрерывность функции Непрерывность функции в точке (первое и второе определения) и на промежутке. Непрерывность элементарных функций. Непрерывность арифметических операций. Непрерывность сложной и обратной функций. Свойства непрерывных функций: теорема о сохранении знака непрерывной функции; теоремы о промежуточных значениях, о существовании корня (об обращении в ноль), об ограниченности, о достижении наибольшего и наименьшего значений и их следствия. Точки разрыва функции и их классификация. РАЗДЕЛ 4. Дифференциальное исчисление функций одной переменной Тема 11. Производная и дифференциал функции Задачи, приводящие к понятию производной. Касательная к графику функции. Определение производной функции. Дифференцируемость функции. Непрерывность дифференцируемой функции. Дифференциал функции. Инвариантность дифференциала. Геометрический смысл производной и дифференциала функции. Тема 12. Свойства производной. Правила дифференцирования функций Основные свойства производной. Производные основных элементарных функций. Правила дифференцирования суммы, разности, произведения и частного двух функций. Производные сложной, обратной и показательно-степенной функций. Тема 13. Основные теоремы дифференциального исчисления 9 Локальные точки экстремума функции: максимум и минимум функции. Теоремы Ферма, Роля, Лагранжа и Коши. Их следствия. Правило Лопиталя и примеры его применения. Тема 14. Локальные экстремумы и монотонность на интервале дифференцируемой функции Критические точки функции. Необходимое условие локального экстремума дифференцируемой функции. Первое достаточное условие локального экстремума. Необходимый и достаточный признаки монотонности функции на интервале. Тема 15. Выпуклость функции. Точки перегиба Понятие о выпуклости функции. Геометрический смысл выпуклости функции. Достаточное условие выпуклости дифференцируемой функции. Точка перегиба графика функции. Необходимый и достаточный признаки перегиба. Второе достаточное условие локального экстремума функции. Тема 16. Асимптоты графика функции Понятие асимптоты графика функции. Виды асимптот (вертикальная, наклонная и горизонтальная) и процедуры нахождения этих асимптот. Тема 17. Общая схема исследования функции Этапы исследования функции. Порядок их применения. Примеры исследования функции. РАЗДЕЛ 5. Интегральное исчисление одной переменной Тема 18. Первообразная и неопределенный интеграл Понятие о первообразной. Неопределенный интеграл и его свойства. Таблица первообразных. Основные методы инте10 грирования: метод подстановки (замены переменной) и метод интегрирования по частям. Тема 19. Определенный интеграл и его приложения Понятие об определенном интеграле. Свойства определенного интеграла. Формула Ньютона-Лейбница. Геометрические приложения определенного интеграла: вычисление площади плоской фигуры; нахождение объема тела вращения. Понятие о несобственных интегралах и их сходимости. Раздел 6. Дополнительные главы математического анализа и элементы функционального анализа Тема 20. Дифференциальное исчисление функции многих переменных Понятие о функции нескольких переменных и ее непрерывности. Частные производные. Дифференциал функции нескольких переменных. Производная по направлению. Градиент и его свойства. Тема 21. Локальный экстремум функции нескольких переменных Понятие локального экстремума функции нескольких переменных. Частные производные высших порядков. Теорема о равенстве смешанных производных (независимости от порядка дифференцирования). Необходимое условие экстремума первого порядка. Достаточные условия существования локального экстремума. Тема 22. Обыкновенные дифференциальные уравнения Понятие об обыкновенном дифференциальном уравнении и его решении. Уравнение первого порядка и его нормальная форма. Задача Коши. Методы интегрирования некото11 рых уравнений первого порядка: с разделяющимися переменными, линейного уравнения, уравнения Бернулли. Тема 23 Элементы теории рядов Понятие о ряде и его сходимости. Необходимое условие сходимости числового ряда. Знакопостоянные, знакопеременные и знакочередующиеся ряды. Достаточные признаки сходимости этих рядов. Понятие о разностном уравнении и его решении. Функциональные ряды: степенные ряды и их радиус сходимости; тригонометрические ряды, ряды Фурье и их свойства. Тема 24. Элементы теории функций комплексной переменной Мнимая единица. Комплексное число: алгебраическая и тригонометрическая формы записи; модуль и аргумент комплексного числа. Операции над комплексными числами. Понятие о функциях комплексной переменной. РАЗДЕЛ 7. Основные понятия и теоремы теории вероятностей Тема 25. Элементы теории вероятностей событий Испытания и события. Виды случайных событий. Классическое, геометрическое и статистическое определения вероятности события. Совместные и несовместные события. Полная группа событий. Противоположные события. Теоремы сложения вероятностей событий и их следствия. Независимые и зависимые события. Условная вероятность. Теоремы умножения вероятностей событий и их следствия. Формула полной вероятности. Формула Байеса. Тема 26. Схема Бернулли Понятие о последовательности независимых испытаний. Формула Бернулли. Формула Пуассона и условие ее при12 менения. Функция Лапласа и ее свойства. Локальная и интегральная теоремы Муавра-Лапласа. Тема 27. Случайные величины и их характеристики Дискретные и непрерывные случайные величины. Закон распределения дискретной случайной величины. Понятие о функции распределения и ее свойства. Плотность распределения непрерывной случайной величины и ее свойства. Основные характеристики случайных величин (математическое ожидание и дисперсия) и их свойства. Среднеквадратическое отклонение. Основные распределения случайных величин: биномиальное, Пуассона, равномерное, нормальное. Правило трех сигм. Распределения, близкие к нормальным (хи-квадрат, Стьюдента, Фишера). Система двух случайных величин. Корреляционный момент, корреляционная матрица и коэффициент корреляции. РАЗДЕЛ 8. Основы математической статистики Тема 28. Основные понятия математической статистики Выборочный метод. Выборочное среднее и выборочная дисперсия. Интервальные оценки параметров. Оценка закона распределения. Нулевая и альтернативная гипотезы. Общая схема проверки гипотез. Статистические критерии. Тема 29. Статистические методы обработки экспериментальных данных. Модель корреляционного анализа. Модель множественной линейной регрессии. Метод наименьших квадратов для получения оценок коэффициентов регрессии. Моделирование биологических процессов. 13 Раздел 2 Указания к выполнению контрольной работы Задача 1. Элементы линейной алгебры Решить систему линейных уравнений методом Крамера x1 2 x2 2 x3 2, 5 x1 8 x2 2 x3 12 , 3x x 3x 4. 2 3 1 Решение: Составим и вычислим следующие определители системы. Определитель неизвестных: , составленный из коэффициентов при 1 2 2 8 2 5 2 5 8 5 8 2 1 (2) 2 1 (8 3 1 2) 1 3 3 3 3 1 3 1 3 2 (5 3 3 2) 2 (5 1 3 (8)) 50. Аналогично вычисляем 1 , полученный из заменой первого столбца столбцом свободных коэффициентов: 14 2 2 2 1 12 8 2 100 , 4 1 3 1 2 2 2 5 12 2 50 3 4 3 и 1 2 2 3 5 8 12 150 . 3 1 4 Тогда x1 решения системы найдём по формулам: 1 100 2 , x2 2 50 1 , x3 3 150 3 . 50 50 50 Задача 2. Основы аналитической геометрии. Даны координаты вершин треугольника АВС: А(4; 3), В(16;-6), С(20; 16). Найти: 1) длину стороны АВ; 2) уравнения сторон АВ и ВС и их угловые коэффициенты; 3) угол В в радианах с точностью до двух знаков; 4) уравнение высоты СD и ее длину; 5) уравнение медианы AE и координаты точки К пересечения этой медианы с высотой CD; 6) уравнение прямой, проходящей через точку К параллельно стороне АВ; 7) координаты точки М, расположенной симметрично точке А относительно прямой СD. Решение: 1. Расстояние d между точками A(x1,y1) и B(x2,y2) определяется по формуле d x2 x1 2 y 2 y1 2 Применяя (1), находим длину стороны АВ: (1) ÀÂ 16 4 2 6 32 144 81 15. 2. Уравнение прямой, проходящей через точки A(x1,y1) и B(x2,y2) имеет вид y y1 x x1 y 2 y1 x2 x1 (2) 15 Подставляя в (2) координаты точек А и В, получим уравнение стороны АВ: y 3 x4 ; 6 3 16 4 y 3 x 4 ; 9 12 y 3 x 4 ; 3 4 4 y 12 3 x 12; 3 x 4 y 24 0. ( AB ) Решив последнее уравнение относительно у, находим уравнение стороны АВ в виде уравнения прямой с угловым коэффициентом: 3 3 4 y 3x 24; y x 6, откуда k AB . 4 4 Подставив в (2) координаты точек В и С, получим уравнение прямой ВС: y6 x 16 ; 16 6 20 16 y 6 x 16 ; 22 4 11x 2 y 188 0 ( BC), или y 5,5 x 94, откуда k BC 5,5. 3. Известно, что тангенс угла y 6 x 16 ; 11 2 между двумя прямыми, уг- ловые коэффициенты которых соответственно равны k 2 , вычисляется по формуле tg k 2 k1 1 k1k 2 k1 и (3) Искомый угол В образован прямыми АВ и ВС, угловые 3 4 коэффициенты которых найдены: k AB ; Применяя (3), получим 3 5,5 k AB k BC 4 tgB 25 2; 1 k AB k BC 4 16,5 3 1 5,5 4 16 k BC 5,5. B 630 26 или B 1,11 рад. 4. Уравнение прямой, проходящей через данную точку в заданном направлении, имеет вид (4) y y1 k ( x x1 ). Высота CD перпендикулярна стороне АВ. Чтобы найти угловой коэффициент высоты CD, воспользуемся условием перпендикулярности прямых. Так как 3 k AB , 4 то k CD 1 4 . Подставив в (4) координаты точки С и k AB 3 найденный угловой коэффициент высоты, получим 4 ( x 20); 3 4 x 3 y 32 0 y 16 3 y 48 4 x 80; (CD). Чтобы найти длину высоты CD, определим сначала координаты точки D— точки пересечения прямых АВ и CD. Решая совместно систему: 3x 4 y 24 0, находим x 8, y 0, т.е. D(8;0). 4 x 3 y 32 0, По формуле (1) находим длину высоты CD: ÑD 20 82 16 0 2 20. 5. Чтобы найти уравнение медианы АЕ, определим сначала координаты точки Е, которая является серединой стороны ВС, применяя формулы деления отрезка на две равные части: xE Следовательно, xC x B y y ; yE C B 2 2 (5) xE 16 20 18; yE 6 16 5; 2 2 Подставив в (2) координаты точек А и Е, находим уравнение медианы: 17 y 3 x4 ; 5 3 18 4 x 7 y 17 0 ( AE ) y 3 x4 ; 2 14 Чтобы найти координаты точки пересечения высоты CD и медианы АЕ, решим совместно систему уравнений 4 x 3 y 32 0, Находим x 7 y 17 0. x 11, y 4; K (11;4) 6. Так как искомая прямая параллельна стороне АВ, то ее угловой коэффициент будет равен угловому коэффициенту прямой АВ. Подставив в (4) координаты найденной точки К и угловой коэффициент 3 k , 4 получим Y C 16 14 12 10 8 6 K 4 2 0 -2 E A D 2 4 -4 6 8 F 10 12 14 16 18 20 M -6 рис.1 3 y 4 ( x 11); 4 B 4 у 16 3х 33 3x + 4y – 49 = 0 (KF) 7. Так как прямая АВ перпендикулярна прямой CD, то искомая точка М, расположенная симметрично точке А относительно прямой CD, лежит на прямой АВ. Кроме того, точка D является серединой отрезка AM. Применяя формулы (5), находим координаты искомой точки М: 18 X 8 4 xM 3 yM ; xM 12; 0 ; 2 2 yM 3; M (12;3). Треугольник ABC, высота CD, медиана АЕ, прямая KF и точка М построены в системе координат хОу на рис. 1. Задача 3. Предел функции Найти указанные пределы: x2 x 6 x3 x 2 а) lim ; б ) lim 3 ; x2 3x 2 5 x 2 x 1 x x 2 x 1 Решение: а) Непосредственная подстановка предельного значения аргумента x 2 приводит к неопределенности вида 0/0, чтобы раскрыть эту неопределенность, разложим числитель и знаменатель на множители и сократим члены дроби на общий множитель x 2 . Так как аргумент x только стремиться к своему предельному значению 2, но не совпадает с ним, то множитель x 2 отличен от нуля при x 2 : 2 ( x 2)( x 3) lim x x 6 lim lim x 3 5 . x 2 3x 2 5 x 2 x 2 (3 x 1)( x 2) x 2 3 x 1 7 б) Непосредственная подстановка предельного значения аргумента x 1 приводит к неопределенности вида 0/0, чтобы раскрыть эту неопределенность, разложим числитель и знаменатель на множители и сократим члены дроби на общий множитель x 1 . Так как аргумент x только стремиться к своему предельному значению 1, но не совпадает с ним, то множитель x 1 отличен от нуля при x 1: отличен от нуля при x 1: 19 _ x3 x2 3 2 x x _ x2 x x2 x _ x 3 x 2 x 1 x 1 x3 x 2 x 2 1 x 1 x2 x2 2 _ x 1 x 1 _ 2x 2 2x 2 0 0 Имеем: x 1 x 2 x 2 l im x 2 x 2 x3 x 2 l im x 1 x 3 x 2 x 1 x 1 x 1 x 1 x 2 1 x2 1 4 . 0 l im Задача 4. Производная функций. Найти производные dy следующих функций: dx 4 а) y 3х 3 в) y 3 1 х 4; б) y x 2 1sin x; 4 x 3 ; г) y ln arctg x 2 5x 2 x 2 3 . Решение: При нахождении производных функций используем правила дифференцирования и таблицу основных элементарных функций. Правила дифференцирования: 1. (C ) 0 ; 5. u uv 2uv v v 2. (u v w) u v w ; 6. u u C 20 C 3. 4. (u v) uv uv ; 7. C C 2 v v (C u ) C u ; Производные основных элементарных функций ( x ) 1 ( x ) x 1 (sin x) cos x (cos x) sin x (tgx) 12 cos x 1 sin 2 x x (e ) e x (ctgx) (a x ) a x ln a (ln x) 1 x 1 x ln a (lg x) 1 x ln 10 (log a x) (arcsin x) (arccos x) 1 1 x 2 1 1 x2 1 1 x 2 ( arcctg x) 1 2 1 x ( arctg x ) Производные сложных функций (u ) u (u ) u 1 u (sin u ) cos u u (cos u ) sin u u 1 u cos2 u (ctgu ) 12 u sin u u (e ) eu u (tgu) (au ) au ln a u (ln u ) 1 u u (log a u ) 1 u u ln a (lg u ) 1 u u ln 10 (arcsin u ) (arccos u ) 1 u 1 u 2 1 u 1 u 2 1 u 1 u 2 ( arcctg u ) 1 2 u 1 u ( arctg u ) а) Преобразуем данную функцию к следующему виду : 21 y 3х 3 1 1 3 4 3х х 4; х Применяя формулы дифференцирования (1), (2) и 4 формулу ( x 4 ) x 1 , получим: y 3 4х 3 1 1 3 1 1 х 12 х 3 . 3 3х3 х б) Применив правило (3) дифференцирования и формулы ( x ) x 1 , (sin x ) cos x y ( x 2 1) sin x ( x 2 1) (sin x) 2 x sin x ( x 2 1) cos x, в) воспользуемся правилом дифференцирования (5), получаем: 4 x 3 3 x 2 5 x 2 4 x 3 3 x 2 5 x 2 y 2 3 x 2 5x 2 (4 x) 3 4 0( x 2 5 x 2) 1 3 2 4 ( x 5 x 2) 2 1 3 4 x 3 1 ( x 2 5 x 2) 3 43( x 2 5 x 2) 3 2 x 2 2 3 2 3 3 4 x 32 x 5 ( x 5 x 2) 2 2 3 ( x 2 5 x 2) ( x 5 x 2) 2 3 3 3 ( x 2 5 x 2) ( x 5 x 2) 1 2 2 4 x 3( x 2 ) (5 x) 2 2 3 ( x 2 5 x 2) 22 1 x 2 5 x 2 4 x 3 ( x 2 5 x 2) 3 3 ( x 2 5 x 2) 2 3 5 x 2 12 x 2 5 x 2 4 x 32 x 5 4 ( x 2 5 x 2) 3 12 x 2 60 x 24 8 x 2 14 x 15 4 x 2 46 x 9 4 . ( x 5 x 2) е) Воспользуемся правилом дифференцирования сложной функции. 2 1 y ln arctg x 2 3 arctg x 3 arctg x 2 3 2 1 1 x 3 2 arctg x 2 3 1 x 2 3 ( x 5 x 2) 2 4 3 2 3 2 1 1 x 3 2 arctg x 2 3 1 x 3 2 x 2 3 1 ( x 2 ) 3 2 arctg x 3 x 4 2 x 2 4 2 x 3 2 2x 2 arctg x 3 x 2 4 2 x2 3 x . 2 x 3 arctg x 3 2 Задача 5. Неопределенный интеграл Найти неопределённые интегралы: а) 4 х (5 х 5 dx ); б) 8 5х 2 г) dx 3 2х 2 ; в) 3 (1 sin х) cos xdx ; arctgxdx.. Решение: При нахождении неопределённых интегралов функций используют следующие свойства: 1) C u( x)dx C u( x)dx , 23 2) u( x) v( x) w( x)dx u( x)dx v( x)dx w( x)dx и таблицу интегралов основных элементарных функций: 1. 0du C 2. du u C 3. u u du 1 1 C 5. sin u du cosu C 7. eu du eu C 9. u 8. a u du a C ln a du arcsin u C a a2 u 2 du 1 du 1 u 10. a 2 u 2 a arctg a C 11. a 2 u 2 2a ln a u 12. 14. ctgu du ln sin u C 16. cosu ln tg 2 4 C a u C du ln x x2 du 4. du ln u C u 6. cosu du sin u C u 9*. du arcsinu C 1 u 2 du 10*. 1 u 2 arctgu C 11*. u 2 a 2 2a ln u a C x 2 C 13. du u a 1 tgu du ln cosu C 15. du u sin u ln tg 2 C a) Преобразуем интеграл суммы в сумму интегралов вынесем за знак интеграла в первом интеграле постоянный коэффициент, в третьем коэффициент при 24 Используя таблицу интегралов, окончательно имеем б) Преобразуем подынтегральное выражение. Для этого вынесем из знаменателя 1 за знак интеграла 2 далее, используя таблицу интегралов (Формула №9), получим В) Введем замену и полученный интеграл находим как интеграл от степенной функции: 25 Сделаем обратную замену г) Интегрируем по частям по формуле: udv uv vdu . arctgxdx xarctgx u arctgx dx xdx x 1 xarctgx 2 x 1 vx du dv dx 2 1 ln x 2 1 C . 2 Задача 6. Определенный интеграл и его приложения Вычислить площадь фигуры, ограниченной линия2 ми у х 2, у 2 х х 6 . 2 Решение. Находим точки пересечения заданных линий. Для этого решаем систему уравнений: 26 Для нахождения абсцисс точек пересечения заданных линий решаем уравнение: или . Находим: x1 = -2, x2 = 4. Итак, данные линии, представляющие собой параболу и прямую, пересекаются в точках A(-2; 0), B(4; 6). Эти линии образуют замкнутую фигуру, площадь которой вычисляем по указанной выше формуле: По формуле Ньютона-Лейбница находим: 27 Задача 7. Основные понятия и теоремы теории вероятностей а) Всхожесть семян данного растения составляет 90 %. Найти вероятность того, что из пяти посеянных семян взойдут: а) четыре; б) не менее четырех. Решение: Воспользуемся формулой Бернулли. Если производится п независимых испытаний, при каждом из которых вероятность осуществления событий А постоянна и равна р, а вероятность противоположного события q=1-р, то вероятность Рп(т) того, что при этом событие А осуществляется ровно m раз, вычисляется по формуле: Pn ( m ) C nm p m q n m , (1) m где C n – есть число сочетаний из п элементов по т. а) По условию задачи вероятность всхожести семян р=0,9; тогда q= 0,1; в данном случае n=5 и т = 4. Подставляя эти данные в формулу Бернулли (1), получим P5 ( 4 ) C 54 ( 0 ,9 ) 4 ( 0,1 ) 5 4 3 2 0,656 0,1 0 ,328 1 2 3 4 . б) Искомое событие А состоит в том, что из пяти посеянных семян взойдут или четыре, или пять. Таким образом, P ( A ) P5 ( 4 ) P5 ( 5 ). Первое слагаемое уже найдено. Для вычисления второго снова применяем формулу (1): P5 ( 5 ) C55 ( 0,9 )5 ( 0,1 )0 1 0,591 1 0,591 . Следовательно, Р(А) =0,328 +0,591 = 0,919. 28 Вероятность появления события А в каждом из 625 испытаний равна 0,64. Найти вероятность того, что событие А в этих испытаниях появится ровно 415 раз. Решение: Если число испытаний п велико, то применение формулы Бернулли приводит к громоздким вычислениям. Использование этой формулы становится практически невозможным. В таких случаях применяют приближенную формулу, которая выражает суть локальной теоремы Лапласа. Если вероятность наступления события А в каждом из n независимых испытаний постоянна и равна р (р отлично от нуля и единицы), а число п достаточно велико, то вероятность Рп (т) того, что в этих испытаниях событие А наступит т раз (безразлично, в какой последовательности) вычисляется приближенно по формуле b) 1 ( x ), npq Pn ( m) где x m np , a ( x) npq (2) 1 e 2 x2 2 Имеются готовые таблицы значений функции ( x ) (см. табл. 1 Приложения). Для х>5 считают, что ( x) 0. Так как функция φ(х)–четная, то φ(-х)=φ(х). По условию задачи n = 625, m = 415, р= 0,64. Находим q = 1–0,64 = 0,36. Определяем значение x: x 415 625 0,64 1,25. 625 0,64 0,36 По таблице 1 находим, что φ(1,25)=0,1826. Подставив это значение в (2), получим 29 P625 (415) 1 625 0,64 0,36 0,1826 0,015. c) Среди семян ржи 0,04 % сорняков. Какова вероятность при случайном отборе 5000 семян обнаружить 5 семян сорняков? Решение: Применение асимптотической формулы (2) для случая, когда вероятность р близка к нулю, приводит к значительному отклонению от точного значения Р п (т). При малых значениях р (и при малых значениях q) применяют асимптотическую формулу Пуассона. Если вероятность появления события А в каждом из n независимых испытаний мала, а число испытаний п достаточно велико, то вероятность того, что событие А наступит ровно m раз, вычисляется приближенно по формуле m P (m) e , где np. (3) n m! Формулу (3) применяют в тех случаях, когда 10. При этом чем больше число п и меньше число р, тем точнее результат по этой формуле. По условию задачи n = 5000, m = 5, р = 0,0004. Тогда λ = 5000·0,0004 = 2. Применяя (3), получим P5000( 5 ) 25 2 32 e 0,1353 0,036. 5! 120 d) Вероятность попадания в цель при отдельном выстреле равна 0,6. Найти вероятность того, что число попаданий при 600 выстрелах будет заключено в пределах от 330 до 375. Решение: Формулы Бернулли, Пуассона, асимптотическая формула (2), выражающая суть локальной теоремы Лапласа, позволяют найти вероятность появления события А ровно m раз при п независимых испытаниях. На практике часто требуется определить вероятность того, что событие А наступит не менее т1 раз и не более т 2 раз, т. е. число т определено неравенствами 30 m1 m m2 . В таких случаях применяют интегральную теорему Лапласа. Если вероятность наступления события А в каждом из п независимых испытаний постоянна и равна р (р отлична от нуля и единицы), а число п достаточно велико, то вероятность того, что событие А в таких испытаниях наступит не менее т 1 раз и не более т 2 раз, вычисляется приближенно по формуле Pn (m1 m m 2 ) где m1 np npq 1 2 , e x2 2 dx, (4) m 2 np npq . Функция Ф(х) являйся монотонно возрастающей. При неограниченном возрастании х функция Ф(х) стремится к 0,5. Если воспользоваться готовыми значениями функции Лапласа, то формулу (4) можно записать так: Pn ( m1 m m2 ) Ô ( ) Ô ( ). (5) Имеются таблицы õ значений функции z2 2 1 e dz , (см. табл. 2 Приложения). Функ2 0 ция Φ(х) называется функцией Лапласа. Эта функция является нечетной, т.е. Ф(–х)=–Ф(х). Поэтому таблица значений дается только для положительных чисел. По условию n = 600, p=0,6, m1= 330, m2=375. Находим Ô( õ ) 330 600 0,6 2,5, 600 0,6 0,4 375 600 0,6 1,25. 600 0,6 0,4 По таб. 2 находим Ф( 1,25) = 0,3944; Ф(–2,5) = –Ф(2,5)= = – 0,4938. Подставив эти значения в (5), получим искомую вероятность: P600( 300 m 375 ) 0,3944 ( 0,4938 ) 0,8882 . 31 Задача 8. Случайные величины и их числовые характеристики. Случайная величина X распределена по нормальному закону. Математическое ожидание М(Х) =5; дисперсия D(X) = 0,64. Найти вероятность того, что в результате испытания X примет значение в интервале (4,7). Решение: Если случайная величина X задана дифференциальной функцией f(x), то вероятность того, что X примет значение, принадлежащее интервалу (α,β), вычисляется по формуле P( X ) f ( x )dx. Если величина X распределена по нормальному закону, то à à P( X ) Ô Ô , (6) в) Считается, что отклонение длины изготавливаемых деталей от стандарта является случайной величиной, распределенной по нормальному закону. Стандартная длина (математическое ожидание) а = 40 см, среднее квадратическое отклонение σ = 0,4 см. Найти вероятность того, что отклонение длины от стандартной составит по абсолютной величине не более 0,6 см. Решение: Если X — длина детали, то по условию задачи эта величина должна быть в интервале (а–δ, а+δ), где а = 40 и δ = 0,6. Подставив в формулу (6) α=а – δ и β= а + δ, получим a à a à P( a X a ) Ô Ô Ô Ô 2Ô , 32 P( X a ) 2Ô . (7) Таким образом, подставляя в (7) имеющиеся данные, получим 0 ,6 P( X 40 0 ,6 ) 2Ô 2Ô ( 1,5 ) 2 0 ,4332 0 ,8664 . 0 ,4 Итак, вероятность того, что изготавливаемые детали по длине будут в пределах от 39,4 до 40,6 см, составляет 0,8864. где а = М(Х) и D( X ) . По условию задачи а = 5, 0 ,64 0 ,8 , α=4 и β=7. Подставив эти данные в (6), получим: 75 45 P(4 X 7) Ф Ф Ф(2,5) Ф(1,25) 0,8 0,8 Ф(2,5) Ф(1,25) 0,4938 0,3944 0,8882. 33 Раздел 3 Задачи для контрольной работы № 1- 20. Решить систему уравнений методом Крамера 1. 2 x1 3x2 x3 2, x1 x2 3x3 4, 3x 5 x x 4. 2 3 1 6. 2. 4 x1 3x 2 2 x3 1, 3x1 x2 x3 3, x 2 x 3x 8. 2 3 1 7. 3. 4. 5. 34 5 x1 2 x2 x3 1, 2 x1 x2 2 x3 6, x 2 x x 5. 2 3 1 3x1 3x2 2 x3 1, 2 x1 x2 x3 3, x 2 x 3x 4. 2 3 1 x1 3x2 x3 1, 2 x1 x2 x3 7, 2 x x 3x 5. 3 1 2 8. 9. 2 x1 x2 3x3 1, x1 2 x2 x3 8, 4 x 3x 2 x 1. 2 3 1 x1 2 x2 x3 4, 2 x1 x2 3x3 5, 3x 4 x x 2. 2 3 1 2 x1 x2 3x3 3, x1 2 x2 x3 2, x 3x 4 x 1. 2 3 1 3x1 x2 2 x3 1, x1 2 x2 3x3 5, 2 x 3x x 4. 2 3 1 3x1 2 x2 x3 3, 10. x1 x2 2 x3 4, 2 x 2 x x 4. 2 3 1 3x1 x2 2 x3 4, 11. x1 2 x2 x3 1, 2 x 3x 2 x 0. 2 3 1 2 x1 3x2 x3 2, 12. x1 2 x2 3 x3 0, x x 2 x 6. 3 1 2 x1 x2 2 x3 1, 16. 2 x1 3 x2 x3 0, x 2 x x 7. 2 3 1 2 x1 3x2 x3 3, 17. x1 x2 2 x3 4, 3x 2 x 6 x 0. 2 3 1 3x1 2 x2 2 x3 3, 13. 2 x1 x2 x3 5, 5 x x 3x 4. 3 1 2 x1 5 x2 x3 1, 14. 2 x1 x2 2 x3 7, x 4 x x 0. 2 3 1 x1 2 x2 4 x3 0, 18. 3x1 x2 3x3 1, 2 x x 5 x 3. 3 1 2 2 x1 3x2 x3 1, 19. x1 5 x2 x3 4, 3x x 4 x 0. 3 1 2 2 x1 3x2 3x3 0, 15. x1 x2 2 x3 7, x 2 x 3x 3. 2 3 1 x1 3x2 x3 1, 20. x1 x2 2 x3 0, 3x x x 3. 1 2 3 №21- 40.Даны координаты вершин треугольника ABC. Найти: 1) длину стороны АВ; 2) уравнения сторон АВ и ВС и их угловые коэффициенты; 3) угол В в радианах с точностью до двух знаков; 4) уравнение высоты CD и ее длину; 5) уравнение медианы АЕ и координаты точки К пересечения этой медианы с высотой CD; 6) уравнение прямой, проходящей через точку К, параллельно стороне АВ; 7) координаты точки М, расположенной симметрично точке А относительно прямой CD. 35 36 21. A(-7;-2), B(5;-11), C(9;11). 22. A(-4;8), B(8;-1), C(12;21). 23. A(-11;0), B(1;-9), C(5;13). 24. A(-9;10), B(3;1), C(7;23). 25. A(1;3), B(13;-6), C(17;16). 26. A(-8;7), B(4;-2), C(8;20). 27. A(2;1), B(14;-8), C(18;14). 28. A(-3;11), B(9;2), C(13;24). 29. A(3;6), B(15;-3), C(19;19). 30. A(0;5), B(12;-4), C(16;18). 31. A(-1;8), B(11;-1), C(9;13). 32. A(-5;9), B(7;0), C(5;14). 33. A(4;7), B(16;-2), C(14;12). 34. A(-9;6), B(3;-3), C(1;11). 35. A(-3;12), B(9;3), C(7;17). 36. A(-2;11), B(10;2), C(8;16). 37. A(5;2), B(17;-7), C(15;7). 38. A(-6;5), B(6;-4), C(4;10). 39. A(1;4), B(13;-5), C(11;9). 40. A(-4;10), B(8;1), C(6;15). № 41–60 вычислить указанные пределы: 3x 4 4 x 1 41. а) lim 42. а) lim 43. а) lim 44. а) lim 45. 4x5 x 3 а) lim ; x x 4 8 x 5 46. а) lim 47. а) lim 48. а) 49. а) lim ; x 4 x3 2 x 2 1 x 2 3x 1 б) lim ; б) lim ; б) lim x 2 3x 1 x 2 x3 x 2 2 x x3 8 x 5 x3 x x 4 8 x 5 4 x3 x 3 x x 8 x 3 5 lim . 2 x 2 9 x 18 . x 6 x 2 7 x 6 2 x 2 9 x 18 . x 6 x 2 7 x 6 x2 2 x 1 x 1 2 x 2 x 1 . x 3 5x 2 8x 4 б) lim . x 2 x 3 3x 2 4 ; б) lim ; б) lim . x2 5x 6 x 2 x 2 12 x 20 x 5x 4 8x 5 77 x 2 x 4 x3 3 x 2 x 1 x 2 x 2 x x4 3 x x 8 x 2 6 3 x 2 14 x 5 x 5 x 2 6 x 5 ; x 2 x3 x 2 2 2 x2 x 3 б) lim ; ; б) lim x4 1 x 1 2 x 4 x 2 1 б) lim . . 3 x 2 10 x 3 x 3 x 2 2 x 3 . 37 4 x3 5 x 2 3 а) lim 51. 5 3 а) lim 5 x4 x 3x ; б) lim x2 4 2 . x 2 16 4 52. 3 4 а) lim 4 x4 x 3 ; x x 8 x 5 б) lim 3x . 5 x 5 x 53. а) lim 54. а) lim 55. а) lim 56. а) lim 57. x x 4 8 x 5 x 3x7 4 x 2 6 2 x x 8 x 5 2 x3 x 2 8 3 x x 8 x 5 59. а) 60. а) lim lim 8 x 4x 1 x8 5 x 2 5 x x 4 8 x8 3 lim 4 x3 5 x 6 1 4 6 x x 4 x 3 x4 x 3 б) lim . x 3 3 x x x 0 ; ; ; ; 2 x 1 3 . x2 2 б) lim б) lim 7 x3 5 x 2 6 x ; ; x x 3 8 x 5 5 а) 2x 7 5 . x 9 x 3 ; 12 x 6 7 x 2 9 . б) lim ; x 8x 9 4 x 5 x 2 7 x 10 x 0 4 4 x 2 5 x3 3 lim x 0 16 x 2 5 x 4 3 x а) lim б) x 4x 5 x x9 8 x 10 58. 38 ; 2 x 2 11x 5 50. 3x 1 1 2 x . x x2 б) lim x 0 3x 2 1 1 x3 x 2 . б) 2x 3 3 . x 3 x 2 1 б) lim lim x2 3x 2 2 2x 5 3 ; 2 x 3 1 ; б) xlim 1 x 5 2 №61-80 определить производные dy , пользуясь форdx мулами дифференцирования. 61. в) y 62. а) 64. 3x 4 x 3x 2 x3 3 x 6x 5 1 4x x 3 5x 2 3 3 3x 3 2 x 4x 1 2 а) y 4 x 4 x б) y 5 sin x; ; cos x; x 2 х 2 х б) y (1 x ) е ; г) y ln tgx3 ; ex; x х б) y 2 cos x; г) y ln arcsin 1 x 2 ; ; 2 arcsin x; х4 2 а) y 4 x 3 в) y 65. x 3 а) y 2 x 3 в) y sin x; 3 y x4 в) y 63. 2 2 а) y 5 x ; сosx; г) y arctg 2x 1 ; 2x 1 2 б) y ( x 1)arctgx; г) y ln arctg x 1; 2 б) y (1 x ) arcsin x; 39 ех ; в) y 2 х 4х 3 66. 2 а) y 4 x 4 в) y 67. 5x 3 40 x 4x 6 ; arctgx ; 1 x2 а) y x 3 x 4 3x 3 г) y ln sin( 3x ); 3 б) y (6 x x )arctgx; 1 x ; 2 3 б) y (ln x x )(1 x ); 2 г) y ln arcsin 3 ; ; x 4 3 2 х ; х3 x 4 11 x5 8x 2 2 а) y 3x 5 2 б) y (1 x )arctgx; г) y earccos 4 ex; 4 х 3x 2 5 а) y x 5 в) y 71. х ех ; а) y 4 x 5 5 x 2 sin x; в) y 70. 1 2 y 3 б) y ( x 3x) ln x; х 6 г) y (3 4) ; 2 а) y 5 x 4 в) 69. х сosx; ln x ; х2 в) y 68. 2 г) y (2tg3x x 4 )3 ; 5 x ; ln x; 3 б) y ( x 3х) ln x; г) y ln tg 2 ; x x б) y 3 tgx; ех ; в) y 2 х 4х 3 72. 73. 74. 75. а) y 4 x 5 4 х 3 sin x; y а) y x3 в) y а) y 3x 4 в) y y x3 2 ; 2 б) y x arctgx; y ln arccos 1 ; x x 4 б) y 2 (3x x); г) y ln cos e 4x ; x ; ex 1 ctgx; х x б) y 2 ctgx; г) y e arctg ln x ; x4 3 х 2 tgx; 3 x 2 1 1 x ln x; ; ; x 2 б) y 3 (1 4 x ); г) y ln arccos ln x ; x 1 3 а) y 2 x 4 2 б) y ( x 1)arctgx; г) 2 arcsin x; х а) y 4 x 6 3 в) 77. sin x ; x cos x y 2 x ; 1 x г) y earctg 1 tgx; х5 а) y 4 x 5 3 в) 76. cos x ; x2 4 в) г) y arctg 1 ; 2x 3 х б) y (5 x ) е ; 41 в) 78. cos x ; 1 sin x ; а) y x 4 3 3 y в) 79. 80. y г) ctgx; х 1 сosx ; x 2 4x arctgx ; x 3 3x y а) y x3 х4 1 ; в) y sin x 1 x 2 ; 3 2х б) y ( х 3) ; г) y ln tge2 5 ln x; х4 1 x x б) y 2 sin x; г) y earccos а) y 2 2 х 2 3 х 2 ; в) y ln arctg x ; 2 б) y (1 х ) ln x; г) y e arcctg 4 x 1 ; В задачах 81–100 найти интегралы: 81. а) (2 х 5 3 х )dx ; х в) 4 xarctg2 xdx . 82. а) (4 х 3 3 х4 х )dx ; x 2 dx б) 3 ; 3х 4 б) 22хdx ; х 4 в) ln xdx . 83. 4 а) (5 х 3 2 х е х )dx ; в) 2 x cos 4 xdx . 42 б) sin 2 x cos xdx ; 84. а) ( х 3 5 3 х )dx ; 3 х б) dx ; cos (3x 1) 2 в) arccos 3xdx . 85. а) (6 х 5 5 3 х 2 )dx ; х в) x sin 2 xdx . б) sin xdx ; cos 2 x 86. а) (6 x 2 23 x б) 3 x ) dx ; xe x 2 3 dx ; в) xe x dx . 87. а) (10 x 4 42 x б) xdx ; x2 2 3 x 2 )dx ; в) arctg2 xdx . 88. а) (4 x 53 x 4 x )dx ; б) dx 1 x ; в) 2 xe 3 x dx . 89. а) 6 x (7 x x 7 e )dx ; 6 x 2 dx б) 3 ; 3x 1 в) x cos xdx . 90. а) (3x 2 67 x 1 )dx ; cos 2 x б) dx x4 ; в) x 2 e x dx . 91. 2 а) (10 x 4 x 5)dx ; б) xdx 2x 2 3 ; в) xe4 x dx . 92. 4 а) (3x 2 119 x 7 )dx ; x2 б) 4x 5 11 x dx ; 43 в) dx . sin 3 x 93. а) (7 x 6 67 x а x )dx ; б) cos в) x ln xdx . 94. а) (2 3 1 )dx ; 2 x 3 x2 б) 2 dx ; (3 x 2) 2x 1 dx ; 5 x 12 в) ctg 3 xdx . 95. а) (6 x5 13 85 x x 3 )dx ; б) dx (2 x 3) 5 ; в) x cos 4 xdx . 96. а) (5x 4 3 2 )dx ; 4 x x в) 97. 98. x sin 3xdx . 5 3 а) (3x 6 3 2 )dx ; x x 2 в) а) (6 x 5 12 x б) 22 x 1 dx ; x x5 x 2 dx б) 3 ; 5 x 1 x cos xdx . 85 x 3 )dx ; б) cos 2 x sin xdx ; в) ln 5 xdx . 99. а) 3 (7 x x 4 3 x )dx ; 4 б) 3x 2 1 x3 x 2 в) xe3 x dx . 100. 44 2 5 а) (4 x 3 7 2 )dx ; x x 3 x 2 dx б) 3 ; 4 x 1 dx ; в) x 3 ln xdx . № 101-120. Вычислить площадь фигуры, ограниченной указанными линиями. Сделать чертеж. 101. 102. 103. 104. 105. 106. 107. 108. 109. 110. y х 2 4 х 3, y х 1 y х 2 2 х, y х 2 y х 2 4 х 3, y х 3 y х 2 6 х 10, y х y х 2 2 х 1, y х 1 y х 2 6 х 8, y х 4 y х 2 6 х 13, y х 3 y х 2 8х 15, y х 5 y х2 , y х 2 y х 2 1, y х 1 112. y х3 , y 4х y 2х х 2 , y х 113. y 111. 2 2 1 2 х , y 4 х 3 3 115. y 2х 2 , y 4 х y х , y х2. 116. y 3 2 х, 114. 117. 118. y х2. y 4 х 2 , y 3х 2 . y 3 2х , y х 2 . 45 119. y 2х , y 1 х 2 . 120. y х , y х . 2 3 2 В задачах 121-125 использовать формулу Бернулли для определения вероятностей появления события при повторении испытаний. 121. Всхожесть семян некоторого сорта пшеницы составляет 85%. Найти вероятность того, что из пяти посеянных семян взойдут: а) три; б) не менее трех. 122. В хлопке число длинных волокон составляет 80%. Какова вероятность того, что среди взятых наудачу 6 волокон длинных окажется: а) четыре; б) не более двух. 123. Принимая вероятность рождения мальчика равной 0,51, найти вероятность того, что среди 5 новорожденных: а) 4 мальчика; б) не более двух девочек. 124. В некотором водоеме караси составляют 80%.Найти вероятность того, что из 5 выловленных в этом водоеме рыб окажется: а) 3 карася; б) не менее 4 карасей. 125. Всхожесть семян данного растения составляет 90%. Найти вероятность того, что среди четырех посеянных семян взойдут: а) три; б) не менее трех; в) все. В задачах 126—130 использовать асимптотическую формулу Пуассона для определения вероятностей появления события при повторении испытаний. 126. Семена содержат 0,15% сорняков. Какова вероятность при случайном отборе 2000 семян обнаружить 6 семян сорняков? 127. Вероятность появления зараженного побега в скрытой форме равна 0,006. Найти вероятность того, что из 500 случайно взошедших зерен окажется 5 зараженных. 128. Семена пшеницы содержат 0,2% сорняков. Найти ве46 роятность того, что в 1000 семян будет 6 семян сорняков 129. Книга издана тиражом в 100000 экземпляров. Вероятность того, что в книге имеется дефект брошюровки равна 0,0001. Найти вероятность того, что тираж содержит 5 неправильно сброшюрованных книг. 130. Вероятность выживания бактерий после радиоактивного облучения равна 0,004. Найти вероятность того, что после облучения из 500 бактерий останется не менее 2 бактерий. В задачах 131-140 дана вероятность вызревания кукурузного стебля с тремя початками равна 0,8. Найти: 1) Вероятность, что среди n стеблей опытного участка будет т штук; 2) Наивероятнейшее число стеблей с тремя початками на опытном участке. . 131. 132. 133. 134. 135. 136. 137. 138. 139. 140. п = 500, m = 380. п = 400, т = 362. п = 400, т = 320. п = 600, m = 355. п = 635, m = 400. n =195, m =160. n = 245, m =185. п = 100, m = 94 п= 250, m =155. n = 725, m = 560. №141–160 Завод сортовых семян выпускает гибридные семена кукурузы. Известно, что семена первого сорта составляют р. Найти: 1) Вероятность того, что из взятых наудачу n семян первого сорта будет не менее m1 раз и не более m2 штук; 47 141. 142. 143. 144. 145. 146. 147. 148. 149. 150. 151. 152. 153. 154. 155. 156. 157. 158. 159. 160. 2) Наивероятнейшее число семян первого сорта из взятых для проверки n семян. n= 150, р = 0,6, m1 = 78, m2 = 96. n= 100, р=0,8, m1 = 72, m2 = 84. n = 400, p = 0,9, m1 = 345, m2=372. n = 600, p = 0,4, m1 = 210, m2 = 252. n = 300, p = 0,75, m1 = 210, m2 = 225. n = 625, p = 0,36, m1 = 225, m2 = 255. n = 400, p = 0,5, m1= 190, m2 = 215. n = 225, p = 0,2, m1 = 45, m2 = 60. n = 300, p = 0,25, m1 = 75, m2 = 90. n = 625, p = 0,64, m1 = 400, m2 = 430. n = 140, p = 0,6, m1 = 88, m2 = 96. n = 120, p = 0,8, m1 = 82, m2 = 94. n = 410, p = 0,9, m1 = 360, m2 = 390. n = 600, p = 0,4, m1 = 220, m2 =242. n = 310, p = 0,75, m1 = 210, m2 = 235. n = 625, p = 0,36, m1 = 240, m2 = 280. n = 400, p = 0,5, m1 = 220, m2 = 250. n = 225, p = 0,2, m1 = 50, m2 = 80. n = 300, p = 0,25, m1 = 85, m2 = 90. n = 625, p = 0,64, m1 = 410, m2 = 430 В задачах 161–180 дано, что масса яблока, средняя величина которого равна a гр., является нормально распределенной величиной со средним квадратическим отклонением гр. Найти: 1) вероятность того, что масса наугад взятого яблока будет больше гр. и меньше гр; 2) вероятность того, что масса наугад взятого яблока отклонится от среднего значения массы не более чем на мм. Значения a , , , , даны. 161. 162. 48 a =120 a =124 =5 =5 =112 =120 =124 =127 =3 =2 163. 164. 165. 166. 167. 168. 169. 170. 171. 172. 173. 174. 175. 176. 177. 178. 179. 180. a =114 a =110 a =50 a =80 a =100 a =90 a =75 a =95 a =85 a =90 a =85 a =86 a =112 a =100 a =116 a =114 a =120 a =115 =3 =4 =5 =4 =2 =5 =4 =3 =3 =5 =5 =4 =2 =3 =4 =5 =2 =4 =112 =108 =42 =76 =106 =87 =72 =90 =83 =86 =84 =84 =110 =106 =115 =112 =116 =112 =116 =114 =54 =84 =112 =94 =78 =99 =88 =92 =89 =90 =114 =111 =117 =118 =124 =118 =1,5 =2 =2 =1 =2 =1,5 =2,5 =2 =3 =1 =2 =3 =1,5 =1 =3 =2 =3,5 =2,5 В задачах 181-200 заданы результаты обследования. Требуется: 1) получить вариационный ряд и построить гистограмму относительных частот; 49 2 2) вычислить выборочную среднюю хв , дисперсию s , среднее квадратическое отклонение s, коэффициент вариации V, ошибку средней s x ; 3) с надежностью 95% указать доверительный интервал для оценки генеральной средней xr . Обследовано 20 телят холмогорских помесей. Их живая масса при рождении (кг) представлена в таблице: в таблице: № наблю дения 1 1 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 2 27 3 43 4 39 5 36 6 26 7 27 8 28 9 26 10 34 11 27 2 32 26 30 36 35 43 26 32 32 37 3 31 35 30 28 45 39 38 30 36 37 4 32 45 36 31 26 36 30 38 39 32 5 28 26 38 30 35 26 33 35 36 33 6 37 35 24 32 32 32 37 28 30 40 7 35 32 32 24 32 26 35 35 35 33 8 26 32 30 38 35 30 24 31 26 25 9 28 35 31 36 35 36 32 36 32 34 10 32 35 28 30 28 35 32 35 32 23 50 № задачи 11 39 28 36 30 32 31 35 32 37 35 12 34 32 36 39 36 36 32 35 32 28 13 30 36 25 32 32 30 32 28 27 31 14 37 32 27 27 36 28 24 30 27 26 15 26 36 35 35 37 45 32 28 36 31 16 27 37 37 32 33 32 26 39 26 37 17 40 33 28 34 28 45 32 28 35 31 18 35 28 31 26 31 36 30 36 35 27 19 37 31 27 23 36 31 38 30 35 28 20 28 32 37 28 33 26 35 32 37 36 Обследовано по весу (кг) 20 кроликов. Результаты обследования представлены в таблице: № наблю дения 1 1 № задачи 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 2 3,1 3 5,5 4 3,2 5 6,0 6 4,8 7 3,4 8 5,1 9 6,0 10 5,6 11 4,2 2 4,2 5,9 3,8 4,5 5,4 4,3 4,4 5,1 3,4 4,9 3 5,0 7,5 4,1 4,7 4,9 3,1 6,4 5,4 5,5 5,9 4 4,6 5,4 4,3 5,7 3,8 5,5 3,4 6,8 4,5 4,5 51 5 6,4 3,4 4,3 5,2 5,5 3,2 4,3 5,0 5,4 5,3 6 5,3 5,2 5,6 3,8 5,2 6,0 5,2 5,7 5,3 5,4 7 3,8 4,3 6,0 4,3 6,4 4,8 5,5 5,4 4,7 4,7 8 5,1 4,7 5,7 4,3 6,7 4,2 5,3 5,9 4,0 5,6 9 4,9 5,8 4,5 5,1 5,8 5,9 5,2 4,0 6,0 4,2 10 5,4 6,8 5,0 5,7 5,4 3,8 5,6 6,7 5,1 7,2 11 5,9 4,0 7,1 6,3 4,7 4,5 5,6 6,3 4,3 5,0 12 6,5 5,7 6,7 4,8 3,3 5,4 3,8 4,7 6,7 5,1 13 5,5 4,5 5,3 5,6 5,1 5,0 5,2 6,5 4,2 7,1 14 5,7 6,3 5,4 6,4 4,6 7,5 3,9 5,7 4,8 5,5 15 4,7 5,2 4,7 7,2 5,8 4,1 4,3 5,3 6,2 4,7 16 5,6 4,1 4,3 5,0 6,0 4,7 6,0 4,8 5,0 5,9 17 5,8 5,1 5,9 5,3 7,1 4,9 4,3 3,3 4,7 4,3 18 7,3 5,0 6,6 5,1 5,2 4,6 6,7 5,6 5,5 6,2 19 4,7 6,2 7,1 4,2 5,5 5,4 4,9 4,5 6,5 5,3 20 5,5 4,1 3,4 3,7 4,7 4,3 5,8 5,3 5,8 4,1 52 В задачах 201-220 требуется: 1) найти коэффициент корреляции и сделать вывод о тесноте и направлении линейной корреляционной связи между признаками; 2) составить уравнение прямой регрессии Y на X; 3) нанести на чертеж исходные данные и построить прямую регрессии. В таблице представлены данные о длине туши Х (см) и толщине шпика У (мм) для свиней различных пород: № задачи 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 Пр изнак х у х у х у х у х у х у х у х у х у х у 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 97 35 93 36 104 31 95 36 102 32 91 36 82 32 103 31 85 32 97 36 104 31 101 31 98 35 90 37 95 37 86 31 101 37 96 35 94 37 89 37 103 32 95 34 100 32 103 32 97 35 94 34 105 35 93 32 92 35 95 32 98 34 97 35 102 31 104 33 98 34 95 35 95 34 89 31 104 34 106 33 101 30 102 30 99 32 89 37 94 37 104 30 98 37 97 32 101 37 98 37 102 33 94 35 97 33 97 35 90 38 92 35 112 38 98 33 98 38 92 35 100 31 96 36 95 36 101 34 100 38 98 36 106 38 87 36 93 38 85 34 99 34 100 31 101 32 96 34 101 30 84 31 93 30 106 32 87 30 94 34 96 35 95 36 103 30 99 33 93 31 96 36 110 31 97 30 99 31 103 33 98 32 92 37 98 35 102 32 96 36 99 37 91 36 103 35 95 36 97 32 53 В таблице приведены измерения у 10 телят по глубине груди Х (см) и живой массе У(кг): № задачи 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 54 Пр изнак х у х у х у х у х у х у х у х у х у х у 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 91 62 82 51 103 79 85 56 97 61 97 52 93 61 103 54 85 62 104 54 86 43 101 59 96 61 94 63 89 48 104 59 101 43 96 63 94 43 98 63 94 60 105 78 93 68 92 60 95 59 103 78 95 60 93 60 92 60 100 60 95 73 95 63 89 69 104 70 106 75 98 63 97 73 89 70 104 73 102 70 104 87 98 73 97 55 101 64 98 62 101 73 102 87 97 64 101 87 99 64 92 65 112 68 98 70 98 59 92 67 102 68 94 65 98 59 98 65 97 59 98 79 106 65 87 66 93 61 85 60 100 65 96 79 87 61 93 79 95 61 84 52 93 62 106 64 87 49 94 72 99 62 100 52 106 49 87 52 101 49 96 65 110 70 97 75 99 58 103 78 96 70 95 65 97 58 99 65 103 58 99 68 91 62 103 61 95 56 97 58 98 62 92 68 103 56 95 68 98 56 ПРИЛОЖЕНИЯ ТАБЛИЦА 1. Значение функции ( x) x2 1 2 e 2 X 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0 0,3989 3970 3910 3814 3683 3521 3332 3123 2897 2661 1 3989 3965 3902 3802 3668 3503 3312 3101 2874 2637 2 3989 3961 3894 3790 3653 3485 3292 3079 2850 2613 3 3988 3956 3885 3778 3637 3467 3271 3056 2827 2589 4 3986 3951 3876 3765 3621 3448 3251 3034 2803 2565 5 3984 3945 3867 3752 3605 3429 3230 3011 2780 2541 6 3982 3939 3857 3739 3589 3410 3209 2989 2756 2516 7 3980 3932 3847 3726 3572 3391 3187 2966 2732 2492 8 3977 3925 3836 3712 3555 3372 3166 2943 2709 2468 9 3973 3918 3825 3697 3538 3352 3144 2920 2685 2444 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 0,2420 2179 1942 1714 1497 1295 1109 0940 0790 0656 2396 2155 1919 1691 1476 1276 1092 0925 0775 0644 2371 2131 1895 1669 1456 1257 1074 0909 0761 0632 2347 2107 1872 1647 1435 1238 1057 0893 0748 0620 2323 2083 1849 1626 1415 1219 1040 0878 0734 0608 2299 2059 1826 1604 1394 1200 1023 0863 0721 0596 2275 2036 1804 1582 1374 1182 1006 0848 0707 0584 2251 2012 1781 1561 1354 1163 0989 0833 0694 0573 2227 1989 1758 1539 1334 1145 0973 0818 0681 0562 2203 1965 1736 1518 1315 1127 0957 0804 0669 0551 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 0,0540 0440 0355 0283 0224 0175 0136 0104 0079 0060 0529 0431 0347 0277 0219 0171 0132 0101 0077 0058 0519 0422 0339 0270 0213 0167 0129 0099 0075 0056 0508 0413 0332 0264 0208 0163 0126 0096 0073 0055 0498 0404 0325 0258 0203 0158 0122 0093 0071 0053 0488 0396 0317 0252 0198 0154 0119 0091 0069 0051 0478 0387 0310 0246 0194 0151 0116 0088 0067 0050 0468 0379 0303 0241 0189 0147 0113 0086 0065 0048 0459 0371 0297 0235 0184 0143 0110 0084 0063 0047 0449 0363 0290 0229 0180 0139 0107 0081 0061 0046 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 0,0044 0033 0024 0017 0012 0009 0043 0032 0023 0017 0012 0008 0042 0031 0022 0016 0012 0008 0040 0030 0022 0016 0011 0008 0039 0029 0021 0015 0011 0008 0038 0028 0020 0015 0010 0007 0037 0027 0020 0014 0010 0007 0036 0026 0019 0014 0010 0007 0035 0034 0025 0025 0018 О018 0013 0013 0009 0009 0007 0006 55 3,6 3,7 3,8 3,9 0006 0004 0003 0002 0006 0004 0003 0002 0006 0004 0003 0002 0005 0004 0003 0002 0005 0004 0003 0002 0005 0004 0002 0002 0005 0003 0002 0002 0005 0003 0002 0002 0005 0003 0002 0001 0004 0003 0002 0001 ТАБЛИЦА 2. Таблица значений функции Лапласа x 0,00 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15 0,16 0,17 0,18 0,19 0,20 0,21 0,22 0,23 0,24 0,25 0,26 0,27 0,28 0,29 0,30 0,31 0,32 0,33 0,34 0,35 0,36 0,37 0,38 0,39 0,40 0,41 0,42 56 Ф(х) 0,0000 0,0040 0,0080 0,0120 0,0160 0,0199 0,0239 0,0279 0,0319 0,0359 0,0398 0,0438 0,0478 0,0517 0,0557 0,0596 0,0636 0,0675 0,0714 0,0753 0,0793 0,0832 0,0871 0,0910 0,0948 0,0987 0,1026 0,1064 0,1103 0,1141 0,1179 0,1217 0,1255 0,1293 0,1331 0,1368 0,1406 0,1443 0,1480 0,1517 0,1554 0,1591 0,1628 x 0,50 0,51 0,52 0,53 0,54 0,55 0,56 0,57 0,58 0,59 0,60 0,61 0,62 0,63 0,64 0,65 0,66 0,67 0,68 0,69 0,70 0,71 0,72 0,73 0,74 0,75 0,76 0,77 0,78 0,79 0,80 0,81 0,82 0,83 0,84 0,85 0,86 0,87 0,88 0,89 0,90 0,91 0,92 Ф(х) 0,1915 0,1950 0,1985 0,2019 0,2054 0,2088 0,2123 0,2157 0,2190 0,2224 0,2257 0,2291 0,2324 0,2357 0,2389 0,2422 0,2454 0,2486 0,2517 0,2549 0,2580 0,2611 0,2642 0,2673 0,2703 0,2734 0,2764 0,2794 0,2823 0,2852 0,2881 0,2910 0,2939 0,2967 0,2995 0,3023 0,3051 0,3078 0,3106 0,3133 0,3159 0,3186 0,3212 x 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 1,11 1,12 1,13 1,14 1,15 1,16 1,17 1,18 1,19 1,20 1,21 1,22 1,23 1,24 1,25 1,26 1,27 1,28 1,29 1,30 1,31 1,32 1,33 1,34 1,35 1,36 1,37 1,38 1,39 1,40 1,41 1,42 Ф(х) 0,3413 0,3438 0,3461 0,3485 0,3508 0,3531 0,3554 0,3577 0,3599 0,3621 0,3643 0,3665 0,3686 0,3708 0,3729 0,3749 0,3770 0,3790 0,3810 0,3830 0,3849 0,3869 0,3883 0,3907 0,3925 0,3944 0,3962 0,3980 0,3997 0,4015 0,4032 0,4049 0,4066 0,4082 0,4099 0,4115 0,4131 0,4147 0,4162 0,4177 0,4192 0,4207 0,4222 x 1,50 1,51 1,52 1,53 1,54 1,55 1,56 1,57 1,58 1,59 1,60 1,61 1,62 1,63 1,64 1,65 1,66 1,67 1,68 1,69 1,70 1,71 1,72 1,73 1,74 1,75 1,76 1,77 1,78 1,79 1,80 1,81 1,82 1,83 1,84 1,85 1,86 1,87 1,88 1,89 1,90 1,91 1,92 Ф(х) 0,4332 0,4345 0,4357 0,4370 0,4382 0,4394 0,4406 0,4418 0,4429 0,4441 0,4452 0,4463 0,4474 0,4484 0,4495 0,4505 0,4515 0,4525 0,4535 0,4545 0,4554 0,4564 0,4573 0,4582 0,4591 0,4599 0,4608 0,4616 0,4625 0,4633 0,4641 0,4649 0,4656 0,4664 0,4671 0,4678 0,4686 0,4693 0,4699 0,4706 0,4713 0,4719 0,4726 Ф( x ) x 2,00 2,02 2,04 2,06 2,08 2,10 2,12 2,14 2,16 2,18 2,20 2,22 2,24 2,26 2,28 2,30 2,32 2,34 2,36 2,38 2,40 2,42 2,44 2,46 2,48 2,50 2,52 2,54 2,56 2,58 2,60 2,62 2,64 2,66 2,68 2,70 2,72 2,74 2,76 2,78 2,80 2,82 2,84 1 2 Ф(х) 0,4772 0,4783 0,4793 0,4803 0,4812 0,4821 0,4830 0,4838 0,4846 0,4854 0,4861 0,4868 0,4875 0,4881 0,4887 0,4893 0,4898 0,4904 0,4909 0,4913 0,4918 0,4922 0,4927 0,4931 0,4934 0,4938 0,4941 0,4945 0,4948 0,4951 0,4953 0,4956 0,4959 0,4961 0,4963 0,4965 0,4967 0,4969 0,4971 0,4973 0,4974 0,4976 0,4977 x e z2 2 dz 0 x 3,00 3,20 3,40 3,60 3,80 4,00 4,50 5,00 Ф(х) 0,49865 0,49931 0,49966 0,499841 0,499928 0,499968 0,499997 0,499997 0,43 0,44 0,45 0,46 0,47 0,48 0,49 0,1664 0,1700 0,1736 0,1772 0,1808 0,1844 0,1879 0,93 0,94 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 0,3238 0,3264 0,3289 0,3315 0,3340 0,3365 0,3389 1,43 1,44 1,45 1,46 1,47 1,48 1,49 0,4236 0,4251 0,4265 0,4279 0,4292 0,4306 0,4319 1,93 1,94 1,95 1,96 1,97 1,98 1,99 0,4732 0,4738 0,4744 0,4750 0,4756 0,4761 0,4767 2,86 2,88 2,90 2,92 2,94 2,96 2,98 0,4979 0,4980 0,4981 0,4982 0,4984 0,4985 0,4986 57 ЛИТЕРАТУРА Основная литература Соловьев, Игорь Алексеевич. Практическое руководство к решению задач по высшей математике. Линейная алгебра, векторная алгебра, аналитическая геометрия, введение в математический анализ, производная и ее приложения: учебное пособие/ И. А. Соловьев, В. В. Шевелев, А. В. Червяков, А. Ю. Репин. - 2-е изд. испр.. - СПб.: Лань, 2009. - 320 с. 2. Соловьев, Игорь Алексеевич. Практическое руководство к решению задач по высшей математике.: учебное пособие/ И. А. Соловьев, В. В. Шевелев, А. В. Червяков, А. Ю. Репин. - СПб.: Лань, 2009. - 448 с. 3. Данко, П.Е. Высшая математика в упражнениях и задачах. Часть 1 и 2. / П.Е. Данко, А.Г. Попов, Т.Я. Кожевникова. – М.: Изд-во «Мир и образование», 2003г. Ч.1 – 304 с., Ч.2 – 416 с. Дополнительная литература 1. Кузнецов, Альберт Васильевич. Высшая математика. Математическое программирование: учебник/ А. В. Кузнецов, В. А. Сакович, Н. И. Холод. - 3-е изд. стер.. СПб.: Лань, 2010. - 352 с. 5. Двайт, Герберт Бристол. Таблицы интегралов и другие математические формулы: справочное издание/ Г. Б. Двайт ; пер. с англ. Н. В. Леви, ред. К. А. Семендяева. - 10-е изд. стер.. - СПб.: Лань, 2009. - 232 с. 6. Гюнтер, Николай Максимович. Курс вариационного исчисления: учебник/ Н. М. Гюнтер. - 2-е изд. стер.. СПб.: Лань, 2009. - 320 с. 7. Васильева, Аделаида Борисовна. Дифференциальные и интегральные уравнения, вариационное исчисление в примерах и задачах: учебное пособие/ А. Б. Васильева. - СПб.: Лань, 2010. - 432 с. 4. 58 Акулич, Иван Людвигович. Математическое программирование в примерах и задачах: учебное пособие/ И. Л. Акулич. - 2-е изд., испр.. - СПб.: Лань, 2009. - 352 с. 9. Кремер, Наум Шевелевич. Высшая математика для экономистов: учебник/ Н. Ш. Кремер, Б. А. Путко, И. 10. М. Тришин, М. Н. Фридман ; ред. Н. Ш. Кремер. - М: Высш. образование, 2005. - 407 с; Ч. 2). 11. Высшая математика для экономистов./ Под ред. Кремера Н.Ш.-2-е изд., перераб. и доп. – М: Юнити, 2002. – 471 с. 12. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисления: В 2 т. Т.1. – М: Интеграл-Пресс, 2001. – 416 с. 13. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисления: В 2 т. Т.2. – М: Интеграл – Пресс, 2001. – 544 с. 14. Данко П.Е. Высшая математика в упражнениях и задачах: В 2 кн. Кн. 1.-5-е изд., испр. – М: Высш. шк., 1999. – 304 с. 15. Данко П.Е. Высшая математика в упражнениях и задачах: В 2 кн. Кн. 2.-5-е изд., испр. и доп. – М: Высш. шк., 1999. – 416 с. 8. 59 Для заметок 60