• matlab习题 —— 符号运算相关练习


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    一、题目

    1. 计算下列极限

    • (1) lim ⁡ x → 0 1 + x − 1 − x 1 + x 3 − 1 − x 3 \lim\limits_{x \to 0}\frac{\sqrt{1+x}-\sqrt{1-x}}{\sqrt[3]{1+x}-\sqrt[3]{1-x}} x0lim31+x 31x 1+x 1x
    • (2) lim ⁡ x → 0 ( 3 x + 2 3 x − 1 ) 2 x − 1 \lim\limits_{x \to 0}(\frac{3x+2}{3x-1})^{2x-1} x0lim(3x13x+2)2x1
    • (3) lim ⁡ x → 0 ( 1 x 2 − 1 sin ⁡ 2 x ) \lim\limits_{x \to 0}(\frac{1}{x^2}-\frac{1}{\sin^2x}) x0lim(x21sin2x1)
    • (4) lim ⁡ x → 0 ( π 2 − arctan ⁡ x ) 1 ln ⁡ x \lim\limits_{x \to 0}(\frac{\pi}{2}-\arctan{x})^{\frac{1}{\ln{x}}} x0lim(2πarctanx)lnx1

    2. 计算下列导数

    • (1) 求 y ′ y^{'} y, y = ( x + 1 ) arctan ⁡ x y=(\sqrt{x}+1)\arctan{x} y=(x +1)arctanx
    • (2) 求 y ′ ′ y^{''} y y = 1 + x 2 sin ⁡ x + cos ⁡ x y=\frac{1+x^2}{\sin{x}+\cos{x}} y=sinx+cosx1+x2
    • (3) 求 y ′ y^{'} y, y = x + x + x y=\sqrt{x+\sqrt{x+\sqrt{x}}} y=x+x+x
    • (4) { x = a ( cos ⁡ t + t sin ⁡ t ) y = a ( sin ⁡ t − t cos ⁡ t ) \left\{
      x=a(cost+tsint)y=a(sinttcost)
      \right .
      {xy=a(cost+tsint)=a(sinttcost)

    3. 计算下列定积分

    • (1) ∫ 0 π 2 cos ⁡ x 1 + sin ⁡ 2 x d x \int_{0}^{\frac{\pi}{2}}\frac{\cos{x}}{1+\sin^2x}dx 02π1+sin2xcosxdx
    • (2) ∫ 0 a x 2 a − x a + x d x \int_{0}^{a}x^2\sqrt{\frac{a-x}{a+x}}dx 0ax2a+xax dx
    • (3) ∫ 0 1 d x ( x 2 − x + 1 ) 3 2 \int_{0}^{1}\frac{dx}{(x^2-x+1)^{\frac{3}{2}}} 01(x2x+1)23dx

    4. 计算下列级数的和

    • (1) ∑ n = 1 ∞ 1 n 2 \sum_{n=1}^{\infty}{\frac{1}{n^2}} n=1n21
    • (2) ∑ n = 1 ∞ ( − 1 ) n − 1 n \sum_{n=1}^{\infty}{\frac{(-1)^{n-1}}{n}} n=1n(1)n1
    • (3) ∑ n = 1 ∞ x 2 n − 1 2 n − 1 \sum_{n=1}^{\infty}{\frac{x^{2n-1}}{2n-1}} n=12n1x2n1

    二、解答

    题一,计算下列极限

    >> syms x
    >> y = ((1+x)^(1/2)-(1-x)^(1/2))/((1+x)^(1/3)-(1-x)^(1/3))
     
    y =
     
    ((x + 1)^(1/2) - (1 - x)^(1/2))/((x + 1)^(1/3) - (1 - x)^(1/3))
     
    >> limit(y,x,0)
     
    ans =
     
    3/2
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
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    • 11
    • 12

    >> syms x
    >> y = ((3*x+2)/(3*x-1))^(2*x-1)
     
    y =
     
    ((3*x + 2)/(3*x - 1))^(2*x - 1)
     
    >> limit(y,x,0)
     
    ans =
     
    -1/2
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12

    >> syms x
    >> y = ((1/x^2)-1/(sin(x)^2))
     
    y =
     
    1/x^2 - 1/sin(x)^2
     
    >> limit(y,x,0)
     
    ans =
     
    -1/3
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12

    >> syms x
    >> y = (pi/2 - atan(x))^(1/(log(x)))
     
    y =
     
    (pi/2 - atan(x))^(1/log(x))
     
    >> limit(y,x,0)
     
    ans =
     
    1
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12

    题二,计算下列导数

    >> y = (x^(1/2)+1)*atan(x)
     
    y =
     
    atan(x)*(x^(1/2) + 1)
     
    >> diff(y,x)
     
    ans =
     
    atan(x)/(2*x^(1/2)) + (x^(1/2) + 1)/(x^2 + 1)
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11

    >> y = (1+x^2)/(sin(x)+cos(x))
     
    y =
     
    (x^2 + 1)/(cos(x) + sin(x))
     
    >> y1 = diff(y,x)
     
    y1 =
     
    (2*x)/(cos(x) + sin(x)) - ((x^2 + 1)*(cos(x) - sin(x)))/(cos(x) + sin(x))^2
     
    >> y2 = diff(y1,x)
     
    y2 =
     
    (x^2 + 1)/(cos(x) + sin(x)) + 2/(cos(x) + sin(x)) + (2*(x^2 + 1)*(cos(x) - sin(x))^2)/(cos(x) + sin(x))^3 - (4*x*(cos(x) - sin(x)))/(cos(x) + sin(x))^2
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17

    >> y = (x+(x+(x)^(1/2))^(1/2))^(1/2)
     
    y =
     
    (x + (x + x^(1/2))^(1/2))^(1/2)
     
    >> diff(y,x)
     
    ans =
     
    ((1/(2*x^(1/2)) + 1)/(2*(x + x^(1/2))^(1/2)) + 1)/(2*(x + (x + x^(1/2))^(1/2))^(1/2))
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11

    >> syms x y t a
    >> x = a*(cos(t)+t*sin(t))
     
    x =
     
    a*(cos(t) + t*sin(t))
     
    >> y = a*(sin(t)-t*cos(t))
     
    y =
     
    a*(sin(t) - t*cos(t))
    
    >> dx = diff(x,t)
     
    dx =
     
    a*t*cos(t)
     
    >> dy = diff(y,t)
     
    dy =
     
    a*t*sin(t)
     
    >> dy/dx
     
    ans =
     
    sin(t)/cos(t)
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18
    • 19
    • 20
    • 21
    • 22
    • 23
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    • 28
    • 29
    • 30

    题三,计算下列定积分

    >> syms x y
    >>  y = cos(x)/(1+(sin(x))^2)
     
    y =
     
    cos(x)/(sin(x)^2 + 1)
     
    >> int(y,x,0,pi/2)
     
    ans =
     
    pi/4
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12

    >> syms x y a
    >> y = (x^2)*((a-x)/(a+x))^(1/2)
     
    y =
     
    x^2*((a - x)/(a + x))^(1/2)
     
    >> int(0,a)
     
    ans =
     
    0
     
    >> int(y,x,0,a)
     
    ans =
     
    (a^3*(3*pi - 8))/12
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12
    • 13
    • 14
    • 15
    • 16
    • 17
    • 18

    >> syms x y a
    >> y = 1/((x^2-x+1)^(3/2))
     
    y =
     
    1/(x^2 - x + 1)^(3/2)
     
    >> int(y,x,0,1)
     
    ans =
     
    4/3
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12

    题四,计算下列级数的和

    >> syms x y n
    >> y = 1/(n^2)
     
    y =
     
    1/n^2
     
    >> symsum(y,n,1,Inf)
     
    ans =
     
    pi^2/6
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11
    • 12

    >> y = (-1)^(n-1)/n
     
    y =
     
    (-1)^(n - 1)/n
     
    >> symsum(y,n,1,Inf)
     
    ans =
     
    log(2)
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11

    >> y = (x^(2*n-1))/(2*n-1)
     
    y =
     
    x^(2*n - 1)/(2*n - 1)
     
    >> symsum(y,n,1,Inf)
     
    ans =
     
    piecewise(abs(x) < 1, atanh(x))
    
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
    • 6
    • 7
    • 8
    • 9
    • 10
    • 11

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