جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Engineering Mathematics I 
2014/2015 
1 12/3/2014
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
This programme unit aims to: The programme unit aims to 
provide a basic course in calculus, algebra, and numerical analysis 
to be used in BME to students with A-level mathematics. 
Prerequisite knowledge: Knowledge of Integration, Differentiation, 
Microsoft Office Excel is required for taking this programme unit 
2 12/3/2014
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
General & 
Transferable 
Practical & 
Professional 
Intellectual 
Knowledge & 
Understanding 
a1- Define the concepts related to Engineering Mathematics 
a2- Specify the different applications of differential equations, Fourier series, 
combinations and Interpolation. 
a3- Discuss solving the DE with series, and special functions 
a4- Distinguish between ODE and linear DE. 
c1- Merge the engineering knowledge and understanding to model different 
Biomedical systems. 
c2- Relate solution of DE to real life problems . 
b1- Analyse different systems using DE 
b2- Select the suitable method to solve a DE system 
b3- Apply the interpolation to curve fitting 
b4- Represent different functions with Fourier series 
d1- Communicate effectively using written, oral 
d2- Use information technology, IT, effectively 
3 12/3/2014 
The Intended Learning Outcomes; ILO’s
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
List of Topics 
Topic 01 • Multiple, line and surface integrals 
Topic 02 • Partial differentiation and application 
Topic 03 • Infinite Series 
Topic 04 • Power Series 
Topic 05 • Fourier Series 
Topic 06 • Higher degrees First Order ODE and applications 
Topic 07 • Linear DE and applications 
Topic 08 • Combinations and Curves Interpolation 
Topic 09 • Series solution of DE 
Topic 10 • Special Functions 
4 12/3/2014
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
References 
• Advanced Engineering Mathematics, Erwin Kreyszig, 9th Edition, 
• Thomas' Calculus: Early Transcendentals: Media Upgrade. Weir, 
M.D., et al., 2008: Pearson Addison-Wesley. 
References to chapters will be given from time to time 
Student is required to search and read any other books or websites 
related to the subjects introduced 
5 12/3/2014
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Teaching and 
Learning 
Methods 
• Lectures. 
• Office hours 
• Team work. 
• Self learning 
Students 
Assessment 
Methods and 
Schedule 
• Tutorial (every week) 
• Reports (scheduled by instructors) 
• Written mid-term exam (Week# 8 or 9 ) 
• Written final exam (Scheduled by the Faculty Council) 
Weighing of 
assessments 
Methods 
• Semester work (Tutorial and Reports) 20 % 
• Written mid-term exam 20 % 
• Written final exam 60 % 
• Total 100 % 
6 12/3/2014
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
1 
• Multiple Integrals 
2 
• Line Integrals 
3 
• Surface Integrals 
Topic 1: Multiple, line and surface integrals 
7 12/3/2014
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Multiple Integrals 
8 12/3/2014 
Integration 
Another basic concept of calculus that will be used extensively is the 
Riemann integral. 
The Riemann integral of the function 
푓 on the interval [푎, 푏] is the 
following limit 
푓 푥 
푏 
푎 
푑푥 = lim 
푚푎푥Δ푥푖⟶0 
푓 푧푖 Δ푥푖 , 
푛 
푖=1 
Where the numbers 푥0, 푥1, …….., 푥푛 
satisfy 푎 = 푥0 ≤ 푥1 ≤ …. ≤ 푥푛 = 푏 , 
where Δ푥푖 = 푥푖 −푥푖−1 , for each 
푖 = 1,2, … . , 푛, and 푧푖 is an arbitrarily 
chosen in the interval [푥푖−1,푥푖]. 
Def. 1 Fig. 1
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Multiple Integrals 
9 12/3/2014 
The additivity property for rectangular 
regions holds for regions bounded by 
continuous curves
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Multiple Integrals 
10 12/3/2014
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Multiple Integrals 
11 12/3/2014
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Multiple Integrals 
12 12/3/2014
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Multiple Integrals 
13 12/3/2014 
Exercise A
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Multiple Integrals 
14 12/3/2014 
Applications
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Multiple Integrals 
15 12/3/2014 
Example: 3 
A thin plate covers the triangular region bounded by the x-axis and the lines x=1 and y=2x 
in the first quadrant. The plate’s density at the point (x,y) is δ(x, y) = 6x + 6y + 6 find the 
plate’s mass, first moments, and centre of mass about the coordinate axes
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Multiple Integrals 
16 12/3/2014
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Multiple Integrals 
17 12/3/2014 
Example: 4 
For the thin plate given in example 3 find the moments of inertia and radii of gyration about 
the coordinate axes and the origin.
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Multiple Integrals 
18 12/3/2014 
Triple integral 
D 
D 
D 
5 D
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Multiple Integrals 
19 12/3/2014 
Triple integral applications
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Multiple Integrals 
20 12/3/2014
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Multiple Integrals 
21 12/3/2014 
Example: 6 Evaluate 
( 
2푥 − 푦 
2 
+ 
푧 
3 
) 
푥= 
푦 
2 
+1 
푥=푦/2 
4 
0 
3 
0 
푑푥푑푦푑푧 
By applying the transformation 
푢 = 
2푥 − 푦 
2 
, 푣 = 
푦 
2 
, 푤 = 
푧 
3 
And integrating over an appropriate region in 푢푣푤-space. 
Solution:
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Multiple Integrals 
22 12/3/2014
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Line Integrals 
23 12/3/2014 
Suppose that 푓(푥, 푦, 푧) is a real-valued function and we 
wish to integrate it over the curve 풓 푡 = 푔 푡 풊 + 푕 푡 풋 
+ 푘 푡 풌, 푎 ≤ 푡 ≤ 푏 (shown in the figure) 
The line integral of 푓 over 퐶 is 
푓 푥, 푦, 푧 
퐶 
푑푠 
If 풓 푡 is smooth for 푎 ≤ 푡 ≤ 푏 ( 푣 = 푑풓/푑푡 is 
continuous and never 0), then the length of the curve C 
can be calculated by 
푠 푡 = 퐯(휏) 
푏 
푎 
푑휏 
Then the integral of 푓 over 퐶 can be written as 
푓 푥, 푦, 푧 
퐶 
푑푠 = 푓(푔 푡 , 푕 푡 , 푘 푡 ) 
푏 
푎 
퐯(푡) 푑푡 
Line integral can be used to find the work done by a 
force field in moving an object along a curve
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Line Integrals 
24 12/3/2014
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Line Integrals 
25 12/3/2014 
Example: 7 Integrate 푓 푥, 푦, 푧 = 푥 − 3푦2 + 푧 over the line segment C joining the origin 
to the point (1,1,1).
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Line Integrals 
26 12/3/2014 
Example: 8 Evaluate 2푥 푐 푑푠, where C consists of the arc 퐶1 of the parabola 푦 = 푥2 from 
(0,0) to (1,1) followed by the vertical line segment 퐶2 from (1,1) to (2,2). 
8 
8
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Line Integrals 
27 12/3/2014
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Multiple Integrals 
28 12/3/2014 
إليكم أربعة عشر فرقًا يميز تفكير الناجح عن تفكير الفاشل، أدعوكم إلى التأمل فيها بعمق ثم إلى تغيير نمط تفكيركم، 
لينسجم مع تفكير الناجحين وليتنافر مع تفكير الفاشلين: 
1. الناجح يفكر في الحل، والفاشل يفكر في المشكلة. 
2. الناجح لا تنضب أفكاره، والفاشل لا تنضب أعذاره. 
3. الناجح يساعد الآخرين، والفاشل يتوقع المساعدة من الآخرين. 
4. الناجح يرى حل ا في كل مشكلة، والفاشل يرى مشكلة في كل حل. 
5. الناجح يقول: "الحل صعب لكنو ممكن" والفاشل يقول: "الحل ممكن ولكنو صعب". 
6. الناجح يعتبر الإنجاز التزااما يلبيو، والفاشل لا يرى في الإنجاز أكثر من وعد يعطيو. 
7. الناجح لديو أحلم يحققها، والفاشل لديو أوىام وأضغاث أحلم يبددىا. 
8. الناجح يقول: "عامل الناس كما تحب أن يعاملوك، والفاشل يقول : اخدع الناس قبل أن يخدعوك. 
9. الناجح يرى في العمل أمل، والفاشل يرى في العمل ألم. 
10 .الناجح ينظر للمستقبل ويتطلع لما ىو ممكن، والفاشل ينظر للماضي ويتطلع لما ىو مستحيل. 
11 .الناجح يختار ما يقول، والفاشل يقول دون أن يختار. 
12 .الناجح يناقش بقوة وبلغة لطيفة، والفاشل يناقش بضعف وبلغة فظة. 
13 .الناجح يتمسك بالقيم ويتنازل عن الصغائر، والفاشل يتشبث بالصغائر ويتنازل عن القيم. 
14 .الناجح يصنع الأحداث، والفاشل تصنعو الأحداث. 
ىذه ىي صفات الفاشلين.. تعلمها ولكن لا تمارسها.
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Surface Integrals 
29 12/3/2014 
Suppose that a surface S has a vector equation 
풓 푢, 푣 = 푥 푢, 푣 풊 + 푦 푢, 푣 풋 + 푧 푢, 푣 풌 푢, 푣 ∈ 퐷 
Assume that the parameter domain D is a rectangle and is 
divided into sub rectangles 푅푖푗 with dimensions Δ푢 and Δ푣. Then 
the surface 푆 is divided into corresponding patches 푆푖푗 as in 
figure here. 
The surface integral of 풇 over the surface 푺 is 
푓(푥, 푦, 푧) 
푠 
푑푆 = lim 
푚,푛→∞ 
푓(푃푖푗 )Δ푆푖푗 
푛 
푗=1 
푚 
푖=1 
Δ푆푖푗 ≈ 풓푢 + 풓푣 Δ푢Δ푣 
where 
풓푢 = 
휕푥 
휕푢 
풊 + 
휕푦 
휕푢 
풋 + 
휕푧 
휕푢 
k and 풓푢 = 
휕푥 
휕푣 
풊 + 
휕푦 
휕푣 
풋 + 
휕푧 
휕푣 
k 
Are the tangent vectors at a corner of 푺풊풋 
푓(푥, 푦, 푧) 
푠 
푑푆 = 푓(푟 푢, 푣 ) 푟푢 × 푟푣 푑퐴 
퐷 
Surface integral can be used to find the rate of fluid flow across 
a surface
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Surface Integrals 
30 12/3/2014 
Example: 9 compute the surface integral 푥2 
푠 푑푆, where 푆 is the unit sphere 
푥2 + 푦2 + 푧2 = 1.
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Surface Integrals 
31 12/3/2014
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Surface Integrals 
32 12/3/2014 
Example: 9 Find the flux of 
the vector field 푭 푥, 푦, 푧 
= 푧풊 + 푦풋 + 푥풌 
Across the unit sphere 
푥2 + 푦2 + 푧2 = 1.
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Surface Integrals 
33 12/3/2014
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Partial differentiation and application 
34 12/3/2014 
Let 푓(푥, 푦) be a function with two variables. If we keep 푦 constant and 
differentiate 푓 (assuming 푓 is differentiable) with respect to the variable 푥, 
we obtain what is called the partial derivative of 푓 with respect to 푥 which is 
denoted by 
휕푓 
휕푥 
= 푓푥 = lim 
ℎ→0 
푓 푥 + 푕, 푦 − 푓(푥, 푦) 
푕 
Similarly if we keep 푥 constant and differentiate 푓 (assuming 푓 is 
differentiable) with respect to the variable 푦, we obtain what is called 
the partial derivative of 푓 with respect to 푦 which is denoted by 
휕푓 
휕푦 
표푟푓푦 = lim 
푘→0 
푓 푥, 푦 + 푘 − 푓(푥, 푦) 
푘
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Partial differentiation and application 
35 12/3/2014 
Example 10: Find the partial derivatives 푓푥 and 푓푥 if 푓(푥 , 푦) is given by 
1. 푓 푥, 푦 = 푥2푦 + 2푥 + 푦 
2. 푓 푥, 푦 = 푠푖푛 푥푦 + 푐표푠 푥 
3. 푓 푥, 푦 = 푥푒푥푦 
4. 푓 푥, 푦 = ln(푥2 + 2 푦) 
5. 푓 푥, 푦 = 푦푥2 + 2 푦 
6. 푓 푥, 푦 = 푥푒푥 + 푦 
7. 푓(푥, 푦) = ln(2푥 + 푦푥) 
8. 푓(푥, 푦) = 푥sin (푥 − 푦) 
Example 11: Find the second partial derivatives 푓푥푥, 푓푥푦, 푓푦푥, and 푓푦푦 if 
푓 푥 , 푦 = 푥3 + 푥2푦3 − 2푦2
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Partial Differential Equations 
12/3/2014 36 
Partial derivatives occur in partial differential equations that express certain 
physical laws. 
For instance, the partial differential equation 
휕2푢 
휕푥2 + 
휕2푢 
휕푥2 = 0 
is called Laplace’s equation after Pierre Laplace (1749–1827). Solutions of this 
equation are called harmonic functions ; they play a role in problems of heat 
conduction, fluid flow, and electric potential.
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Partial Differential Equations 
12/3/2014 37 
Example 12: Show that the function 푢(푥, 푦) = 푒푥 sin 푦 is the solution of the 
Laplace’s equation.
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Partial Differential Equations 
12/3/2014 38 
The wave equation 
휕2푢 
휕푡2 = 푎2 휕2푢 
휕푥2 describes the motion of a waveform, which 
could be an ocean wave, a sound wave, a light wave, or a wave traveling along 
a vibrating string. For instance, 푢 푥, 푡 if represents the displacement of a 
vibrating violin string at time 푡 and at a distance 푥 from one end of the 
string as in Figure below, then 푢 푥, 푡 satisfies the wave equation. Here the 
constant 푎 depends on the density of the string and on the tension in the 
string
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Partial Differential Equations 
12/3/2014 39 
Example 13: verify that the function 푢(푥, 푡) = sin(푥 − 푎푡) satisfies the wave 
equation.
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Partial Differential Equations 
12/3/2014 40 
Exercises: 
1. Use the definition of partial derivatives as limits to find 푓푥 푥, 푦 and 
푓푦 푥, 푦 . 
푓 푥, 푦 = 푥푦2 − 푥3푦 
푓 푥, 푦 = 푥 (푥 + 푦2) 
2. Verify that the function 푢 = 
1 
푥2+푦2+푧2 is a solution of the three-dimensional 
Laplace equation 푢푥푥 + 푢푦푦 + 푢푧푧 = 0 
3. Verify that the function 푧 = ln(푒푥 + 푒푦) is a solution of the differential 
equations 휕푧 
휕푥 
+ 
휕푧 
휕푦 
= 1 and 휕2푧 
휕푥2 
휕2푧 
휕푦2 − 
휕2푧 
휕푥휕푦 
2 
= 0
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Infinite Series 
12/3/2014 41 
A sequence can be thought of as a list of numbers written in a definite 
order: 
푎1, 푎2, 푎3, 푎4, … , 푎푛, … = 푎푛 
∞ 
The number 푎1 is called the first term, 푎2 is the second term, and in general 
푎푛 is the nth term. We will deal exclusively with infinite sequences and so 
each term 푎푛 will have a successor 푎푛+1. 
If we try to add the terms of an infinite sequence 푎푛 
∞ we get as expression 
of the form 푎1 + 푎2 + 푎3 + 푎4 + ⋯ + 푎푛 + ⋯ which is called an infinite 
series or just a series and is donated, for short, by the symbol 푎푛 
∞푛 
=1 or 
푎푛. 
1 
2푛 
∞ 
푛=1 
= 
1 
2 
+ 
1 
4 
+ 
1 
8 
+ 
1 
16 
+ ⋯ + 
1 
2푛 + ⋯ = 1
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Infinite Series 
12/3/2014 42 
Convergent and Divergent series:
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Infinite Series 
12/3/2014 43
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Infinite Series 
12/3/2014 44 
Example 14: Find the sum of the geometric series 
5 − 
10 
3 
+ 
20 
9 
− 
40 
27 
+ ⋯
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Infinite Series 
12/3/2014 45 
Example 15: Is the series 22푛31−푛 ∞푛 
=1 convergent or divergent?
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Infinite Series 
12/3/2014 46 
Example 16: Find the sum of the series 푥푛 ∞푛 
=0 , where 푥 < 1.
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Infinite Series 
12/3/2014 47 
Theorems
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Infinite Series 
12/3/2014 48 
Theorems
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Infinite Series 
12/3/2014 49 
Theorems
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Infinite Series 
12/3/2014 50 
Theorems
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Infinite Series 
12/3/2014 51 
Examples 
Example 17: show that the series ( 
1 
푛 푛+1 
) ∞푛 
=1 is convergent and find its sum.
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Infinite Series 
12/3/2014 52 
Examples 
So the series is convergent and 
Hence, the summation 
Example 18: Find the sum of the series ( 
3 
푛 푛+1 
+ 
1 
2푛) ∞푛 
=1 .
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Infinite Series 
12/3/2014 53 
STRATEGY FOR TESTING SERIES 
Several ways to examine the convergence and divergence of series; the problem is to decide 
which test to use on which series. There are no hard and fast rules about which test to 
apply to a given series, but you may find the following advice of some use. 
The main strategy is to classify the series according to its form. 
1. If the series is of the form 1 
푛푃, it is a P-series, which we know to be convergent if 
푃 > 1 and divergent if 푃 ≤ 1 . 
2. If the series has the form 푎푟푛−1or 푎푟푛, it is a geometric series, which converges if 
푟 < 1 and diverges if 푟 ≥ 1 . Some preliminary algebraic manipulation may be 
required to bring the series into this form.
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Infinite Series 
12/3/2014 54 
STRATEGY FOR TESTING SERIES 
3. If the series has a form that is similar to a P-series or a geometric series, then one of 
the comparison tests should be considered. In particular, if 푎푛 is a rational function 
or an algebraic function of (involving roots of polynomials), then the series should be 
compared with a P-series. The comparison tests apply only to series with positive 
terms, but if 푎푛has some negative terms, then we can apply the comparison test to 
푎푛 and test for absolute convergence. 
4. If you can see at a glance that lim 
푛→∞ 
푎푛 ≠ 0, then the Test for Divergence should be 
used. 
5. If the series is of the form (−1)푛−1 푏푛 or (−1)푛 푏푛, then the Alternating Series 
Test is an obvious possibility. 
6. Series that involve factorials or other products (including a constant raised to the nth 
power) are often conveniently tested using the Ratio Test. Bear in mind that 
푎푛+1 
푎푛 → 1 as 푛 → ∞ for all p-series and therefore all rational or algebraic 
functions of n. Thus the Ratio Test should not be used for such series.
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Infinite Series 
12/3/2014 55 
STRATEGY FOR TESTING SERIES 
7. If 푎푛 is of the form (푏푛)푛, then the Root Test may be useful. 
8. If 푎푛 = 푓(푛) , where 푓(푥) 
∞ 
1 푑푥 is easily evaluated, then the Integral Test is effective 
(assuming the hypotheses of this test are satisfied).
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Infinite Series 
12/3/2014 56 
Exercise 
Determine whether the series is convergent or divergent. If it is convergent, find its sum. 
1. 1 
2푛 
∞푛 
=1 2. 푛+1 
2푛−3 
∞푛 
=1 3. 푘2 
푘2−1 
∞푘 
=2 
4. 2 푛 ∞푛 
=1 5. ln 
푛2+1 
2푛2+1 
∞푛=1 6. (cos 1)푘 ∞푘 
=1
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Power Series 
12/3/2014 57 
A power series is a series of the form 
푐푛푥푛 ∞푛 
=0 = 푐0+푐1푥 +푐2푥2+푐3푥3+푐4푥4+… . 
where 푥 is a variable and 푐푛’s are constants called coefficients of the series. 
What will happen when 푥 = 1? 
A power series may converge for some values of and diverge for other values of . The sum of 
the series is a function 
푓 푥 = 푐0+푐1푥 +푐2푥2+…+푐푛푥푛 + … . 
What will happen when 푐푛 = 1for all n? 
The power series becomes the geometric series 
푥푛 ∞푛 
=0 =1+푥 +푥2+푥3+푥4+… . 
which converges when−1 ≤ 푥 ≤ 1 and diverges when 푥 ≥ 1. 
More generally, a series of the form 
푐푛(푥 − 푎)푛 ∞푛 
=0 = 푐0+푐1(푥 − 푎) + 푐2(푥 − 푎)2+…+푐푛(푥 − 푎)푛+… . 
is called a power series in 푥 − 푎 or a power series centred at 푎 or a power series about 푎.
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Power Series 
12/3/2014 58 
푐푛(푥 − 푎)푛 ∞푛 
=0 = 푐0+푐1(푥 − 푎)+ 푐2(푥 − 푎)2+…+푐푛(푥 − 푎)푛+… . 
we have adopted the convention that 푥 − 푎 0 = 1 even when 푥 = 푎. Notice also that 
when 푥 = 푎, all of the terms are 0 for 푛 ≥ 1 and so this power series always converges 
when 푥 = 푎. 
Example 19: For what values of 푥 is the series 푛! 푥푛 ∞푛 
=0 convergent?
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Power Series 
12/3/2014 59 
Example 20: For what values of 푥 does this series (푥 − 3)푛/푛 ∞푛 
=1 converge?
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Power Series 
12/3/2014 60 
The number 푅 in case (iii) is called the radius of convergence of the power series.
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Power Series 
12/3/2014 61 
REPRESENTATIONS OF FUNCTIONS AS POWER SERIES: 
As we can see from the expression of a power series it is a polynomial with infinite number 
of terms, so it can be used to represent functions, here we are going to know how this 
happens. 
From example 16 we know that: 
1 
1 − 푥 
= 1 + 푥 + 푥2 + 푥3 + ⋯ = 푥2 
∞ 
푛=0 
푓표푟 푥 < 1 … … … … … (1) 
Here we were able to represent the function 1 
1−푥 by the power series 푥2 ∞푛 
=0 푓표푟 푥 
< 1
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Power Series 
12/3/2014 62 
Example 21 : Express 1/(1 − 푥2) as the sum of a power series and find the interval of 
convergence.
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Power Series 
12/3/2014 63 
Example 22 : Find a power series representation for 1/(푥 + 2) 
Example 23 : Find a power series representation for 푥3/(푥 + 2)
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Power Series 
12/3/2014 64 
REPRESENTATIONS OF FUNCTIONS AS POWER SERIES:
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Power Series 
12/3/2014 65 
Example 24 : Express1 1 − 푥 2 as a power series by differentiation Equation 1. What is 
the radius of convergence?
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Power Series 
12/3/2014 66 
Example 25 : Find a power series representation for ln(1 − 푥) and its radius of 
convergence?
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Taylor & Maclaurin Series 
12/3/2014 67 
Previously we found power series representations for a certain restricted class of functions. 
Here we investigate more general problems: Which functions have power series 
representations? How can we find such representations? 
Let’s start with 푓 which is any function that can be represent with a power series; 
푓 푥 = 푐0 + 푐1 푥 − 푎 + 푐2(푥 − 푎)2+푐3(푥 − 푎)3+푐4(푥 − 푎)4+ ⋯ 푥 − 푎 < 푅 (1) 
The task here is to find the values of 푐푛 that must be in terms of 푓. To begin, as 
mentioned previously when 푥 = 푎 in Equation (1) then 푓(푎) = 푐0. 
Differentiating Equation (1) gives 
푓′(푥) = 푐1 + 2푐2 푥 − 푎 + 3푐3 푥 − 푎 2 + 4푐4 푥 − 푎 3 + ⋯ 푥 − 푎 < 푅 (2) 
and substituting of 푥 = 푎 in Equation (2) gives 푓′(푎) = 푐1 
Differentiating Equation (2) gives 
푓′′ 푥 = 2푐2 + 2 . 3푐3 푥 − 푎 + 3 . 4푐4 푥 − 푎 2 + ⋯ 푥 − 푎 < 푅 (3) 
Again we put x=a in Equation (3). The result is 푓′′ 푎 = 2푐2 
Repeating the process we get 푓′′′ 푎 = 3! 푐3 
and 푓(푛) 푎 = 2 . 3 . 4 . 5 . … . 푛푐푛 = 푛! 푐푛
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Taylor & Maclaurin Series 
12/3/2014 68 
Solving this equation for the nth coefficient 푐푛, We get 푐푛 = 
푓(푛)(푎) 
푛! 
THEOREM T&M 1: if 푓 has a power series representation (expansion) at a, that is, if 
푓 푥 = 
푓 푛 (푎) 
푛! 
∞ 
푛=0 
(푥 − 푎)푛 푥 − 푎 < 푅 
Then its coefficients are given by the formula 푐푛 = 
푓(푛)(푎) 
푛! 
Substituting this formula for back into the series, we see that if has a power series expansion at, 
then it must be of the following form. 
푓 푥 = 
푓 푛 (푎) 
푛! 
∞ 
푛=0 
(푥 − 푎)푛= 푓 푎 + 
푓′ 푎 
1! 
(푥 − 푎) + 
푓′′(푎) 
2! 
(푥 − 푎)2+ 
푓′′′(푎) 
3! 
(푥 − 푎)3+ ⋯ 
The series is called the Taylor series of the function 푓 at 푎 or about 푎 or centred at 푎 for the 
special case 푎=0 the Taylor series becomes Maclaurin series 
푓 푥 = 
푓 푛 (0) 
푛! 
∞ 
푛=0 
푥푛 = 푓 0 + 
푓′(0) 
1! 
푥 + 
푓′′(0) 
2! 
푥2 + 
푓′′′(0) 
3! 
푥3 + ⋯
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Taylor & Maclaurin Series 
12/3/2014 69 
Example 26 : Find the Maclaurin series of the function 푓 푥 = 푒푥 and its radius of 
convergence?
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Taylor & Maclaurin Series 
12/3/2014 70 
From Theorem T&M 1 and example 26 we conclude that if 푒푥 has a power series expansion at 0, 
then 푒푥 = 푥푛 
푛! 
∞푛 
=0 . 
So how can we determine whether 푒푥 does have a power series representation? 
Let’ s investigate the more general question: Under what circumstances is a function equal to 
the sum of its Taylor series? In other words, if 푓 has derivatives of all orders, when is it true that 
푓 푥 = 푓 푛 (푎) 
푛! 
∞푛 
=0 (푥 − 푎)푛 
As with any convergent series, this means that 푓 푥 is the limit of the sequence of partial sums. 
In the case of the Taylor series, the partial sums are 
푇푛 푥 = 
푓 푖 (푎) 
푖! 
푛 
푖=0 
(푥 − 푎)푖 
= 푓 푎 + 
푓′ 푎 
1! 
푥 − 푎 + 
푓′′ 푎 
2! 
푥 − 푎 2 + 
푓′′′ 푎 
3! 
푥 − 푎 3 + ⋯ 
+ 
푓 푛 (푎) 
푛! 
(푥 − 푎)푛 
Notice that 푇푛 is a polynomial of degree 푛 called the nth-degree Taylor polynomial of 푓 at a.
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Taylor & Maclaurin Series 
12/3/2014 71 
The first the second, and the third sums are 
푇1 푥 = 1 + 푥. 
푇2 푥 = 1 + 푥 + 
푥2 
2! 
. 
푇3 푥 = 1 + 푥 + 
푥2 
2! 
+ 
푥3 
3! 
. 
In general, f(x) is the sum of its Taylor series if 푓 푥 = lim 
푛→∞ 
푇푛(푥) 
If we let 푅푛 푥 = 푓 푥 − 푇푛 푥 so that 푓 푥 = 푇푛 푥 + 푅푛 푥 
푅푛 푥 is called the reminder of the Taylor series. If we can somehow show that lim 
푛→∞ 
푅푛 푥 = 0, 
then it follows that lim 
푛→∞ 
푇푛 푥 = lim 
푛→∞ 
[푓 푥 − 푅푛 푥 ] = 푓 푥 − lim 
푛→∞ 
푅푛 푥 = 푓(푥)
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Taylor & Maclaurin Series 
12/3/2014 72
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Taylor & Maclaurin Series 
12/3/2014 73 
Example 27: find a. 푒−푥2 
푑푥. 푏. 푒−푥2 1 
0 푑푥.
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Taylor & Maclaurin Series 
12/3/2014 74 
Example 28: find lim 
푥→0 
푒푥−1−푥 
푥2
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Taylor & Maclaurin Series 
12/3/2014 75 
Example 29: find the first three nonzero terms in the Maclaurin series for 
a. 푒푥 sin 푥 
b. tan 푥
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Taylor & Maclaurin Series 
12/3/2014 76 
Example 29: find the first three nonzero terms in the Maclaurin series for 
a. 푒푥 sin 푥 
b. tan 푥
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Fourier Series 
12/3/2014 77 
Fourier series are infinite series that represent periodic functions in terms of cosines and 
sines. As such, Fourier series are of greatest importance to the engineer and applied 
mathematician. To define Fourier series, we first need some background material. A 
function 푓(푥) is called a periodic function if 푓( 푥) is defined for all real 푥, except possibly at 
some points, and if there is some positive number p, called a period of 푓( 푥), such that 
푓 푥 + 푝 = 푓(푥) 
Periodic function of period p
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Fourier Series 
12/3/2014 78 
the fundamental period 푓 푥 + 푛푝 = 푓(푥) 
Cosine and sine functions having the period 2
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Fourier Series 
12/3/2014 79 
The series to be obtained will be a trigonometric series, that is, a series of the form 
푎0 + 푎1 cos 푥 + 푏1 sin 푥 + 푎2 cos 2푥 + 푏2 sin 2푥 + ⋯ = 푎0 + 푎푛 cos 푛푥 + 푏푛 sin 푛푥 
∞ 
푛→1 
. 
푎0, 푎1, 푏1, 푎2, 푏2, … are constants, called the coefficients of the series. We see that each term 
has the period 2휋Hence if the coefficients are such that the series converges, its sum will be a 
function of period 2휋. 
푓(푥) = 푎0 + 푎푛 cos 푛푥 + 푏푛 sin 푛푥 
∞ 
푛→1 
Is the Fourier Series of 푓(푥) with Fourier Coefficients
جامعة المنيا كلية الهندسة 
قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة 
Start 
Fourier Series 
To be continued

Biomedical engineering mathematics i

  • 1.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Engineering Mathematics I 2014/2015 1 12/3/2014
  • 2.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start This programme unit aims to: The programme unit aims to provide a basic course in calculus, algebra, and numerical analysis to be used in BME to students with A-level mathematics. Prerequisite knowledge: Knowledge of Integration, Differentiation, Microsoft Office Excel is required for taking this programme unit 2 12/3/2014
  • 3.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start General & Transferable Practical & Professional Intellectual Knowledge & Understanding a1- Define the concepts related to Engineering Mathematics a2- Specify the different applications of differential equations, Fourier series, combinations and Interpolation. a3- Discuss solving the DE with series, and special functions a4- Distinguish between ODE and linear DE. c1- Merge the engineering knowledge and understanding to model different Biomedical systems. c2- Relate solution of DE to real life problems . b1- Analyse different systems using DE b2- Select the suitable method to solve a DE system b3- Apply the interpolation to curve fitting b4- Represent different functions with Fourier series d1- Communicate effectively using written, oral d2- Use information technology, IT, effectively 3 12/3/2014 The Intended Learning Outcomes; ILO’s
  • 4.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start List of Topics Topic 01 • Multiple, line and surface integrals Topic 02 • Partial differentiation and application Topic 03 • Infinite Series Topic 04 • Power Series Topic 05 • Fourier Series Topic 06 • Higher degrees First Order ODE and applications Topic 07 • Linear DE and applications Topic 08 • Combinations and Curves Interpolation Topic 09 • Series solution of DE Topic 10 • Special Functions 4 12/3/2014
  • 5.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start References • Advanced Engineering Mathematics, Erwin Kreyszig, 9th Edition, • Thomas' Calculus: Early Transcendentals: Media Upgrade. Weir, M.D., et al., 2008: Pearson Addison-Wesley. References to chapters will be given from time to time Student is required to search and read any other books or websites related to the subjects introduced 5 12/3/2014
  • 6.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Teaching and Learning Methods • Lectures. • Office hours • Team work. • Self learning Students Assessment Methods and Schedule • Tutorial (every week) • Reports (scheduled by instructors) • Written mid-term exam (Week# 8 or 9 ) • Written final exam (Scheduled by the Faculty Council) Weighing of assessments Methods • Semester work (Tutorial and Reports) 20 % • Written mid-term exam 20 % • Written final exam 60 % • Total 100 % 6 12/3/2014
  • 7.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start 1 • Multiple Integrals 2 • Line Integrals 3 • Surface Integrals Topic 1: Multiple, line and surface integrals 7 12/3/2014
  • 8.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Multiple Integrals 8 12/3/2014 Integration Another basic concept of calculus that will be used extensively is the Riemann integral. The Riemann integral of the function 푓 on the interval [푎, 푏] is the following limit 푓 푥 푏 푎 푑푥 = lim 푚푎푥Δ푥푖⟶0 푓 푧푖 Δ푥푖 , 푛 푖=1 Where the numbers 푥0, 푥1, …….., 푥푛 satisfy 푎 = 푥0 ≤ 푥1 ≤ …. ≤ 푥푛 = 푏 , where Δ푥푖 = 푥푖 −푥푖−1 , for each 푖 = 1,2, … . , 푛, and 푧푖 is an arbitrarily chosen in the interval [푥푖−1,푥푖]. Def. 1 Fig. 1
  • 9.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Multiple Integrals 9 12/3/2014 The additivity property for rectangular regions holds for regions bounded by continuous curves
  • 10.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Multiple Integrals 10 12/3/2014
  • 11.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Multiple Integrals 11 12/3/2014
  • 12.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Multiple Integrals 12 12/3/2014
  • 13.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Multiple Integrals 13 12/3/2014 Exercise A
  • 14.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Multiple Integrals 14 12/3/2014 Applications
  • 15.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Multiple Integrals 15 12/3/2014 Example: 3 A thin plate covers the triangular region bounded by the x-axis and the lines x=1 and y=2x in the first quadrant. The plate’s density at the point (x,y) is δ(x, y) = 6x + 6y + 6 find the plate’s mass, first moments, and centre of mass about the coordinate axes
  • 16.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Multiple Integrals 16 12/3/2014
  • 17.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Multiple Integrals 17 12/3/2014 Example: 4 For the thin plate given in example 3 find the moments of inertia and radii of gyration about the coordinate axes and the origin.
  • 18.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Multiple Integrals 18 12/3/2014 Triple integral D D D 5 D
  • 19.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Multiple Integrals 19 12/3/2014 Triple integral applications
  • 20.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Multiple Integrals 20 12/3/2014
  • 21.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Multiple Integrals 21 12/3/2014 Example: 6 Evaluate ( 2푥 − 푦 2 + 푧 3 ) 푥= 푦 2 +1 푥=푦/2 4 0 3 0 푑푥푑푦푑푧 By applying the transformation 푢 = 2푥 − 푦 2 , 푣 = 푦 2 , 푤 = 푧 3 And integrating over an appropriate region in 푢푣푤-space. Solution:
  • 22.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Multiple Integrals 22 12/3/2014
  • 23.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Line Integrals 23 12/3/2014 Suppose that 푓(푥, 푦, 푧) is a real-valued function and we wish to integrate it over the curve 풓 푡 = 푔 푡 풊 + 푕 푡 풋 + 푘 푡 풌, 푎 ≤ 푡 ≤ 푏 (shown in the figure) The line integral of 푓 over 퐶 is 푓 푥, 푦, 푧 퐶 푑푠 If 풓 푡 is smooth for 푎 ≤ 푡 ≤ 푏 ( 푣 = 푑풓/푑푡 is continuous and never 0), then the length of the curve C can be calculated by 푠 푡 = 퐯(휏) 푏 푎 푑휏 Then the integral of 푓 over 퐶 can be written as 푓 푥, 푦, 푧 퐶 푑푠 = 푓(푔 푡 , 푕 푡 , 푘 푡 ) 푏 푎 퐯(푡) 푑푡 Line integral can be used to find the work done by a force field in moving an object along a curve
  • 24.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Line Integrals 24 12/3/2014
  • 25.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Line Integrals 25 12/3/2014 Example: 7 Integrate 푓 푥, 푦, 푧 = 푥 − 3푦2 + 푧 over the line segment C joining the origin to the point (1,1,1).
  • 26.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Line Integrals 26 12/3/2014 Example: 8 Evaluate 2푥 푐 푑푠, where C consists of the arc 퐶1 of the parabola 푦 = 푥2 from (0,0) to (1,1) followed by the vertical line segment 퐶2 from (1,1) to (2,2). 8 8
  • 27.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Line Integrals 27 12/3/2014
  • 28.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Multiple Integrals 28 12/3/2014 إليكم أربعة عشر فرقًا يميز تفكير الناجح عن تفكير الفاشل، أدعوكم إلى التأمل فيها بعمق ثم إلى تغيير نمط تفكيركم، لينسجم مع تفكير الناجحين وليتنافر مع تفكير الفاشلين: 1. الناجح يفكر في الحل، والفاشل يفكر في المشكلة. 2. الناجح لا تنضب أفكاره، والفاشل لا تنضب أعذاره. 3. الناجح يساعد الآخرين، والفاشل يتوقع المساعدة من الآخرين. 4. الناجح يرى حل ا في كل مشكلة، والفاشل يرى مشكلة في كل حل. 5. الناجح يقول: "الحل صعب لكنو ممكن" والفاشل يقول: "الحل ممكن ولكنو صعب". 6. الناجح يعتبر الإنجاز التزااما يلبيو، والفاشل لا يرى في الإنجاز أكثر من وعد يعطيو. 7. الناجح لديو أحلم يحققها، والفاشل لديو أوىام وأضغاث أحلم يبددىا. 8. الناجح يقول: "عامل الناس كما تحب أن يعاملوك، والفاشل يقول : اخدع الناس قبل أن يخدعوك. 9. الناجح يرى في العمل أمل، والفاشل يرى في العمل ألم. 10 .الناجح ينظر للمستقبل ويتطلع لما ىو ممكن، والفاشل ينظر للماضي ويتطلع لما ىو مستحيل. 11 .الناجح يختار ما يقول، والفاشل يقول دون أن يختار. 12 .الناجح يناقش بقوة وبلغة لطيفة، والفاشل يناقش بضعف وبلغة فظة. 13 .الناجح يتمسك بالقيم ويتنازل عن الصغائر، والفاشل يتشبث بالصغائر ويتنازل عن القيم. 14 .الناجح يصنع الأحداث، والفاشل تصنعو الأحداث. ىذه ىي صفات الفاشلين.. تعلمها ولكن لا تمارسها.
  • 29.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Surface Integrals 29 12/3/2014 Suppose that a surface S has a vector equation 풓 푢, 푣 = 푥 푢, 푣 풊 + 푦 푢, 푣 풋 + 푧 푢, 푣 풌 푢, 푣 ∈ 퐷 Assume that the parameter domain D is a rectangle and is divided into sub rectangles 푅푖푗 with dimensions Δ푢 and Δ푣. Then the surface 푆 is divided into corresponding patches 푆푖푗 as in figure here. The surface integral of 풇 over the surface 푺 is 푓(푥, 푦, 푧) 푠 푑푆 = lim 푚,푛→∞ 푓(푃푖푗 )Δ푆푖푗 푛 푗=1 푚 푖=1 Δ푆푖푗 ≈ 풓푢 + 풓푣 Δ푢Δ푣 where 풓푢 = 휕푥 휕푢 풊 + 휕푦 휕푢 풋 + 휕푧 휕푢 k and 풓푢 = 휕푥 휕푣 풊 + 휕푦 휕푣 풋 + 휕푧 휕푣 k Are the tangent vectors at a corner of 푺풊풋 푓(푥, 푦, 푧) 푠 푑푆 = 푓(푟 푢, 푣 ) 푟푢 × 푟푣 푑퐴 퐷 Surface integral can be used to find the rate of fluid flow across a surface
  • 30.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Surface Integrals 30 12/3/2014 Example: 9 compute the surface integral 푥2 푠 푑푆, where 푆 is the unit sphere 푥2 + 푦2 + 푧2 = 1.
  • 31.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Surface Integrals 31 12/3/2014
  • 32.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Surface Integrals 32 12/3/2014 Example: 9 Find the flux of the vector field 푭 푥, 푦, 푧 = 푧풊 + 푦풋 + 푥풌 Across the unit sphere 푥2 + 푦2 + 푧2 = 1.
  • 33.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Surface Integrals 33 12/3/2014
  • 34.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Partial differentiation and application 34 12/3/2014 Let 푓(푥, 푦) be a function with two variables. If we keep 푦 constant and differentiate 푓 (assuming 푓 is differentiable) with respect to the variable 푥, we obtain what is called the partial derivative of 푓 with respect to 푥 which is denoted by 휕푓 휕푥 = 푓푥 = lim ℎ→0 푓 푥 + 푕, 푦 − 푓(푥, 푦) 푕 Similarly if we keep 푥 constant and differentiate 푓 (assuming 푓 is differentiable) with respect to the variable 푦, we obtain what is called the partial derivative of 푓 with respect to 푦 which is denoted by 휕푓 휕푦 표푟푓푦 = lim 푘→0 푓 푥, 푦 + 푘 − 푓(푥, 푦) 푘
  • 35.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Partial differentiation and application 35 12/3/2014 Example 10: Find the partial derivatives 푓푥 and 푓푥 if 푓(푥 , 푦) is given by 1. 푓 푥, 푦 = 푥2푦 + 2푥 + 푦 2. 푓 푥, 푦 = 푠푖푛 푥푦 + 푐표푠 푥 3. 푓 푥, 푦 = 푥푒푥푦 4. 푓 푥, 푦 = ln(푥2 + 2 푦) 5. 푓 푥, 푦 = 푦푥2 + 2 푦 6. 푓 푥, 푦 = 푥푒푥 + 푦 7. 푓(푥, 푦) = ln(2푥 + 푦푥) 8. 푓(푥, 푦) = 푥sin (푥 − 푦) Example 11: Find the second partial derivatives 푓푥푥, 푓푥푦, 푓푦푥, and 푓푦푦 if 푓 푥 , 푦 = 푥3 + 푥2푦3 − 2푦2
  • 36.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Partial Differential Equations 12/3/2014 36 Partial derivatives occur in partial differential equations that express certain physical laws. For instance, the partial differential equation 휕2푢 휕푥2 + 휕2푢 휕푥2 = 0 is called Laplace’s equation after Pierre Laplace (1749–1827). Solutions of this equation are called harmonic functions ; they play a role in problems of heat conduction, fluid flow, and electric potential.
  • 37.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Partial Differential Equations 12/3/2014 37 Example 12: Show that the function 푢(푥, 푦) = 푒푥 sin 푦 is the solution of the Laplace’s equation.
  • 38.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Partial Differential Equations 12/3/2014 38 The wave equation 휕2푢 휕푡2 = 푎2 휕2푢 휕푥2 describes the motion of a waveform, which could be an ocean wave, a sound wave, a light wave, or a wave traveling along a vibrating string. For instance, 푢 푥, 푡 if represents the displacement of a vibrating violin string at time 푡 and at a distance 푥 from one end of the string as in Figure below, then 푢 푥, 푡 satisfies the wave equation. Here the constant 푎 depends on the density of the string and on the tension in the string
  • 39.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Partial Differential Equations 12/3/2014 39 Example 13: verify that the function 푢(푥, 푡) = sin(푥 − 푎푡) satisfies the wave equation.
  • 40.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Partial Differential Equations 12/3/2014 40 Exercises: 1. Use the definition of partial derivatives as limits to find 푓푥 푥, 푦 and 푓푦 푥, 푦 . 푓 푥, 푦 = 푥푦2 − 푥3푦 푓 푥, 푦 = 푥 (푥 + 푦2) 2. Verify that the function 푢 = 1 푥2+푦2+푧2 is a solution of the three-dimensional Laplace equation 푢푥푥 + 푢푦푦 + 푢푧푧 = 0 3. Verify that the function 푧 = ln(푒푥 + 푒푦) is a solution of the differential equations 휕푧 휕푥 + 휕푧 휕푦 = 1 and 휕2푧 휕푥2 휕2푧 휕푦2 − 휕2푧 휕푥휕푦 2 = 0
  • 41.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Infinite Series 12/3/2014 41 A sequence can be thought of as a list of numbers written in a definite order: 푎1, 푎2, 푎3, 푎4, … , 푎푛, … = 푎푛 ∞ The number 푎1 is called the first term, 푎2 is the second term, and in general 푎푛 is the nth term. We will deal exclusively with infinite sequences and so each term 푎푛 will have a successor 푎푛+1. If we try to add the terms of an infinite sequence 푎푛 ∞ we get as expression of the form 푎1 + 푎2 + 푎3 + 푎4 + ⋯ + 푎푛 + ⋯ which is called an infinite series or just a series and is donated, for short, by the symbol 푎푛 ∞푛 =1 or 푎푛. 1 2푛 ∞ 푛=1 = 1 2 + 1 4 + 1 8 + 1 16 + ⋯ + 1 2푛 + ⋯ = 1
  • 42.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Infinite Series 12/3/2014 42 Convergent and Divergent series:
  • 43.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Infinite Series 12/3/2014 43
  • 44.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Infinite Series 12/3/2014 44 Example 14: Find the sum of the geometric series 5 − 10 3 + 20 9 − 40 27 + ⋯
  • 45.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Infinite Series 12/3/2014 45 Example 15: Is the series 22푛31−푛 ∞푛 =1 convergent or divergent?
  • 46.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Infinite Series 12/3/2014 46 Example 16: Find the sum of the series 푥푛 ∞푛 =0 , where 푥 < 1.
  • 47.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Infinite Series 12/3/2014 47 Theorems
  • 48.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Infinite Series 12/3/2014 48 Theorems
  • 49.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Infinite Series 12/3/2014 49 Theorems
  • 50.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Infinite Series 12/3/2014 50 Theorems
  • 51.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Infinite Series 12/3/2014 51 Examples Example 17: show that the series ( 1 푛 푛+1 ) ∞푛 =1 is convergent and find its sum.
  • 52.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Infinite Series 12/3/2014 52 Examples So the series is convergent and Hence, the summation Example 18: Find the sum of the series ( 3 푛 푛+1 + 1 2푛) ∞푛 =1 .
  • 53.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Infinite Series 12/3/2014 53 STRATEGY FOR TESTING SERIES Several ways to examine the convergence and divergence of series; the problem is to decide which test to use on which series. There are no hard and fast rules about which test to apply to a given series, but you may find the following advice of some use. The main strategy is to classify the series according to its form. 1. If the series is of the form 1 푛푃, it is a P-series, which we know to be convergent if 푃 > 1 and divergent if 푃 ≤ 1 . 2. If the series has the form 푎푟푛−1or 푎푟푛, it is a geometric series, which converges if 푟 < 1 and diverges if 푟 ≥ 1 . Some preliminary algebraic manipulation may be required to bring the series into this form.
  • 54.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Infinite Series 12/3/2014 54 STRATEGY FOR TESTING SERIES 3. If the series has a form that is similar to a P-series or a geometric series, then one of the comparison tests should be considered. In particular, if 푎푛 is a rational function or an algebraic function of (involving roots of polynomials), then the series should be compared with a P-series. The comparison tests apply only to series with positive terms, but if 푎푛has some negative terms, then we can apply the comparison test to 푎푛 and test for absolute convergence. 4. If you can see at a glance that lim 푛→∞ 푎푛 ≠ 0, then the Test for Divergence should be used. 5. If the series is of the form (−1)푛−1 푏푛 or (−1)푛 푏푛, then the Alternating Series Test is an obvious possibility. 6. Series that involve factorials or other products (including a constant raised to the nth power) are often conveniently tested using the Ratio Test. Bear in mind that 푎푛+1 푎푛 → 1 as 푛 → ∞ for all p-series and therefore all rational or algebraic functions of n. Thus the Ratio Test should not be used for such series.
  • 55.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Infinite Series 12/3/2014 55 STRATEGY FOR TESTING SERIES 7. If 푎푛 is of the form (푏푛)푛, then the Root Test may be useful. 8. If 푎푛 = 푓(푛) , where 푓(푥) ∞ 1 푑푥 is easily evaluated, then the Integral Test is effective (assuming the hypotheses of this test are satisfied).
  • 56.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Infinite Series 12/3/2014 56 Exercise Determine whether the series is convergent or divergent. If it is convergent, find its sum. 1. 1 2푛 ∞푛 =1 2. 푛+1 2푛−3 ∞푛 =1 3. 푘2 푘2−1 ∞푘 =2 4. 2 푛 ∞푛 =1 5. ln 푛2+1 2푛2+1 ∞푛=1 6. (cos 1)푘 ∞푘 =1
  • 57.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Power Series 12/3/2014 57 A power series is a series of the form 푐푛푥푛 ∞푛 =0 = 푐0+푐1푥 +푐2푥2+푐3푥3+푐4푥4+… . where 푥 is a variable and 푐푛’s are constants called coefficients of the series. What will happen when 푥 = 1? A power series may converge for some values of and diverge for other values of . The sum of the series is a function 푓 푥 = 푐0+푐1푥 +푐2푥2+…+푐푛푥푛 + … . What will happen when 푐푛 = 1for all n? The power series becomes the geometric series 푥푛 ∞푛 =0 =1+푥 +푥2+푥3+푥4+… . which converges when−1 ≤ 푥 ≤ 1 and diverges when 푥 ≥ 1. More generally, a series of the form 푐푛(푥 − 푎)푛 ∞푛 =0 = 푐0+푐1(푥 − 푎) + 푐2(푥 − 푎)2+…+푐푛(푥 − 푎)푛+… . is called a power series in 푥 − 푎 or a power series centred at 푎 or a power series about 푎.
  • 58.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Power Series 12/3/2014 58 푐푛(푥 − 푎)푛 ∞푛 =0 = 푐0+푐1(푥 − 푎)+ 푐2(푥 − 푎)2+…+푐푛(푥 − 푎)푛+… . we have adopted the convention that 푥 − 푎 0 = 1 even when 푥 = 푎. Notice also that when 푥 = 푎, all of the terms are 0 for 푛 ≥ 1 and so this power series always converges when 푥 = 푎. Example 19: For what values of 푥 is the series 푛! 푥푛 ∞푛 =0 convergent?
  • 59.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Power Series 12/3/2014 59 Example 20: For what values of 푥 does this series (푥 − 3)푛/푛 ∞푛 =1 converge?
  • 60.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Power Series 12/3/2014 60 The number 푅 in case (iii) is called the radius of convergence of the power series.
  • 61.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Power Series 12/3/2014 61 REPRESENTATIONS OF FUNCTIONS AS POWER SERIES: As we can see from the expression of a power series it is a polynomial with infinite number of terms, so it can be used to represent functions, here we are going to know how this happens. From example 16 we know that: 1 1 − 푥 = 1 + 푥 + 푥2 + 푥3 + ⋯ = 푥2 ∞ 푛=0 푓표푟 푥 < 1 … … … … … (1) Here we were able to represent the function 1 1−푥 by the power series 푥2 ∞푛 =0 푓표푟 푥 < 1
  • 62.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Power Series 12/3/2014 62 Example 21 : Express 1/(1 − 푥2) as the sum of a power series and find the interval of convergence.
  • 63.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Power Series 12/3/2014 63 Example 22 : Find a power series representation for 1/(푥 + 2) Example 23 : Find a power series representation for 푥3/(푥 + 2)
  • 64.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Power Series 12/3/2014 64 REPRESENTATIONS OF FUNCTIONS AS POWER SERIES:
  • 65.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Power Series 12/3/2014 65 Example 24 : Express1 1 − 푥 2 as a power series by differentiation Equation 1. What is the radius of convergence?
  • 66.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Power Series 12/3/2014 66 Example 25 : Find a power series representation for ln(1 − 푥) and its radius of convergence?
  • 67.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Taylor & Maclaurin Series 12/3/2014 67 Previously we found power series representations for a certain restricted class of functions. Here we investigate more general problems: Which functions have power series representations? How can we find such representations? Let’s start with 푓 which is any function that can be represent with a power series; 푓 푥 = 푐0 + 푐1 푥 − 푎 + 푐2(푥 − 푎)2+푐3(푥 − 푎)3+푐4(푥 − 푎)4+ ⋯ 푥 − 푎 < 푅 (1) The task here is to find the values of 푐푛 that must be in terms of 푓. To begin, as mentioned previously when 푥 = 푎 in Equation (1) then 푓(푎) = 푐0. Differentiating Equation (1) gives 푓′(푥) = 푐1 + 2푐2 푥 − 푎 + 3푐3 푥 − 푎 2 + 4푐4 푥 − 푎 3 + ⋯ 푥 − 푎 < 푅 (2) and substituting of 푥 = 푎 in Equation (2) gives 푓′(푎) = 푐1 Differentiating Equation (2) gives 푓′′ 푥 = 2푐2 + 2 . 3푐3 푥 − 푎 + 3 . 4푐4 푥 − 푎 2 + ⋯ 푥 − 푎 < 푅 (3) Again we put x=a in Equation (3). The result is 푓′′ 푎 = 2푐2 Repeating the process we get 푓′′′ 푎 = 3! 푐3 and 푓(푛) 푎 = 2 . 3 . 4 . 5 . … . 푛푐푛 = 푛! 푐푛
  • 68.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Taylor & Maclaurin Series 12/3/2014 68 Solving this equation for the nth coefficient 푐푛, We get 푐푛 = 푓(푛)(푎) 푛! THEOREM T&M 1: if 푓 has a power series representation (expansion) at a, that is, if 푓 푥 = 푓 푛 (푎) 푛! ∞ 푛=0 (푥 − 푎)푛 푥 − 푎 < 푅 Then its coefficients are given by the formula 푐푛 = 푓(푛)(푎) 푛! Substituting this formula for back into the series, we see that if has a power series expansion at, then it must be of the following form. 푓 푥 = 푓 푛 (푎) 푛! ∞ 푛=0 (푥 − 푎)푛= 푓 푎 + 푓′ 푎 1! (푥 − 푎) + 푓′′(푎) 2! (푥 − 푎)2+ 푓′′′(푎) 3! (푥 − 푎)3+ ⋯ The series is called the Taylor series of the function 푓 at 푎 or about 푎 or centred at 푎 for the special case 푎=0 the Taylor series becomes Maclaurin series 푓 푥 = 푓 푛 (0) 푛! ∞ 푛=0 푥푛 = 푓 0 + 푓′(0) 1! 푥 + 푓′′(0) 2! 푥2 + 푓′′′(0) 3! 푥3 + ⋯
  • 69.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Taylor & Maclaurin Series 12/3/2014 69 Example 26 : Find the Maclaurin series of the function 푓 푥 = 푒푥 and its radius of convergence?
  • 70.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Taylor & Maclaurin Series 12/3/2014 70 From Theorem T&M 1 and example 26 we conclude that if 푒푥 has a power series expansion at 0, then 푒푥 = 푥푛 푛! ∞푛 =0 . So how can we determine whether 푒푥 does have a power series representation? Let’ s investigate the more general question: Under what circumstances is a function equal to the sum of its Taylor series? In other words, if 푓 has derivatives of all orders, when is it true that 푓 푥 = 푓 푛 (푎) 푛! ∞푛 =0 (푥 − 푎)푛 As with any convergent series, this means that 푓 푥 is the limit of the sequence of partial sums. In the case of the Taylor series, the partial sums are 푇푛 푥 = 푓 푖 (푎) 푖! 푛 푖=0 (푥 − 푎)푖 = 푓 푎 + 푓′ 푎 1! 푥 − 푎 + 푓′′ 푎 2! 푥 − 푎 2 + 푓′′′ 푎 3! 푥 − 푎 3 + ⋯ + 푓 푛 (푎) 푛! (푥 − 푎)푛 Notice that 푇푛 is a polynomial of degree 푛 called the nth-degree Taylor polynomial of 푓 at a.
  • 71.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Taylor & Maclaurin Series 12/3/2014 71 The first the second, and the third sums are 푇1 푥 = 1 + 푥. 푇2 푥 = 1 + 푥 + 푥2 2! . 푇3 푥 = 1 + 푥 + 푥2 2! + 푥3 3! . In general, f(x) is the sum of its Taylor series if 푓 푥 = lim 푛→∞ 푇푛(푥) If we let 푅푛 푥 = 푓 푥 − 푇푛 푥 so that 푓 푥 = 푇푛 푥 + 푅푛 푥 푅푛 푥 is called the reminder of the Taylor series. If we can somehow show that lim 푛→∞ 푅푛 푥 = 0, then it follows that lim 푛→∞ 푇푛 푥 = lim 푛→∞ [푓 푥 − 푅푛 푥 ] = 푓 푥 − lim 푛→∞ 푅푛 푥 = 푓(푥)
  • 72.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Taylor & Maclaurin Series 12/3/2014 72
  • 73.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Taylor & Maclaurin Series 12/3/2014 73 Example 27: find a. 푒−푥2 푑푥. 푏. 푒−푥2 1 0 푑푥.
  • 74.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Taylor & Maclaurin Series 12/3/2014 74 Example 28: find lim 푥→0 푒푥−1−푥 푥2
  • 75.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Taylor & Maclaurin Series 12/3/2014 75 Example 29: find the first three nonzero terms in the Maclaurin series for a. 푒푥 sin 푥 b. tan 푥
  • 76.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Taylor & Maclaurin Series 12/3/2014 76 Example 29: find the first three nonzero terms in the Maclaurin series for a. 푒푥 sin 푥 b. tan 푥
  • 77.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Fourier Series 12/3/2014 77 Fourier series are infinite series that represent periodic functions in terms of cosines and sines. As such, Fourier series are of greatest importance to the engineer and applied mathematician. To define Fourier series, we first need some background material. A function 푓(푥) is called a periodic function if 푓( 푥) is defined for all real 푥, except possibly at some points, and if there is some positive number p, called a period of 푓( 푥), such that 푓 푥 + 푝 = 푓(푥) Periodic function of period p
  • 78.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Fourier Series 12/3/2014 78 the fundamental period 푓 푥 + 푛푝 = 푓(푥) Cosine and sine functions having the period 2
  • 79.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Fourier Series 12/3/2014 79 The series to be obtained will be a trigonometric series, that is, a series of the form 푎0 + 푎1 cos 푥 + 푏1 sin 푥 + 푎2 cos 2푥 + 푏2 sin 2푥 + ⋯ = 푎0 + 푎푛 cos 푛푥 + 푏푛 sin 푛푥 ∞ 푛→1 . 푎0, 푎1, 푏1, 푎2, 푏2, … are constants, called the coefficients of the series. We see that each term has the period 2휋Hence if the coefficients are such that the series converges, its sum will be a function of period 2휋. 푓(푥) = 푎0 + 푎푛 cos 푛푥 + 푏푛 sin 푛푥 ∞ 푛→1 Is the Fourier Series of 푓(푥) with Fourier Coefficients
  • 80.
    جامعة المنيا كليةالهندسة قسم هندسة القوى الميكانيكية والطاقة Start Fourier Series To be continued