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Examen

Mathematical Methods in the Physical Sciences (3rd Edition) by Mary L. Boas – Solution Manual | Complete Worked Solutions for All Chapters

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Strengthen your problem-solving skills with this comprehensive solution manual for Mathematical Methods in the Physical Sciences (3rd Edition) by Mary L. Boas. This document provides detailed worked solutions covering key topics such as differential equations, linear algebra, vector analysis, Fourier series, complex variables, and special functions. Ideal for homework support, exam preparation, and mastering mathematical methods used in physics and engineering.

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,Chapter 1


1.1 (2/3)10 = 0.0173 yd; 6(2/3)10 = 0.104 yd (compared to a total of 5 yd)
1.3 5/9 1.4 9/11 1.5 7/12
1.6 11/18 1.7 5/27 1.8 25/36
1.9 6/7 1.10 15/26 1.11 19/28
1.13 $1646.99 1.15 Blank area = 1
1.16 At x = 1: 1/(1 + r); at x = 0: r/(1 + r); maximum escape at x = 0 is 1/2.

2.1 1 2.2 1/2 2.3 0
2.4 ∞ 2.5 0 2.6 ∞
2.7 e2 2.8 0 2.9 1

4.1 an = 1/2n → 0; Sn = 1 − 1/2n → 1; Rn = 1/2n → 0
4.2 an = 1/5n−1 → 0; Sn = (5/4)(1 − 1/5n) → 5/4; Rn = 1/(4 · 5n−1) → 0
4.3 an = (−1/2) n−1 → 0; Sn = (2/3)[1 − (−1/2) n] → 2/3; Rn = (2/3)(−1/2)n → 0
4.4 an = 1/3n → 0; Sn = (1/2)(1 − 1/3n) → 1/2; Rn = 1/(2 · 3n) → 0
4.5 an = (3/4)n−1 → 0; Sn = 4[1 − (3/4)n] → 4; Rn = 4(3/4)n → 0
1 1 1
4.6 an = → 0; Sn = 1 − → 1; Rn = →0
n(n + 1) n+1 n+1
1 1 (−1)n+1 (−1)n
4.7 an = (−1) n+1 + → 0 ; Sn = 1 + → 1; Rn = n + 1 → 0
n n+1 n+1
5.1 D 5.2 Test further 5.3 Test further
5.4 D 5.5 D 5.6 Test further
5.7 Test further 5.8 Test further
5.9 D 5.10 D

6.5 (a) D 6.5 (b) D
Note: In the following answers, I = R ∞ an dn; ρ = test ratio.
6.7 D, I = ∞ 6.8 D, I = ∞ 6.9 C, I = 0
6.10 C, I = π/6 6.11 C, I = 0 6.12 C, I = 0
6.13 D, I = ∞ 6.14 D, I = ∞ 6.18 D, ρ = 2
6.19 C, ρ = 3/4 6.20 C, ρ = 0 6.21 D, ρ = 5/4
6.22 C, ρ = 0 6.23 D, ρ = ∞ 6.24 D, ρ = 9/8
6.25 C, ρ = 0 6.26 C, ρ = (e/3)3 6.27 D, ρ = 100
6.28 C, ρ =P 6.29 D, ρ = 2 6.31 D, cf.
4/27 P n−2
−1
P
6.32 D, cf. P n−1 6.33 C, cf. P 2−n 6.34 C, cf. n
6.35 C, cf. n−2 6.36 D, cf. n−1/2




1

,Chapter 1 2


7.1 C 7.2 D 7.3 C 7.4 C
7.5 C 7.6 D 7.7 C 7.8 C
P
9.1 D, cf. n−1 9.2 D, an 6→ 0 P −1
9.3 C, I = P
0 9.4 D, I = ∞, or cf. n
9.5 C, cf. n−2 9.6 C, ρ = 1/4
9.7 D, ρ = 4/3 9.8 C, ρ = 1/5
9.9 D, ρ = e 9.10 D, an →
P P 0 −2
9.11 D, I = ∞, or cf.P n−1 9.12 C, cf. n
9.13 C, I = 0, or cf. n−2 9.14 C, alt. P
ser.
9.15 D, ρ = ∞, an 6→ 0 9.16 C, cf. n−2
9.17 C, ρ = 1/27 9.18 C, alt. ser.
9.19 C 9.20 C
9.21 C, ρ = 1/2
9.22 (a) C (b) D (c) k > e

10.1 |x| < √1 10.2 |x| < 3/2 10.3 |x| ≤ 1
10.4 |x| ≤ 2 10.5 All x 10.6 All x
10.7 −1 ≤ x < 1 10.8 −1 < x ≤ 1 10.9 |x| < 1
10.10 |x| ≤ 1 10.11 −5 ≤ x < 5 10.12 |x| < 1/2
10.13 −1 < x ≤ 1 10.14 |x| < 3 10.15 −1 < x < 5
10.16 −1 < x < 3 10.17 −2 < x ≤ 0 10.18 −3/4 ≤ x ≤ −1/4
10.19 |x| < 3 10.20 All x 10.21 0 ≤ x √≤ 1
10.22 No x 10.23 x > 2 or x < −4 10.24 |x| < 5/2
10.25 nπ − π/6 < x < nπ + π/6

−1/2 −1/2 (−1)n(2n − 1)!!
13.4 = 1; =
0 n (2n)!!
Answers to part (b), Problems 5 to 19:
∞ ∞
X xn+2 X 1/2 n+1
13.5 − 13.6 x (see Example 2)
1
n 0
n
∞ ∞
X (−1) nx2n 13.8
X −1/2
13.7 (−x2)n (see Problem 13.4)
(2n + 1)! n
0 ∞ 0
∞ n 4n+2
13.9 X X (−1) x
1+2 xn 13.10
(2n + 1)!
∞ 1 n n 0
∞ n 4n+1
X (−1) x X (−1) x
13.11 (2n + 1)! 13.12 (2n)!(4n + 1)
∞0 n 2n+1 0
∞ 2n+1
X (−1) x Xx
13.13 n!(2n + 1) 13.14

0 2n + 1
X −1/2 0
n x2n+1
13.15 (−1)
n 2n + 1
0
∞ 2n ∞
n
X x Xx
13.16 13.17 2
0
(2n)! oddn
n
X
∞ ∞
13.18 (−1)nx2n+1 X −1/2 x2n+1
13.19
(2n + 1)(2n + 1)! n 2n + 1
0 0
13.20 x + x2 + x3/3 − x5/30 − x6/90 · · ·
13.21 x2 + 2x4/3 + 17x6/45 · · ·
13.22 1 + 2x + 5x2/2 + 8x3/3 + 65x4/24 · · ·
13.23 1 − x + x3 − x4 + x6 · · ·

, Chapter 1 3


13.24 1 + x2/2! + 5x4/4! + 61x6/6! · · ·
13.25 1 − x + x2/3 − x4/45 · · ·
13.26 1 + x2/4 + 7x4/96 + 139x6/5760 · · ·
13.27 1 + x + x2/2 − x4/8 − x5/15 · · ·
13.28 x − x2/2 + x3/6 − x5/12 · · ·
13.29 1 + x/2 − 3x2/8 + 17x3/48 · · ·
13.30 1 − x + x2/2 − x3/2 + 3x4/8 − 3x5/8 · · ·
13.31 1 − x2/2 − x3/2 − x4/4 − x5/24 · · ·
13.32 x + x2/2 − x3/6 − x4/12 · · ·
13.33 1 + x3/6 + x4/6 + 19x5/120 + 19x6/120 · · ·
13.34 x − x2 + x3 − 13x4/12 + 5x5/4 · · ·
13.35 1 + x2/3! + 7x4/(3 · 5!) + 31x6/(3 · 7!) · · ·
13.36 u2/2 + u4/12 + u6/20 · · ·
13.37 −(x2/2 + x4/12 + x6/45 · · · )
13.38 e(1 − x2/2 + x4/6 · · · )
4
13.39 1 − (x − π/2)2/2! + (x − π/2) /4! · · ·
3
13.40 1 − (x − 1) + (x − 1)2 − (x − 1) · · ·
13.41 e3[1 + (x − 3) + (x − 3)2/2! + (x − 3)3/3! · · · ]
13.42 −1 + (x − π)2/2! − (x − π)4/4! · · ·
13.43 −[(x − π/2) + (x − π/2)3/3 + 2(x − π/2)5/15 · · · ]
13.44 5 + (x − 25)/10 − (x − 25)2/103 + (x − 25)3/(5 · 104) · · ·

14.6 Error < (1/2)(0.1)2 ÷ (1 − 0.1) < 0.0056
14.7 Error < (3/8)(1/4)2÷ (1 − 14 ) = 1/32
14.8 For x < 0, error < (1/64)(1/2)4 < 0.001
For x > 0, error < 0.001 ÷ (1 − 12) = 0.002
14.9 Term n + 1 is an+1 = (n+1)(n+2)
1 , so Rn = (n + 2)an+1.
14.10 S4 = 0.3052, error < 0.0021 (cf. S = 1 − ln 2 = 0.307)

15.1 −x4/24 − x5/30 · · · ' −3.376 × 10−16
15.2 x8/3 —14x12/45 · · · ' 1.433 × 10−16
15.3 x5/15 —2x7/45 · · · ' 6.667 × 10−17
15.4 x3/3 + 5x4/6 · · · ' 1.430 × 10−11
15.5 0 15.6 12 15.7 10!
15.8 1/2 15.9 −1/6 15.10 −1
15.11 4 15.12 1/3 15.13 −1
15.14 t − t3/3, error < 10−6 15.15 2 t3/2 − 2 t5/2, error < 1 10−7
3 5 7
15.16 e2 − 1 15.17 cos π = 0
√ 2
15.18 ln 2 15.19 2
15.20 (a) 1/8 (b) 5e (c) 9/4
15.21 (a) 0.397117 (b) 0.937548 (c) 1.291286
15.22 (a) π4/90 (b) 1.202057 (c) 2.612375
15.23 (a) 1/2 (b) 1/6 (c) 1/3 (d) — 1/2
15.24 (a) −π (b) 0 (c) −1
(d) 0 (e) 0 (f) 0
15.27 (a) 1 − vc = 1.3 × 10−5, or v = 0.999987c
(b) 1 − vc = 5.2 × 10−7
(c) 1 − vc = 2.1 × 10−10
(d) 1 − vc = 1.3 × 10−11
15.28 mc2 + 12 mv2
15.29 (a) F/W = θ + θ3/3 · · ·
(b) F/W = x/l + x3/(2l3) + 3x5/(8l5) · · ·

Información del documento

Subido en
6 de abril de 2026
Número de páginas
73
Escrito en
2025/2026
Tipo
Examen
Contiene
Preguntas y respuestas
$20.99

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