5 z ds = x 2 +4y 2 4

Like dokumenter
Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

F = x F 1 + y F 2 + z F 3 = y 2 z 2 + x 2. i j k F = xy 2 yz 2 zx 2 = i(0 ( 2yz)) j(2xz 0) + k(0 2xy) = 2yzi 2xzj 2xyk.

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

Matematikk 4, ALM304V Løsningsforslag eksamen mars da 1 er arealet av en sirkel med radius 2. F = y x = t t r = t t v = r = t t

a 2 x 2 dy dx = e r r dr dθ =

LØSNINGSFORSLAG TIL ØVING 11, TMA4105, V2008. x = r cos θ, y = r sin θ, z = 2r for 0 θ 2π, 2 2r 6. i j k. 5 r dr dθ = 8

NTNU. MA1103 Flerdimensjonal Analyse våren Maple-øving 2. Viktig informasjon. Institutt for matematiske fag. maple02 28.

y = x y, y 2 x 2 = c,

Oppgavesettet har 10 punkter 1, 2ab, 3ab, 4ab, 5abc som teller likt ved bedømmelsen.

Vi regner først ut de nødvendige partiellderiverte for å se om vektorfeltet er konservativt. z = 2z, F 2 F 2 z = 2y, F 3. x = 2x, F 3.

Vår TMA4105 Matematikk 2. Løsningsforslag Øving 6. 5 Exercise Exercise

Oppgavene er hentet fra fagets lærebok, Hass, Weir og Thomas, samt gamle eksamener.

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

I = (xy + z 2 ) dv. = z 2 dv. 1 1 x 1 x y z 2 dz dy dx,

Løsning IM

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

SIF5005 MATEMATIKK 2 VÅR r5 drdθ = 1 m. zrdzdrdθ = 1 m. zrdzdrdθ =

Oppgaver og fasit til kapittel 6

= (2 6y) da. = πa 2 3

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

Figur 1: Volumet vi er ute etter ligger innenfor de blå linjene. Planet som de røde linjene ligger i deler volumet opp i to pyramider.

EKSAMEN I FAG SIF5005 MATEMATIKK 2

r(t) = 3 cos t i + 4 cos t j + 5 sin t k. Hastigheten er simpelthen den tidsderiverte av posisjonen: r(t) = 2t i + t j + 4t 2 k.

LØSNINGSFORSLAG TMA4105 Matematikk 2 8. August 2005

Løsningsforslag, eksamen MA1103 Flerdimensjonal analyse, 8.juni 2010

Løsningsforslag til eksamen i TMA4105 matematikk 2,

UNIVERSITETET I OSLO

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

x 2 + y 2 z 2 = c 2 x 2 + y 2 = c 2 z 2,

SIF 5005 Matematikk 2 våren 2001

Øving 3. Oppgave 1 (oppvarming med noen enkle oppgaver fra tidligere midtsemesterprøver)

x t + f y y t + f z , og t = k. + k , partiellderiverer vi begge sider av ligningen x = r cos θ med hensyn på x. Da får vi = 1 sin 2 θ r sin(θ)θ x

dx = 1 1 )dx = 3 y= x . Tangentplanet til hyperboloiden i (2, 1, 3) er derfor gitt ved x 2, y 1, z 3 = 0 x 2 + 2(y 1) 2 (z 3) = 0 x + 2y 2z 3 = 2

NTNU. MA1103 Flerdimensjonal analyse våren Maple/Matlab-øving 2. Viktig informasjon. Institutt for matematiske fag

Løsningsforslag, eksamen MA1103 Flerdimensjonal analyse, vår 2009

SIF5005 Matematikk 2, 13. mai 2002 Løsningsforslag

Ma Flerdimensjonal Analyse II Øving 9

( 6z + 3z 2 ) dz = = 4. (xi + zj) 3 i + 2 ) 3 x x 4 9 y. 3 (6 2y) (6 2y)2 4 y(6 2y)

Løsning, Trippelintegraler

EKSAMEN i MATEMATIKK 30

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FAGET 5005/7 MATEMATIKK 2 1. august der k er et vilkårlig heltall. Det gir

UNIVERSITETET I OSLO

e y + ye x +2x xe y + e x +1 0 = 0

Randkurva C til flata S orienteres positivt sett ovenfra, og kan parametriseres ved: r (t) = [ sin t, cos t, sin t] dt, 0 t 2π.

(1 + x 2 + y 2 ) 2 = 1 x2 + y 2. (1 + x 2 + y 2 ) 2, x 2y

TMA4105 Matematikk 2 vår 2013

Som vanlig er enkelte oppgaver kopiert fra tidligere års løsningsforslag. Derfor kan notasjon, språk og stil variere noe fra oppgave til oppgave.

Navn/kursparallell skrives her (ved gruppearbeid er det viktig at alle fyller ut):

EKSAMENSOPPGAVE. KRAFT I og II Hall del 2 Kraft sportssenter Ingen

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN TMA4105 MATEMATIKK 2 Lørdag 14. aug 2004

Eksamensoppgaver og Matematikk 1B

I = (x 2 2x)e kx dx. U dv = UV V du. = x 1 1. k ekx x 1 ) = x k ekx 2x dx. = x2 k ekx 2 k. k ekx 2 k I 2. k ekx 2 k 1

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN I FAG SIF5005 MATEMATIKK 2

Eksamen, høsten 13 i Matematikk 3 Løsningsforslag

Løsning, Stokes setning

Vår TMA4105 Matematikk 2. Løsningsforslag Øving 2. Norges teknisk naturvitenskapelige universitet Institutt for matematiske fag

Mandag qq 4πε 0 r 2 ˆr F = Elektrisk felt fra punktladning q (følger av definisjonen kraft pr ladningsenhet ): F dl

UNIVERSITETET I OSLO

Løsning til utvalgte oppgaver fra kapittel 12 (15).

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

Løsningsforslag til øving 3

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

Eksamen IRF30014, våren 16 i Matematikk 3 Løsningsforslag

dg = ( g P0 u)ds = ( ) = 0

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

Ma Flerdimensjonal Analyse Øving 1

MAT Vår Oblig 2. Innleveringsfrist: Fredag 23.april kl. 1430

Areal mellom kurver Volum Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Løsningsforslag til øving 4

TMA4120 Matematikk 4K Høst 2015

EKSAMEN. 3. klassene, ingenørutdanning. ANTALL SIDER UTLEVERT: 5 (innkl. forside og 2 sider formler.)

Kapittel 11: Integrasjon i flere variable

Løsningsforslag eksamen TMA4105 matematikk 2, 25. mai 2005

Løsningsforslag, midtsemesterprøve MA1103, 2.mars 2010

Eksamen, høsten 14 i Matematikk 3 Løsningsforslag

EKSAMEN i MATEMATIKK 30

TMA4105 Matematikk 2 Vår 2014

Onsdag og fredag

Kap. 22. Gauss lov. Vi skal se på: Fluksen til elektrisk felt E Gauss lov. Elektrisk ledere. Integralform og differensialform

TMA4105 Matematikk2 Vår 2008

Tegn en skisse som tydelig viser integrasjonsområdet og grensene: = 1 3. dy = 1 3

FYS1120 Elektromagnetisme

Eksamen i V139A Matematikk 30

2 n+2 er konvergent eller divergent. Observer først at; 2n+2 2 n+2 = n=1. n=1. 2 n > for alle n N. Denne summen er.

Eksamen i V139A Matematikk 30

NTNU Institutt for matematiske fag. TMA4100 Matematikk 1 høsten Løsningsforslag - Øving 8. Oppgave 1. Oppgave 2

Tillegg om flateintegraler

Eksamensoppgavehefte 1. MAT1012 Matematikk 2: Mer funksjonsteori i en og flere variabler

Kurve-, flate- og volumintegraler, beregning av trykkraft

Løsningsforslag til Eksamen i MAT111

Løsningsforslag til prøveeksamen i MAT 1110, våren 2006

Oppgaver og fasit til seksjon

Volum Lengde Areal Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Oversigt [S] 12.4, 12.5, 12.7

Kurve-, flate- og volumintegraler, beregning av trykkraft

Løsningsforslag for eksamen i brukerkurs i matematikk A (MA0001)

Løsningsforslag til prøveeksamen i MAT1050, vår 2019

Transkript:

TMA45 Matematikk 2 Vår 25 Norges teknisk naturvitenskapelige universitet Institutt for matematiske fag Løsningsforslag Øving Alle oppgavenummer referer til 8. utgave av Adams & Essex Calculus: A Complete Course. 5 Exercise 4.7.2 Ved å derivere likningen for planet finner vi og derfor ds 5 z x 3, + 2 dx dy. ( ) 3 2 + 5 5 z y 4, ( ) 4 2 dx dy 5 Hvis vi kaller flaten for R har vi at arealet til R blir ds 2 dx dy R x 2 +4y 2 4 2 π 2 2 2π, der vi har brukt at en ellipse med halvakser a og b har areal πab (det er selvsagt også mulig å regne dobbeltintegralet med et iterert integral). Merk at likningen x 2 +4y 2 4 kan skrives som ( x ) 2 ( y ) 2 +, 2 slik at halvaksene blir 2 og. 6 Exercise 4.7.2 På grunn av symmetri må vi ha x ȳ, slik at det bare gjenstår å beregne z. Dette gjøres enklest ved å benytte sylinderkoordinater. Vi finner først at V 2π 2π e (x2 +y 2) dx dy re r2 dr dθ re r2 dr 3. mars 25 Side av 8

Løsningsforslag Øving gir volumet til legemet. Substitusjonen u r 2 gir V π π. Vi finner nå z V π e u du e (x 2 +y 2 ) 2π e r 2 4 4, re 2r2 dr e u du hvor vi har brukt substitusjonen u 2r 2. z dz dx dy zr dz dr dθ 7 Exercise 4.7.32 Denne oppgaven er skreddersydd for sylinderkoordinater, da D r og sylindrene er konsentriske. Vi kan beskrive legemet som Treghetsmomentet blir dermed mens massen blir {[r, θ, z] : z c, θ < 2π, a r b}. I c 2π b c 2π ρ a b a πρc 2 (b4 a 4 ), m c 2π b c 2π ρ a b a r 2 ρr dr dθ dz r 3 dr πρc(b 2 a 2 ). ρr dr dθ dz r dr dθ Ved å bruke treghetsmomentet og massen finner vi treghetsradien I D m b 2 + a 2, 2 hvor vi ser at a D b, slik man kan forvente. 3. mars 25 Side 2 av 8

Løsningsforslag Øving 8 Exercise 5.5.2 Kulen er grafen til r(φ, θ) a(sin(φ) cos(θ)i + sin φ sin(θ)j + cos(φ)k), φ π, θ < 2π. Vi har r a(cos(φ) cos(θ)i + sin(φ) sin(θ)j + cos(φ)k) φ r a( sin(φ) sin(θ)i + sin(φ) cos(θ)j) θ slik at r φ r θ i j k a cos(φ) cos(θ) a sin(φ) sin(θ) a cos(φ) a sin(φ) sin(θ) a sin(φ) cos(θ) a 2 ( sin(φ) 2 cos(θ)i + sin(φ) 2 sin(θ)j + cos(φ) sin(φ)k). Vi finner nå ds r φ r θ dφ dθ a 2 sin(φ) 4 cos(θ) 2 + sin(φ) 4 sin(θ) 2 + cos(φ) 2 sin(φ) 2 dφ dθ a 2 sin(φ) sin(φ) 2 (cos(θ) 2 + sin(θ) 2 ) + cos(φ) 2 dφ dθ a 2 sin(φ) dφ dθ, som var det vi skulle vise. 9 Exercise 5.5.4 Merk at kulen har radius 2a og at likningen for sylinderen kan skrives som x 2 + (y a) 2 a 2, slik at denne har radius a og har akse som er parallell med z-aksen og krysser xy-planet i (, a). Dette er illustrert i Figur. Fordi vi arbeider på en kule er det nyttig å gå over til kulekoordinater. Da blir kulen og sylinderen blir eller R 2a, R 2 sin(φ) 2 cos(θ) 2 + R 2 sin(φ) 2 sin(θ) 2 2aR sin(φ) sin(θ), R sin(φ) 2a sin(θ). Innsiden av sylinderen oppfyller derfor ulikheten R sin(φ) 2a sin(θ), 3. mars 25 Side 3 av 8

Løsningsforslag Øving.8.6.4.2 z -.2 -.4 -.6 -.8 - - - -.5 -.5 y.5.5 x Figur : Kulen og sylinderen i Exercise 5.5.4, med a /2. og spesielt er dette ekvivalent med sin(φ) sin(θ) på kulen. Hvis vi ytterligere begrenser oss til den delen av kulen som også ligger i første oktant er dette ekvivalent med ulikheten φ θ. På grunn av symmetri må arealet til den delen av kulen som ligger innenfor sylinderen være fire ganger arealet til den som i tillegg ligger i første oktant (se figuren). Det ønskede arealet blir nå S 4 π/2 θ (2a) 2 sin(φ) dφ dθ π/2 6a 2 ( cos(θ)) dθ 8a 2 (π 2). Exercise 5.5.5 3. mars 25 Side 4 av 8

Løsningsforslag Øving Vi finner først arealelementet. Siden z x 2 beskriver løsningene til likningen G(x, y, z) x 2 z har vi ds G G z dx dy (2x) 2 + 2 + ( ) 2 dx dy + 4x 2 dx dy. Paraboloiden skjærer flaten slik at skjæringskurven har projeksjon x 2 3x 2 y 2, eller 4x 2 + y 2 i xy-planet. Likningen beskriver en ellipse. Vi må derfor integrere over {(x, y) : x /2, y 4x 2 } siden vi befinner oss i første oktant. Vi finner S xz ds /2 4x 2 /2 /2 64 96, x x 2 + 4x 2 dy dx x 3 + 4x 2 4x 2 dx x 3 6x 4 dx u du der vi har brukt substitusjonen u 6x 4. Chapter Review 4.2 Den første ulikheten, z x 2 + y 2, beskriver det som ligger på utsiden av kjeglen z x 2 + y 2. I sylinderkoordinater er dette ekvivalent med z r. Den andre ulikheten, x 2 + y 2 2ay, () 3. mars 25 Side 5 av 8

Løsningsforslag Øving.5 z.5 - -.5 y.5.5 x -.5 - Figur 2: Legemet vi skal finne treghetsmomentet til i Chapter Review 4.2 ligger innenfor sylinderen og utenfor kjeglen. I figuren er a /2. eller x 2 + (y a) 2 a 2, beskriver det som ligger innenfor den sirkulær sylinderen med radius a og akse som er parallell med z-aksen og skjærer xy-planet i (, a). Om vi går over til sylinderkoordinater i Likning () finner vi r 2 2ar sin(θ), eller r 2a sin(θ). Vi kan derfor beskrive V som V {[r, θ, z] : θ π, r 2a sin(θ), z r} i sylinderkoordinater. Se gjerne Figur 2. Merk at vi bare behøver å inklude θ opp til π fordi sin(θ) er negativ for θ (π, 2π), som gjør at det er ingen r som oppfyller r 2a sin(θ). Dette er spesielt viktig når vi setter opp integralet, ellers vil treghetsmomentet bli feil. 3. mars 25 Side 6 av 8

Løsningsforslag Øving Treghetsmomentet til V om z-aksen blir nå I ρ ρ π 2a sin(θ) r π 2a sin(θ) π r 2 ρr dz dr dθ r 4 dr dθ 5 (2a sin(θ))5 dθ 32 π 5 ρa5 sin(θ)( cos(θ) 2 ) 2 dθ, der vi har brukt at sin(θ) 2 cos(θ) 2. Benytter vi nå substitusjonen u cos(θ) ender vi opp med I 32 5 ρa5 32 5 ρa5 52 75 ρa5. ( u 2 ) 2 du ( 2u 2 + u 4 ) du 2 Chapter Review 5.4 Planet beskriver løsningene til likningen G(x, y, z) x + y + z, slik at arealelementet blir ds G G z dx dy 2 + 2 + 2 dx dy 3 dx dy. Vi må nå finne projeksjonen av flaten ned i xy-planet for å finne ut hva vi skal integrere over. (Det kan være til hjelp å lage en skisse her.) Setter vi z i likningen for planet finner vi x + y, slik at projeksjonen ned i xy-planet er den rettvinklede trekanten begrenset av x- og y-aksen samt linjen y x for x. 3. mars 25 Side 7 av 8

Løsningsforslag Øving Vi kan nå regne ut integralet. Vi finner S xyz ds x 3 3 2 3 2 3 2 3 x xy( x y) 3 dy dx x(( x)y y 2 ) dy dx x (( x) 2 ( x)2 3 ) ( x)3 dx 4 3, x( x) 3 dx ( u)u 3 du ) ( 4 5 der vi har brukt substitusjonen u x. 3. mars 25 Side 8 av 8