UNIVERSITETET I OSLO

Like dokumenter
UNIVERSITETET I OSLO

Viktig informasjon. 1.1 Taylorrekker. Hva er Taylor-polynomet av grad om for funksjonen? Velg ett alternativ

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Viktig informasjon. 1.1 Taylorrekker. Hva er Taylor-polynomet av grad om for funksjonen? Velg ett alternativ

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Viktig informasjon. Taylorrekker

UNIVERSITETET I OSLO

Viktig informasjon. Taylorrekker

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

MAT-INF 1100 Modellering og beregninger. Fredag 12. oktober 2018 kl Vedlegg (deles ut): formelark. Tillatte hjelpemidler: ingen

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag MAT102 Vår 2018

Løsningsforslag Prøveeksamen i MAT-INF 1100, Høsten 2003

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamen i TMA4123/TMA4125 Matematikk 4M/N

MA1102 Grunnkurs i analyse II Vår 2014

Obligatorisk oppgave MAT-INF Lars Kristian Henriksen UiO

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN I NUMERISK MATEMATIKK (TMA4215)

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamensoppgave i TMA4135 Matematikk 4D

Eksamen i TMA4122 Matematikk 4M

EKSAMEN I EMNET Løsning: Mat Grunnkurs i Matematikk I Mandag 14. desember 2015 Tid: 09:00 14:00

Underveiseksamen i MAT-INF 1100, 17. oktober 2003 Tid: Oppgave- og svarark

Eksamensoppgave i TMA4135 Matematikk 4D

UNIVERSITETET I OSLO

Prøve i Matte 1000 ELFE KJFE MAFE 1000 Dato: 02. desember 2015 Hjelpemiddel: Kalkulator og formelark

Løsningsforslag. og B =

UNIVERSITETET I OSLO

Prøveunderveiseksamen i MAT-INF 1100, H-03

UNIVERSITETET I OSLO

Forside. MAT INF 1100 Modellering og beregninger. Mandag 9. oktober 2017 kl Vedlegg (deles ut): formelark. Tillatte hjelpemidler: ingen

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I BERGEN

UNIVERSITETET I BERGEN Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet. Obligatorisk innlevering 3 i emnet MAT111, høsten 2016

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I BERGEN

IR Matematikk 1. Eksamen 8. desember 2016 Eksamenstid 4 timer

Eksamensoppgave i MA1102/6102 Grunnkurs i analyse II

EKSAMEN BOKMÅL STEMMER. DATO: TID: OPPG. SIDER: VEDLEGG: 3 desember :00-13: FAGKODE: IR Matematikk 1

Eksamensoppgave i TMA4135 Matematikk 4D

= x lim n n 2 + 2n + 4

Fasit til eksamen i emnet MAT102 - Brukerkurs i matematikk II Mandag 21.september 2015

s 2 Y + Y = (s 2 + 1)Y = 1 s 2 (1 e s ) e s = 1 s s2 s 2 e s. s 2 (s 2 + 1) 1 s 2 e s. s 2 (s 2 + 1) = 1 s 2 1 s s 2 e s.

Eksamensoppgave i TMA4320 Introduksjon til vitenskapelige beregninger

Løsningsforslag. Oppgave 1 Gitt matrisene ] [ og C = A = 4 1 B = 2 1 3

UNIVERSITETET I OSLO

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

Fasit MAT102 juni 2016

Eksamensoppgave i TMA4320 Introduksjon til vitenskapelige beregninger

UNIVERSITETET I OSLO

Potensrekker Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Løsningsforslag eksamen 18/ MA1102

Fasit eksamen i MAT102 4/6 2014

Løsningsforslag til prøveunderveiseksamen i MAT-INF 1100, H-03

1 Oppgave 1 Skriveoppgave Manuell poengsum. 2 Oppgave 2 Code editor Manuell poengsum. 3 Oppgave 3 Skriveoppgave Manuell poengsum

Løsningsforslag: Eksamen i MAT111 - Grunnkurs i Matematikk I

MAT-INF1100 Oblig 1. Teodor Spæren, brukernavn teodors. September 16, 2015

1. Finn egenverdiene og egenvektorene til matrisen A = 2 1 A =

Eksamensoppgave i TMA4125 BARE TULL - LF

Prøve i Matte 1000 BYFE DAFE 1000 Dato: 03. mars 2016 Hjelpemiddel: Kalkulator og formelark. Alle svar skal grunngis. Alle deloppgaver har lik vekt.

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag MAT102 - v Jon Eivind Vatne

TMA4123M regnet oppgavene 2 7, mens TMA4125N regnet oppgavene 1 6. s 2 Y + Y = (s 2 + 1)Y = 1 s 2 (1 e s ) e s = 1 s s2 s 2 e s.

Alle svar skal grunngis. Alle deloppgaver har lik vekt.

UNIVERSITETET I OSLO

IR Matematikk 1. Utsatt Eksamen 8. juni 2012 Eksamenstid 4 timer

Potensrekker Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Eksamensoppgave i TMA4125 Matematikk 4N

Eksamensoppgave i TMA4130/35 Matematikk 4N/4D

a) Ved numerisk metode er det løst en differensiallikning av et objekt som faller mot jorden. Da, kan vi vi finne en tilnærming av akselerasjonen.

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN I MATEMATIKK 1000

MAT-INF 1100: Obligatorisk oppgave 2

UNIVERSITETET I OSLO

9 + 4 (kan bli endringer)

TMA4100 Matematikk1 Høst 2009

Løsningsforslag. og B =

TMA4123/TMA4125 Matematikk 4M/4N Vår 2013

Tidligere eksamensoppgaver

Alle svar skal grunngis. Alle deloppgaver har lik vekt.

EKSAMEN. Om eksamen. EMNE: MA2610 FAGLÆRER: Svein Olav Nyberg, Morten Brekke. Klasser: (div) Dato: 18. feb Eksamenstid:

UNIVERSITETET I OSLO. Løsningsforslag

Transkript:

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet Eksamen i: MAT-INF 11 Modellering og beregninger Eksamensdag: Mandag 1 Desember 218 Tid for eksamen: 9: 13: Oppgavesettet er på 5 sider Vedlegg: Tillatte hjelpemidler: Formelark Godkjent kalkulator Kontroller at oppgavesettet er komplett før du begynner å besvare spørsmålene Oppgave 11: 3 Oppgave 12: 1 2x 2 Oppgave 13: 1 x + x 2 Oppgave 14: yt 1 4 te2t + t + 1 Oppgave 15: yt 1 cost t 2 Oppgave 16: p 3 x 1 x + 1 + x + 1x + 2x + 1xx 1 Oppgave 17: 4439 Oppgave 18: Alle lineære funksjoner, men ikke for alle polynomer av grad 2 Oppgave 19: 21 Oppgave 11: 518 Oppgave 21 a La fx 1 x Vis ved induksjon at den k te deriverte av f er Løsning For k er utsagnet opplagt sant Anta så at f k x 1k k! x k+1 for k,, n Vi får at f n+1 x f n x 1 n n!x n 1 1 n n! n 1x n 2 1n+1 n + 1! x n+2 1n+1 n + 1! x n+1+1, som viser at induksjonshypotesen er sann også for n + 1 Dermed er induksjonshypotesen sann for alle n b Anta at vi har funnet T n fx, Taylorpolynomet til f av grad n om punktet a 2 Hvor stor må n være for at T n fx fx 1 3 for alle x 2, 3? Fortsettes på side 2

Eksamen i MAT-INF 11, Mandag 1 Desember 218 Side 2 Løsning Restleddet i Taylors formel er f n+1 c n + 1! x an+1 1n+1 n + 1! c n+2 x 2 n+1 n + 1! x 2n+1 c n+2, der c [2, x] Siden x 3 så har dette sin største mulige absoluttverdi når c 2 og x 3, slik at x 2 n+1 2 n 2 c n+2 Vi trenger derfor bare velge n slik at 2 n 2 1 3, det vil si 2 n+2 1 Det er derfor klart at vi kan velge n 8 Oppgave 22 a En funksjon f er bare kjent i de tre punktene x, x 1 1 og x 2 3 der den har verdiene f 1, f1 2, f3 2 Finn interpolasjonspolynomet px som interpolerer f i disse punktene Løsning Newtonformen til px er c + c 1 x + c 2 xx 1 Setter vi inn for de tre punktene får vi likningene 1 c 2 c + c 1 2 c + 3c 1 + 6c 2 Dette gir c 1, c 1 2 c 1, og c 2 2 c 3c 1 /6 1, slik at vi får px er px 1 x + xx 1 b Det er kjent at f er kontinuerlig Forklar hvorfor f da må ha et nullpunkt c i intervallet 1, 3 og bruk interpolasjonspolynomet px til å finne en tilnærming til c Finn også en tilnærming til 3 fxdx ved hjelp av interpolasjonspolynomet Hvis du ikke fant polynomet i a, så får du her lov til å velge deg et annet polynom Løsning Vi har at f1 <, f3 >, og det følger da fra skjæringssetningen at f har et nullpunkt i 1, 3 På samme måte har px også et nullpunkt i 1, 3, og vi kan bruke dette som vår tilnærming Dette punktet kan vi finne ved å løse 1 x + xx 1, som kan skrives x 2 2x 1 Denne har røtter 2± 8 2 1 ± 2 Her er det bare 1 + 2 som ligger i 1, 3, slik at dette blir vår tilnærming Som en tilnærming til integralet kan vi bruke 3 3 [ ] x pxdx x 2 3 3 2x 1dx 3 x2 x 9 9 3 3 Oppgave 23 kun for MAT-INF11 a Finn løsningen av differensligningen med startverdier x 3 og x 1 3 x n+2 6x n+1 + 8x n 9n Fortsettes på side 3

Eksamen i MAT-INF 11, Mandag 1 Desember 218 Side 3 Løsning De karakteriske likningen blir r 2 6r + 8, og denne har røtter 6±2 2, det vil si at røttene er 2 og 4 Den generelle løsningen på den homogene likningen blir dermed x h n C2 n + D4 n Gjetter vi på x p n An + B for den partikulære løsningen finner vi at An + 2 + B 6An + 1 + B + 8An + B A 6A + 8An + 2A + B 6A 6B + 8B 3An + 3B 4A 9n, slik at A 3, og dermed B 4, slik at x p n 3n+4 Den generelle løsningen blir dermed 3n + 4 + C2 n + D4 n Initialkravene gir nå slik at 4 + C + D 3 7 + 2C + 4D 3 C + D 1 C + 2D 2 Vi ser nå at D 1, C, slik at x n 3n + 4 4 n b Den generelle løsningen til differensligningen 9x n+2 15x n+1 + 4x n er x n C 1 3 n +D 4 3 n Vi lar x 1 For hvilke verdier av x 1 vil vi kunne få stor relativ feil når vi simulerer differensligningen med disse startverdiene på en datamaskin? Løsning Røttene i den karakteristiske likningen er 15± 225 144 18 15±9 18, som blir 4/3 og 1/3 Stor relativ feil blir mulig når D, siden avrundingsfeil vil føre til at roten 4/3 bidrar likevel, og denne vil trekke det hele mot uendelig x 1 gir at C + D 1, slik at det er tilfellet C 1, D vi bør se på, det vil si når x n 1 n 3 Dette svarer til x1 1/3 Oppgave 23 kun for MAT-IN115 Skriv en funksjon secantf, x, x1, N i Python som tar funksjonen f, startpunkter x og x 1, og N som parametre, og som kjører N iterasjoner av sekantmetoden Funksjonen skal returnere den siste verdien for x n som ble regnet ut Vi minner om at sekantmetoden finner verdien for neste iterasjon fra de to foregående ved hjelp av formelen Løsning x i x i 1 x i 1 x i 2 fx i 1 fx i 2 fx i 1 Koden under løser begge programmeringsoppgavene from math import sqrt def secantf, x, x1, N: xpp x xp x1 Fortsettes på side 4

Eksamen i MAT-INF 11, Mandag 1 Desember 218 Side 4 for k in rangen: x xp - xp-xpp/fxp-fxpp*fxp xpp xp xp x return xp def fx: return x**2-2 def test_secant: x secantf, 3, 2, 1 assert absx - sqrt2 < 1E-8, error, last estimate is %s % x if name main : test_secant Oppgave 24 kun for MAT-IN115 Skriv en testfunksjon som kjører secant som du programmerte i forrige oppgave på funksjonen fx x 2 2, med startverdier x 3 og x 1 2, og med 1 iterajoner Testfunksjonen skal feile hvis absx - sqrt2>1e-8 der x er estimatet som ble returnert fra secant Med andre ord, testfunksjonen sjekker om sekantmetoden finner verdier nær nullpunktet x 2 Testfunksjonen skal følge standard konvensjon for slike funksjoner spesielt skal den ha navn på formen test_*, og gjøre testen ved hjelp av et assert-statement Oppgave 24 MAT-INF11, 25 MAT-IN115 Vi betrakter den andreordens differensialligningen x 5 sinx + 2x 2 cos t med startbetingelser x 1, x Vi bruker Eulers metode med steglengde h 1 1 for å tilnærme løsningen xt Beregn x 2, tilnærmingen ved tiden t 2h Hint: Gjør om ligningen til et system av førsteordens differensialligninger Løsning Med y x kan dette skrives som førsteordenssystemet x y, y 5 sin y 2x 2 + cos t, slik at vi kan sette y ft, x 5 sin y 2x 2 + cos t x x x 1 Det første steget med Eulers metode gir nå 1 x 1 x + hft, x + 1 5 sin 2 + cos Fortsettes på side 5 1 1

Eksamen i MAT-INF 11, Mandag 1 Desember 218 Side 5 Det andre steget gir 1 1 x 2 x 1 + hft 1, x 1 + 1 1 5 sin 1 2 + cos1 99 1 5 sin1 2 + 1 cos1 99 99 3 5 sin1 + 1 cos1 254 Siste komponenten her ble ganske komplisert, men denne trenger vi ikke Det er den første komponenten som gir at x 2 99