Løsning av utvalgte øvingsoppgaver til Sigma R2 kapittel 5

Like dokumenter
Løsningsskisser - Kapittel 6 - Differensialligninger

Løsningsskisser til oppgaver i Kapittel Integrerende faktor

Korreksjoner til fasit, 2. utgave

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

Difflikninger med løsningsforslag.

Høgskolen i Oslo og Akershus. = 2xe 2x + x 2 e 2x (2x) = 2xe 2x + 2x 2 e 2x = 2xe 2x (1 + x) e 2x + x 2 ( e 2x) 1 sin x (sin x) + 2x = cos x

Test, 4 Differensiallikninger

e x = 1 + x + x2 2 + R 2(x), = e 3! ( 1) n x n = n! n=0 y n+1 = y 0 + f(t, y n (t)) dt 1 dt = 1 + x (1 + t) dt = 1 + x x2

Løsningsforslag til utvalgte oppgaver i kapittel 10

Kapittel 4: Differensiallikninger

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

Høgskolen i Oslo og Akershus. e 2x + x 2 ( e 2x) = 2xe 2x + x 2 e 2x (2x) = 2xe 2x + 2x 2 e 2x = 2xe 2x (1 + x) 1 sin x (sin x) + 2x = cos x

BYFE DAFE Matematikk 1000 HIOA Obligatorisk innlevering 5 Innleveringsfrist Fredag 15. april 2016 kl 14 Antall oppgaver: 8

4 Differensiallikninger R2 Oppgaver

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

Høgskolen i Oslo og Akershus. 1 (x 2 + 1) 1/2 + x 1 2 (x2 + 1) 1/2 (x 2 + 1) = x 2x 2 x = = 3 ln x sin x

Eksamen R2, Våren 2011 Løsning

UDIRs eksempeloppgave høsten 2008

Prøveeksamen i MAT 1100, H-03 Løsningsforslag

NTNU. TMA4100 Matematikk 1 høsten Løsningsforslag - Øving 12. Avsnitt Ved Taylors formel (med a = 0) har vi at. 24 For x < 0 har vi at

MA1101 Grunnkurs Analyse I Høst 2017

Eksempelsett R2, 2008

Løsning av utvalgte øvingsoppgaver til Sigma R2 kapittel 3

Løsningsforslag eksamen R2

Løsningsforslag eksamen i TMA4100 Matematikk desember Side 1 av 7

TMA4100 Matematikk1 Høst 2009

Differensialligninger

R Differensialligninger

Eksamen R2, Våren 2009

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

Prøve i R2. Innhold. Differensiallikninger. 29. november Oppgave Løsning a) b) c)...

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

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN, MAT 1001, HØSTEN (x + 1) 2 dx = u 2 du = u 1 = (x + 1) 1 = 1 x + 1. ln x

Eksamen R2 høsten 2014 løsning

d) Vi skal nne alle lsningene til dierensialligningen y 0 + y x = arctan x x pa intervallet (0; ). Den integrerende faktoren blir R x e dx = e ln x =

Institutt for Samfunnsøkonomi

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I BERGEN Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet. Eksamen i MAT111 Grunnkurs i matematikk I Løsningsforslag

OPPGAVE 1 NYNORSK. LØYSINGSFORSLAG Eksamen i MAT111 - Grunnkurs i matematikk I onsdag 16. mai 2012 kl. 09:00-14:00. a) La z 1 = 3 3 3i, z 2 = 4 + i,

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN I GRUNNKURS I ANALYSE I (MA1101/MA6101)

Fagdag 7 - Start kapittel 6 - Differensialligninger. Arbeidsark

Fasit til utvalgte oppgaver MAT1100, uka 15/11-19/11

Forkurs, Avdeling for Ingeniørutdanning

Løsningsforslag. Alle svar skal grunngis. Alle deloppgaver teller like mye.

Alle svar skal grunngis. Alle deloppgaver har lik vekt.

Eksamen R2 Høst Løsning

Derivasjon Forelesning i Matematikk 1 TMA4100. Hans Jakob Rivertz Institutt for matematiske fag 2. september 2011

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I MA0001 BRUKERKURS A Tirsdag 14. desember 2010

Alle svar skal grunngis. Alle deloppgaver har lik vekt.

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

Løsningsforslag: Eksamen i MAT111 - Grunnkurs i Matematikk I

Heldagsprøve R2. Våren Onsdag 6. Mai Løsningsskisser - Versjon Del 1 - Uten hjelpemidler - 3 timer. Oppgave 1.

R2 - Funksjoner, integrasjon og trigonometri

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2016

Differensiallikninger definisjoner, eksempler og litt om løsning

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

Heldagsprøve R2 - Våren

TMA4100 Matematikk 1, 4. august 2014 Side 1 av 12. x 2 3x +2. x 2

R2 - kapittel 5 EF og 6 ABCD

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2017

dx k dt н x 1,..., x n f 1,...,f n н- н f k (x 1,..., x n ), k =1,2,...,n, нн d X = f( X). X = (t),.. x 1 = 1 (t), x 2 = 2 (t),...

Løsningsforslag, eksamen MA1101/MA6101 Grunnkurs i analyse I, vår 2009

Fasit, Separable differensiallikninger.

QED Matematikk for grunnskolelærerutdanningen. Bind 2. Fasit kapittel 1 Kalkulus

3.1 Første ordens lineære difflikninger. y + f(x)y = g(x) (3.1)

Løsningsforslag. Prøve i Matematikk 1000 BYFE DAFE 1000 Dato: 29. mai 2017 Hjelpemiddel: Kalkulator og formelark. Oppgave 1 Gitt matrisene.

9 + 4 (kan bli endringer)

R2 - Eksamen Løsningsskisser

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

Kapittel 10: Funksjoner av flere variable

differensiallikninger-oppsummering

R Differensialligninger

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2013

Løsningsforslag Eksamen M100 Høsten 1998

OPPGAVE 1 LØSNINGSFORSLAG

R2 Funksjoner Quiz. Test, 3 Funksjoner

3 Funksjoner R2 Oppgaver

EKSAMEN I MATEMATIKK 1000

Heldagsprøve R

Derivasjon Forelesning i Matematikk 1 TMA4100. Hans Jakob Rivertz Institutt for matematiske fag 30. august 2011

Differensiallikninger definisjoner, eksempler og litt om løsning

Eksamensoppgave i MA1101/MA6101 Grunnkurs i analyse I. LØSNINGSFORSLAG

TMA4110 Matematikk 3 Høst 2010

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamen i emnet MAT111/M100 - Grunnkurs i matematikk I Mandag 15. desember 2003, kl (15) LØYSINGSFORSLAG OPPGÅVE 2:

Institutionen för Matematik, KTH

Løsningsforslag AA6524/AA6526 Matematikk 3MX Elever/Privatister - 7. desember eksamensoppgaver.org

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

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

Lineære differensiallikninger.

Eksamen i MAT1100 H14: Løsningsforslag

Nei, jeg bare tuller.

x(x 1)(x 2) p(x) = 3,0 1( 1 1)( 1 2) Newtons interpolasjonsformel: Tabellen over dividerte differenser er gitt ved

Løsningsforslag. Innlevering i FO929A - Matematikk Obligatorisk innlevering nr. 8 Innleveringsfrist 15. april 2011 kl Antall oppgaver: 4

Arne B. Sletsjøe. Oppgaver, MAT 1012

Oppgave 1. Oppgave 2

Løsningsforslag til underveiseksamen i MAT 1100, 6/

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

Newtons metode - Integrasjon Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Transkript:

Løsning av utvalgte øvingsoppgaver til Sigma R kapittel 5 5.5 Ce kx y = kce kx Vi setter inn i y + ky og ser om vi får 0: 5.5 ax + a y = ax Vi setter inn i y 5.54 kce kx + k Ce kx = 0 x x + y: ax x(ax + a) x + = ax x a(x + ) x + = ax ax = 0 ± C x y = ± C x ( x) Innsetting: 5.57 a) y = x, x > 0 yy = ± C x ( x) C x dy dx = x = x = x d x dx d x dx ln x + C da x > 0 b) Setter inn (e, 4). 4 = ln e + C 4 = + C C = 3 Altså har vi ln x + 3. 5.58 c) Finner stigningstallet i (e, 4). a = y = x gir a = e. y y 0 = a(x x 0 ) y 4 = (x e) e e x + 3 a) y = 0,e 0,04x 0,e 0,04x dx 0, 0,04 e 0,04x + C 3e 0,04x + C b) Setter inn (0, 00): 5.59 00 = 3e 0 + C C = 97 3e 0,04x + 97 c) y = 0,e 0 = 0, i x = 0. a) y = 3 sin x 4 cos x (3 sin x 4 cos x) dx 3 cos x 4 sin x + C b) Vi setter inn ( π, 5): 5 = 3 cos π 4 sin π + C 5 = 3 0 4 + C C = 9 3 cos x 4 sin x + 9 c) Finner stigningstall i ( π, 5).

a = y = 3 sin π 4 cos π = 3 y y 0 = a(x x 0 ) y 5 = 3(x π ) 3x + 5 3π d) 3 cos x 4 sin x + 9 5.6 4 sin x 3 cos x + 9 A = ( 4) + ( 3) = 5 c = Vi har at tan ϕ = 3 4 (-4, -3) Det gir: Altså får vi φ og ϕ er i 3. kvadrant. ϕ = 0,6435 + π = 3,785 5 sin(x + 3,785) + 9 a) y 0 e ax = e x y e x + y ( e x ) = 0 (ye x ) = 0 ye x = 0 dx ye x = C C = Cex e x b) y + a 0 (e ax ) y e ax + y ae ax = 0 (ye ax ) = 0 ye ax = ye ax = C 0 dx C = Ce ax eax 5.63 c) y + 3 e ax = e x = e x y e x + ye x = 3e x (ye x ) = 3e x ye x = 3e x dx ye x = 3e x + C 3ex + C e x e x 3 + Ce x LI + RI = U I + R L I = U e at = e R L t L I e R L t + I R L e R L t = U L e R L t 5.66 (I e R L t ) = U L e R L t Ie R U L t = L e R L t dt Ie R L t = U L L R e R L t + C I = U R e R L t e R L t + C e R L t I = U R + Ce R L t a) Newtons avkjølingslov sier at y = k (4 y) der y er temperaturen etter t minutter. Vi vet at ved t = 0 er y =,5 C 0 min = 0,5 C min. y = k(4 3) = 0,5 k = 0,5 = 5 00 = 5 Altså har vi: y = 5 (4 y). b) Vi løser likningen:

y = 5 (4 y) y + 5 0 b a + Ce ax = 0 5 + Ce 5 t = 4 + Ce 5 t y(0) = 3 gir at C =. Altså 4 e 5 t. c) 4 e 5 t = e 5 t = 5 t = ln( ) t = 5 ln( ) 78 Altså omlag 78 minutter. 5.67 a) y + k 0 y e kx + yke kx = 0 (ye kx ) = 0 ye kx = ye kx = C 0 dx C = Ce kx ekx b) Fra forrige oppgave har vi Ce kt. Start (t = 0): Ce 0 = C. Ved t = 8 er C. Da får vi følgende likning; Ce k8 = C e 8k = ln e 8k = ln( ) 8k = ln ln k = ln 8 = ln = 0,0866 8 Altså er k = 0,0866 døgn. c) Vi tar utgangspunkt i Ce kt. Ved t = 0 er C. Etter t = T Ce kt = C e kt = ln e kt = ln( ) k T T d) k = 8,67 % 5.7 har y blitt C. = ln ln = ln = ln k = ln k a) ΣF = ma G L = ma mg kv = mv der v = s mg ks = ms mg k dy dt = d y dt b) mg ky = my La nå y = v. Da får vi: mg kv = mv mv + kv = mg v + k m v = mg m v + k m v = g v e k m + vk m e k m t = ge k m t (v e k m t ) = ge k m t e k m t ve k m t = g m k e k m t + C v = g m k + Ce k m t s = v dt = g m k + Ce k m t dt s(t) = g m k t C m k e k m t + C c) Når t, vil e k m t 0. Dermed vil v(t) g m k. 3

5.73a y x y + ( ) x Integrerende faktor blir e R dx = e x. Vi multipliserer begge sider med den: y e x + y( e x ) = xe x 5.74 (ye x ) = xe x ye x = xe x dx ved delvis integrasjon ye x = xe x + e x + C xe x e x + e x e x + C e x x + + Ce x Punktet (0, 4) skal passe: 4 = 0 + + Ce 0 Altså x + + 3e x. a) Integrerende faktor blir Da får vi: 4 = + C C = 3 R g(x) dx er = e dx = e x y = + e x y e x + y e x = e x e x (ye x ) = e x ye x = e x dx ye x = e x + C ex e x + C e x e x + Ce x e x Skal gå gjennom (, 5). Altså må 5 = e + C e, som gir C 34,. Så vi får e x + 34,e x b) (x + )y + (y 3)x = 0 (x + )y + yx = 3x y + x x + 3x x + R e x Integrerende faktor: x + = e ln(x +) = x +. Vi multipliserer begge sider med denne. y (x + ) + x x + y (x + ) = 3x x + (x + ) (y (x + )) = 3x y(x + ) = 3x dx y(x + ) = 3 x + C 3x (x + ) + C x + Vi setter inn for punktet (0, 7 ) og får C = 7. Da får vi 3x 7 (x + ) + x + = 3x + 7 (x + ) c) Integrerende faktor er e R x dx = e x. Da får vi: y + x xe x y e x + y (xe x ) = xe x e x (ye x ) = x ye x = x dx ye x = x + C x e x x e x + C e x e x + Ce x Vi setter inn (0, 0) og får 0 = 0 + Ce 0, altså C = 0. Dette gir: d) xy x 3 y x x x e x + 0e x Integrerende faktor blir da e R x dx = e ln x = =. Vi mutlipliserer begge eln x x sider i likningen med denne og får: 4

5.75 y x y x x = x x (y x ) = y x = dx y x = x + C x 3 + Cx Kurven skal gå gjennom (, 5). 5 = + C, altså C = 4. Dette gir a) yy = x y dy dx = x y d x dx y d x dx y x 3 + 4x = x + C y = x + C = x + C ± C x b) y = y y y = dy y dx = d dx y dx y d y = x + C y(c x) = C x x C x + C Da får vi c) y = t x y 5.76ad y t x y dy dx = t x y d t x dx y d t x dx ln y = t ln x + C e ln y t ln x +C = e y = (e ln x ) t e C y = Cx t Cx t a) y + 6x 0 yy = 6x y dy dx = 6x y d 6x dx y d 6x dx d) y + e x y = 0 5.78 y = 8x + C ± C 8x y y = ex dy y dx = ex y d ex dx e x dx y d ex + C = (C e x ) y C e x = e x C = e x + C a) N = 0,0N 40 5

b) N 0,0N = 40 N = 40 0,0 + Ce+0,t N(t) = 400 + Ce 0,t Siden N(0) = 600, får vi N(0) = 400 + Ce 0 = 600, altså C = 00. Da har vi N(t) = 400 + 00e 0,t c) N(t) = 800 t = ln 0, 400 + 00e 0,t = 800 00e 0,t = 400 = 0 ln 7 e 0,t = 0,t = ln Altså tar det omtrent 7 år før bestanden er på 800 dyr. N N(30 000 N) = 06 N N(30 000 N) dn = 0 6 dt 30 000 ln N 30 000 N = 0,06t + C N 30 000 N = e0,06t e C N 30 000 N = Ce0,06t N = (30 000 N) Ce 0,06t N( + Ce 0,06t ) = 30 000 Ce 0,06t N = 30 000 Ce0,06t + Ce 0,06t Vi har at N(0) = 0 000. Derfor får vi 30 000 Ce 0 + Ce 0 = 0 000 30 000C = 0 000 + 0 000C Da får vi 0 000C = 0 000 C = d) Vi får da N 0,N = 70, som har løsningen N(t) = 60 000e0,06t + e 0,06t 5.80 N(t) = 00e 0,t Vi får at N(t) < 0 for t > 9,5, altså vil bestanden dø ut. (Dette er i grunnen opplagt, da vi skyter flere enn tilveksten.) a) N = kn(30 000 N) b) 60 000e 0,06t + e 0,06t = 5 000 60 000 e 0,06t = 5 000 + 50 000e 0,06t 0 000 e 0,06t = 5 000 e 0,06t =,5 0,06t = ln,5 ln,5 t = 0,06 5,3 Altså teller bestanden 5 000 seler etter omlag 5,3 år. N (0) = 0,0 0 000 k 0 000 (30 000 0 000) = 400 k 0 000 0 000 = 400 Altså er k = 0 6. Da får vi 5.8 Vi tegner retningsdiagrammet med digitalt verktøy og får: 6

5.0 a) y = ky y k 0 y e kt ye kt = 0 (ye kt ) = 0 ye kt = 0 dt ye kt = C C = Cekt e kt Siden y(0) = C, får vi y() = C : y() = C 5.00 a) Endring = omdanning + tilførsel. Altså får vi y = 0,06y + 4. b) y = 0,06y + 4 y e 0,06t + y 0,06e 0,06t = 4 e 0,06t (y e 0,06t ) = 4e 0,06t ye 0,06t = 4e 0,06t dt ye 0,06t = 4 0,06 e0,06t + C 400 + Ce 0,06t Vi har at y(0) = 40, så y(0) = 400+C e 0 = 40 gir C = 360. Altså får vi: 400 + 360e 0,06t c) 400 + 360e 0,06t = 80 e 0,06t = 3 t = ln 3 0,06 8,3 Altså tar det omtrent 8,3 uker før det er 80 kg i kassa. Ce k = C e k = k = ln = ln ln k = ln b) Endring = nedbrytning + tilførsel. Altså får vi y = ky + 3. c) Vi skal løse likningen y k 3. Integrerende faktor blir da e R k dt = e kt. Vi ganger med den på begge sider: y k 3 y e kt + y( ke kt ) = 3e kt (ye kt ) = 3e kt ye kt = 3e kt dt ye kt = 3 k e kt + C 3e kt ke kt + C e kt 3 k + Cekt 3 ln + Ce ln t 6 ln + C ( e ln ) t 6 ln + C ( ) t 7

d) y(0) = y 0 gir 6 ln + C = y 0. Da får vi at C = (y 0 6 ln ). Da blir 6 ln + (y 0 6 ln )( ) t. e) t gjør at y 6 ln 8,7. 5.04 a) Grafen viser v(t) = 4,9 + 45, e t : 0 5 0 5 0 0 3 4 5 6 Grafen viser v(t) = 4,9 + 0, e t : 0 5 0 5 0 0 3 4 5 6 b) Når t, vil e t 0. Dermed vil v 4,9 m/s. c) v(t) = 4,9 + (44,9 4,9)e t s(t) = v(t) = 4,9 + 40e t v(t) dt = 4,9t + 40 e t + C s(t) = 4,9t 0e t + C Siden s(0) = 0+C skal ha verdien null, blir C = 0. Altså får vi s(t) = 4,9t + 0 0e t = 4,9t + 0( e t ) d) 4,9t + 0( e t ) = 000 Vi løser likningen grafisk på digitalt verktøy og får at t = 00, altså tar det omlag 00 sekunder. e) v + v = 9,8 e t v e t + v e t = 9,8 e t (ve t ) = 9,8e t ve t = 9,8e t dt = 4,9e t + C v = 4,9et + C e t e t v(t) = 4,9 + Ce t Vi vet at v(0) = 4,9 + C e 0 = v 0, altså får vi at C = v 0 4,9. Da får vi v(t) = 4,9 + (v 0 4,9)e t 8