LØSNINGSFORSLAG TMA4105 Matematikk 2 8. August 2005

Like dokumenter
Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

Løsningsforslag til eksamen i TMA4105 matematikk 2,

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

Løsningsforslag, eksamen MA1103 Flerdimensjonal analyse, vår 2009

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

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

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

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

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

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

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

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

5 z ds = x 2 +4y 2 4

Løsningsforslag, eksamen MA1103 Flerdimensjonal analyse, 8.juni 2010

SIF 5005 Matematikk 2 våren 2001

SIF5005 Matematikk 2, 13. mai 2002 Løsningsforslag

The full and long title of the presentation

EKSAMEN I FAG SIF5005 MATEMATIKK 2

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2017

TMA4105 Matematikk 2 Vår 2014

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN TMA4105 MATEMATIKK 2 Lørdag 14. aug 2004

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.

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

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

Eksamen, høsten 13 i Matematikk 3 Løsningsforslag

+ (y b) F y. Bruker vi det siste på likningen z = f(x, y) i punktet (a, b, f(a, b)) kan vi velge F (x, y, z) = f(x, y) z.

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2013

Løsning IM

f =< 2x + z/x, 2y, 4z + ln(x) >.

TMA4105 Matematikk2 Vår 2008

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

EKSAMEN i MATEMATIKK 30

Innlevering BYPE2000 Matematikk 2000 HIOA Obligatorisk innlevering 2 Innleveringsfrist Tirsdag 1. april 2014 kl. 12:45 Antall oppgaver: 8+2

TMA Representasjoner. Funksjoner. Operasjoner

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2014

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2016

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

Eksamen, høsten 14 i Matematikk 3 Løsningsforslag

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

Eksamen IRF30014, våren 16 i Matematikk 3 Løsningsforslag

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

Obligatorisk oppgåve 1

UNIVERSITETET I OSLO

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.

UNIVERSITETET I OSLO

Løsning, funksjoner av flere variable.

Løsning til eksamen i ingeniørmatematikk

Oppgaver og fasit til seksjon

UNIVERSITETET I BERGEN

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

TMA4105. Notat om skalarfelt. Ulrik Skre Fjordholm 15. april 2016

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

Oppgaver og fasit til kapittel 6

Løsning, Stokes setning

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

Løsningsforslag til prøveeksamen i MAT1050, vår 2019

n=0 n=1 n + 1 Vi får derfor at summen er lik 1/2. c)

Innlevering BYPE2000 Matematikk 2000 HIOA Obligatorisk innlevering 2 Innleveringsfrist Tirsdag 1. april 2014 kl. 12:45 Antall oppgaver: 8+2

Eksamen i MAT1100 H14: Løsningsforslag

EKSAMEN I FAG SIF5005 MATEMATIKK 2

EKSAMEN. Valgfag, ingeniørutdanning (3. klasse). ANTALL SIDER UTLEVERT: 5 (innkl. forside og 2 sider formelark.)

a 2 x 2 dy dx = e r r dr dθ =

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

Løsningsforslag til eksamen i MAT 1100, H06

= (2 6y) da. = πa 2 3

Eksamensoppgaver og Matematikk 1B

Løsningsforslag til prøveeksamen i MAT 1110, våren 2006

Løsningsforslag til Eksamen i fag MA1103 Flerdimensjonal analyse

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

Eksamen IRF30014, høsten 15 i Matematikk 3 Løsningsforslag

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

UNIVERSITETET I OSLO

Arne B. Sletsjøe. Oppgaver, MAT 1012

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

Øvelse, eksamensoppgaver MAT 1050 mars 2018

Den deriverte og derivasjonsregler

Velkommen til Eksamenskurs matematikk 2

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamen Ma 3 red.pensum 2006

Løsning, Oppsummering av kapittel 10.

lny = (lnx) 2 y y = 2lnx x y = 2ylnx x = 2xlnx lnx

v(t) = r (t) = (2, 2t) v(t) = t 2 T(t) = 1 v(t) v(t) = (1 + t 2 ), t 2 (1 + t 2 ) t = 2(1 + t 2 ) 3/2.

PS: Noen hadde riktig kurve, men tolket oppgaven som om området R kun var delen til høyre for y-aksen, med tilsvarende areal lik. (2 θ) 2 dθ.

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.

Løsningsforslag eksamen TMA4105 matematikk 2, 25. mai 2005

Matte 3 (HiB) Tommy Odland. 5. mai Sammendrag

Løsningsforslag. f(x) = 2/x + 12x

β = r 2 cosθsinθ. β = β β i+ j = yi+xj. (8.1) = 2rcosθsinθi r +r( sinθsinθ+cosθcosθ)i θ

. 2+cos(x) 0 og alle biter som inngår i uttrykket er kontinuerlige. Da blir g kontinuerlig i hele planet.

Løsningsforslag til Eksamen i MAT111

β = r 2 cosθsinθ. β = β β i+ j = yi+xj. (8.1)

Løsningsforslag, midtsemesterprøve MA1103, 2.mars 2010

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

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

Løsning IM

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

Solutions #12 ( M. y 3 + cos(x) ) dx + ( sin(y) + z 2) dy + xdz = 3π 4. The surface M is parametrized by σ : [0, 1] [0, 2π] R 3 with.

SIF5003 Matematikk 1, 5. desember 2001 Løsningsforslag

y (t) = cos t x (π) = 0 y (π) = 1. w (t) = w x (t)x (t) + w y (t)y (t)

Transkript:

LØSNINGSFORSLAG TMA45 Matematikk 8. August 5 Oppgave Vi introduserer funksjonen g(x, y, z) x +y z slik at flaten z x + y er gitt ved g(x, y, z). I dette tilfellet utgjør gradienten til g en normalvektor til flaten. Vi har og, i punktet P, g [x, 4y, z] () N [, 8, 6] () er en normalvektor. Et punkt M med koordinater [x, y, z] tilhører tangentplanet hvis og bare hvis vektoren P M er perpendikulær til N, i.e., P M N. Derfor er tangentplanet gitt ved som gir (x ) + 8(y ) 6(z 3) (3) x + 8y 6z. En punkt M med koordinater [x, y, z] som har det samme tangentplanet som P må ha sin normalvektor paralell til N ( N er gitt i ()). Derfor må vi ha Fra () og () får vi at g N. (4) g N [6z 4y, 4z + x, 8y + 6x]. Betingelse (4) gir oss da 3 ligninger men bare av dem er uavhengige: z 3x (5) y x. (6) Det er lett å sjekke at alle punktene som tilfredstiller (5) og (6) tilfredstiller både (3) og g(x, y, z). Det vil si at alle disse punktene, som dessuten utgjør en rett linje, har det samme tangentplanet som P.

Oppgave a) Maksima og Minima som ligger inne i området er kritiske punkter, det vil si punkter hvor f. Vi har: f(x, y) [( x )e x y, xye x y ] Kritiske punkter tilfredstiller altså x, xy og derfor x ±, y. Her må vi se på to tilfeller: R. Da finnes det ingen kritiske punkter i området, og maksima og minima ligger på randen. Vi parametriser randen ved å skrive [x, y] [R cos(θ), R sin(θ)], θ [, π]. På randen er f lik g(θ) R cos(θ)e R. Vi får maksimum og minimim til g når vi tar θ og θ π. Maksimum og minimum er nådd i punktene [R,] og [-R,] og vi har f max Re R, f min Re R. R >. De to kritiske punktene [, ] og [, ] ligger inne i området. De gir forholdvis f e og f e. Vi må undersøke randen. Vi gjør det på den samme måten som før, og maksimum og minimum på randen finnes i punktene [R,] og [-R,]. For å finne maksimum og minimum verdier, må vi sammeligne verdien til f i disse punktene med den i de kritiske punktene. Vi merker at alle disse punktene ligger på den horizontale aksen og derfor er det nok å betrakte restriksjonen til f til x-aksen: h(x) xe x. Vi har h (x) ( x )e x. Når x > /, h (x) < og h er en avtagende funksjon. Av dette følger at h(r) < h( ) og f er derfor maksimal i punktet [, ]. På den samme måten får vi at f er minimal i punktet [, ], og f max e, fmin e.

b) I dette tilfellet er maksimum og minimum til f nådd enten i de kritiske punktene eller når x, y går mot ±. Siden vi har lim (x,y) ± f(x, y), tar funksjonen sine maksimale og minimale verdier forholdvis i [, ] og [, ], og f max e, fmin e. Oppgave 3 a) Vi kaller f potentialfunksjonen til F. Den tilfredstiller Ved å intetgrere (7) får vi f x z(x + y) (7) f y xz (8) f z x + xy + z (9) f(x, y, z) zx + zyx + h(y, z) () hvor h er en ukjent funksjon som er uavhengig av x. Vi deriverer f med hensyn på y: f y (x, y, z) zx + h y (y, z), og setter resultatet inn i (8). Vi får h y. Det vil si at h er uavhengig av y, i.e., h(y, z) h(z). Vi deriverer () med hensyn på z: f z (x, y, z) x + yx + h z (z) og setter resultatet inn i (9). Vi får h z (z) z som gir h(z) z (+ en konstant). Til slutt har vi f(x, y, z) zx + xyz + z. b) Vi vil beregne arbeidet av F langs. Siden F har en potentialfunksjon f vet vi at arbeidet kan uttrykkes slik F T ds f(b) f(a) () 3

hvor a og b er de to endepunktene til. I vår tilfellet, har vi b r(π) [,, ], a r() [,, ], og Derfor, fra (), får vi at f(b) 7, f(a) 3. F T ds. Oppgave 4 a) Buelengden av er gitt ved S Vi deriverer r og får Vi beregner lengden av v, ds / v(t) dt. v(t) dr dt (t) [ t,, t ]. v(t) t + + 4 t4 ( + t4 ) t t + t. Da får vi / ( ) v(t) dt / t + t dt [ ] t + t3 3 33 8. / 4

Buelengden av er 33 8. b) Enhetstangentvektoren T er gitt ved T v v. Vi har allerede beregnet v og v i a) og vi får I formelliste står det at T(t) t + t 4 [ t,, t ]. a(t) v (t)t(t) + κ(t)v (t)n(t). () Ved å ta kryssprodukt av () med T får vi a T κv N T (3) fordi T T. Siden N og T er enhetsvektorer, har vi N T. Vi tar lengden på begge sider i (3) og får Vi beregner a(t), κ a T v. a(t) dv dt [,, t]. t3 Vi setter inn t og får a() [,, ]. Vi har T() [,, ]. Derfor, og a T [,, ] a T. Av dette følger, siden v() v(), κ(). Oppgave 5 a) T er begrenset av kulen x + y + z på toppen, xy-planen i bunnen og sylinderen x + y på sideflaten. 5

3.5.5.5.5.5.5.5 Legemet T 3 3 halvkulet og T 3.5.5.5 3 3 Vi kaller tyngdepunkets koordinater for [x G, y G, z G ]. På grunn av symmetri, x G, y G. Den siste komponenten z G er gitt ved z G M T zδ dv hvor δ er tetthet og M δ dv. Vi bruker sylinderkoordinater og får T M r dzdθdr T π r π π [ 3 r r dr ( r ) 3 ] π 3 (3/ 7) r dzdθdr 6

og Til slutt får vi T zδ dv π r π π π 9π 4. z G [ z ] r ( r )r dr [ 5r 4 r4 ] 57 8( 3/ 7). zr dzdrdθ r dr b) Vi setter x + y inn i x + y + z og får z 9 som gir z 3 siden z >. Derfor ligger i planen z 3 og den er en sirkel. Vi bruker Stokes s teorem: F T ds (curl F) n ds. Her er S disken gitt ved x + y og z 3. Enhetnormalvektoren n er [,, ]. Vi beregner curl F og finner Derfor, curl F n ds (x + ) ds S S π 4π π. curl F [y, x, x + ]. S (r cos(θ) + )r drdθ (Vi bruker polarkoordinater) [r sin(θ) + θ] π r dr r dr 7

Til slutt får vi F T ds π Oppgave 6 Området er gitt ved Arealet A er gitt ved r A + θ, θ. +θ [ r r drdθ ] +θ + θ dθ [arctan(θ)]. dθ Det vil si A π 8. 8