x 2 = x 1 f(x 1) (x 0 ) 3 = 2 n x 1 n x 2 n 0 0, , , , , , , , , , , 7124

Like dokumenter
x 2 = x 1 f(x 1) (x 0 ) 3 = 2 x 2 n n x 1 n 0 0, , , , , , , , , , , 7124

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

Newtons metode - Integrasjon Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

= x lim n n 2 + 2n + 4

TMA4100 Matematikk1 Høst 2009

NTNU. TMA4100 Matematikk 1 høsten Løsningsforslag - Øving 5. Avsnitt Vi vil finne dx ( cos t dt).

UNIVERSITETET I BERGEN

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

x 3 x x3 x 0 3! x2 + O(x 7 ) = lim 1 = lim Denne oppgaven kan også løses ved hjelp av l Hôpitals regel, men denne må da anvendes tre ganger.

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

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

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

MA1102 Grunnkurs i analyse II Vår 2014

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

UNIVERSITETET I OSLO

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamensoppgave i MA1102/6102 Grunnkurs i analyse II

Løsningsforslag eksamen i TMA4100 Matematikk desember Side 1 av 7

Løsningsforslag til Mat112 Obligatorisk Oppgave, våren Oppgave 1

1+2 x, dvs. løse ligningen mhp. x. y = 100. y(1+2 x ) = = 2 x = y. xln2 = ln 100 y. x = 1 ln2 ln. f 1 (x) = 1 ln2 ln x

x n+1 = x n f(x n) f (x n ) = x n x2 n 3

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

Løsningsforslag eksamen 18/ MA1102

OPPGAVE 1 LØSNINGSFORSLAG

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

UNIVERSITETET I OSLO

Matematikk 1 Første deleksamen. Løsningsforslag

TMA4105 Matematikk 2 Vår 2014

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.

Alle svar skal grunngis. Alle deloppgaver har lik vekt.

Fasit MAT102 juni 2016

Eksamensoppgave i MA1101/MA6101 Grunnkurs i analyse I. LØSNINGSFORSLAG

Løsningsforslag for eksamen i brukerkurs i matematikk A (MA0001)

Løsningsforslag AA6524 Matematikk 3MX Elever 7. juni eksamensoppgaver.org

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

Eksamen R2, Våren 2009

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: Eksamen i MAT111 - Grunnkurs i Matematikk I

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

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

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

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag til underveisvurdering i MAT111 vår 2005

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

MA1102 Grunnkurs i analyse II Vår 2019

2 π[r(x)] 2 dx = u 2 du = π 1 ] 2 = π u 1. V = π. V = π [R(x)] 2 [r(x)] 2 dx = π (x + 3) 2 (x 2 + 1) 2 dx = 117π 5.

UNIVERSITETET I OSLO

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

UNIVERSITETET I OSLO

Alle svar skal grunngis. Alle deloppgaver har lik vekt.

MA1101 Grunnkurs Analyse I Høst 2017

Løsningsforslag Eksamen i MA1102/MA6102 Grunnkurs i analyse II 17/

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

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

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.

Eksamen i TMA4123/TMA4125 Matematikk 4M/N

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

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

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamen i TMA4122 Matematikk 4M

Løsningsforslag, Øving 10 MA0001 Brukerkurs i Matematikk A

Den deriverte og derivasjonsregler

SIF5003 Matematikk 1, 5. desember 2001 Løsningsforslag

Prøveunderveiseksamen i MAT-INF 1100, H-03

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

Oppfriskningskurs i matematikk 2008

Heldagsprøve R2 - Våren

Løsningsforslag til Eksamen i MAT111

UNIVERSITETET I OSLO

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

a 2 x 2 dy dx = e r r dr dθ =

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 til eksamen i MAT111 Vår 2013

Fasit eksamen i MAT102 4/6 2014

Løsningsforslag i matematikk

TFY4115: Løsningsforslag til oppgaver gitt

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

Velkommen til eksamenskurs i matematikk 1

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

1+2 x, dvs. løse ligningen mhp. x. y = x y(1 + 2 x ) = = 100 y y x ln 2 = ln 100 y y x = 1. 2 x = 1. f 1 (x) =

UNIVERSITETET I OSLO

9 + 4 (kan bli endringer)

Volum Lengde Areal Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

UNIVERSITETET I OSLO

. Følgelig er csc 1 ( 2) = π 4. sinθ = 3

Sammendrag R mai 2009

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

Løsningsforslag til eksamen i MAT111 - Grunnkurs i Matematikk I

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2016

1. (a) Finn egenverdiene og egenvektorene til matrisen A =

Løsningsforslag eksamen R2

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

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

Deleksamen i MAT111 - Grunnkurs i Matematikk I

Funksjoner Forelesning i Matematikk 1 TMA4100. Hans Jakob Rivertz Institutt for matematiske fag 19. august 2010

1 MAT100 Obligatorisk innlevering 1. 1 Regn ut i) iii) ii) Regn ut i) ii)

Transkript:

NTNU Institutt for matematiske fag TMA4100 Matematikk 1 høsten 2012 Løsningsforslag - Øving 4 Avsnitt 47 3 La f(x) = x 4 +x 3 med f (x) = 4x 3 +1 Med x 0 = 1 får ein med Newtons metode at Med x 0 = 1 får ein med Newtons metode at x 1 = x 0 f(x 0) 3 f = 1 (x 0 ) 3 = 2 x 2 = x 1 f(x 1) 11 f = 2 (x 1 ) 31 = 51 31 x 1 = x 0 f(x 0) 1 f = 1 (x 0 ) 5 = 6 5 x 2 = x 1 f(x 1) f (x 1 ) = 6 5 171/625 989/125 = 5763 4945 8 Vi vil estimere π/2 til fem desimalers nøyaktighet ved å anvende Newtons metode på ligningen cosx = 0 Er valget av startverdi x 0 avgjørende for om Newtons metode gir riktig svar? Ja, fordi ligningen cos x = 0 har mange løsninger Tabell 1 nedenfor viser resultatene ved bruk av iterasjonsformelen x n+1 = x n + cosx sinx for startverdiene x 1 0 = 1/2 og x2 0 = 4 Vi ser at x1 n går mot π/2 når n vokser, mens x 2 n går mot 3π/2 Prøv selv og se hva som skjer hvis man for eksempel velger x 0 = 1/2 n x 1 n x 2 n 0 0,5 4 1 2, 3305 4, 8637 2 1, 3896 4, 7112 3 1, 5731 4, 7124 4 1, 5708 4, 7124 5 1, 5708 4, 7124 Tabell 1: Ulike startverdier i Newtons metode gir forskjellige løsninger av ligningen cosx = 0 13 Vi vil finne x (0,π/2] slik at f(x) = tanx 2x = 0 ved Newtons metode Den deriverte av funksjonen f er Dermed finner vi iterasjonsformelen f (x) = sec 2 x 2 x n+1 = x n tan(x n) 2x n sec 2 (x n ) 2 Tabell 2 lister x n -verdier for startverdien x 0 = 1 Vi ser at tanx = 2x når x = 11656 lfov04 13 september 2012 Side 1

n x n 0 1 1 1, 3105 2 1, 2239 3 1, 1761 4 1, 1659 5 1, 1656 6 1, 1656 Tabell 2: Newtons metode anvendt på f(x) = tanx 2x, med startverdi x 0 = 1 25 Ved å bruke Matlab eller lommerreknar får ein følgjande iterasjonstabell (her har eg valt ei nøyaktigheit på 6 desimalar) Avsnitt 48 n x n f(x n ) f (x n ) x n+1 = x n f(xn) f (x n) 0 2 1 40 1975 10 1776329 399 10 5 0002 1756921 40 1363232 2555 10 18 1048 10 16 1345297 100 1079517 1043 10 44 5248 10 42 1077529 24 a) f(x) = x ( 1 2 )x Bruker tabell [42 s 297] b) f(x) = x 2 +2 x c) f(x) = π x x 1 F(x) = 1 1 2 x2 ( ln(1/2) ) (1 2 )x +c = 1 1 2 x2 ( ln1 ln2 ) (1 2 )x +c = = 1 2 x2 ( 1 ln2 ) (1 2 )x +c = 1 2 x2 + 1 ln2 (1 2 )x +c F(x) = 1 3 x3 + 1 ln2 2x +c F(x) = ( 1 lnπ )πx ln x +c 76 Vi skal vise at 1 dx = x (x+1) 2 x+1 +c, så vi deriverer: og det er ok 85 a) Dette er feil, fordi ( d (2x+1) 3 dx 3 x ( x+1 +c) = 1 (x+1) x 1 (x+1) 2 = 1 (x+1) 2, ) +C = 3(2x+1)2 2 = 2(2x+1) 2 (2x+1) 2 3 lfov04 13 september 2012 Side 2

b) Dette er også feil, fordi d ( (2x+1) 3 +C ) = 3(2x+1) 2 2 = 6(2x+1) 2 3(2x+1) 2 dx c) Dette er riktig, da d ( (2x+1) 3 +C ) = 6(2x+1) 2 dx 119 1 Vi er gitt differensialligningen d 2 s dt 2 = k, hvor k er konstant Ved antiderivasjon finner vi at ds dt = kt+c 1, og setter vi inn initialverdien ds/dt = 88 når t = 0 finner vi C 1 = 88 Vi antideriverer nok en gang, og får at Fordi s(0) = 0 har vi at C 2 = 0 s(t) = 1 2 kt2 +88t+C 2 2 Vi vil finne t slik at ds = kt+88 = 0 dt Altså har vi at ds/dt = 0 når t = 88/k 3 Vi vil finne k slik at s ( ) 88 = 1 ( ) 88 2 k 2 k +88 88 k k = 242 1 2k + 1 k = 242 88 2 k = 882 2 242 = 16 Tolkning: Dersom vi skal bremse ned fra 88 fot/sek til 0 fot/sek på 242 fot må vi ha en akselerasjon på 16 fot/sek 2 Avsnitt 51 7 Med to rektangel får ein intervalla [1,3] og [3,5] med midtpunkt x 1 = 2 og x 2 = 4 Frå midtpunkt-regelen får ein at arealet under kurva 1/x på intervallet [1, 5] kan tilnærmast ved A 1/2(3 1)+1/4(5 3) = 3 2 Med fire rektangel får ein intervalla [1,2], [2,3], [3,4] og [3,5] med midtpunkt x 1 = 3/2, x 2 = 5/2, x 3 = 7/2 og x 4 = 9/2 Av midtpunkt-regelen får ein at arealet under kurva 1/x på intervallet [1,5] kan tilnærmast ved A 2/3(2 1)+2/5(3 2)+2/7(4 3)+2/9(5 4) = 2/3+2/5+2/7+2/9 = 496/315 lfov04 13 september 2012 Side 3

19 a) Et øvre estimat er gitt ved 70 1+97 1+136 1+190 1+265 1 = 758 gal Et nedre estimat er gitt ved 50 1+70 1+97 1+136 1+190 1 = 543 gal b) Et øvre estimat er gitt ved 70 1+97 1+136 1+190 1+265 1+369 1+516 1+720 1 = 2363 gal Et nedre estimat er gitt ved 50 1+70 1+97 1+136 1+190 1+265 1+369 1+516 1 = 1693 gal c) I verste tilfelle er det 25000 2363 = 22637 gal igjen i tankeren etter 8 timer Det vil derfor ta 22637/720 31,4 timer til til all oljen har lekket ut I beste tilfelle er det 25000 1693 = 23307 gal igjen i tankeren etter 8 timer Det vil derfor ta 23307/720 32,4 timer til til all oljen har lekket ut Avsnitt 52 14 2+4+6+8+10 = 5 i=1 2i 18 d) (b k 1) = b k 1 = 1 n 39 Lengden på et delintervall er gitt ved 1 0 n = 1 n Den øvre summen er da gitt ved f( 1 n ) 1 n +f(2 n ) 1 n + f(n n ) 1 Grensen når n er da gitt ved Avsnitt 53 6 Grenseverdien til Riemann-summen er 18 Vi skal integrere funksjonen n = = f( k n ) 1 n ( k n + k2 n 2) 1 n = 1 n 2 k + 1 n 3 = 1 n 2 n(n+1) 2 = 5 6 + 6n+1 6n 2 lim (5 n 6 + 6n+1 6n 2 ) = lim (5 n 6 + 1 n + 1 6n 2) = 5 6 1 0 4 x 2 dx f(x) = 16 x 2 k 2 + 1 n 3 n(n+1)(2n+1) 6 over intervallet [ 4,0] I Figur 1 ser vi at dette integralet svarer til arealet av en kvart sirkelskive med radius r = 4 Altså har vi at 0 16 x 2 dx = 1 4 π 42 = 4π 4 lfov04 13 september 2012 Side 4

f(x) f(x) = 16 x 2 2 4 2 x Figur 1: Oppgave 5318 64 Merk at f(x) = x 4 2x 2 = x 2 (x 2)(x + 2), så polynomet er null i punkta x { 2,0, 2} Sidan f(1) = f( 1) < 0 følgjer at f(x) 0 for x [ 2, 2] Det er klart at integralet vil vere minmalt dersom ein integrerer over dei x der f(x) 0 Integralet er minimalt for a = 2 og b = 2 68 Merk at x+8 er monotont voksande for x [0,1] Frå tabell 53 regel 6 følgjer at min x [0,1] Eksamensoppgaver x+8(1 0) = 8 = 2 2 1 19 Vi skal vise ved induksjon at 0 x+8 dx max x+8(1 0) = 9 = 3 x [0,1] P n : (cosu)(cos2u)(cos4u)(cos8u) [cos(2 n 1 u)] = sin(2n u) 2 n sinu for alle hele tall n 1 Vi må først sjekke at formelen er riktig når n = 1 slik at P 1 er sann Setter vi n = 1 i P n, har produktet på venstre side bare en faktor, og formelen reduserer seg til P 1 : cosu = sin2u 2sinu, som er riktig siden sin2u = 2sinucosu Vi antar så, som induksjonshypotese, at P n er sann for n = k, dvs P k : (cosu)(cos2u)(cos4u)(cos8u) [cos(2 k 1 u)] = sin(2k u) 2 k sinu Vi må vise at da er P n sann for n = k +1, altså P k+1 : (cosu)(cos2u)(cos4u)(cos8u) [cos(2 k u)] = sin(2k+1 u) 2 k+1 sinu lfov04 13 september 2012 Side 5

Det gjør vi ved å bruke induksjonshypotesen og identiteten sinvcosv = 1 2 sin2v: (cosu)(cos2u)(cos4u) [cos(2 k u)] = (cosu)(cos2u)(cos4u) [cos(2 k 1 u)][cos(2 k u)] = sin(2k u) 2 k sinu cos(2k u) 1 2 = sin(2 2k u) 2 k sinu = sin(2k+1 u) 2 k+1 sinu Ved induksjon følger det at formelen gjelder for alle hele tall n 1 lfov04 13 september 2012 Side 6