Eksamen, høsten 13 i Matematikk 3 Løsningsforslag



Like dokumenter
Eksamen, høsten 14 i Matematikk 3 Løsningsforslag

Eksamen IRF30014, våren 16 i Matematikk 3 Løsningsforslag

Eksamen IRF30014, høsten 15 i Matematikk 3 Løsningsforslag

SIF5005 Matematikk 2, 13. mai 2002 Løsningsforslag

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.

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

UNIVERSITETET I OSLO

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

Løsningsforslag, eksamen MA1103 Flerdimensjonal analyse, 8.juni 2010

Løsningsforslag til prøveeksamen i MAT1050, vår 2019

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 TMA4105 matematikk 2,

MAT Prøveeksamen 29. mai - Løsningsforslag

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

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

UNIVERSITETET I OSLO

TMA Representasjoner. Funksjoner. Operasjoner

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

Oppgaver og fasit til kapittel 6

Løsning, Stokes setning

EKSAMEN i MATEMATIKK 30

Eksamensoppgaver og Matematikk 1B

a 2 x 2 dy dx = e r r dr dθ =

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

Arne B. Sletsjøe. Oppgaver, MAT 1012

(t) = [ 2 cos t, 2 sin t, 0] = 4. Da z = 2(1 + t) blir kurva C en helix/ei skruelinje på denne flata (se fig side 392).

Velkommen til Eksamenskurs matematikk 2

Øvelse, eksamensoppgaver MAT 1050 mars 2018

UNIVERSITETET I OSLO

The full and long title of the presentation

UNIVERSITETET I OSLO

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

LØSNINGSFORSLAG TMA4105 Matematikk 2 8. August 2005

Løsning til eksamen i ingeniørmatematikk

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

Løsningsforslag til prøveeksamen i MAT 1110, våren 2006

Obligatorisk oppgåve 1

EKSAMEN I FAG SIF5005 MATEMATIKK 2

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

Volum Lengde Areal Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

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

UNIVERSITETET I OSLO

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2013

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.

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

Løsningsforslag til eksamen i MA0002, Brukerkurs i matematikk B

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag, eksamen MA1103 Flerdimensjonal analyse, vår 2009

Løsningsforslag, eksamen i MA0002, Brukerkurs i matematikk B

SIF 5005 Matematikk 2 våren 2001

TMA4105 Matematikk 2 Vår 2014

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

Eksamen i V139A Matematikk 30

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

= (2 6y) da. = πa 2 3

MAT mars mars mars 2010 MAT Våren 2010

Fasit til utvalgte oppgaver MAT1110, uka 8-12/2

Eksamen i V139A Matematikk 30

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

MAT Grublegruppen Uke 36

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

EKSAMENSOPPGAVE. Eksamen i: MAT-1003 Dato: Tirsdag 15. desember 2015 Tid: Kl 15:00 19:00 Sted: Åsgårdvegen 9

Løsningsforslag til Eksamen i fag MA1103 Flerdimensjonal analyse

R: 0, , = 6000 D : 0, , = 4000 La v n = angi fordelingen etter n år (dvs. a b n stemmer for R og

y(x) = C 1 e 3x + C 2 xe 3x.

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

Løsningsforslag. e n. n=0. 3 n 2 2n 1. n=1

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

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

Minste kvadraters løsning, Symmetriske matriser

Løsning IM

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

5 z ds = x 2 +4y 2 4

Løsning IM

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

Løsningsforslag eksamen TMA4105 matematikk 2, 25. mai 2005

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN TMA4105 MATEMATIKK 2 Lørdag 14. aug 2004

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

EKSAMEN I MA0002 Brukerkurs B i matematikk

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.

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

Fasit til utvalgte oppgaver MAT1110, uka 11/5-15/5

Introduksjon til kjeglesnitt. Forfatter: Eduard Ortega

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.

Oppgaver og fasit til seksjon

Løsningsforslag MAT 120B, høsten 2001

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

Løsningsforslag, midtsemesterprøve MA1103, 2.mars 2010

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

Løsningsforslag til eksamen i MAT 1100, H06

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

UNIVERSITETET I OSLO

Integraler. John Rognes. 15. mars 2011

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.

MET Matematikk for siviløkonomer

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

Eksamensoppgave i MA0002 Brukerkurs i matematikk B - LØSNING

Løsningsforslag eksamen 18/ MA1102

1 Mandag 15. februar 2010

Transkript:

Eksamen, høsten 3 i Matematikk 3 Løsningsforslag Oppgave. a) Fra ligningen x 5 + y 3 kan vi lese ut store og lille halvakse a 5 og b 3. Fokus til senter avstanden er da gitt ved c a b 5 3 5 9 6 4. ermed er fokuspunktene F (±4, ). Eksentrisiteten er gitt ved Styrelinjene er e c a 4 5. x ± a e ± 5 4 ± 5 4. 5 Vi får denne skissen av ellipse med fokuspunkter og styrelinjer: 8 6 4 4 6 8 8 6 4 4 6 8 b) For å ortogonalt diagonalisere matrisen ( ) 7 8 A 8 7 finner vi egenverdier og egenvektorer. Vi løser ligningen det(a λi) : 7 λ 8 8 7 λ (7 λ) 8 λ 34λ + 89 64 λ 34λ + 5 λ 5 eller λ 9

( ) x For egenverdien λ 5 finner vi en egenvektor v ved å løse (A λ y I)v. Totalmatrisen er ( 7 5 8 ) 8 7 5 Begge ligninger gir x+y. ermed kan vi velge x y og vi får egenvektoren ( ) v. For å få en ortogonal diagonalisering må vi justere egenvektoren slik at det blir en enhetsvektor. Lengden av v er v +. Egenvektor av lengde blir u v v ( ). For å finne egenvektoren til λ 9 skal vi bruke at A er symmetrisk. erfor( vet ) x vi at det finnes en ortogonal diagonalisering. et betyr at egenvektoren v y ( ) må være normal til v. Altså er prikkproduktet lik : v v x + y. ( ) Vi velger y og får x. Egenvektoren er derfor v. For å få en ortogonal diagonalisering må vi justere egenvektoren slik at det blir en enhetsvektor. Lengden av v er v ( ) +. Egenvektor av lengde blir u v v ( Matrisene i en ortogonal diagonalisering A P P T er gitt ved ( ) P ) og. ( ) 5. 9 For å skissere nivåkurven Q(x, x ) 5 til den kvadratiske formen Q med matrise A bruker vi koordinatskiftet x P y som gir y T y x T Ax Q(x, x ) 5.

Utskrevet i y-koordinater er nivåkurven Vi deler meed 5 og får standardform 5y + 9y 5. y 9 + y 5. Vi bruker egenvektorene u og u som enhetsvektorer for et skrått y-koordinatsystem og tegner så ellipsen (som er den samme som i deloppgave a)). et gir: 5 4 3 3 4 5 6 4 4 6 Oppgave. Vi skal finne kritiske punkt ved Lagrange-multiplikatorer for f(x, y, z) z under betingelsen xy xz + yz. Vi setter g(x, y, z) xy xz + yz og finner så gradientene f (,, ) og g (y z, x + z, x + y). Ligningssystemet er f λ g og g(x, y, z). et gir fire ligningen xy xz + yz λ(y z) λ(x + z) λ( x + y) Fra den tredje ligningen kan vi se at λ ikke kan være lik. ermed kan vi dele med λ i de to første ligningene og få y z x + z et gir y z og x z. Vi setter inn i siste ligning og løser xy xz + yz ( z) z ( z) z + z z z + z + z z z ±

ermed har vi to kritiske punkt: z gir x og y, mens z gir x og y. e kritiske punktene er (,, ) og (,, ). Oppgave 3. a) Vi skisserer legemet. 4 3.5 3.5.5.5.5.5.5.5 For å uttrykke grensene for i sylinderkoordinater setter vi inn x r cos θ, y r sin θ og z z i uttrykkene som definerer. en nedre grensen for z blir som før en øvre grensen for z blir z. z x + y r cos θ + r sin θ r (cos θ + sin θ) r. Grensen for sylinderen omskrives som (x ) + y x x + + y x + y x r r cos θ r(r cos θ) r eller r cos θ ermed går r fra til cos θ. Merk også at sylinderen har x-verdier x. erfor går θ fra π til π. ette er intervallet hvor cos θ er positiv.

et gir følgende grenser for : z r r cos θ π θ π b) Volumet av er gitt som integralet dv. I sylinderkoordinater er dv r dz dr dθ. ermed finner vi volumet slik: cos θ r dv r dz dr dθ 4 π cos θ π cos θ π π π π 4 3π 8 3π. [ 4 r4 [rz] r r 3 dr dθ ] cos θ dθ 4 ( cos θ)4 dθ cos 4 θ dθ dr dθ

c) Vi regner ut integralet z dv : z dv cos θ r π cos θ π cos θ π π π 6 3 [ r6 [ rz rz dz dr dθ ] r r5 dr dθ ] cos θ dθ ( cos θ)6 dθ π 6 3 5π 6 5π 3. cos 6 θ dθ dr dθ Oppgave 4. Når massetettheten er konstant lik δ, så er massen M δ dv dv 3π, og momentet om xy-planet M xy Massesenterets z-koordinat er δz dv z M xy M 5π 3 3π 9. z dv 5π 3. a) Vi bestemmer først grenser for området avgrenset av y 3x x og y x. Grensene for x er gitt ved skjæringspunktene for de to kurvene: x 3x x x 3x x x x x eller x. Vi ser at parabelen ligger over den rette linja for x mellom og. erfor er grensene for y fra y x til y 3x x. Grenser for er x y 3x x x

Vi integrerer nå 3y over området og får b) Vi har gitt vektorfeltet 3y da 3x x x [ 3 y 3y dy dx ] 3x x x dx ( 3 (3x x ) 3 ) x dx ( 3 (9x 6x 3 + x 4 ) 3 ) x dx ( 7 x 9x 3 + 3 x4 3 ) x dx (x 9x 3 + 3 ) x4 dx [ 4x 3 9 4 x4 + 3 ] x5 4 3 9 4 4 + 3 5 3 36 + 48 5 8 5 F(x, y) (sin (πx) y, xy + cos (πy)). Linjestykket C fra (, ) til (, ) parametriserer vi ved et gir dr dt r(t) (t, t), der t. (, ). Vi finner linjeintegralet slik: C F dr [t]. (sin (πx) y, xy + cos (πy)) (, ) dt ( sin (πx) y + xy + cos (πy) ) dt ( sin (πt) t + t + cos (πt) ) dt dt

c) Et vektorfelt F (M, N) som er deriverbart i alle punkt er konservativt dersom Vi sjekker om dette holder: N x M y. N x M y ( xy + cos (πy) ) ( sin (πx) y ) x y y ( y) 3y. Svaret ble ikke. erfor er F ikke et konservativt vektorfelt. For å finne linjeintegralet C F dr kan vi bruke Greens teorem: ( N F dr x M ) da y C der C er satt sammen av C og C og er området mellom disse to kurvene. Vi deler integralet av C i to biter og setter inn for curl F k. F dr + F dr 3y da. C C Vi har allerede regnet to av disse integralene. ermed er 8 + F dr C 5. Løst med hensyn på det ukjente integralet får vi C F dr 8 5. Oppgave 5. Vi vet at varmeligningen med randbetingelse og startbetingelse har løsning u t c u x u(, t) u(l, t) u(x, ) u(x, t) n n B n sin πnx L B n e λ n t sin πnx L der λ n πcn L. I dette tilfellet er c 5, L π, B 5, B 5 og øvrige B n. et gir λ π 5 π 5 og λ π 5 π 5. Vi setter inn i formelen for løsningen og får u(x, t) 5e 5t sin x + 5e t sin x.

Oppgave 6. a) Vi har vektorfeltet F (xz, yz, x y ) og skal regne ut curl F og div F. Vi regner ut curl F slik: i j k curl F x y z xz yz x y ( ) i y (x y ) z ( yz) + j ( z (xz) x (x y ) ) ( ) + k x ( yz) y (xz) i ( y ( y)) + j (x x) + k ( ) Vi regner ut div F slik: div F x (xz) + y ( yz) + z (x y ) z z + b) Siden curl F og F er deriverbart i alle punkt er F et gradientvektorfelt (konservativt). ermed finnes en potensialfunksjon f med f F. enne potensialfunksjone passer i Laplace-ligningen fordi f x + f y + f div( f) div F. z en siste likheten fikk vi fra utregningen av divergens i deloppgave a). La oss nå finne potensialfunksjonen f, som er den løsningen av Laplace-ligningen som oppgaven sikter til. Vi tar utgangspunkt i f F. Fra x-koordinatenen har vi f x xz. Vi integrerer med hensyn på x og får f(x, y, z) x z + g(y, z) der g(y, z) er konstant med hensyn på x. Innsatt dette uttrykket for f i får vi Vi forenkler til Vi integrerer med hensyn på y og får f y yz ( x z + g(x, y) ) yz. y g y yz. g(y, z) y z + h(z)

der h(z) er konstant med hensyn på x og y. ette gir et nytt uttrykk for f: Vi setter inn i og får ette forenkler til f(x, y, z) x z y z + h(z). f z x y ( x z y z + h(z) ) x y. z x y + h z x y. ermed er h z. Altså er h(z) C konstant. Vi har konstruert følgende løsning av Laplace-ligningen: f(x, y, z) x z y z + C.