TMA4120 Matematikk 4K Høst 2015

Like dokumenter
Forelesning Matematikk 4N

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

TMA4123/TMA4125 Matematikk 4M/4N Vår 2013

Løsningsforslag, Ma-2610, 18. februar 2004

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.

Forelesning Matematikk 4N

TMA4135 Matematikk 4D Høst 2014

MA1102 Grunnkurs i analyse II Vår 2019

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN I MATEMATIKK 4N/D (TMA4125 TMA4130 TMA4135) Norges teknisk naturvitenskapelige universitet Institutt for matematiske fag

TMA Matematikk 4D Fredag 19. desember 2003 løsningsforslag

Eksamen i TMA4122 Matematikk 4M

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

Løsningsførslag i Matematikk 4D, 4N, 4M

Eksamen i TMA4123/TMA4125 Matematikk 4M/N

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

Derivasjon ekstremverdier Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

2 Fourierrekker TMA4125 våren 2019

0.1 Kort introduksjon til komplekse tall

arbeid - massesenter - Delvis integrasjon Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN MATEMATIKK 4N,

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

Eksamen i TMA4123/TMA4125 Matematikk 4M/4N

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2016

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

Eksamensoppgave i TMA4135 Matematikk 4D

Løsningsforslag for eksamen i brukerkurs i matematikk A (MA0001)

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

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

Oppfriskningskurs Sommer 2019

Andre forelesning Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Areal mellom kurver Volum Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

UNIVERSITETET I BERGEN

Eksamensoppgave i TMA4135 Matematikk 4D: Løysing

TMA4105 Matematikk 2 Vår 2014

Funksjoner Forelesning i Matematikk 1 TMA4100. Hans Jakob Rivertz Institutt for matematiske fag 19. august 2011

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

Funksjoner Forelesning i Matematikk 1 TMA4100. Hans Jakob Rivertz Institutt for matematiske fag 18. august 2011

13.1 Fourierrekker-Oppsummering

EKSAMEN. Om eksamen. EMNE: MA2610 FAGLÆRER: Svein Olav Nyberg, Morten Brekke. Klasser: (div) Dato: 3. des Eksamenstid:

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.

Løsningsforslag eksamen i TMA4123/25 Matematikk 4M/N

Repitisjon av Diverse Emner

TMA4245 Statistikk Høst 2016

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

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.

MA1101 Grunnkurs Analyse I Høst 2017

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

Potensrekker Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

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

EKSAMENSOPPGAVER FOR TMA4120 MATEMATIKK 4K H-03 Del A: Laplacetransformasjon, Fourieranalyse og PDL

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2017

TMA4100 Matematikk1 Høst 2008

EKSAMEN I TMA4120 MATEMATIKK 4K, LØSNINGSFORSLAG

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

Forkurs, Avdeling for Ingeniørutdanning

MAT Grublegruppen Notat 6

Løsningsforslag til eksamen i TMA4105 matematikk 2,

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.

Eksamensoppgåve i TMA4135 Matematikk 4D

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

= x lim n n 2 + 2n + 4

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

Løsningsforslag, eksamen i MA0002, Brukerkurs i matematikk B

Gunnar Staff Institutt for Matematiske fag Norges Teknologiske Naturvitenskapelige Universitet N 7491 Trondheim

Volum Lengde Areal Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

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

Eksamensoppgave i TMA4135 Matematikk 4D

Matematikk 1 (TMA4100)

Fourieranalyse. Fourierrekker på reell form. Eksempel La. TMA4135 Matematikk 4D. En funksjon sies å ha periode p > 0 dersom

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

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.

MA1102 Grunnkurs i Analyse II Vår 2015

UNIVERSITETET I BERGEN

MAT 1001, Høsten 2009 Oblig 2, Løsningsforslag

EKSAMENSOPPGAVER MATEMATIKKDELEN AV TMA4135 MATEMATIKK 4D H-03

Newtons metode - Integrasjon Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Løsningsforslag i matematikk

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

TMA4120 Matte 4k Høst 2012

R2 - Løsningsskisser til noen oppgaver i kapittel 4.1 og 4.2

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

Fakta om fouriertransformasjonen

TMA4100 Matematikk1 Høst 2009

(s + 1) s(s 2 +2s+2) : 1 2 s s + 2 = 1 2. s 2 + 2s cos(t π) e (t π) sin(t π) e (t π)) u(t π)

Heldagsprøve R

UNIVERSITETET I OSLO

Fasit, Separable differensiallikninger.

Løsningsforslag til Eksamen i MAT111

Analyse og metodikk i Calculus 1

Areal - difflikninger - arbeid Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

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

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2014

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag Eksamen 3MX - AA eksamensoppgaver.org

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

Kontinuitet og derivasjon Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Sammendrag R mai 2009

Grenser III - rasjonale funskjoner Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

8 Interpolasjon TMA4125 våren 2019

Transkript:

Norges teknisk naturvitenskapelige universitet Institutt for matematiske fag TMA41 Matematikk 4K Høst 15 Chapter 6.7 Systemer av ODE. Vi bruker L t} 1 s, L e at f(t } F (s a 6.7:9 Løs IVP. y 1 y 1 + y, y 1 ( 1, y y 1 + 3y, y (. sy 1 y 1 ( Y 1 + Y sy y ( Y 1 + 3Y, (1 sy 1 + Y 1 Y 1 + (3 sy. Dette er et lineært ligningssystem med løsning Vi transformerer tilbake, og får Y 1 s 3 (s 1 s 1 (s 1 Y (s. y 1 e t te t y te t. 1. september 15 Side 1 av 1

Chapter 11.1 Fourier-rekken til f er gitt ved a + (a n cos nx + b n sin nx der a 1 a n 1 b n 1 f(x dx f(x cos nx dx f(x sin nx dx. 11.1: La n > være gitt. Finn fundamentalperioden til f(x cos nx. Vi må finne det minste positive tallet p slik at f(x + p f(x for alle x. Vi har at f (x + p cos (n (x + p cos(nx + np Ettersom cos har fundamentalperiode, er dette lik cos nx hvis og bare hvis np k for en k Z. Dvs. p k n. Det minste positive tallet på denne formen er p n. På samme måte finner vi at fundamentalperioden til sin nx er p n. For cos x k og sin x k setter vi n k og finner at p n k. For cos nx k og sin nx k setter vi m k og finner at p m k/n. 11.1:15 Finn Fourier-rekken til f(x x, < x <, f(x + f(x. Vi bruker at integralet av en periodisk funksjon med periode p over et intervall med lengde p er uhavhengig av hvor intervallet ligger: 1. september 15 Side av 1

Bevis. La f være periodisk med periode p. La a R. Da er a+p a f(x dx p a f(x dx + a+p p f(x dx. Gjør substitusjonen y x p i det siste integralet. Dette gir dy dx, x p y og x a + p y a, og dermed er a+p a f(x dx p a p a p f(x dx + f(x dx + f(x dx. a a f(y + p dy f(y dy Husk også at produktet av to funksjoner med periode p, igjen er en funksjon med periode p. a 1 1 1 6 x3 f(x dx x dx 83 6 4 3. a n 1 f(x cos nx dx 1 x cos nx dx ( 1 x sin nx x sin nx dx n n ( x cos nx + 1 cos nx dx n n ( n + 1 n sin nx 4 n 4 n. 1. september 15 Side 3 av 1

b n 1 1 ( 1 ( 1 f(x sin nx dx 4 n 4 n + 4 n. x sin nx dx x cos nx + n n ( x sin nx n + n 1 n ( + 1 n cos nx x cos nx dx sin nx dx Dette gir Fourier-rekken a + (a n cos nx + b n sin nx 4 ( cos nx sin nx 3 + 4 n n 11.1:17 Finn Fourier-rekken til x +, < x <, f(x x +, < x <, f(x + f(x. a 1 f(x dx 1, a n 1 f(x cos nx dx 1 ( (x + cos nx dx + sub: y x i det første integralet gir a n ( x + cos nx dx ( x sin nx + 1 n n ( + 1n ( cos nx + n ( cos 1 n + 4 n, n odde,, n jevn. (opplagt ut ifra tegningen. ( x + cos nx dx sin nx dx + sin nx cos nx 1. september 15 Side 4 av 1

b n 1 f(x sin nx dx 1 ( (x + sin nx dx + sub: y x i det første integralet gir b n. Dette gir Fourier-rekken a + (a n cos nx + b n sin nx + 4 ( x + sin nx dx cos(n 1x (n 1. 11.1:1 Finn Fourier-rekken til x, < x <, f(x x +, < x <, f(x + f(x. a 1 f(x dx, a n 1 f(x cos nx dx 1 ( sub: y x i det første integralet gir a n. ( x cos nx dx + b n 1 f(x sin nx dx 1 ( ( x sin nx dx + sub: y x i det første integralet gir (opplagt ut ifra tegningen. ( x + cos nx dx ( x + sin nx dx b n ( x + sin nx dx ( x cos nx + 1 cos nx dx + sin nx n n ( cos 1 n n sin nx n cos nx ( n cos n (cos 1 n. 1. september 15 Side 5 av 1

Dette gir Fourier-rekken a + (a n cos nx + b n sin nx sin nx n. Chapter 11. 11.:1 Avgjør om følgende funksjoner er odde eller jevne. e x, e x, x 3 cos nx, x tan x, sinh x cosh x. Vi kan observere følgende: Hvis f er både odde og jevn, så er f(x for alle x. Bevis: La x R. Da er f(x f( x f(x der den første likheten følger av at f er jevn og den andre likheten følger av at f er odde. Dermed er f(x. a f(x e x er hverken odde eller jevn fordi f.eks. f( 1 e 1 1 e e e f(1 f(1. b f(x e x jevn fordi f( x e x e x f(x. f er ikke odde fordi f ikke er konstant lik. c f(x x 3 cos nx er odde fordi f( x ( x 3 cos( nx x 3 cos nx f(x. f er ikke jevn fordi f ikke er konstant lik. d f(x x tan x er odde fordi tan x er odde og f( x ( x tan(x x tan x f(x. 1. september 15 Side 6 av 1

e f(x sinh x cosh x er hverken odde eller jevn fordi f(x sinh x cosh x ex e x e x. ex + e x 11.:6 Avgjør om produktet av en odde og en jevn funksjon er odde eller jevn. Produktet av en odde og en jevn funksjon er en odde funksjon. Bevis. La f være en odde funksjon og la g være en jevn funksjon. Definer funksjonen h som produktet h(x f(xg(x. Vi må vise at h( x h(x for alle x. La x R da er h( x f( xg( x f(xg( x f(xg(x h(x. 11.:1 Avgjør om funksjonen x 4, 4 < x <, g(x x + 4, < x < 4, g(x + 8 g(x. er odde eller jevn. Finn Fourier-rekken. (se figur s.491 Av figuren s.491 er det åpenbart at g er odde. Et algebraisk bevis er som følger: 1. september 15 Side 7 av 1

La x R og skriv x 8q + r slik at q er et heltall og 4 < r 4 er resten etter divisjon av x med 8. Da er g( x g( r 8q g( r ( r 4, 4 < r < ( r + 4, < r < 4 r 4, < r < 4 r + 4, 4 < r < r 4, 4 < r < r + 4, < r < 4 g(r g(r + 8q g(x. I oppgave 11.1:1 fant vi at funksjonen x, < x <, f(x x +, < x <, f(x + f(x hadde Fourier-rekke Vi ser at sin nx n. ( f 4 x 4 x, < 4 x <, 4 x +, < 4 x <, x 4, 4 < x <, 4 x + 4, < x < 4, 4 g(x. Dermed er g(x 4 f ( 4 x med Fourier-rekke 8 sin ( 4 x. n 11.:17 Avgjør om funksjonen x + 1, 1 < x <, g(x x + 1, < x < 1, g(x + g(x. er odde eller jevn. Finn Fourier-rekken. (se figur s.491 1. september 15 Side 8 av 1

Av figuren s.491 er det åpenbart at g er jevn. Et algebraisk bevis kan gjøres som i oppgave 11..1. I oppgave 11.1:17 fant vi at funksjonen x +, < x <, f(x f(x + f(x x +, < x <, hadde Fourier-rekke Vi ser at + 4 cos(n 1x (n 1. f (x x x +, < x <, +, < x <, x + 1, 1 < x <, x + 1, < x < 1, g(x. Dermed er g(x 1 f(x med Fourier-rekke 1 + 4 cos(n 1x (n 1. 11.:4 Finn og a cosinus-fourier-rekken b sinus-fourier-rekken til funksjonen f : [, 4] R gitt ved f(x Tegn de to periodiske utvidelsene., < x <, 1, < x < 4. a Vi utvider f til en jevn periodisk funksjon på R med periode L 8. Cosinus-Fourierrekken til f er da f(x a + a n cos L x der a 1 L 1 4 L 4 f(x dx f(x dx 1 4 1/. 1. september 15 Side 9 av 1

og a n L L 4 f(x cos L x dx 1 cos 4 x dx 1 4 4 sin 4 x ( sin sin sin, n mod,, n mod 4 1,, n mod 4 3. Dermed er f(x a + 1/ + a n cos L x ( (4n 3 (4n 3 cos 4 ( (4n 1 (4n 1 cos 4 x x b Vi utvider f til en odde periodisk funksjon på R med periode L 8. Sinus-Fourier-rekken til f er da f(x b n sin L x der b n L L 4 f(x sin L x dx 1 sin 4 x dx 1 4 4 cos 4 x ( cos cos, n mod 4,, n mod 1,, n mod 4. 4 1. september 15 Side 1 av 1

Dermed er f(x b n sin L x ( (n 1 (n 1 sin x 4 4 (4n sin 4 ( (4n x. 11.:9 Finn a cosinus-fourier-rekken og b sinus-fourier-rekken til funksjonen f : [, ] R gitt ved f(x sin x. Tegn de to periodiske utvidelsene. a Vi utvider f til en jevn periodisk funksjon på R med periode L. Cosinus-Fourierrekken til f er da f(x a + a n cos L x der a 1 L L 1 1 f(x dx sin x dx cos x 1. september 15 Side 11 av 1

og a n L L f(x cos L x dx sin x cos nx dx 1 ( sin(1 + nx dx + sin(1 nx dx, (se s.a5 (11 1 ( 1 1 + n cos(1 + nx + 1 1 n cos(1 nx, n 1 ( ( 1 n+1 1 + ( 1n+1 1 1 + n 1 n 1 ( 1n+1 1 n, n odde, 4 (1 n, n jevn. Vi ser at denne formelen også holder for n 1. Dermed er f(x a + + 4 a n cos L x 1 cos nx. 1 (n b Den odde utvidelsen til f er helt enkelt sin x med sinus-fourier-rekke f(x b n sin L x sin x. 1. september 15 Side 1 av 1