Test, 4 Differensiallikninger

Like dokumenter
4 Differensiallikninger R2 Oppgaver

Differensialligninger

4 Differensiallikninger

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

Eksamen R2, Våren 2009

Sammendrag R mai 2009

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

Difflikninger med løsningsforslag.

Løsningsskisser til oppgaver i Kapittel Integrerende faktor

Løsningsskisser - Kapittel 6 - Differensialligninger

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

Eksempelsett R2, 2008

Løsning av utvalgte øvingsoppgaver til Sigma R2 kapittel 5

Løsningsforslag eksamen i TMA4100 Matematikk desember Side 1 av 7

UNIVERSITETET I OSLO

differensiallikninger-oppsummering

K Andre Ordens Differensialligninger

UNIVERSITETET I OSLO

Fagdag 7 - Start kapittel 6 - Differensialligninger. Arbeidsark

Differensiallikninger Mellomprosjekt MAT4010

UDIRs eksempeloppgave høsten 2008

Løsningsforslag til utvalgte oppgaver i kapittel 10

Differensiallikninger definisjoner, eksempler og litt om løsning

Eksamen R2 høst 2011, løsning

Numerisk løsning av differensiallikninger Eulers metode,eulers m

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

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

Løsningsforslag eksamen 18/ MA1102

Kapittel 2. Antiderivering. 2.1 Derivasjon

R2 - kapittel 5 EF og 6 ABCD

Høgskolen i Telemark Eksamen Matematikk 2 modul Mai Fakultet for estetiske fag, folkekultur og lærerutdanning BOKMÅL 24.

MAT 1001, Høsten 2009 Oblig 2, Løsningsforslag

Terminprøve R2 våren 2014

Løsningsforslag: Eksamen i MAT111 - Grunnkurs i Matematikk I

MA1101 Grunnkurs Analyse I Høst 2017

R2 eksamen høsten 2017 løsningsforslag

R2 Funksjoner Quiz. Test, 3 Funksjoner

EKSAMEN I 3MX-R2 (3MZ-S2), SPØRREUNDERSØKELSE AUGUST 2014

Lineære differensiallikninger.

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

Løs likningssystemet ved å få totalmatrisen på redusert trappeform

MA1410: Analyse - Notat om differensiallikninger

Differensiallikninger Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

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,

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

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

Løsningsforslag til Eksamen i MAT111

Eksamen R2, Våren 2011 Løsning

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

Differensiallikninger definisjoner, eksempler og litt om løsning

Tidligere eksamensoppgaver

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

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

Prøve i Matte 1000 BYFE DAFE 1000 Dato: 03. mars 2016 Hjelpemiddel: Kalkulator og formelark. Alle svar skal grunngis. Alle deloppgaver har lik vekt.

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

UNIVERSITETET I OSLO

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

TMA4100 Matematikk1 Høst 2009

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

Eksamen R2 høsten 2014 løsning

Alle svar skal grunngis. Alle deloppgaver har lik vekt.

UNIVERSITETET I OSLO

DEL 1. Uten hjelpemidler. Oppgave 1 (3 poeng) Oppgave 2 (5 poeng) Oppgave 3 (4 poeng) S( x) 1 e e e. Deriver funksjonene. Bestem integralene

9 + 4 (kan bli endringer)

Areal - difflikninger - arbeid Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

R2 eksamen våren 2018 løsningsforslag

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

Institutt for Samfunnsøkonomi

Potensrekker Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Definisjoner og løsning i formel

MAT Prøveeksamen 29. mai - Løsningsforslag

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 =

1 Mandag 22. februar 2010

Løsningsforslag til eksamen i MA0002, Brukerkurs i matematikk B

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

Løsningsforslag. og B =

Alle svar skal grunngis. Alle deloppgaver har lik vekt.

Eksamen REA3024 Matematikk R2. Nynorsk/Bokmål

MAT feb feb mars 2010 MAT Våren 2010

TMA4110 Matematikk 3 Høst 2010

R Differensialligninger

R2 kapittel 8 Eksamenstrening Løsninger til oppgavene i læreboka

Through the Looking-Glass and What Alice Found There, Lewis Carroll

3 Funksjoner R2 Oppgaver

Løsningsforslag Prøveeksamen i MAT-INF 1100, Høsten 2003

Løsningsforslag til prøveeksamen i MAT1050, vår 2019

Den deriverte og derivasjonsregler

Løsningsforslag eksamen R2

Eksamen R2, Høst 2012

Løsningsforslag til eksamen i MAT111 Vår 2013

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

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

Eksempeloppgave REA3024 Matematikk R2. Bokmål

EKSAMEN I MATEMATIKK 1000

MATEMATIKK FOR REALFAG PROGRAMFAG I STUDIESPESIALISERENDE UTDANNINGSPROGRAM

Separable differensiallikninger.

Del 1. 3) Øker eller minker den momentane veksthastigheten når x = 1? ( )

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

I et eksperiment er det målt følgende sammenheng mellom to størrelser x og y. x Y = ax + b:

Løsningsforslag. og B =

Transkript:

Test, 4 Differensiallikninger Innhold 4.1 Førsteordens differensiallikninger... 1 4. Modellering... 7 4.3 Andreordens homogene differensiallikninger... 13 Oppgaver og løsninger Grete Larsen/NDLA 4.1 Førsteordens differensiallikninger 1) Differensiallikningen y y 4x er av andre orden ) Differensiallikningen y y x er av første orden 3 4 cos 3) Differensiallikningen y y 3x 1er separabel 4) Differensiallikningen y xy cos x er separabel 1

5) Differensiallikningen y xy 0er en homogen likning av første orden. 6) Kurveskaren ovenfor representerer løsningene på differensiallikningen y x y x y x C 7) Gitt differensiallikningen y. I tillegg vet vi at når x1, er y. Løsningen på likningen er y x yx y x C

8) I retningsdiagrammet over er det tegnet inn tre integralkurver. De representerer tre løsninger på differensiallikningen y 3x 1. Du får i tillegg oppgitt at når x1 er y 0. Hvilken kurve er da løsning på differensiallikningen? Den øverste. Den midterste. Den nederste. 3

9) I retningsdiagrammet over er det tegnet inn tre integralkurver. De representerer tre løsninger på x differensiallikningen y 3y. Den generelle løsningen på likningen er y Ce. Du får i 3 tillegg oppgitt at C. Hvilken kurve kan da være løsning på differensiallikningen? 3 Den øverste. Den nederste. Ingen av dem.. 3 4

10) y y 4 ye y e 4e x x x y e 4 e x x x x y e 4 e dx y e 4e x x y e 4e e e y 4 x x x x y 4 Ovenfor har vi løst en differensiallikning. Hvor mange feil er gjort? Ingen feil Én feil To feil 11) x x x y y x ye y e x e y e x e x x x x y e x e dx Ovenfor har vi begynt å løse en differensiallikning. For å komme videre, må vi bruke integrasjon med variabelskifte delvis integrasjon ingen av delene 1) ye xy e x e x x x y e x e x x x x y e x e dx Ovenfor har vi begynt å løse en differensiallikning. For å komme videre, må vi bruke integrasjon med variabelskifte delvis integrasjon ingen av delene 5

13) y sinx y 0 1 dy sinx y dx 1 dy sinx dx y 1 dy sinxdx y Ovenfor har vi begynt å løse en differensiallikning. Hva blir løsningen av likningen? y C e cosx y cos x C cos x y e C 14) y 4 5x er en løsning av likningen xy 4y 0 15) y y x 1 1 dy y x x 1 1 dx Ovenfor har vi begynt å løse en differensiallikning. For å komme videre, må vi bruke integrasjon med variabelskifte delvis integrasjon delbrøkoppspalting 6

4. Modellering 1) Når veksten av en størrelse er proporsjonal med størrelsen selv, har vi differensiallikningen y k y ) I en logistisk vekstmodell er veksten proporsjonal med populasjonen og omvendt proporsjonal med differensen mellom bæreevnen og populasjonen. 3) Newtons. Lov sier at summen av alle krefter som virker på et legeme er lik legemets masse multiplisert med den akselerasjonen legemet får, F m a, der F brukes som betegnelse på summen av kreftene som virker på legemet. 4) Grafen viser en matematisk modell for veksten i en dyrepopulasjon. Denne modellen er eksponentiell lineær logistisk 7

5) Grafen viser en matematisk modell for veksten i en dyrepopulasjon. Bæreevnen for populasjonen er 400 1000 000 6) Grafen viser en matematisk modell for veksten i en dyrepopulasjon. Veksten er størst i 1950 ca 1960 ca 1990 8

7) Grafen viser en matematisk modell for veksten i en dyrepopulasjon. Det er også tegnet inn en tangent i punktet 10,100. For å finne et funksjonsuttrykk for modellen, kan vi løse differensiallikningen 000, bestemme k ved likningen10 k 100 000 100 N k N N initialbetingelsenn 100 når t 10 og bruke 000, bestemme k ved likningen96 k 100 000 100 N k N N initialbetingelsenn 100 når t 10 og bruke 000, bestemme k ved likningen96 k 100 000 100 N k N N initialbetingelsenn 96 når t 10 og bruke 9

8) Grafen viser en matematisk modell for veksten i en dyrepopulasjon. Veksten er proporsjonal med størrelsen på populasjonen Denne modellen er eksponentiell lineær logistisk 9) Grafen viser en eksponentiell modell for veksten i en dyrepopulasjon. Her er veksten proporsjonal med størrelsen på populasjonen omvendt proporsjonal med størrelsen på populasjonen Proporsjonal med størrelsen på populasjonen og med differensen mellom bæreevnen og størrelsen på populasjonen 10

10) Grafen viser en eksponentiell modell for veksten i en dyrepopulasjon. Det er også tegnet inn en tangent i punktet 5,100. For å finne et funksjonsuttrykk for modellen, kan vi løse differensiallikningen N k N 000 N, bestemme k ved likningen 63 k 100 og bruke initialbetingelsen y100 når x 5 N k N, bestemme k ved likningen 63 k 100 og bruke initialbetingelsen N 100 når t 5 N k N, bestemme k ved likningen 63 k 100 og bruke initialbetingelsen y 63 når x 5 11) Innbyggertallet i en kommune er 9500 og det antas at kommunen har en kontinuerlig nedgang i folketallet på 1,8 % de neste årene. For å få en matematisk modell for innbyggertallet kan vi løse differensiallikningen N 0,98Nmed initialbetingelse N9500 når x N 0,018N N 0,018Nmed initialbetingelse N9500 når x 0 11

1) Innbyggertallet i en kommune er 9500 og det antas at kommunen har en kontinuerlig nedgang i folketallet på 1,8 % de neste årene. For å få en matematisk modell for innbyggertallet kan vi løse differensiallikningenn 0,018N. Løsning av likningen er N 9500 0,98 t N9500 N C e 0,018t 0,018t e 13) Newtons avkjølingslov sier at hastigheten på avkjølingen av et objekt er proporsjonal med differansen mellom temperaturen på objektet og temperaturen i omgivelsene der objekt befinner seg. Du setter en flaske vann med en temperatur på 0 C inn i kjøleskapet der temperaturen er 6 C. Hvilken differensiallikning kan du sette opp for å få en modell for temperaturen i vannet? T k 0 6 T k T 6 T k 6 T 14) Newtons avkjølingslov sier at hastigheten på avkjølingen av et objekt er proporsjonal med differansen mellom temperaturen på objektet og temperaturen i omgivelsene der objekt befinner seg. Du setter en flaske vann med en temperatur på 0 C inn i kjøleskapet der temperaturen er 6 C. Du har nå tilstrekkelige opplysninger til å finne en matematisk modell for temperaturen i vannet t timer etter at flaska ble satt inn i kjøleskapet 15) Du har en bøtte som er full med 10 liter saltvann med en saltkonsentrasjon på 3,5%. Du fyller på med ferskvann fra hageslangen. Hvert minutt renner det én liter vann inn i bøtta og dermed også én liter vann ut av bøtta. Vi forutsetter at saltvannet hele tida er jevnt fordelt i hele bøtta. La St være antall gram salt som finnes i bøtta etter t minutter. Hvilken differensiallikning kan du bruke for å få en matematisk modell for saltmengden t minutter etter starten? 1 St S t med initialbetingelse S 0 35 10 1 St St med initialbetingelse S 0 350 10 1 St St med initialbetingelse S 0 35 10 1

4.3 Andreordens homogene differensiallikninger 1) Differensiallikningen y 3y 4y x er av andre orden av andre grad homogen ) Differensiallikningen y 3y 4xy 0 har konstante koeffesienter er av andre grad er homogen 3) Differensiallikningen y 3y 4y 5 har konstante koeffisienter er av andre grad er homogen 4) For å løse differensiallikningen y 3y 4y 0, kan vi benytte den karakteristiske likningen r 3r 4 0 5) Når den karakteristiske likningen r br c 0 har to reelle løsninger r 1 og r, så har r1x rx differensiallikningen y by cy 0 den generelle løsningen y Ce De hvor koeffisientene C og D er vilkårlige konstanter. 6) Når den karakteristiske likningen r br c 0 har én reell løsning r, så har differensiallikningen rx rx y by cy 0 den generelle løsningen y Ce De hvor koeffisientene C og D er vilkårlige konstanter. 13

7) Når den karakteristiske likningen r br c 0 har to komplekse løsninger r 1 A Bi og r A Bi, så har differensiallikningen y by cy 0 den generelle Ax løsningen sin cos y e C Bx D Bx hvor koeffisientene C og D er vilkårlige konstanter. 8) Grafen over viser en harmonisk svingning dempet svingning overdempet svingning 9) Grafen over viser en harmonisk svingning dempet svingning overdempet svingning 14

10) Grafen over viser en harmonisk svingning dempet svingning overdempet svingning 11) Differensiallikningen y y 0 x x y C e D e x x y C e Dxe x x y C e Dxe har den generelle løsningen 1) Differensiallikningen y 4y 0 y C e D e x x y C sin x Dcos x y C sin x Dcos x har den generelle løsningen 13) Differensiallikningen y 4y 4 0 y C e D e x x y C e Dxe x x y C sin x Dcos x har den generelle løsningen 15

14) Differensiallikningen y y 5y 0 y C e D e x x x y e C sin x Dcos x x y e C sin x Dcos x har den generelle løsningen 15) Gitt differensiallikningen y y 0 Vi får også oppgitt at når x 0 er y 3 og når x er y 1. Løsning på likningen er y sinx cos x y sinx 3cos x y 3sinx cos x 16