Løsningsforslag Kollokvium 6

Like dokumenter
Løsningsforslag Kollokvium 1

FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I, øving 10 1 ØVING 10

x 1, x 2,..., x n. En lineær funksjon i n variable er en funksjon f(x 1, x 2,..., x n ) = a 1 x 1 + a 2 x a n x n,

FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I, løsning øving 10 1 LØSNING ØVING 10

Projeksjon. Kapittel 11. Ortogonal projeksjon i R 2. Skalarproduktet i R n. w på v. Fra figuren ovenfor ser vi at komponenten til w ortogonalt på v er

Løsningsforslag Eksamen 30. mai 2007 FY2045 Kvantefysikk

1 Mandag 18. januar 2010

1 Mandag 25. januar 2010

Numerisk kvadratur. PROBLEM STILLING: Approksimér. f(x)dx. I(f) = hvor f : R R. Numerisk sett, integralet I(f) = b. f(x)dx approksimeres med en summe

LEDDVIS INTEGRASJON OG DERIVASJON AV POTENSREKKER:

Kvadratur. I(f) = f(x)dx.

TMA4100 Matematikk1 Høst 2008

Integrasjon Skoleprosjekt MAT4010

LØSNINGSFORSLAG(Sensor) I TMA4140 og MA0302

Løsningsforslag til avsluttende eksamen i HUMIT1750 høsten 2003.

1 k 2 + 1, k= 5. i=1. i = k + 6 eller k = i 6. m+6. (i 6) i=1

LEDDVIS INTEGRASJON OG DERIVASJON AV POTENSREKKER: a n x n. R > 0, med summen s(x). Da gjelder: a n n + 1 xn+1 for hver x < R.

Integrasjon Fundamentalteoremet Substitusjon Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 8 Numerisk integrasjon

Numerisk derivasjon og integrasjon utledning av feilestimater

Løsningsforslag til Obligatorisk oppgave 2

Løsningsforslag Eksamen 19. august 2005 TFY4250 Atom- og molekylfysikk

M2, vår 2008 Funksjonslære Integrasjon

Bioberegninger - notat 3: Anvendelser av Newton s metode

75045 Dynamiske systemer 3. juni 1997 Løsningsforslag

R1 kapittel 1 Algebra

Fasit til utvalgte oppgaver MAT1100, uka 20-24/9

1 Mandag 1. mars 2010

MAT 100A: Mappeeksamen 4

S1 kapittel 6 Derivasjon Løsninger til oppgavene i boka

Løsningsforslag til obligatorisk oppgave i ECON 2130

R2 - Heldagsprøve våren 2013

Tema 2: Stokastiske variabler og sannsynlighetsfordelinger Kapittel 3 ST :44 (Gunnar Taraldsen)

UNIVERSITETET I OSLO

5: Algebra. Oppgaver Innhold Dato

Brøkregning og likninger med teskje

Multippel integrasjon. Geir Ellingsrud

Løsningsforslag til prøveeksamen Mat1110 våren 2004 Oppgave 1 (a) Elemetære rekkeoperasjoner anvendt på den utvidete matrisen til systemet gir oss:

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 9 Numerisk integrasjon

Institutt for elektroteknikk og databehandling

FASIT, tips og kommentarer

9.6 Tilnærminger til deriverte og integraler

MAT 1110: Løsningsforslag til obligatorisk oppgave 2, V-06

Sem 1 ECON 1410 Halvor Teslo

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.

Temahefte nr. 1. Hvordan du regner med hele tall

E K S A M E N. Matematikk 3MX. Elevar/Elever Privatistar/Privatister. AA6524/AA desember 2004 UTDANNINGSDIREKTORATET

1 Mandag 8. mars 2010

dx = 1 2y dy = dx/ x 3 y3/2 = 2x 1/2 + C 1

2x 3 4/x dx. 2 5 x 3 + LF: Vi utfører polynomdivisjon. 2x + 1 dx = + C = 5x8/ ln 2x C 4. πx 2 e 3x3 dx = π

Løsningsforslag øving 6

Oppgave 2 Betydningen til hvert enkelt siffer er bestemt av sifferets plassering eller posisjon. Tallet 4321 betyr

Sensorveiledning Oppgaveverksted 4, høst 2013 (basert på eksamen vår 2011)

Fasit. Grunnbok. Kapittel 2. Bokmål

Kapittel 4 Tall og algebra Mer øving

Kapittel 4.7. Newtons metode. Kapittel 4.8.

MAT 100a - LAB 4. Før vi gjør dette, skal vi for ordens skyld gjennomgå Maple-kommandoene for integrasjon (cf. GswM kap. 12).

Eneboerspillet. Håvard Johnsbråten

Arne B. Sletsjøe. Kompendium, MAT 1012

Nytt skoleår, nye bøker, nye muligheter!

Effektivitet og fordeling

MED SVARFORSLAG UNIVERSITETET I OSLO

Fakultet for realfag Ho/gskolen i Agder - Va ren 2007

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Høsten Løsningsforslag til øving 8. a = e m E

TFY4104 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Lsningsforslag til ving 8. a =

Oppfriskningskurs i matematikk 2007

Dagens program. 7.6 Numerisk integrasjon (fortsatt) 7.7 Uegentlige integraler

HØGSKOLEN I BERGEN Avdeling for ingeniørutdanning

Løsningsforslag til eksamen i TFY4170 Fysikk 2 Fysikk 2 Torsdag 2. desember 2004

Kinematikk i to og tre dimensjoner

Feilestimeringer. i MAT-INF1100

addisjon av 2 og 3. Vi skriver da i alt: 2+3= og etter at likhetstegnet er skrevet så gir matcad oss svaret.

Eksamen høsten 2016 Løsninger

Løsningsforslag TFE4120 Elektromagnetisme 24. mai = 2πrlɛE(r) = Q innenfor S =

Forkunnskaper i matematikk for fysikkstudenter. Integrasjon.

INF1800 Forelesning 19

Ekstrapolasjon. Minste kvadraters metode. Minste kvadraters metode på matriseform. Implementering

ALTERNATIV GRUNNBOK BOKMÅL

UNIVERSITETET I OSLO

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN MA1202/MA6202 VÅR 2010

UNIVERSITETET I OSLO

Sammendrag kapittel 1 - Aritmetikk og algebra

E K S A M E N. Algoritmiske metoder I. EKSAMENSDATO: 13. desember HINDA / 98HINDB / 98HINEA ( 2DA / 2DB / 2EA ) TID:

a 5 (2 + 8) d 5 (2 + 8) 4 g b 3 5 (2 + 8) e h 3 ( ) j Begrunn hvorfor du ikke får samme svar på oppgave b og g.

2 Differensiering. 2.1 Geometrien til reelle funksjoner. 2.3 Derivasjon. 2.2 Grenser og kontinuitet

2-komplements representasjon. Binær addisjon. 2-komplements representasjon (forts.) Dagens temaer

... JULEPRØVE 9. trinn...

R2 kapittel 4 Tredimensjonale vektorer

Løsningsforslag til Eksamen i fag MA1103 Flerdimensjonal analyse

R1 kapittel 7 Sannsynlighet. Kapitteltest. Oppgave 1. Oppgave 2. Oppgave 3. Del 1 Uten hjelpemidler. Løsninger til oppgavene i boka

Eksempel Funksjonen f (x)=x 3 er strengt voksende. vokser på intervallet [0, ) og avtar på intervallet

EKSAMEN I MA1202 OG MA6202 LINEÆR ALGEBRA MED ANVENDELSER

UNIVERSITETET I OSLO

Numerisk Integrasjon

Integrasjon. et supplement til Kalkulus. Harald Hanche-Olsen 14. november 2016

Kapittel 3. Potensregning

Diagonalisering. Kapittel 10

Læringsmål og pensum. Forberdring vha preallokering. Oversikt

1 dx cos 1 x =, 1 x 2 sammen med kjerneregelen for derivasjon. For å forenkle utregningen lar vi u = Vi regner først ut den deriverte til u,

Transkript:

Løsningsforslg Kollokvium 6 25. februr 25

Her finner dere et løsningsforslg for oppgvene som ble diskutert på Kollokvium 6. Oppgve Diskusjonsoppgve Diskuter følgende spørsmål med hverndre og prøv å bli enige om noen svr: Hv betyr det t en tilstnd er en egentilstnd for en opertor? Svr: En egentilstnd Ψ til en opertor ˆQ er en funksjon som oppfyller ligningen ˆQΨ qψ, hvor q er et tll muligens komplekst. q klles den tilhørende til Ψ egenverdien. b Kn en tilstnd være en egentilstnd for både opertoren ˆx og opertoren ˆp smtidig? Svr: Nei. Grunnen er t de to opertorene ikke kommuterer. Vi hr sett på forelesning t ˆx, ˆp ˆxˆp ˆpˆx i h. L oss nt t Ψ er en egentilstnd til ˆp, ltså t det finnes ett tll q slik t ˆpΨ qψ, 2 og Ψ smtidig er en egentilstnd til ˆx med egenverdi, ˆxΨ Ψ. 3 D er men smtidig må ˆxˆpΨ ˆxqΨ qˆxψ qψ, 4 ˆxˆpΨ ˆpˆx+i hψ ˆpˆxΨ+i hψ ˆpΨ+i hψ qψ+i hψ. 5 Dette er en selvmotsigelse, ltså må ntgelsen om smtidig egenfunksjon være feil. c Hv kn vi vite om målinger på tilstnder som ikke er egentilstnder til en bestemt hermitisk opertor som tilhører en observbel? Svr: Dersom Ψ ikke er en egentilstnd til opertoren ˆQ som tilhører observbelen Q så vet vi fortstt t vi får egenverdiene til ˆQ når vi måler Q med forskjellige snnsynligheter. Siden dette ikke er bre en verdi vet vi t spredningen på målingene er forskjellig fr null. Altså er ikke Q skrpt bestemt for tilstnden.

Oppgve 2 Gøy med lineærlgebr I lineærlgebr definerer mn et indreprodukt mellom to vektorer u og v som en generlisering v det velkjente sklrproduktet u v. For å unngå smmenblnding med notsjonen til det gmle sklrproduktet kn vi begynne å skrive indreproduktet som u v, hvor vi hr droppet å skrive vektorpilen for enkelhets skyld. Et indreprodukt må oppfylle følgende egenskper hvor k og k 2 er to, muligens komplekse, tll: i u v v u, 6 ii u k v +k 2 w k u v +k 2 u w, 7 iii u u, og u u hvis og bre hvis u. 8 Bruk dette til å vise t den følgende definisjonen oppfyller lle krvene til et indreprodukt for to funksjoner fx og gx: f g f xgxdx, 9 dersom de involverte integrlene finnes ikke er uendelige. Svr: Vi begynner med å vise egenskp i: f g f xgxdx fxg xdx g xfxdx f g. Egenskp ii kn vises som ved hjelp v en tredje funksjon hx: f k g +k 2 h f xk gx+k 2 hxdx k f xgxdx +k 2 f xhxdx k f g +k 2 f h. 2 Det er viktig her t lle integrlene som er involvert fktisk er endelig. Hvis ikke hr jeg ikke uten videre lov til å dele de opp på den måten jeg gjør. Vi nevner t det er tilstrekkelig for t integrlet i indreproduktet 9 skl finnes t fx 2 dx < og gx 2 dx <. Vi sier d t funksjonene f og g er kvdrtisk integrerbre.

For den siste egenskpen så kn vi legge merke til t f f f xfxdx fx 2 dx. 3 Siden fx 2 for lle verdier v x så må dette integrlet være positivt eller null. Altså må f f. Det er bre ekskt null dersom fx. 2 Vi må derfor tolke funksjonenfx som en nullvektor i dette vektorrommet. Oppgve 3 Mer gøy med lineærlgebr Hr du tenkt over t både vektorer og mtriser godt kn bestå v komplekse tll? For vektorer er det nok å utvide definisjonen v det euklidske sklrproduktet mellom to n-dimensjonle vektorer v og w til å være w v w v +w 2 v 2 +...+w n v n. 4 I lineærlgebr hr vi sett symmetriske mtriser hvor den trnsponerte v mtrisen er den smme, ltså t gitt en mtrise A så er A T A. Dette begrepet kn utvides til såklte hermitiske mtriser. Vi definerer den hermitisk konjugerte mtrisen A som den mtrisen du får når du både trnsponerer og komplekskonjugerer tllene i mtrisen, ltså er A A T. En hermitisk mtrise A hr d A A. Vis t de såklte spinn-mtrisene Ŝ h 2, Ŝ 2 h 2, Ŝ 3 h 2, 5 er hermitiske, finn Ŝ2 Ŝ2 +Ŝ2 2 +Ŝ2 3 og vis t den også er hermitisk. Svr: Vi begynner med å vise t mtrisene er hermitiske ved å finne den hermitisk konjugerte, Ŝ h 2 Ŝ 2 h 2 Ŝ 3 h 2 h 2 h i 2 h 2 T h 2 Ŝ, 6 T h 2 7 T h 2 8 2 OK d, så bløffer jeg litt her. For de mtemtisk interesserte så må jeg inrømme t det ikke er helt snt. fx kn nemlig være forskjellig fr null i enkeltpunkter, og integrlet vil fortstt være null. Fktisk så kn den være forskjellig fr null i uendelig mnge punkter så lenge det er et tellbrt ntll. Vi sier t lle funksjoner som er like bortsett fr i et tellbrt uendelig ntll punkter er i smme ekvivlensklsse, og disse regnes med i smme vektor.

Så finner vi Ŝ2 : Ŝ 2 Ŝ2 +Ŝ2 2 +Ŝ2 3 h2 + h2 4 4 + h2 4 h2 + + 4 3 h2 4 3 h2 Î, 9 4 hvor Î er identitetsmtrisen. Dette betyr t Ŝ2 også er hermitisk fordi Ŝ2 3 h2 4 Î 3 h2 4 Î Ŝ2. 2 Du klrer sikkert også å vise t summen v hermitiske mtriser med reelle koeffisienter, og produktet v hermitiske mtriser lltid er hermitiske? Fortsett med å vise t χ +, χ, 2 er egenvektorer til både Ŝ3 og Ŝ2, og finn egenverdiene. Dersom spinnmtrisene er de hermitiske opertorene til observble størrelser, hv betyr dette for målinger v disse observblene? Svr: Ŝ 3 χ + h 2 h 2 h 2 χ +, 22 og Ŝ 3 χ h 2 h 2 h 2 χ, 23 ltså er χ + og χ egenvektorer til Ŝ3 med egenverdier h/2 og h/2. Videre er Ŝ 2 χ + 3 h2 3 h2 3 h2 4 4 4 χ +, 24 og Ŝ 2 χ 3 h2 4 3 h2 4 3 h2 4 χ, 25

ltså er χ + og χ egenvektorer til Ŝ2, begge med egenverdi 3 h 2 /4. Dersom spinn-mtrisene er de hermitiske opertorene til observble størrelser og det vil det vise seg t de er, så betyr det t egenverdiene over er de eneste verdiene vi kn måle for disse observblene. En 2 2-mtrise hr mksimlt to lineært uvhengige egentilstnder og to egenverdier. Som en skikkelig utfordring til de som hr lyst lr vi de følgende tre utsgnene stå ubevist til slutt:. Egenverdiene til en hermitisk mtrise er lltid reelle. 2. Egenvektorene til en hermitisk mtrise som tilhører forskjellige egenverdier er lltid ortogonle. 3. For en hermitisk mtrise A og to vektorer v og w er sklrproduktet w A v A w v. Fortvil ikke om du ikke får til å bevise dette, men let gjerne opp et bevis i en lærebok eller på nettet. Ser du smmenhengen mellom de tre punktene over, og det du vet om hermitiske opertorer?