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

Like dokumenter
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

TMA4100 Matematikk1 Høst 2009

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

Løsningsforslag eksamen i TMA4100 Matematikk desember Side 1 av 7

MA1101 Grunnkurs Analyse I Høst 2017

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

= x lim n n 2 + 2n + 4

Differensiallikninger Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

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

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) =

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

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

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

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2016

Løsningsforslag til eksamen i MAT111 - Grunnkurs i Matematikk I

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

Løsningsskisser - Kapittel 6 - Differensialligninger

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2013

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

Løsningsskisser til oppgaver i Kapittel Integrerende faktor

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

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

Differensialligninger

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

Løsningsforslag til utvalgte oppgaver i kapittel 10

OPPGAVE 1 LØSNINGSFORSLAG

Løsning av utvalgte øvingsoppgaver til Sigma R2 kapittel 5

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

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

Difflikninger med løsningsforslag.

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

Løsningsforslag: Eksamen i MAT111 - Grunnkurs i Matematikk I

OPPGAVESETT MAT111-H16 UKE 45. Oppgaver til seminaret 11/11. Oppgaver til gruppene uke 46

TMA4110 Matematikk 3 Høst 2010

differensiallikninger-oppsummering

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

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

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

Løsningsforslag, eksamen i MA0002, Brukerkurs i matematikk B

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

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2014

Institutt for Samfunnsøkonomi

Differensjalligninger av førsteorden

Oppsummering TMA4100. Kristian Seip. 26./28. november 2013

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

EKSAMEN I MA0002 Brukerkurs B i matematikk

Potensrekker Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

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

Løsningsforslag, midtsemesterprøve MA1101, 5.oktober 2010

y (t) = cos t x (π) = 0 y (π) = 1. w (t) = w x (t)x (t) + w y (t)y (t)

Løsningsforslag eksamen MAT111 Grunnkurs i Matematikk I høsten 2009

Derivasjon Forelesning i Matematikk 1 TMA4100. Hans Jakob Rivertz Institutt for matematiske fag 30. august 2011

UNIVERSITETET I OSLO

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

Utsatt eksamen i Matematikk 1000 MAFE ELFE KJFE 1000 Dato: 2. mars 2017 Løsningsforslag.

Newtons metode - Integrasjon Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Løsningsforslag Øving 5

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

Areal - difflikninger - arbeid Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2017

OPPGAVESETT MAT111-H17 UKE 45. Oppgaver til seminaret 10/11. Oppgaver til gruppene uke 46

OPPGAVESETT MAT111-H17 UKE 47. Oppgaver til seminaret 24/11

Løsningsforslag Eksamen M100 Høsten 1998

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

EKSAMEN. TILLATTE HJELPEMIDLER: Kalkulator. John Haugan: Formler og tabeller. Rottmanns formelsamling (tillatt som overgangsordning)

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

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

R2 - kapittel 5 EF og 6 ABCD

UDIRs eksempeloppgave høsten 2008

Matematikk 1. Oversiktsforelesning. Lars Sydnes November 25, Institutt for matematiske fag

Løsningsforslag Eksamen M001 Våren 2002

Løsningsforslag til Eksamen i MAT111

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

a 2 x 2 dy dx = e r r dr dθ =

Test, 4 Differensiallikninger

Oppsummering TMA4100. Kristian Seip. 16./17. november 2015

UNIVERSITETET I OSLO

Fremdriftplan. I går. I dag. 2.5 Uendelige grenser og vertikale asymptoter 2.6 Kontinuitet

Oppsummering TMA4100. Kristian Seip. 17./18. november 2014

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

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.

SIF5003 Matematikk 1, 5. desember 2001 Løsningsforslag

Eksamensoppgave i MA1102/6102 Grunnkurs i analyse II

Løsningsforslag til eksamen i MA0002, Brukerkurs i matematikk B

Repitisjon av Diverse Emner

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

Matematikk 1 (TMA4100)

=cos. =cos 6 + i sin 5π 6 = =cos 2 + i sin 3π 2 = i.

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2014

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

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

UNIVERSITETET I BERGEN

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

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

R2 kapittel 8 Eksamenstrening Løsninger til oppgavene i læreboka

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2012

Løsningsforslag for eksamen i brukerkurs i matematikk A (MA0001)

Transkript:

NTNU Institutt for matematiske fag TMA400 Matematikk høsten 200 Løsningsforslag - Øving 2 Avsnitt 8.9 23 Ved Taylors formel (med a = 0) har vi at der R 2 (x) = f (n+) (c) (n+)! e x = + x + x2 2 + R 2(x), = ec 6 x3 for en c mellom 0 og x. Vi har at f (n+) (t) = e t e 0. for alle t mellom 0 og x for x < 0.. Ved Teorem 23 følger det at x a n+ R n (x) M (n + )! 0. x 3 = e 3! e0. 0. 3 6.84 0 4. 24 For x < 0 har vi at e x ( ) n x n = n! n=0 = ( ) n+ u n, n= der u n = x n (n )!. Ved Teorem 5 med n = 3 har vi at absoluttverdien til feilen er mindre enn u 4 = x 3 3! 0.3 6.67 0 4. Avsnitt 5. d. Vi ser at y = 0 når y = x, det tilsvarer de horisontale pilene i figur d. 2 c. Siden y ikke avhenger av x, er figur c den eneste muligheten. Vi ser også at y = 0 når y =. 3 a. y = 0 når x = 0 (horisontale piler) og y går mot ± (vertikale piler) når y går mot 0 og x 0. 4 b. y = 0 (horisontale piler) når y 2 = x 2, det vil si når y = x og y = x. Avsnitt 5.2 20 Dette er en separabel differensialligning. dy dx + xy = x dy = x( y) dx y dy = x dx ln y = 2 x2 + C y = C 2 e 2 x2 lfov2 2. november 200 Side

TMA400 Matematikk høsten 200 Bruk initialbetingelsen til å finne C 2 = 7. y(x) = 7e 2 x2 Alternativt kan man løse ligningen ved hjelp av integrerende faktor. Ligningen er oppgitt på standardform der P (x) = x og Q(x) = x. Vi finner integrerende faktor. v(x) = e P (x) dx = e 2 x2 Multipliser begge sider av ligningen med v(x) og integrer. e 2 x2 y + e 2 x2 xy = e 2 x2 x Bruker initialbetingelsen og finner C 3 = 7. (ye 2 x2 ) = e 2 x2 x ye 2 x2 = e 2 x2 x dx = e 2 x2 + C 3 y(x) = + C 3 e 2 x2 y(x) = 7e 2 x2 22 a) Ligningen er allerede på standardform med P (t) = k m og Q(t) = 0. Vi finner integrerende faktor. v(x) = e P dt = e k m t Multipliser og integrer. e k m t u + e k m t ku m = 0 Bruker initialbetingelsen til å finne C = u 0. b) u du = (e k m t u) = 0 e k m t u = C u(t) = C e k m t u(t) = u 0 e k m t du dt + ku m = 0 ( k m ) dt ln u = k m t + C 2 u(t) = C 3 e k m t u(t) = u 0 e k m t lfov2 2. november 200 Side 2

TMA400 Matematikk høsten 200 28 Vi har følgende sammenheng Endringsraten av CO i rommet = Raten CO kommer inn Raten CO går ut La y(t) være mengden CO i rommet, og V = 4500 være volumet av rommet. Da blir Raten CO går ut = y(t) V Raten luft blir pumpet ut Bruk at luft blir pumpet inn og ut med samme rate 0.3 og luften som blir pumpet inn inneholder 4% CO, da får vi av den første sammenhengen dy(t) dt = 0.3 4% 00% 0.3 4500 y(t) Vi setter denne på standard form. dy(t) dt + 0.3 y(t) = 0.3 0.04 4500 Her er P = 0.3 4500 og Q = 0.3 0.04, denne differensialligningen kan løses ved å multiplisere med integrerende faktor v(t) = e P dt = e 0.3 4500 t. Vi får e 0.3 4500 t y + 0.3 4500 e 0.3 4500 t y = 0.3 0.04e 0.3 4500 t (ye 0.3 4500 t ) = 0.3 0.04e 0.3 ye 0.3 4500 t = 4500 t 0.3 0.04e 0.3 4500 t dt = 4500 0.04e 0.3 4500 t + C Ser at 4500 0.04 = 80. Bruk så initialbetingelsen y(0) = 0 til å finne C = 80, det gir y(t) = 80 ( e 0.3 t) 4500 I oppgaven spør de om hvilken t som gir y(t) 4500 = 0.0% 00%. 0.0 y(t) = 4500 00 e 0.3 4500 t = 0.0025 e 0.3 4500 t = 0.0025 = 0.9975 0.3 4500 t = ln(0.9975) t = 4500 ln(0.9975) 38 0.3 Det tar altså cirka 38 minutter før karbonmonoksidkonsentrasjonen når 0.0%. lfov2 2. november 200 Side 3

TMA400 Matematikk høsten 200 Avsnitt 5.3 a) Av likning () får ein at farta til syklisten er lik v(t) = v 0 e kt/m, der v 0 = v(0) = 9m/s, k = 3, 9kg/s og m = 66 + 7. Ved å integrere får ein at s(t) = v(t) dt = v 0 e kt/m dt = C mv 0 k e kt/m. Konstanten C finn ein ved å bruke at s(0) = 0 C = mv 0 s(t) = mv 0 k ( e kt/m ). k e k 0/m = mv 0 k Strekninga syklisten rullar finn ein ved å finne grensa lim t s(t). Strekninga syklisten rullar er difor lik mv 0 lim s(t) = lim t t k ( e kt/m ) = mv 0 k b) Tida det tek før syklisten rullar i m/s er lik v(t) = v 0 e kt/m = ln v 0 kt m = ln t = m ln v 0 k 4,. 68, 5. Det tek med andre ord tilnærma lik 4, sekund før syklisten rullar med ei fart på m/s. Avsnitt 5.4 3 Eulers metode er gitt som y n+ = y n + f(x n, y n )dx I denne oppgaven er f(x, y) = 2y(x + ), dx = 0.2, y 0 = 3 og x n = ndx. Dette gir y(0.2) y = 3 + 2 3 (0 + ) 0.2 = 4.2 y(0.4) y 2 = 4.2 + 2 4.2 (0.2 + ) 0.2 = 6.26 y(0.6) y 3 = 6.26 + 2 6.26 (0.4 + ) 0.2 = 9.697. Så De eksakte verdiene finner vi ved å løse den separable differensialligningen. dy = 2y(x + ) dx y dy = 2(x + ) dx ln y = x 2 + 2x + C y(x) = C 2 e x2 +x lfov2 2. november 200 Side 4

TMA400 Matematikk høsten 200 Siden y(0) = 3 får vi C 2 = 3. y(x) = 3e x2 +x Dette gir y(0.2) = 4.658 y(0.4) = 7.835 y(0.6) = 4.2765 Forbedret Eulers metode er gitt som z n = y n + f(x n, y n )dx [ ] f(xn, y n ) + f(x n, z n ) y n = y n + dx 2 I denne oppgaven er f(x, y) = 2y(x + ), dx = 0.2, y 0 = 3 og x n = ndx. Dette gir n x n z n y n y(x n ) 0 0-3 3 0.2 4.2 4.608 4.658 2 0.4 6.898 7.6235 7.835 3 0.6.8926 3.5637 4.2765 Eksamensoppgaver 27 a) Vi bruker L Hôpitals regel, integralregningens fundamentalsetning, og substitusjonen u = x 2 (det siste er ikke strengt nødvendig, men forenkler regningen noe): lim x 0 x 0 ln( + t2 ) dx x 3 = 0 0 = lim ln( + x 2 ) ln( + u) x 0 3x 2 = lim = 0 u 0 + 3u 0 = lim u 0 + b) Ligningen er separabel, og standardmetoden gir oss generell løsning ved dx y dy = x 2 2 y2 = x + C. Vi setter inn for initialdataene: x =, y = som gir C = 3 2, og dermed ( y = 2 C ) = 3 2 x x (som er definert for x 3.) 50 Hvalbestanden oppfyller differensialligningen + u 3 = 3. dp dt = ke αt P, der k er en konstant. Differensialligningen er separabel, vi separerer og integrerer: dp P = ke αt dt ln P = k α e αt + C som gir P (t) = C e (k/α)e αt (C = e C ). lfov2 2. november 200 Side 5

TMA400 Matematikk høsten 200 P (0) = P 0 gir C = P 0 e k/α og løsningen blir P (t) = P 0 e (k/α)( e αt). Siden α > 0 er lim t e αt = 0 og følgelig er lim t P (t) = P 0 e k/α som er en konstant. 90 a) Stigningstallet til tangenten til grafen til T gjennom punktet (0, T 0 ) er gitt ved Ligningen for tangenten er da gitt ved dt dx (0, T 0) = at 2 0 + b 0 = at 2 0. y T 0 = at 2 0 (x 0) y = T 0 at 2 0 x. Vi bruker tangentligningen til å finne en tilnærmet verdi for T (x) når x =.2M: T (.2) y(.2) = T 0 at 2 0.2 = 273.5 2.49 0 5 273.5 2.2 270.92K. b) Differensialligningen er separabel. Vi separerer og integrerer: dt dx = at 2 + bx at 2 dt = + bx dx at = ln + bx + C b T =. ln + bx + C Bruk initialbetingelsen til å finne C: T 0 = C C = T 0. Det følger at T (x) = Den nøyaktige verdien for T (.2) er følgelig T (.2) = a b bt 0 a b ln + bx + = at T 0 0 ln + bx + b. 0.08 273.5 2.49 0 5 273.5 ln + 0.08.2 + 0.08 270.96K. lfov2 2. november 200 Side 6