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

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

SIF 5005 Matematikk 2 våren 2001

EKSAMEN I FAG SIF5005 MATEMATIKK 2

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

The full and long title of the presentation

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN TMA4105 MATEMATIKK 2 Lørdag 14. aug 2004

Eksamensoppgaver og Matematikk 1B

EKSAMEN I FAG SIF5005 MATEMATIKK 2

TMA Representasjoner. Funksjoner. Operasjoner

Løsning IM

Løsningsforslag til eksamen i TMA4105 matematikk 2,

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

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

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

Løsningsforslag, eksamen MA1103 Flerdimensjonal analyse, 8.juni 2010

Oppgavesettet har 10 punkter 1, 2ab, 3ab, 4ab, 5abc som teller likt ved bedømmelsen.

SIF5005 Matematikk 2, 13. mai 2002 Løsningsforslag

Løsningsforslag eksamen TMA4105 matematikk 2, 25. mai 2005

LØSNINGSFORSLAG TMA4105 Matematikk 2 8. August 2005

Løsningsforslag, eksamen MA1103 Flerdimensjonal analyse, vår 2009

Oppgaver og fasit til kapittel 6

TMA4105 Matematikk 2 Vår 2014

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

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

Løsning, Stokes setning

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

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.

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

EKSAMEN i MATEMATIKK 30

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

Kapittel 11: Integrasjon i flere variable

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

Løsningsforslag til prøveeksamen i MAT1050, vår 2019

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

a 2 x 2 dy dx = e r r dr dθ =

Prøveeksamen i MAT 1100, H-03 Løsningsforslag

Oppgaver og fasit til seksjon

UNIVERSITETET I OSLO

Løsning til eksamen i ingeniørmatematikk

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

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

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

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

Eksamen i V139A Matematikk 30

Tegn en skisse som tydelig viser integrasjonsområdet og grensene: = 1 3. dy = 1 3

Løsning IM

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

Kapittel 10: Funksjoner av flere variable

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

Eksamen i V139A Matematikk 30

Arne B. Sletsjøe. Oppgaver, MAT 1012

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag til prøveeksamen i MAT 1110, våren 2006

Eksamen, høsten 14 i Matematikk 3 Løsningsforslag

. 2+cos(x) 0 og alle biter som inngår i uttrykket er kontinuerlige. Da blir g kontinuerlig i hele planet.

Løsning, funksjoner av flere variable.

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

UNIVERSITETET I OSLO

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.

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2017

Øvelse, eksamensoppgaver MAT 1050 mars 2018

Eksamen, høsten 13 i Matematikk 3 Løsningsforslag

(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).

5 z ds = x 2 +4y 2 4

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

Eksamen i MAT1100 H14: Løsningsforslag

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

Innlevering BYPE2000 Matematikk 2000 HIOA Obligatorisk innlevering 2 Innleveringsfrist Tirsdag 1. april 2014 kl. 12:45 Antall oppgaver: 8+2

TMA4105. Notat om skalarfelt. Ulrik Skre Fjordholm 15. april 2016

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamen IRF30014, høsten 15 i Matematikk 3 Løsningsforslag

MAT Grublegruppen Uke 36

Plan. I dag. Neste uke

+ (y b) F y. Bruker vi det siste på likningen z = f(x, y) i punktet (a, b, f(a, b)) kan vi velge F (x, y, z) = f(x, y) z.

Løsningsforslag Eksamen M001 Våren 2002

NTNU. MA1103 Flerdimensjonal analyse våren Maple/Matlab-øving 2. Viktig informasjon. Institutt for matematiske fag

Løsningsforslag, midtsemesterprøve MA1103, 2.mars 2010

Innlevering BYPE2000 Matematikk 2000 HIOA Obligatorisk innlevering 2 Innleveringsfrist Tirsdag 1. april 2014 kl. 12:45 Antall oppgaver: 8+2

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

EKSAMEN i MATEMATIKK 30

FYS1120 Elektromagnetisme

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2014

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.

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2016

= (2 6y) da. = πa 2 3

Eksamen IRF30014, våren 16 i Matematikk 3 Løsningsforslag

Eksamen R2, Våren 2011 Løsning

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2013

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

Løsningsforslag til prøveeksamen i MAT1100, H-14 DEL 1

UNIVERSITETET I BERGEN

Oppgave 1. e rt = 120e. = 240 e

EKSAMEN. 3. klassene, ingenørutdanning. ANTALL SIDER UTLEVERT: 5 (innkl. forside og 2 sider formelark.)

EKSAMEN. 3. klassene, ingenørutdanning. ANTALL SIDER UTLEVERT: 5 (innkl. forside og 2 sider formler.)

MAT mars mars mars 2010 MAT Våren 2010

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

PS: Noen hadde riktig kurve, men tolket oppgaven som om området R kun var delen til høyre for y-aksen, med tilsvarende areal lik. (2 θ) 2 dθ.

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

Transkript:

LØNINGFOLAG IL EKAMEN I FAGE 55/7 MAEMAIKK. august Oppgave. (i Ja. (ii Ja. (iii Nei. Alternativt: (i Ja. (ii Ja. (iii Ja. Oppgave. curlf (x, y F i j k (x, y / x / y / z e y + ye x +x xe y + e x + Altså erf konservativt. f(x, y er slik at f(x, y F (x, y. Det vil si, f x (x, y e y + ye x +x som gir f(x, y xe y + ye x + x + ϕ(y der ϕ(y er en eller annen deriverbar funksjon av y. Videre er f y (x, y xe y + e x + ϕ (y xe y + e x +. Altså erϕ (y slik at ϕ(y y +. Vi velger f. eks.. Detgir f(x, y xe y + ye x + x + y b (,e π W F ds F ds f(,e π f(, (e π. (, c G ds π π { }{ } e t cos t i e t sin t j (e t sin t + e t cos t i +(e t cos t e t sin t j dt e t dt ( e 8π Oppgave Fra ligningen for tangentplanet ser vi at f(, i j. D i+ j f(, f(, i + j i + j ( i j ( i + j La α være den søkte vinkelen. Da er tan α /. Det vil si, α tan ( /.6 (eller α π.6.5. Oppgave Parameterfremstilling av skjæringskurven: x cost, y sint, z ln( cos t sin t (cos t+sin t ln( sin t for t π. Vi finner kandidater til max og min ved å sette dz/dt. dz dt sin t ( cos t for t π + k π der k er et vilkårlig heltall. Det gir t π : z ln( sin π ln. Min t π : z ln( sin π ln. Max t 5π : pi z z(. Min t 7π : z z( π. Max De høyeste punktene på skjæringskurveen er derfor (,, ln og(,, ln. De laveste punktene er (,, ln og(,, ln. Alternativt: På skjæringskurven er z ln( xy Maksimum inntrer når xy er minst mulig på enhetssirkelen. Det vil si, når xy. Minimum inntrer når xy er størst mulig på enhetssirkelen. Det vil si, når xy. Derav følger svaret. Alternativtkan vi bruke Lagranges metode: Vi skal finne max og min for funksjonen f(x, y, z z under bibetingelsene g(x, y, z x + y og h(x, y, z ln( xy (x + y z Det gir ligningene ( y xλ +( xy x µ ( x yλ +( xy y µ ( λ +( µ ( x + y (5 ln( xy (x + y z Vi ser med en gang at x ogy fordi x barenår y og vice versa (se ligning ( og (, noe som strider mot ligning (. Løser vi ligningssystemet, får vi at x y. Det gir de samme fire punktene som før. Flere alternativ finnes naturligvis også. For eksempel, løs g(x, y, z med hensyn på y, sett inn i h(x, y, z og maksimer/minimer f(x, y, z under én bibetingelse. Oppgave 5 Vi må dele opp integrasjonsområdet i to deler. Den ene delen er gitt ved at x y x y (det vil si, er den delen av som er under linjen y x. Den andre delen er gitt ved at x y y x (det vil si, er delen

over den samme linjen. Det gir x y da (x yda + (y xda Alternativt: x y da x x y ( x x + x 6 x + x ] x (x ydy dx + dx + + e x x x e x yx ( e x (y xdy dx xex + x dx xex + e x + x 6 x y (x y] e x y dx ] e (e 5 + ( x e x (x e x x (x dx der (x e x < i hele integrasjonsområdet og (x > i hele integrasjonsområdet. Derfor får vi x y ((e x x +(x dx som gir det samme svaret. Oppgave 6 Parametriseringen x cost, y sint for t π av sirkelen gir: π { } f(x, ydx + g(x, ydy f(cos t, sin t( sin t+g(cos t, sin tcost dt π (sin t +cos tdt π dt π. esonnementet er galt fordi f og g ikke er deriverbare i hele området innenfor. De har begge en diskontinuitet i origo. Det gir y π π θ r π π r sin θ+5 r sin θ r dz dr dθ zr +r sin θ+ π ( ( r r sin θdrrθ π sin θdθ. 5 b (x, y / x / y / z y y z x + y 6 i(6y 5 y z j + k Ifølge tokes setning er F ds curlf nd der er flaten i planet avgrenset av og n er enhetsnormalvektor til med positiv k komponent. Det vil si, F ds 5 7 π n i j + k i j + k j + k 7. 7 ( + d 5 7 θ r d r + r zr + 5 π z θdr dθ 7 7rdrdθ5π Alternativt kan kurveintegralet regnes ut direkte. om parametrisering av kan man bruke: x cosθ, y sinθ, z sinθ +5 for θ π. Oppgave 7 y koordinaten til tyngdepunktet er gitt ved y ydv der V er volumet til. Vi beregner dette ved å bruke sylinderkoordinater. Projeksjonen av V skjæringskurven mellom de to flatene z rcos t +5 og z r +rsin t + ned i xy planet er gitt ved: r sin θ +5r +r sin θ + det vil si: sirkelen r Volumet er derfor gitt ved π V dv π dθ π θ r r sin θ+5 zr +r sin θ+ π rdzdrdθ ( r rdrdθ θ r

LØNINGFOLAG IL IF55,. MAI, Oppgave. A: (vi. B: (ii Oppgave. Vi skal maksimere funksjonen f(x, y, z xyz under bibetingelsen g(x, y, z x a + y b + z c. Lagrange multiplikatormetode gir ligningssystemet Det vil si, f(x, y, z λ g(x, y, z og g(x, y, z. ( yz λ x a ( xz λ y b ( xy λ z x ( a + y b + z c Det er klart at maksimum må inntreffe i et punkt der x,y ogz. Vi kan derfor multiplisere ligningene ( - ( med henholdsvis x, y og z. Detgir slik at x a y b z c. xyz λ x a c λ y b λ z c x Innsatt i ( gir det a slik at x ±a/, a b c abc y ±b/ ogz ±c/. Maksimum for f(x, y, z erderfor (og minimum er abc. Oppgave. Ved kjerneregelen (kjederegelen gjelder d dt x dx dt + y dy dt + z dz dt x, y, dx z dt, dy dt, dz dt 7, 5,,, 7, 5, /h + 5 /min 5 /min. 9 + 5 + 6 Oppgave. La f(x, y, z xz yz +cosxy. Daer N(x, y, z f(x, y, z z y sin xy, z x sin xy, xz y en normalvektor til i punktet (x, y, z. pesielt er N(,,,,. Punktet (,, ligger både på flaten (f(,, og på den gitte kurven (t. angentvektor til kurven i (,, er r ( der r(t ln t, t ln t, t. Det vil si r ( t, ln t +, t,,. iden N(,, r (,,,,,er N(,, en normalvektor til tangenten til kurven i (,,. Derfor ligger tangenten til kurven i normalplanet til flaten. Oppgave 5.. Kirkerommets volum V x +y 8 π 8 ( x 5 + y da ( r cos θ + r sin θ 5 rdrdθ 5. π. b. La f(x, y x /5 + y/, slik at taket til kirken er som en del av grafen til f. Dagir f(x, y den maksimale retningsderiverte i punktet (x, y. Vi har f(x, y x 5, f(x, y ( x 5 +( ( 5 +(.8 for x + y. iden tan 6 >.8, er helningen på taket alltid mindre enn 6 med horisontalplanet. Altså kan takbelegget benyttes. Oppgave 6. Vi legger inn i et koordinatsysten slik at z aksen følger symmetriaksen i og xy planet ligger i skjøten mellom del A og B. Da kan beskrives i sylinderkoordinater ved med massetetthet Massen til er r z r for r, θ π { / for z>, δ(r, θ, z / for z<. ( m π ( + π 8π 9. På grunn av symmetrien ligger tyngdepunktet (x, y, z til på z aksen. Det vil si, x,y og z m + z δ dv 9 { π 8π π r z rdzdrdθ } 5. r z rdzdrdθ

Avstanden mellom P og tyngdepunktet er derfor + /5 /5. Oppgave 7.. div F (x +cosyz+ x y ( arctan y+ ( + z z +y +y + +y. b. er gitt ved z e x y forx + y. ammen med flaten B : z forx + y danner den en enkel lukket flate. Ifølge divergensteoremet gjelder derfor F nd+ F ( kda div FdV, B der er området innenfor den lukkede flaten. Det vil si, π e r F nd rdzdrdθ ( + da x +y Oppgave 8. π r(e r dr +(arealetav B π(e. Flaten har en rand som består av glatte deler: : x t, y, z, t, : x cosθ, y sinθ, z θ, θ π, : x t, y, z π, t, : x, y, z π t, t π. La P (x, y, z z, Q(x, y, z x y og (x, y, z x y betgne koordinatene til G. Ifølge tokes teorem gjelder curl G nd Pdx+ π dt + G ds+ G ds+ G ds+ G ds Pdx+ Qdy+ dz+ Pdx+ dz {θ( sin θ+cos θ sin θ cos θ +}dθ + π( dt+ sin θ + θ cos θ cos6 θ 6 ] π π π π. π ( dt LØNINGFOLAG IL EKAMEN I IF55 MAEMAIKK august Oppgave. f x (x, y x y + y y eller y x f y (x, y x +xy + ilfellet y girx slik at (, ( 5, er et kritisk punkt. ilfellet y x gir at x 6x +, det vil si, x, slik at (, er et kritisk punkt. Flere kritiske punkt finnes ikke. Klassifisering ved annenderiverttesten: estfunksjonen (x, y f xx (x, yf yy (x, y f xy(x, y 6xy x (x +y gir at (, < og (, <. Begge de kritiske punktene er derfor sadelpunkter. b f(x, y vokser med x og vokser med y i første kvadrant. Maksimum ligger derfor i punktet (, der både x og y er størst, mens minimum ligger i (, der både x og y er minst i området. tørste verdi er derfor f(, og minste verdi er f(,. Oppgave. f(a, b, c a, b, 8c. angentplanet er derfor : a(x +b(y b+8c(z c. Punktet (,, ligger i hvis og bare hvis a b +8c( c. I tillegg må a + b +c 6, siden punktet (a, b, c ligger på ellipsoideflaten. Vi har altså ligningene ( a + b +c 6c ( a + b +c 6 ubtraksjon viser at 6c 6, det vil si, c. Innsatt i ( gir det: a + b. Med andre ord, kurven er en horisontal sirkel i høyde z med sentrum på z-aksen og radius. Oppgave π π V θ ϕ Volumet til legemet er cos ϕ ρ ubstitusjonen u cos ϕ gir V π π ρ sin ϕdρdϕdθπ ( cos ϕ sin ϕdϕ. u du π u ] π

Oppgave I x x sin z dy dz dx z x sin z sin z x dz dx x z z da der er området i første kvadrant av xz planet, avgrenset av koordinataksene og parabelen z x. Vi bytter integrasjonsrekkefølgen og får I z Oppgave 5 z x sin z x dx dz z f(x, y er ikke kontinuerlig i origo fordi x ] cos z sin zdz ( cos 8. lim f(x, lim x x x lim f(,. x (Dette kan også vises ved å se at lim r f(r cos θ, r sin θ er avhengig av θ, slik at lim (x,y (, f(x, y ikke eksisterer. Ved definisjonen av de partiell deriverte gjelder f(x, f(, x f x (, lim lim x x x x x eksisterer ikke. f(,y f(, f y (, lim lim y y y y lim. y Oppgave 6 div F (x z + (y z + (x + y x z +y z r z i sylinderkoordinater. Ved divergensteoremet har vi π r F nd r zdv r z rdzdrdθ π r ( r ] dr π r ] r6 π b Fluksen ut gjennom er lik fluksen ut gjennom hele minus fluksen ut gjennom bunnen av halvkulen. Det vil si: F nd F nd F (x, y, ( k d Bunn π π,,r,, rdrdθ π +π r dr π + π π. Oppgave 7 z cos x zg(y f(x+y y g(y, f (x+cosx, når g(y y og f (x cosx, det vil si f(x sinx +. Videre skal (,, F (,, ds 6, der integralet er uavhengig av veivalg. Vi velger derfor å bruke det vertikale linjestykket x,y,z t for t som vei. Det gir (,, (,, F ds z,,,, dt 6. Det vil si, 6, og de søkte funksjonene er g(y y og f(x sinx +. Oppgave 8 Projeksjonen av ned i xy planet er gitt ved x +x + y x, det vil si, x + y som er en sirkel med sentrum i origo og radius. Parametriseringen : x cosθ, y sinθ, z x cosθ for θ π av gir retning mot klokken sett ovenfra, og F ds yz dx (xz +x dy +dz π π π {sin θ( cosθ( sin θ (cos θ( cosθ+cos θcosθ}dθ { sin θ +sin θ cos θ cos θ +cos θ cos θdθ ( +cosθ cos θ}dθ π ( dθ π. Vi må da velge enhetsnormalen n til med positiv k-komponent. Det vil si, n (x +x + y + z (x +x + y + z x +, y, (x + +(y +. Videre er (x, y, z x, y, 6x z yz xz x og derved curl F x +, y, x +y 6r 6 i polarkoordinater. Projeksjonen av ned i xy planet er lik sirkelskiven med sentrum i origo og radius. Derved har vi (curl F nd (r 6 (x + +(y + +( x +( y da π (r 6rdrdθ π.