Matematikk 1000. Eksamensaktuelle numerikk-oppgåver

Like dokumenter
Matematikk 1000, 2012/2013. Eksamensaktuelle numerikk-oppgåver

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 11 Eulers metode. Løsningsforslag

BYFE/EMFE 1000, 2012/2013. Numerikkoppgaver veke 14

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 5 Litt oppsummering undervegs Løsningsforslag

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

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 6 Løsningsforslag

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 6. Løsningsforslag

BYFE/EMFE 1000, 2012/2013. Numerikkoppgaver uke 35

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

Alle svar skal grunngis. Alle deloppgaver har lik vekt.

Høgskolen i Oslo og Akershus. = 2xe 2x + x 2 e 2x (2x) = 2xe 2x + 2x 2 e 2x = 2xe 2x (1 + x) e 2x + x 2 ( e 2x) 1 sin x (sin x) + 2x = cos x

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

Høgskolen i Oslo og Akershus. sin 2 x cos 2 x = 0, x [0, 2π) 1 cos 2 x cos 2 x = 0 2 cos 2 x = 1 cos 2 x =

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 7 Løsningsforslag

Høgskolen i Oslo og Akershus. a) Finn den deriverte av disse funksjonene: b) Finn disse ubestemte integralene: c) Finn disse bestemte integralene:

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 3. Løsningsforslag

Alle svar skal grunngis. Alle deloppgaver har lik vekt.

Erfaringar med numeriske metodar i matematikk-undervisinga for dataingeniørstudentar. Haugesund, 5. juni 2018

Løysingsforslag for oppgåvene veke 17.

Eksamensoppgave i TMA4320 Introduksjon til vitenskapelige beregninger

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 5. Løsningsforslag

MA1102 Grunnkurs i analyse II Vår 2014

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 7. Løsningsforslag

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 6 Løsningsforslag

Høgskolen i Oslo og Akershus. i=1

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 5 for-løkker

Løsningsforslag. og B =

Løsningsforslag. og B =

Løsningsforslag. Innlevering i BYFE 1000 Oppgavesett 1 Innleveringsfrist: 10. oktober klokka 14:00 Antall oppgaver: 6. Oppgave 1

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

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

Løsningsforslag AA6516 Matematikk 2MX Privatister 10. desember eksamensoppgaver.org

1 Algebra og likningar

9 + 4 (kan bli endringer)

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag. Innlevering i BYFE/EMFE 1000 Oppgavesett 5 Innleveringsfrist: 15. april klokka 14:00 Antall oppgaver: 3.

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

Forkurs, Avdeling for Ingeniørutdanning

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 5 Løsningsforslag

UNIVERSITETET I BERGEN

Oppgavesettet er på 3 sider eks. forside, og inneholder 12 deloppgaver: 1abc, 2, 3, 4abc, 5ab, 6ab.

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 8. Løsningsforslag

UNIVERSITETET I AGDER

Løsningsforslag. Innlevering i BYFE/EMFE 1000 Oppgavesett 1 Innleveringsfrist: 14. september klokka 14:00 Antall oppgaver: 3.

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 5 Skript

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

Eksamen R2, Våren 2011 Løsning

UNIVERSITETET I OSLO

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 8. Løsningsforslag

Eksamen REA3024 Matematikk R2. Nynorsk/Bokmål

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 5 Løsningsforslag

Løsningsforslag. Innlevering i BYFE 1000 Oppgavesett 4 Innleveringsfrist:??? klokka 14:00 Antall oppgaver: 5, 20 deloppgaver.

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 6. Løsningsforslag

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

Eksamen i TMA4122 Matematikk 4M

UNIVERSITETET I OSLO

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

Matematikk Løsningsforslag

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

Innlevering i matematikk Obligatorisk innlevering nr. 5 Innleveringsfrist: 18. februar 2011 kl Antall oppgåver: 5 Ein skal grunngi alle svar.

BYFE/EMFE 1000, 2012/2013. Numerikkoppgaver uke 37 og 38

Eksamen REA3024 Matematikk R2. Nynorsk/Bokmål

Newtons metode - Integrasjon Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Eksamen MAT1013 Matematikk 1T Hausten 2013

Eksamensoppgave i MA1102/6102 Grunnkurs i analyse II

eksamensoppgaver.org 4 2e x = 7 e x = 7 2 ln e x = ln 2 x = ln 7 ln 2 ln x 2 ln x = 2 2 ln x ln x = 2 ln x = 2 x = e 2

Viktig informasjon. Taylorrekker

Løsningsforslag MAT102 Vår 2018

a) f(x) = 3 cos(2x 1) + 12 LF: Vi benytter (lineær) kjerneregel og får f (x) = (sin(7x + 1)) (sin( x) + x) sin(7x + 1)(sin( x) + x) ( sin(x) + x) 2 =

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

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 7 Numerisk derivasjon

UNIVERSITETET I OSLO

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 5 Løsningsforslag

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

Eksamen REA3024 Matematikk R2. Nynorsk/Bokmål

Eksamen MAT1013 Matematikk 1T Våren 2012

Viktig informasjon. Taylorrekker

Løsningsforslag. 3 x e. g(x) = 1 + x4 x 2

UNIVERSITETET I OSLO

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

Forkurs, Avdeling for Ingeniørutdanning

Eksamen 1T våren 2016 løysing

Eksamen i TMA4123/TMA4125 Matematikk 4M/N

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag R2 Eksamen Nebuchadnezzar Matematikk.net Øistein Søvik

Eksamen R2, Høst 2012

a) Ved numerisk metode er det løst en differensiallikning av et objekt som faller mot jorden. Da, kan vi vi finne en tilnærming av akselerasjonen.

Løsningsforslag. Alle svar skal grunngis. Alle deloppgaver teller like mye.

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 9. Løsningsforslag

For det aktuelle nullpunktet, som skal ligge mellom 0 og, kan vere eit greit utgongspunkt.

Løsningsforslag eksamen R2

EKSAMEN I MATEMATIKK 1000

Eksamen S1 hausten 2014 løysing

Eksamensoppgave i TMA4135 Matematikk 4D

Eksempelsett R2, 2008

BYFE DAFE Matematikk 1000 HIOA Obligatorisk innlevering 4 Innleveringsfrist Fredag 11. mars 2016 Antall oppgaver: Løsningsforslag

S1 eksamen våren 2016 løysingsforslag

Eksamen i FO929A Matematikk Underveiseksamen Dato 30. mars 2007 Tidspunkt Antall oppgaver 4 Sirkelskive i radianer.

Transkript:

Matematikk 1000 Eksamensaktuelle numerikk-oppgåver Som kj er numeriske metodar ein sentral del av dette kurset. Dette vil også sette preg på eksamen. Men vi kjem ikkje til å bruke datamaskin på sjølve eksamen, så numerikk-oppgåvene vil vere litt ulike dei de har fått på obligane. I dette oppgåvesettet vil de sjå eksempel på korleis eksamensoppgåver i numerikk kan sjå ut. Oppgåve 1 Skript-jeopardy Her er det gitt nokre skript. Ingen av dei er kommentert. Forklar kort kva for eit matematisk problem kvar av dei løyser kva dei reknar ut. Og, hvis metoden har eit namn vi bør kjenner til: Kva heiter metoden? a) S=0; for n=1:10; S=S+n^3; S b) a=-2; b=2; N=50; DeltaX=(b-a)/N; T=0; for n=0:n x=a+n*deltax; Funk=sin(x^2); if n==0 n==n T=T+DeltaX/2*Funk; else T=T+DeltaX*Funk; T 1

c) x0=-1; xgm=1e2; xny=x0; while abs(xgm-xny)>1e-3 xgm=xny; xny=xgm-(-xgm+3-exp(xgm-1))/(-1-exp(xgm-1)); x=xny d) Dette er eit skript som forsøker å estimere integralet 2 0 x/(x2 2) dx ved hjelp av trapesmetoden: a=0; b=2; N=100; DeltaX=(b-a)/N; T=0; for n=0:n x=a+n*deltax; Funk=x/(x^2-2); if n==0 n==n T=T+DeltaX/2*Funk; else T=T+DeltaX*Funk; T Her er det gjort ein grov feil. Kva for ein? Oppgåve 2 Eulers metode a) Eulers metode er ein av eire teknikkar som gjer oss i stand til å numerisk estimere løysinga av initialverdiproblem av typen y = F (x, y), y(x 0 ) = y 0. Kva fordel har slike teknikkar framfor analytiske teknikkar vi har lært? Har slike numeriske teknikkar noko ulempe? b) Skriptet nedanfor implementerar løysinga av eit initialverdiproblem. Kva for eit? % Initialkrav: x0=0; y0=1; % Sluttverdi for x: 2

xslutt=10; % Bestemmer antal steg - og steglengde N=50; h=(xslutt-x0)/n; % Begynnar på vektor med y-verdiar yvektor(1)=y0; % For-løkke som lagar vektor med y-verdiar for i=1:n x=xvektor(i); y=yvektor(i); yd=x+2*sqrt(x)*sin(y); yvektor(i+1)=y+yd*h; % Lagar vektor med x-verdiar: xvektor=x0:h:xslutt % Plottar resultatet plot(xvektor,yvektor,'k','linewidth',2) set(gca,'fontsize',20) xlabel('x') ylabel('y') c) Vi køyrer dette skriptet Octave/Matlab og får opp plottet vist i gur 1. Figur 1: Resultatet ved køyring av skriptet i deloppgåve 3 b). I kor stor grad kan vi påsta at dette faktisk er grafen til løysinga av initialverdiproblemet? Nemn eit krav som er nødvig for at estimatet skal vere i nærleiken av den eksakte løysinga. 3

Oppgåve 3 Diverse summar a) Dette skriptet, som er mangelfullt kommentert, reknar ut ein sum: % Set S til 0. S=0; for i=1:10; S=S+1/i; % Skriv S til skjerm S Kva for ein sum blir rekna ut? Skriv han ved hjelp av -notasjon. b) Juster skriptet slik at det reknar ut summen 14 n=3 n. c) Dette skriptet, som også er mangelfullt kommentert, reknar ut ein spesiell type sum: % Start og slutt: a=0; b=5; % Bestemmer N og dx N=10; dx=(b-a)/n; % Set R til 0 R=0; for i=1:n x=a+(i-1)*dx; % Bestemmer x f=sqrt(x^2+1); % Bestemmer f R=R+f*dx; % Skriv R til skjerm R Kva kallar vi ein sum av denne typen? Ein kan bruke dette skriptet til å estimere eit integral. Kva for eit integral? Og korleis? d) Føreslå ei justering på skriptet over slik at integralet blir estimert på ein meir eektiv måte. 4

Oppgåve 4 Estimat frå tabell a) Denne tabellen viser temperaturane ein bestemt stad på re klokkeslett ein bestemt dag: Temperatur ( C) 14.3 14.7 15.0 15.2 Klokkeslett 13:56 13:58 14:00 14:02 Bruk tabellen til å estimere den deriverte til Temperaturen klokka 14:00. b) Eit basseng blir fylt med ein slange der trykket avtar. Farten det blir fylt med, målt i liter per sekund, er gitt for nokre bestemte tidpunkt i denne tabellen: Straum (l/s) 2.4 2.3 2.0 1.8 1.7 Tid (s) 0 0.5 1 1.5 2 Bruk tabellen til å estimere kor mykje vatn som har blitt fylt i dette tidsrommet. c) Volumet ved tida t = 15 s, V (15 s), var 164 l. Lat oss gå ut frå at vi også veit at V (15 s) = 1.3 l/s. Bruk dette til å estimere V (14 s) og V (16 s). Oppgåve 5 Finn fem feil Skripta nedanfor implementerar løysingar av ulike gitte problem. Men dei har alle ein feil 1. Desse feila er ikkje av tyrkleif-typen. Og feila treng ikkje vere av reint teknisk karakter dei kan også vere meir teoretiske. Finn feilen i kvart av tilfella. a) Problem: Løys likninga sin x = ln x. % Bestemmer x_0 x0=1; % Bestemmer presisjon: Pres=1e-4; % Tilordnar ny og gamal x-verdi xny=x0; xgml=100; % While-løkke som køyrer så lenge differansen er større enn Pres while abs(xny-xgml)>pres 1 Eventuelle eire feil er utilsikta. 5

xgml=xny; % Lar xgml vere xny frå forige iterasjon % Renkar ut xny: xny=xgml-(sin(xgml)-log(xgml))/(cos(xgml)+1/xgml); % Skriv løysing til skjerm xny b) Problem: Rekn ut integralet 3 1 sin x 2 + 1 dx. % Start- og sluttverdi: a=1; b=3; % Antal del-intevall N=10; % Steglengde: h=1/n; % Fyrste ledd: f=sin(sqrt(a^2+1)); T=1/2*f*h; % For-løkke f.o.m. 2. t.o.m. nest siste ledd for i=1:(n-1) x=a+i*dx; f=sin(sqrt(x^2+1)); T=T+f*h; % Siste ledd: f=sin(sqrt(b^2+1)); T=T+1/2*f*h; % Skriv svar til skjerm T c) Problem: Gitt funmksjonen f(x) = x, partisjonen P = {0, 0.2, 0.5, 1, 1.5, 1.7, 2} og seleksjonen S = {0.1, 0.3, 1, 1, 1.75, 1.8}, rekn ut Riemann-summen R P,S. % Partisjon P=[0, 0.2, 0.5, 1, 1.5, 1.7, 2]: % Seleksjon S=[0.1, 0.3, 1, 1, 1.25, 1.8]; % Bestemmer lengda N=length(P) 6

% Set R til null R=0; % For-løkke som reknar ut Riemann-summen for i=1:n xstjerne=s(i); DeltaX=P(i+1)-P(i); f=sqrt(xstjerne); R=R+f*DeltaX; % Skriv Riemann-summen til skjerm R (Hint: Kor mange ledd skal Riemann-summen ha?) d) Problem: Finn eventuelle nullpunkt til funksjonen f(x) = (x2 + 1)e x/2 x 2 4x + 2 i intervallet [0, 2]. % Høgre og venstre grense a=0; b=2; % Funksjonsverdiar i punkta: fa=(a^2+1)*exp(a/2)/(a^2-4*a+2); fb=(b^2+1)*exp(b/2)/(b^2-4*b+2); % Bestemmer presisjon Pres=1e-4; % Halverar intevallet så lenge det er vidare enn Pres while abs(b-a)>pres c=(a+b)/2; fc=(c^2+1)*exp(c/2)/(c^2-4*c+2); if fa*fc>0 a=c; else b=c; % Skriv svar til skjerm c e) Problem: Løys dette initialverdiproblemet: y = x + y, y(0) = 0. 7

% Initialkrav: x0=0; y0=0; % Sluttverdi for x: xslutt=5; % Bestemmer antal steg - og steglengde N=20; h=(xslutt-x0)/n % Lagar x-vektor xvektor=x0:h:xslutt; % Begynnar på y-vektor yvektor(1)=y0; % For-løkke som lagar vektor med y-verdiar for i=1:n x=x0+i*h; y=yvektor(i); yd=x+sqrt(y); yvektor(i+1)=y+yd*h; % Plottar resultatet plot(xvektor,yvektor) (Hint: Denne feilen er litt subtil. Det går gale heilt i starten.) Oppgåve 6 Numerikk på ein elementær funksjon I denne oppgåva tar vi utgongspunkt i denne funksjonen: f(x) = x x 2 + 1. a) Bruk framover-, bakover- og midpunktformelen til å estimere f (2). Bruk steglengda h = 0.5, og regn feilen i estimatet for kvar av dei tre formlane. b) Estimér integralet 2 0 f(x) dx ved hjelp av trapesmetoden. Integrasjonsområdet skal delast inn i 4 del-intervall. c) Med n = 2m (m N) del-intervall gir Simpsons metode 2 dette estimatet på intregralet ( 1 S 2m = h 3 f(x 0) + 4 3 f(x 1) + 2 3 f(x 2) +... + 4 3 f(x 2m 1) + 1 ) 3 f(x 2m). Bruk også denne metoden til å estimere integralet over. Bruk 4 delintervall her også. 2 Denne metoden er ikkje pensum. Det bør likevel gå bra å bruke den gitte formelen. 8

d) For kvar av metodane over: Kor stor blir feilen? e) Finn ei tilnærma løysing av likninga f(x) = 1 ved å bruke Newtons metode. Start iterasjonen ved å la x 0 vere 1 og bruk to iterasjonar. f) Likninga over kan faktisk løysast analytisk. Finn løysinga og bruk dette til å bestemme feilen i tilnærminga over. Oppgåve 7 Skisse til løysing I deloppgåvene nedanfor er det gitt ulike problem som ikkje utan vidare kan løysast analytisk. Forklar kort korleis vi kan gå fram for å nne ei numerisk løysing på kvart av problema. Du kan ta utgongspunkt i at problemet skal implementerast i Octave/Matlab, men du treng ikkje ta med eksplisitt kode i svara. a) Løys initialverdiproblemet xy y = x 2, y(0) = 1. b) Rekn ut integralet 1 1 ex2 /2 dx. c) Løys likninga x = cos x. Oppgåve 8 Meir Eulers metode a) Gitt initialverdiproblemet y = y med y(0) = 1, bestem y(1). b) Med blyant, papir og evt. kalkulator: Bruk Eulers metode med steglengda h = 0.5 til å estimere y(1) ut frå initialverdiproblemet. Kor stor blir feilen? c) Gjer det same som i b) med Eulers midtpunktmetode. 9