MAT 1001, Høsten 2009 Oblig 2, Løsningsforslag



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

Obligatorisk oppgave i MAT 1100, H-03 Løsningsforslag

EKSAMEN I EMNET Mat Grunnkurs i Matematikk I - LØSNING Mandag 15. desember 2014 Tid: 09:00 14:00

MA1410: Analyse - Notat om differensiallikninger

Løsningsforslag til underveisvurdering i MAT111 vår 2005

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

Institutt for Samfunnsøkonomi. Utlevering: Kl. 09:00 Innlevering: Kl. 14:00

Løsningsforslag til eksamen i MAT111 Vår 2013

og variasjon av parameterene Oppsummering.

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

Løsningsforslag til obligatorisk oppgave i MAT 1100, H-04

Løsningsforslag Prøveeksamen i MAT-INF 1100, Høsten 2003

UNIVERSITETET I OSLO

Sammendrag R mai 2009

Løsningsforslag AA6524/AA6526 Matematikk 3MX Elever/Privatister 6. desember eksamensoppgaver.org

Løsning IM

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

Løsningsforslag: Eksamen i MAT111 - Grunnkurs i Matematikk I

DEL 1 (Uten hjelpemidler, leveres etter 3 timer) 3(a + 1) 4(1 a) (6a 1) = 3a a 6a + 1

Løsningsforslag AA6526 Matematikk 3MX Privatister 3. mai eksamensoppgaver.org

Eksamen i emnet MAT111/M100 - Grunnkurs i matematikk I Mandag 15. desember 2003, kl (15) LØYSINGSFORSLAG OPPGÅVE 2:

Løsningsforslag til underveiseksamen i MAT 1100

Forelesning 1: Integrasjon. Separable differensiallikninger.

Løsningsforslag til utvalgte oppgaver i kapittel 10

Mer om likninger og ulikheter

Difflikninger med løsningsforslag.

Tillegg A. Oppgaver. A.1 Kapittel 1. Oppgave 1 Hva er definisjonsmengden til følgende funksjoner? a) f(x) = x

Kap. 5 Egenverdier og egenvektorer

MA forelesning

Test, 4 Differensiallikninger

Integrasjon Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

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

For en tid siden ble jeg konfrontert med følgende problemstilling:

1 Mandag 1. februar 2010

Uendelige rekker. Konvergens og konvergenskriterier

Løsningsforslag eksamen R2

Sammendrag kapittel 9 - Geometri

Fjæra i a) kobles sammen med massen m = 100 [kg] og et dempeledd med dempningskoeffisient b til en harmonisk oscillator.

Differensiallikninger definisjoner, eksempler og litt om løsning

Eksamensoppgavehefte 2. MAT1012 Matematikk 2: Mer lineær algebra

Optimal kontrollteori

Eksamen R2, Våren 2009

Sigbjørn Hals. Nedenfor har vi tegnet noen grafer til likningen y = C, der C varierer fra -2 til 3, med en økning på 1.

Løsningsforslag til Eksamen i MAT111

UNIVERSITETET I OSLO

MA forelesning

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

Lær å bruke CAS-verktøyet i GeoGebra 4.2

Integrasjon av trigonometriske funksjoner

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

Oppgave 1. (a) Vi utvikler determinanten langs første kolonne og dette gir. (b) Med utgangspunkt i de tre datapunktene denerer vi X og y ved

Løsningsforslag. e n. n=0. 3 n 2 2n 1. n=1

Forord. Molde, august Per Kristian Rekdal. Copyright c Høyskolen i Molde, 2011.

OPPGAVE 1 LØSNINGSFORSLAG

FORELESNINGER I OPTIMAL KONTROLLTEORI (MAT 2310)

Kap. 5 Egenverdier og egenvektorer

9 + 4 (kan bli endringer)

Kapittel 2. Antiderivering. 2.1 Derivasjon

TMA4140 Diskret matematikk Høst 2011 Løsningsforslag Øving 7

er et er et heltall. For eksempel er 2, 3, 5, 7 og 11 primtall, mens 4 = 2 2, 6 = 2 3 og 15 = 3 5 er det ikke.

Forkurs, Avdeling for Ingeniørutdanning

MA1101 Grunnkurs Analyse I Høst 2017

UNIVERSITETET I OSLO

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

Finn volum og overateareal til følgende gurer. Tegn gjerne gurene.

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

Studieretning: Allmenne, økonomiske og administrative fag

MAT Grublegruppen Uke 36

Løsningsforslag AA6516 Matematikk 2MX desember eksamensoppgaver.org

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

Lær å bruke Microsoft Mathematics, Matematikk-tillegget i Word og WordMat. Av Sigbjørn Hals

Utkast til løsningsforslag til eksamen i emnet MAT Lineær algebra Utan ansvar for feil og mangler Mandag 31. mai 2010, kl

Potensrekker. Binomialrekker

. Vi får dermed løsningene x = 0, x = 1 og x = 2.

Fasit, Implisitt derivasjon.

Øving 6 Tallfølger og differenslikninger

Løsningsforslag, eksamen MA1101/MA

Eksamen 1T høsten 2015, løsningsforslag

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

TMA4120 Matematikk 4K Høst 2015

Differensiallikninger og modellering

Tiden går og alt forandres, selv om vi stopper klokka. Stoffet i dette kapittelet vil være en utømmelig kilde med tanke på eksamensoppgaver.

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

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

Førsteordens lineære differensiallikninger

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsskisser til oppgaver i Kapittel Integrerende faktor

Derivasjon ekstremverdier Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Fasit, Separable differensiallikninger.

S1 Eksamen våren 2009 Løsning

Eksempelsett R2, 2008

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

ECON2200: Oppgaver til plenumsregninger

Uttrykket 2 kaller vi en potens. Eksponenten 3 forteller hvor mange ganger vi skal multiplisere grunntallet 2 med seg selv. Dermed er ) ( 2) 2 2 4

Eksamen R2 høst 2011, løsning

Differensialligninger

Løs likningssystemet ved å få totalmatrisen på redusert trappeform

: subs x = 2, f n x end do

Transkript:

MAT 1001, Høsten 009 Oblig, sforslag a) En harmonisk svingning er gitt som en sum av tre delsvingninger H(x) = cos ( π x) + cos (π (x 1)) + cos (π (x )) Skriv H(x) på formen A cos (ω(x x 0 )). siden H(x) = cos ( π x) + cos (π (x 1)) + cos (π (x )) = cos ( π x) + cos (π x) cos (π ) + sin (π x) sin (π ) + cos ( π x) cos (π ) + sin (π x) sin (π ) = (1 + 1 1 ) cos (π x) + ( + ) sin (π x) = cos ( π x) + sin ( π x) = cos ( π (x 1)) 1 + ( ) = og cos θ = 1 og sin θ = gir θ = π. b) En.ordens homogen differenslikning er gitt ved x n+ x n+1 + x n = 0 Finn den generelle løsningen av likningen. Karakteristisk polynom λ λ + 1 = 0 gir røtter, λ = 1 ± = e±i π. Det gir løsning x n = A cos ( π n) + B sin (π n) c) Vi tar for oss differenslikningen i oppgave b), men i denne oppgaven skal vi variere midtleddet for å studere andre typer løsninger. x n+ + b x n+1 + x n = 0 Beskriv hva slags løsninger vi får for varierende verdier av b. To verdier for b gir oss kun en rot i det karakteristiske polynomet. Skriv opp den generelle løsningen av likningen i disse tilfellene. Karakteristisk polynom λ + bλ + 1 = 0 gir røtter λ = b ± b 4 1

Det betyr at for b 4 > 0 dvs b > så har vi to reelle røtter og for < b < har vi to komplekse røtter (slik som i oppgave c). For b = får vi bare en rot, nemlig λ = ±1. Det gir løsninger, for b =, dvs λ = 1: og for λ = 1, x n = A 1 n + B n 1 n = A + Bn x n = A ( 1) n + B n ( 1) n = (A + Bn) ( 1) n d) Vi går tilbake til likningen i b), men nå ser vi på en inhomogen variant, x n+ x n+1 + x n = n n + 1 Finn løsningen av denne likningen som tilfredsstiller x 0 = 0 og x 1 = 0. Vi har allerede løsningen av den homogene likningen, så vi må finne en spesiell løsning av den inhomogene likningen. Dette er ikke noen av unntakstilfellene, så vi prøver med et polynom av samme grad som i oppgaven; x s n = an + bn + c. Innsetting gir a(n + ) + b(n + ) + c a(n + 1) b(n + 1) c + an + bn + c = an + (b + b)n + (a + b + c) = n n + 1 Sammenlikning av koeffisienter gir a = 1, a + b = 1 og a + b + c = 1, eller a = 1, b = og c = 1 og vi får en generell løsning, x n = A cos ( π n) + B sin (π n) + n n + 1 Setter vi inn for n = 0 får vi x n = A cos 0 + B sin 0 + 0 0 + 1 = A + 1 = 0 dvs. at A = 1. Innsetting for n = 1 gir x n = A cos ( π ) + B sin (π ) + 1 + 1 = 1 + B 1 = 0 som gir B = og vi har løsning x n = cos ( π n) + sin ( π n) + n n + 1 = cos ( π (n )) + n n + 1 e) Differensiallikningen y + ( tan x)y = tan x kan betraktes enten som en første ordens likning, eller som en separabel likning y + ( tan x)(y 1) = 0 Løs likningen med begge metoder. Vi antar i denne oppgaven at cos x > 0.

Vi kommer til å få bruk for en antiderivert av tan x: sin x tan x dx = cos x dx u = cos x du = u = ln u = ln cos x du = sin x dx Siden cos x > 0 i oppgaven kan vi ta bort absoluttverditegnet. Nå bruker vi formelen y = e R tan x dx tan x e R tan x dx dx = e ( ln (cos x)) sin x cos x e( ln (cos x)) dx = cos x sin x 1 cos x cos x dx sin x = cos x cos x dx u = cos x du = sin x dx du = cos x u = cos x ( ( 1 ) 1 u + C) = cos x ( 1 cos x + C) = 1 + C cos x Så løser vi oppgaven som en separabel likning, ved først å separere de variable; dy = tan x dx y 1 Vi integrerer begge sider, ln y 1 = som vi kan skrive dy y 1 = tan x dx = ( ln (cos x) + K y 1 = cos x e K Erstatter vi konstanten K = e K (som får være positiv eller negativ), kan vi fjerne absoluttverditegnet og vi får y = 1 + K cos x Dette er det samme uttrykket som over, med en litt annen konstant. f) Summeformelen for sinus sier at sin x = sin x cos x. Regn ut sin x dx sin x cos x dx ved henholdsvis substitusjon og delvis integrasjon. Svarene blir tilsynelatende forskjellige. Kommentarer?

4 Vi tar først den første ved substitusjon sin x dx = 1 sin x dx u = x du = dx = 1 sin u du = 1 ( cos u + C) = 1 cos x + C Så gjør vi den andre ved delvis integrasjon, sin x cos x dx = ( u v u v dx ) u = sin x v = cos x u = cos x v = sin x = sin x cos x sin x dx + K Vi flytter det siste integralet over på venstre side og får 4 sin x cos x dx = sin x + K og deler på, som gir sin x cos x dx = sin x + K Hvorfor er disse like? Ved å bruke formelen cos x = cos x sin x, sette C = K + 1 og bruke at 1 = sin x + cos x får vi 1 cos x + C = 1 (cos x sin x) + K + 1 (sin x + cos x) = 1 cos x + 1 sin x + K + 1 sin x + 1 cos x = sin x + K g) Tegn grafen til funksjonene y = sin x og y = cos ( π x) i samme koordinatsystem. Identifiser på tegningen begrepene amplitude, periode og akrofase for de to funksjonene. Merk at de to funksjonene er identiske! Amplituden er utslaget fra middelverdien, i dette tilfellet 1, perioden er avstanden mellom to topper, her π, og akrofasen er avstanden fra y-aksen ut til første topp, i dette tilfellet π. Det siste kan også leses ut i fra at cos ( π x) = cos (x π ). h) En funksjon y = f(x) oppfyller to betingelser, y y = 1 og y (0) = 1. Finn denne funksjonen.

5 Dette er en separabel differensiallikning og vi startet med å separere de variable y dy = 1 dx = dx Vi integrerer begge sider, 1 y = x + C som gir y = x + C Siden y y = 1 har vi at y 1 = x + C Setter vi inn for x = 0, som skal gi y = 1, får vi y (0) = 1 = 1 C som gir C =, og vi har øsning y = x + 4