Norges Informasjonstekonlogiske Høgskole

Like dokumenter
RF5100 Lineær algebra Løsningsforslag til prøveeksamen

EKSAMEN RF3100 Matematikk og fysikk

RF5100 Lineær algebra Leksjon 12

EKSAMEN RF5100, Lineær algebra

RF5100 Lineær algebra Leksjon 9

Oppgave 1 (25 %) - Flervalgsoppgaver

Norges Informasjonstekonlogiske Høgskole

MA-132 Geometri Torsdag 4. desember 2008 kl Tillatte hjelpemidler: Alle trykte og skrevne hjelpemidler. Kalkulator.

NORGES INFORMASJONSTEKNOLOGISKE HØGSKOLE

Institutt for matematiske fag EKSAMEN i MA-132 Geometri Torsdag 4. desember 2008 kl Oppgave 1

Matematikk og fysikk RF3100

HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG

TDT4195 Bildeteknikk

UNIVERSITETET I OSLO

Forelesningsnotater SIF8039/ Grafisk databehandling

LØSNING TIL KONTINUASJONSEKSAMEN STE 6251 Styring av romfartøy

Høgskolen i Oslo og Akershus. c) Et annet likningssystem er gitt som. t Bestem parametrene s og t slik at likningssystemet blir inkonsistent.

5.5.1 Bruk matriseregning til å vise at en rotasjon er produktet av to speilinger. Løsningsforslag + + = =

Øving 3. Oppgave 1 (oppvarming med noen enkle oppgaver fra tidligere midtsemesterprøver)

MAT 1110: Obligatorisk oppgave 1, V-07: Løsningsforslag

=,,,,, = det( A) a a a a a a a a a a + a a 0 1. a11 a12 a22 a12 a11 a22 a12 a21 a11a12 + a12 a11

TMA4105 Matematikk 2 vår 2013

Trigonometriske funksjoner (notat til MA0003)

a. Hva er de inverse transformasjonene avfølgende tre transformasjoner T, R og S: θ θ sin( ) cos( ) Fasit: 1 s x cos( θ) sin( θ) 0 0 y y z

R2 eksamen høsten 2017 løsningsforslag

UNIVERSITETET I OSLO

R1-eksamen høsten 2017

Plan. I dag. Neste uke

MA1201 Lineær algebra og geometri Løsningsforslag for eksamen gitt 3. desember 2007

FASIT OG TIPS til Rinvold: Visuelle perspektiv. Lineær algebra. Caspar forlag, 1.utgave 2003 og 2.opplag 2004.

2 = 4 x = x = 3000 x 5 = = 3125 x = = 5

Oppgaver MAT2500. Fredrik Meyer. 29. august 2014

MA1102 Grunnkurs i analyse II Vår 2019

Oppgavesett. Kapittel Oppgavesett 1

UNIVERSITETET I OSLO

DEL 1. Uten hjelpemidler. Oppgave 1 (5 poeng) Oppgave 2 (2 poeng) Oppgave 3 (6 poeng) Deriver funksjonene. Skriv så enkelt som mulig

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

SALG > KOSTNAD når mer enn 100 produkt selges. Virksomheten går da med overskudd.

EKSAMEN I FY2045 KVANTEFYSIKK Mandag 2. juni 2008 kl

INF Obligatorisk oppgave 2

Eksamen MA-104 Geometri, 22. mai 2006

Eksamen 1T, Høsten 2012

5.7 Løsningsforslag til oppgaver i avsnitt 5.7

Universitet i Bergen. Eksamen i emnet MAT121 - Lineær algebra

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN. 1 Om eksamen. EMNE: MA-109 FAGLÆRER: Svein Olav Nyberg, Turid Knutsen, Øystein Alvik

Elektrisk potensial/potensiell energi

Funksjoner 1T, Prøve 1 løsning

Anvendt Robotteknikk Konte Sommer 2019 EKSAMEN HARIS JASAREVIC

Løsningsforslag. a) Løs den lineære likningen (eksakt!) 11,1x 1,3 = 2 7. LF: Vi gjør om desimaltallene til brøker: x =

Eksamen i FO929A Matematikk Underveiseksamen Dato 9. desember 2008 Tidspunkt Antall oppgaver 6. Tillatte hjelpemidler Godkjent kalkulator

Innlevering FO929A - Matematikk forkurs HIOA Obligatorisk innlevering 3 Innleveringsfrist Fredag 14. november 2014 kl. 14 Antall oppgaver: 13

EKSAMEN I NUMERISK LØSNING AV DIFFERENSIALLIGNINGER MED DIFFERANSEMETODER (TMA4212)

HØGSKOLEN I BERGEN Avdeling for Ingeniørutdanning

være en rasjonal funksjon med grad p < grad q. La oss skrive p(x) (x a)q(x) = A

R2 eksamen våren 2017 løsningsforslag

Løsningsforslag til øving 4: Coulombs lov. Elektrisk felt. Magnetfelt.

HØGSKOLEN I BERGEN Avdeling for ingeniørutdanning

Lab 1 Kamerageometri med Eigen

Del 2: Alle hjelpemidler er tillatt, med unntak av Internett og andre verktøy som tillater kommunikasjon.

Eksamen 1T, Høsten 2012

R1-eksamen høsten 2017 løsningsforslag

Eksamen R2, Våren 2015, løsning

EKSAMEN STE 6159 Styring av romfartøy

Geometri R2, Prøve 2 løsning

Kurs. Kapittel 2. Bokmål

EKSAMEN I TMA4110 MATEMATIKK 3 Bokmål Fredag 4. desember 2009 løsningsforslag

LO510D Lin.Alg. m/graf. anv. Våren 2005

Alle svar skal grunngis. Alle deloppgaver har lik vekt.

MA1102 Grunnkurs i analyse II Vår 2019

Løsningsforslag. og B =

Notat om trigonometriske funksjoner

1 Geometri R2 Oppgaver

EKSAMEN I EMNE TDT4195 BILDETEKNIKK TORSDAG 9. JUNI 2011 KL

MAT1120 Repetisjon Kap. 1

Eksamen R1, Våren 2015

Del 2: Alle hjelpemidler er tillatt, med unntak av Internett og andre verktøy som tillater kommunikasjon.

Del 2: Alle hjelpemidler er tillatt, med unntak av Internett og andre verktøy som tillater kommunikasjon.

Forelesningsnotater SIF8039/ Grafisk databehandling

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

Matematikk 1 Første deleksamen. Løsningsforslag

Eksamen R2, Våren 2011 Løsning

TMA4110 Matematikk 3 Eksamen høsten 2018 Løsning Side 1 av 9. Løsningsforslag. Vi setter opp totalmatrisen og gausseliminerer:

Kap. 6 Ortogonalitet og minste kvadrater

3x + 2y 8, 2x + 4y 8.

1. En tynn stav med lengde L har uniform ladning λ per lengdeenhet. Hvor mye ladning dq er det på en liten lengde dx av staven?

EKSAMEN. 1 Om eksamen. EMNE: MA2610 FAGLÆRER: Svein Olav Nyberg, Trond Stølen Gustavsen. Klasser: (div) Dato: 24. mai 2004 Eksamenstid:

R2 kapittel 1 Vektorer Løsninger til kapitteltesten i læreboka

Innlevering FO929A - Matematikk forkurs HIOA Obligatorisk innlevering 2 Innleveringsfrist Torsdag 25. oktober 2012 kl. 14:30 Antall oppgaver: 16

Matematikk 3MX AA6524 og AA6526 Elever og privatister 8. desember 2003

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

Eksamensoppgave i MA1201 Lineær algebra og geometri

UNIVERSITETET I OSLO

Geometri R1, Prøve 1 løsning

Eksamensoppgave i TMA4135 Matematikk 4D

DEL 1 Uten hjelpemidler

Emne 6. Lineære transformasjoner. Del 1

Eksamen i MA-104 Geometri 27. mai 2005

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

Eksamen R2, Høsten 2015, løsning

Transkript:

Oppgavesettet består av 9 (ni) sider. Norges Informasjonstekonlogiske Høgskole RF5100 Lineær algebra Side 1 av 9 Tillatte hjelpemidler: Kalkulator, vedlagt formelark Varighet: 3 timer Dato: 11.desember 2013 Fagansvarlig: Lars Sydnes lars.sydnes@nith.no 93 03 56 85 Oppgavesettet består av 6 oppgaver. Løsningsforslag Oppgave 1 a) Løs ligningssystemet ved Gauss-Jordan-eliminasjon. x + z = 5 x y = 1 2x + y + 3z = 10 Vi skriver systemet på matriseform og gjør radoperasjoner: 1 0 1 5 1 0 1 5 1 1 0 1 0 1 1 6 2 1 3 10 0 1 1 0 1 0 1 5 1 0 0 2 0 1 1 6 0 1 0 3 0 0 2 6 0 0 1 3 Dette viser at løsningen er x = 2, y = 3, z = 3. b) Finn verdier av a,b,c slik at grafen y = a sin x+b cos x+c går gjennom punktene ( π ) P 1 = 2,5, P 2 = (π,6), P 3 = (2π,0) Vi har tre opplysninger i sving: (i) Grafen går gjennom P 1. Siden cos π 2 = 0 og sin π 2 = 1, ser vi at grafen går gjennom P 1 hvis og bare hvis a + c = 5

Side 2 av 9 (ii) Grafen går gjennom P 2. Siden cosπ = 1 og sinπ = 0 er dette ekvivalent med b + c = 6 (iii) Grafen går gjennom P 3. siden cos2π = 1 og sin2π = 0 er dette ekvivalent med at b + c = 0 (i),(ii) og (iii) gir oss et ligningsystem med tilhørende matriseform 1 0 1 5 0 1 1 6. 0 1 1 0 Vi kjenner denne matrisen igjen fra punkt a), og ser at løsningen må være a = 2,b = 3,c = 3. Oppgave 2 Her bruker vi kamerakoordinater der siktretningen faller sammen med den positive z-aksen. a) Anta at punktet P har kamerakoordinater (4,2,24) og at zoom x = 3 og zoom y = 4. Beregn de normaliserte skjermkoordinatene til punktet P. N x = zoom x z N y = zoom y z x = 3 24 4 = 1 2. y = 4 24 2 = 1 3. De normaliserte skjermkoordinatene er altså (1/2,1/3). b) Vi rendrer til et vindu på skjermen der øvre venstre hjørne har fysiske skjermkoordinater (10,30), mens nedre høyre 1 hjørne har fysiske skjermkoordinater (1074,828) Beregn de fysiske skjermkoordinatene til et punkt som har normaliserte skjermkoordinater (1/2,1/3). 1 Den opprinnelige oppgaveteksten sier nedre venstre her.

Side 3 av 9 Rask, smart løsning: Vi kan se på dette som et interpolasjonsproblem i x- og y- retning: Siden N x = 1 2 = 1 4 ( 1) + 3 4 1, må Siden må win x = 1 4 10 + 3 1074 = 808. 4 N y = 1 3 = 1 3 1 + 2 3 1, win y = 2 3 30 + 1 828 = 296 3 Normal løsning: Vi har winres x = 1064, winres y = 798, wincenter x = 542, wincenter y = 429. Dermed er og win x = wincenter x + winres x N x = 542 + 532 1 2 2 = 808 win x = wincenter x winres x N x = 429 399 1 2 3 = 296. Oppgave 3 Bestem pitch (p) og heading (h) for orienteringen som er definert av matrisen.953.293.063 B =.063.404.912..293.866.404 Slik Eulervinklene h, p,b er definert (jfr. formelarket), må sin p =.866, tanh = cos p sinh cos p cosh =.293.404. Direkte inntasting på kalkulator gir p = π 3 = 60, h = π 5 = 36.

Side 4 av 9 Vi vil gjerne kontrollere at dette faktisk er den riktige løsningen. Vi har Følgelig er p = 60, h = 36. sin p =.866, sinh cos p =.293, cosh cos p =.404. Oppgave 4 Se på en rotasjon R og dens ulike representasjoner: (i) Kvaternionrepresentasjon: q = ( 1 2, 1 2, 1 ) 2, 1 2 (ii) Matriserepresentasjon: B = b 1 b 2 b 3 (iii) Akse-vinkel-representasjon: (θ, ˆn) a) Bestem aksen ˆn og rotasjonsvinkelen θ til rotasjonen R. Vi skriver q = (w,x), og kalkulerer den tilhørende rotasjonsvektoren θ ˆn ved hjelp av logaritmen ( ) 1 1 log(q) = 2atan( x, w) ˆx = 2atan 3, ˆx = 2π [ ] 1 1 1 3, 3, 3. 2 2 3 3 3 3 Vi konkluderer med at rotasjonsvinkelen er på θ = 2π/3 = 120 mens rotasjonsaksen [ ] 1 1 1 ˆn = ˆx = 3, 3, 3 3 3 3 b) Det oppgis at q[0,1,0,0]q = [0,0,0, 1] og q[0,0,1,0]q = [0,1,0,0] Bestem de to øverste radene b 1,b 2 i B. Sammenhengen mellom kvaternioner med lengde 1 og rotasjonsmatriser er slik at q[0, ˆx]q = [0, ˆxB] = [0,b 1 ], q[0,ŷ]q = [0,ŷB] = [0,b 2 ], q[0,ẑ]q = [0,ẑB] = [0,b 3 ]

Side 5 av 9 Opplysningene i oppgaven medfører dermed at ˆxB = [0,0, 1] = ẑ, og ŷb = [1,0,0] = ˆx, med andre ord at b 1 = ẑ og b 2 = ˆx. c) Bruk kjennskapen til b 1 og b 2 til å bestemme den tredje raden b 3 i B. Hva blir resultatet av multiplikasjonen q[0,0,0,1]q? I orienteringsmatriser som B har vi alltid b 3 = b 1 b 2. Følgelig er 0 1 0 b 3 = b 1 b 2 = 0 0 = 1 1 0 0 Den tredje raden i B er altså [0, 1,0] = ŷ. Følgelig er q[0,0,0,1]q = [0,0, 1,0] Oppgave 5 a) Her ser du noen homogene 4-vektorer: x 1 = [1, 2,1, 1], x 2 = [4,2,1,0] og x 3 = [2,4,2,2]. Her ser du noen punkter og noen vektorer: P = (2,4,2), Q = ( 1,2, 1), u = [1, 2,1], og v = [4,2,1]. Angi hvilke objekter som hører sammen. x 1 representerer punktet Q x 2 representerer vektoren v x 3 representerer punktet (1,2,1). Altså ingen av de oppgitte punktene og vektorene.

Side 6 av 9 b) Her ser du en matrise:.809.587 0 0.587.809 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 Forklar hva denne matrisen vanligvis brukes til. Denne 4 4-matrisen kan brukes til å representere en affin transformasjon.809.587 0 x x.587.809 0 + [ 0 1 0 ] 0 0 1 Siden cos(36 ).809 og sin(36 ).587, ser vi at dette kan beskrives som en rotasjon på 36 omkring z-aksen altså mot klokka i x, y-planet etterfulgt av en translasjon 1 enhet i positiv y-retning. c) Matrisen.809.587 0 0 1 0 0 0.587.809 0 0 0 1 0 0 A = 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 kan forstås som en transformasjon av punkter (x, y, z). Beskriv hva denne transformasjonen gjør. Den første matrisen i produktfremstillingen av A kjenner vi igjen fra punkt a). Den andre matrisen representerer perspektivprojeksjon på planet z = 1, ( x (x, y, x) = [x, y, z,1] [x, y, z, z] = z, y ) z,1 Vi kan dermed beskrive transformasjonen slik (i) Rotér 36 omkring z-aksen. (ii) Translater 1 enhet i positiv y-retning. (iii) Projisér ned på planet z = 1 med perspektivprojeksjon.

Side 7 av 9 Oppgave 6 Leketøysmodell av jord-sol-måne-systemet: Globalt koordinatsystem ˆx, ŷ, ẑ. Felles referansesystem. Jordisk koordinatsystem B = {b 1,b 2,b 3 }. Daglig roterende referansesystem for jorden. Solen befinner seg i punktet O, origo. Jorden befinner seg i punktet T. Månen befinner seg i punktet M. Oslo befinner seg i punktet P. I b 1,b 2,b 3 -koordinater: T P = [0.087,0.492,0.866] B. Vi skal se på et tidspunkt der 121.42 119.32 OT = 139.32, OM = 141.46 0.94 2.01 og b 1 b 2 b 3 0.707 0.651 0.276 = 0.707 0.651 0.276. 0 0.390 0.921 a) Bestem Oslo kommunes koordinater i det globale koordinatsystemet. Vi vet at T P = [0.087,.492,.866] lokal t Dermed er og T P = [0.087,.492,.866]B = [ 0.286 0.038 0.957 ] OP = OT + T P = [ 121.13 139.36 1.90 ] Konklusjon: Oslo kommune har posisjonen (121.13,139.36,1.90) i det globale koordinatsystemet. b) Beregn koordinatene til vektoren T M målt i jordens lokale koordinatsystem.

Side 8 av 9 T M = OM OT = [ 2.10 2.14 1.07 ] Vi finner denne vektorens b 1,b 2,b 3 -koordinater ved å multiplisere med B T : T M lokal = [ 2.10,2.14,1.097]B T = [ 0.204 3.173 0.149 ] Månens koordinater i jordens lokale koordinatsystem er altså (0.204, 3.173, 0.149). c) Hvor høyt over horisonten befinner månen seg når vi betrakter den fra Oslo. Under dette punktet lar vi alle beregninger referere til jordens lokale koordinatsystem. Månens forflytningsvektor sett fra Oslo er P M = OM OP = [ 1.814 2.102 0.113 ]. Jordoverflaten har normalvektor n = T P i Oslo. La θ betegne vinkelen mellom P M og n. Da er cosθ = P M n n P M = 0.708 1.000 2.778 0.255, altså θ 75. månens høyde over horsonten er dermed 90 75 = 15. d) Hvordan ser månen ut når vi betrakter den fra Oslo? Gi en grov skisse. Tips: Prøv å forstå trekanten Oslo månen sola. Månefasen er bestemt av vinkelen OMP. Vi har MO = [ 119.32, 141.46, 2.01], M P = [1.814, 2.102, 0.113], så cos( OMP) = MO MP MO MP = 0.158, altså OMP 81. Skisse:

Side 9 av 9 sol måne oslo jord Siden vinkelen OMP er litt spiss, vil mer enn halve månen være opplyst når vi betrakter den fra Oslo. Vi kan angi graden av belysning ved å anslå hvor stor del av månens ekvator som er opplyst, i det projiserte bildet sett fra Oslo. OMG avviker fra den rette vinkelen med 9. Den opplyste delen av ekvator vil ha en utbredelse på omtrent 1 + sin9 1.15 måneradier, mens den mørke delen vi ha en utbredelse på omtrent 0.85 måneradier. Dermed vil månen se omtrent slik ut: Mrk: Dersom man klarer å begrunne at månen er mellom halv og full, så er det veldig bra. Slutt på oppgavesettet