EKSAMEN I MATEMATIKK 1000

Like dokumenter
Prøve i Matte 1000 BYFE DAFE 1000 Dato: 03. mars 2016 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

Alle svar skal grunngis. Alle deloppgaver har lik vekt.

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

Løsningsforslag. og B =

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

Alle svar skal grunngis. Alle deloppgaver har lik vekt.

Løsningsforslag. og B =

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

Fasit til eksamen i emnet MAT102 - Brukerkurs i matematikk II Mandag 21.september 2015

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

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

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

Løsningsforslag til eksamen i MA0002, Brukerkurs i matematikk B

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

Løsningsforslag MAT102 - v Jon Eivind Vatne

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsskisser til oppgaver i Kapittel Integrerende faktor

Difflikninger med løsningsforslag.

1. (a) Finn egenverdiene og egenvektorene til matrisen A =

Matematikk 1 Første deleksamen. Løsningsforslag

Løsningsforslag eksamen i TMA4100 Matematikk desember Side 1 av 7

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

UNIVERSITETET I OSLO

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

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

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN Løsningsforslag

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

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN MA0002, V08

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

Fasit eksamen i MAT102 4/6 2014

Løsningsforslag MAT102 Vår 2018

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

MA forelesning

LØSNING, KOMMENTAR & STATISTIKK

Løsningsforslag eksamen 18/ MA1102

Den deriverte og derivasjonsregler

Løsningsforslag Eksamen M100 Høsten 1998

UNIVERSITETET I BERGEN

x(x 1)(x 2) p(x) = 3,0 1( 1 1)( 1 2) Newtons interpolasjonsformel: Tabellen over dividerte differenser er gitt ved

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

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

Eksamen R2, Våren 2011 Løsning

Fasit MAT102 juni 2016

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

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

UNIVERSITETET I OSLO

Forkurs, Avdeling for Ingeniørutdanning

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2013

1. Finn egenverdiene og egenvektorene til matrisen A = 2 1 A =

Separable differensiallikninger.

Løsningsforslag, Ma-2610, 18. februar 2004

EKSAMENSOPPGAVER FOR TMA4110/TMA4115 MATEMATIKK 3

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

Løsningsskisser - Kapittel 6 - Differensialligninger

Løsningsforslag, eksamen i MA0002, Brukerkurs i matematikk B

Løsningsforslag Eksamen M001 Våren 2002

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

Løsningsforslag Prøveeksamen i MAT-INF 1100, Høsten 2003

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamen R2 høsten 2014 løsning

TMA4110 Matematikk 3 Høst 2010

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2014

UNIVERSITETET I OSLO

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

UNIVERSITETET I OSLO

Differensjalligninger av førsteorden

Løsningsforslag for eksamen i Matematikk 3 - TMA4115

Eksamensoppgave i MA0002 Brukerkurs i matematikk B - LØSNING

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

Løsningsforslag Eksamen i MA1102/MA6102 Grunnkurs i analyse II 17/

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

Matematikk Øvingsoppgaver i numerikk leksjon 11 Eulers metode. Løsningsforslag

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

Fasit, Separable differensiallikninger.

R2 eksamen høsten 2017 løsningsforslag

Løsningsforslag til utvalgte oppgaver i kapittel 10

Løsningsforslag. f(x) = 2/x + 12x

Emnenavn: Eksamenstid: Faglærer: Christian F Heide

Eksamen i ELE Matematikk valgfag Torsdag 18. mai Oppgave 1

Differensialligninger

Eksempelsett R2, 2008

Løsningsforslag: Eksamen i Brukerkurs for informatikere MA 0003, onsdag 30. november 2005

UNIVERSITETET I OSLO

Oppgave 1 (25 %) - Flervalgsoppgaver

Løsningsforslag eksamen MAT111 Grunnkurs i Matematikk I høsten 2009

Løs likningssystemet ved å få totalmatrisen på redusert trappeform

LØSNINGSSKISSE TIL EKSAMEN I FAG SIF august 2001

Eksamen IRF30014, høsten 15 i Matematikk 3 Løsningsforslag

UNIVERSITETET I OSLO

differensiallikninger-oppsummering

Løsningsforslag: Eksamen i MAT111 - Grunnkurs i Matematikk I

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN MA0002, VÅR 09

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.

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

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2016

1 Oppgave 1 Skriveoppgave Manuell poengsum. 2 Oppgave 2 Code editor Manuell poengsum. 3 Oppgave 3 Skriveoppgave Manuell poengsum

Transkript:

EKSAMEN I MATEMATIKK 1000 Oppgave 1 a) Finn den deriverte av disse funksjonene: f(x) = x 3 e 5x og g(x) = ln(tan(x)) + x 3. b) Finn de følgende ubestemte integralene: i) (x 3 + xe x2 ) dx og ii) cos 2 x sin x dx. c) Finn de følgende bestemte integralene: i) 1 2x cos(3x) dx og ii) 1 1 0 x2 e 3x dx. d) Løs ligningene nedenfor. Svaret i det andre tilfellet skal skrives på polarform eller på kartesisk form: i) ln(x 2 3x + 3) = 0, x R, og ii) (3 + i)z = 2 + 5i, i = 1, z C. Løsningsforslag. a) f (x) = 3x 2 e 5x + 5x 3 e 5x g (x) = 1 tan x cos 2 x + 3x2. b) i) (x 3 + xe x2 ) dx = 1 4 x4 + ( 1 2 ) e u du = 1 4 x4 1 2 eu + C = 1 4 x4 1 2 e x2 + C. ii) cos 2 x sin x dx = u 2 ( sin x dx) = u 2 du = 1 3 u3 +C = 1 3 cos3 x+ C. c) i) 1 2x cos 3x dx = 0 1 ii) 1 2 3 0 x2 e 3x dx = [ x 2 1e3x] 1 1 2x 1 3 0 0 3 e3x dx = 1 3 e3 ( 2 [x 3 1 e3x] 1 ) ( 1 1 3 0 0 3 e3x dx = 1 3 e3 2 1 3 3 e3 [ ) 1 1 e3x] 1 3 3 0 d) i) ln(x 2 3x + 3) = 0 x 2 3x + 3 = 1 x = 1 eller x = 2. ii) z = 6+ 5 10 + i 3 5 2 10. Oppgave 2 1 0 xe3x dx = 1 3 e3 = 1 27 (5e3 2) Det følgende ukommenterte skriptet er en implementering av Newtons metode: 1 x0 = 0.1 ; 2 x = x0 ; 3 while (abs(exp(exp(x))+log(x)) >= 0.001) 4 x = x - (exp(exp(x)) + log(x))./ (exp(exp(x)).* exp(x) + 1./x) ; 5 end 6 x Skriptet kan kjøres i octave eller MATLAB. abs(x) regner ut absoluttverdien (tallverdien) x til argumentet x, exp(x) gir e x mens log(x) gir den naturlige logaritmen ln(x). Du kan referere til linjenummerne til venstre i svaret dit. Skriv ned ligningen vi forsøker løse med denne koden. Hvordan kan vi ved en liten justering av skriptet få et mer nøyaktig svar? 1

Løsningsforslag. Skriptet løser ligningen f(x) = 0 hvor f(x) = e ex + ln(x). Vi kan få en mere presis løsning ved å erstatte tallet 0.001 i linje 3 med et mindre, men positivt tall, f.eks. 0.0000001. Dette tallet angir toleransen i løsningen. Oppgave 3 Et fiskesnøre trekkes inn med en hastighet på 0.3m/s. Tuppen av fiskestangen holdes hele tiden 2m over vannflaten, snøret er alltid stramt, sluken ligger hele tiden i vannskorpen, og det trekkes vinkelrett inn mot land. Hvor fort nærmer sluken seg land når avstanden fra tuppen og ut til sluken er 5m? Løsningsforslag. Her kan vi først tegne en figur, og så bruke Pythagoras læresetning. La avstanden fra tuppen av fiskestangen til sluken (ved tid t) være s(t) og avstanden fra sluken og inn til land (langs vannflaten) være x(t). Da finner vi s(t) 2 = x(t) 2 + 2 2, og ved implisitt derivasjon finner vi 2s(t)s (t) = 2x(t)x (t) + 0. Vi finner da farten som x (t) = s(t)s (t) = 5 0.3 x(t) 21 0.32733. Oppgave 4 a) Gitt disse matrisene: A = 2 5 5 ( ) 1 3 4 2 0 1, B =, C = 4 3 2 2 5 6 ( 1 1 ) 4 0 5 2 regn ut (om uttrykkene er definert) A+B, AB, BA og 2B 5C. Dersom noen av uttrykkene ikke er definert skal du forklare hvorfor. b) Regn ut determinanten til matrisen A. Bruk svaret til å forklare at A er invertibel. c) Finn den inverse matrisen A 1. d) Gitt ligningssystemet x 1 + ax 2 = 1 2x 1 + 4x 2 = b bestem parameterne a og b slik at systemet har i) én éntydig løsning, ii) uendelig mange løsninger og iii) ingen løsning. Løsningsforslag. a) A + B er ikke definert siden A og B ikke har samme dimensjoner. AB er ( ikke definert) siden A har 3 søyler mens B har bare 2 rader. 2 5 4 BA = 15 39 44 ( ) 1 5 1 2B 5C =. 19 14 b) det(a) = 1 c) A er invertibel siden det(a) 0. Den inverse kan finnes ved rekkereduksjon: 2 5 5 A 1 = 2 2 3 1 0 1 2

d) Vi kan først skrive ligningssystemet på matriseform med koeffisientmatrise A = ( 1 2 a 4 ) og høyresidevektor c = ( 1 b ) og da får ligningssytemet formen Ax = c. Vi finner først at determinanten til A er null bare dersom a = 2, så for alle a 2 har systemet éntydig løsning. Dersom a = 2 må vi undersøke nøyere, siden svaret nå avhenger av høyresiden også. Vi finner at dersom b = 2 har vi uendelig mange løsninger, og for alle andre verdier av b er systemet inkonsistent, og det finnes altså ingen løsninger. Oppgave 5 a) Vis detaljert at løsningen y(x) av differensialligningen y = 5y +y tilfredstiller ligningen ln(y(x)) + y(x) = 5x + C for en konstant C R. b) Løs initialverdiproblemet y + y = sin(3x), y (0) = y(0) = 1 c) På slutten av oppgavesettet er det gitt en figur med tittel Retningsfelt som gir retningsfeltet for en differensialligning på formen y = F (x, y). Figuren er repetert to ganger slik at du kan bruke den ene som kladd. Du skal i) Forklare hva et retningsfelt er og hvordan det kan brukes til å skissere tilnærmede løsninger for en differensialligning, ii) Tegne inn i retningsfeltet tre løsninger, en du velger selv, en som går gjennom punktet (x, y) = ( 1.5, 0.5) og en som går gjennom punktet (x, y) = ( 2, 1.5). d) Skriptet nedenfor, som kan kjøres i octave eller MATLAB, estimerer løsningen av et initialverdiproblem. Hvilket? i) Om vi antar at skriptet i utgangspunktet gir en nokså presis løsning, hvordan kan vi modifisere det for å finne en mere presis løsning? ii) Hvordan kan vi modifisere skriptet for å finne en løsning som starter i punktet (x, y) = (0.0, 2.5)? 1 x0=0.0; 2 xsiste=10.0; 3 y0=1.0; 4 n=40; % antall steg 5 h = (xsiste-x0)./n ; % steglengden 6 x = x0:h:xsiste; 7 y=zeros(1,n+1) ; % initialiserer y y(1)=y0; 9 F = @(x,y) (sin(x).* cos(y) )./(x+1) ; 10 for k=1:n 11 y(k+1) = y(k) + F(x(k), y(k)).* h ; 12 end 13 14 plot(x,y) Løsningsforslag. 3

a) Generell løsning kan finnes ved metoden for separable ligninger. Omskriv først som (1) y + y = 5 y y ( + y) (2) dy = 5 dx = 5x + C y + y (3) dy = 5x + C y dy (4) y + dy = 5x + C (5) ln(y(x)) + y(x) = 5x + C b) Vi starter med å finne karakteristisk ligning, som er r 2 + 1 = 0, som har løsninger r = ±i. Da har vi at generell løsning av den tilsvarende homogene ligningen er y = e ax (B cos x + C sin x) = (B cos x + C sin x) siden a = 0 (realdelen av løsningen til karakteristisk ligning). Vi kan gjette at en partikulær løsning av den inhomogene ligningen har formen y(x) = R cos 3x + S sin 3x og ved derivasjon, og sette inn i ligningen finner vi endelig R = 0, og S = 1/. Så den partikulære løsningen vi finner er y(x) = 1 sin 3x. Det viser at den generelle løsningen av den inhomogene ligningen også kan skrives som y(x) = A cos x + B sin x 1 sin 3x. Nå kan vi bruke de gitte initialbetingelsene og finner A = 1, B = 11/. Løsningen av initialverdiproblemet blir dermed y(x) = cos x + 11 sin x 1 sin 3x. c) Retningsfelt: Se den scannede skissen lagt sist i løsningsforslaget. Forklaring, hva er et retningsfelt? Retningsfelt er en figur i et koordinatsystem med x akse og y akse hvor i et et valgt grid av verdier tegner små linjestykker med stigningstall lik F (x, y), altså lik den deriverte til en løsningskurve som går gjennom punktet. En løsningskurve har da egenskapen at den er overalt tangent til de små linjestykkene. d) Skript for Eulers metode: Løser initialverdiproblemet y = F (x, y) hvor F (x, y) = sin x cos y, og vi setter kravet y(0) = 1. Skriptet kan modifiseres for gi en mer x+1 presis løsning ved å endre i linje 4, sette antall steg n til en høyere verdi. ii) For å finne en løsning som starter i punktet (x, y) = (0.0, 2.5), kan vi endre x0 i linje 1 og y0 i linje 3. Oppgave 6 Den lineære transformasjonen T : R 2 R 2 representerer refleksjon i planet R 2 gjennom linjen y = x. Finn standardmatrisen til T. 4

Løsningsforslag. Her hjelper det å tegne en figur! Betegn standardmatrisen til T med A. Vi finner A ved ( å se) hvordan T virker på standard enhetsvektorene i planet, 0 1 e 1 og e 2. Finner A =. 1 0 vektlegging pr. oppgave ved sensur Ved sensur ble brukt følgende maksimale poeng pr oppgave: Oppgave 1ai 2 Oppgave 1aii 2 Oppgave 1bi 2 Oppgave 1bii 2 Oppgave 1ci 2 Oppgave 1cii 2 Oppgave 1di 2 Oppgave 1dii 2 Oppgave 2a Oppgave 2b Oppgave 3 Oppgave 4a 4 Oppgave 4b 4 Oppgave 4c 4 Oppgave 4d 4 Oppgave 5a 4 Oppgave 5b 4 Oppgave 5c 4 Oppgave 5d 4 Oppgave 6 5

6