SIF5005 Matematikk 2, 13. mai 2002 Løsningsforslag

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

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

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

TMA Representasjoner. Funksjoner. Operasjoner

Eksamen, høsten 14 i Matematikk 3 Løsningsforslag

Eksamen, høsten 13 i Matematikk 3 Løsningsforslag

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN TMA4105 MATEMATIKK 2 Lørdag 14. aug 2004

The full and long title of the presentation

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

Løsningsforslag til prøveeksamen i MAT1050, vår 2019

a 2 x 2 dy dx = e r r dr dθ =

Løsningsforslag, eksamen MA1103 Flerdimensjonal analyse, vår 2009

Løsningsforslag, eksamen MA1103 Flerdimensjonal analyse, 8.juni 2010

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

Løsningsforslag til eksamen i TMA4105 matematikk 2,

Eksamen IRF30014, våren 16 i Matematikk 3 Løsningsforslag

Eksamen IRF30014, høsten 15 i Matematikk 3 Løsningsforslag

EKSAMEN I FAG SIF5005 MATEMATIKK 2

TMA4105 Matematikk 2 Vår 2014

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

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.

Løsning, Stokes setning

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

Løsning IM

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

Løsning til eksamen i ingeniørmatematikk

Løsningsforslag til prøveeksamen i MAT 1110, våren 2006

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

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

Løsningsforslag, midtsemesterprøve MA1103, 2.mars 2010

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

SIF 5005 Matematikk 2 våren 2001

Oppgaver og fasit til kapittel 6

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

Løsningsforslag eksamen TMA4105 matematikk 2, 25. mai 2005

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

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

Notater nr 9: oppsummering for uke 45-46

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Arne B. Sletsjøe. Oppgaver, MAT 1012

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

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

Løsningsforslag for MAT-0001, desember 2009, UiT

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamensoppgaver og Matematikk 1B

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

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 2013

LØSNINGSFORSLAG TMA4105 Matematikk 2 8. August 2005

Oppgaver og fasit til seksjon

y (t) = cos t x (π) = 0 y (π) = 1. w (t) = w x (t)x (t) + w y (t)y (t)

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

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

EKSAMEN I FAG SIF5005 MATEMATIKK 2

Løsning IM

Figur 1: Volumet vi er ute etter ligger innenfor de blå linjene. Planet som de røde linjene ligger i deler volumet opp i to pyramider.

MAT Grublegruppen Uke 36

Test, 1 Geometri. 1.2 Regning med vektorer. X Riktig. X Galt. R2, Geometri Quiz løsning. Grete Larsen. 1) En vektor har lengde.

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.

R2 eksamen høsten 2017 løsningsforslag

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

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

Velkommen til Eksamenskurs matematikk 2

5 z ds = x 2 +4y 2 4

= (2 6y) da. = πa 2 3

+ (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.

(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).

1 Mandag 15. februar 2010

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

Prøveeksamen i MAT 1100, H-03 Løsningsforslag

Prøve i R2 Integrasjonsmetoder

MAT feb feb feb MAT Våren 2010

EKSAMEN i MATEMATIKK 30

MAT mars mars mars 2010 MAT Våren 2010

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

Løsningsforslag til eksamen i MAT1110, 13/6-07

Løsningsforslag AA6524 Matematikk 3MX Elever 7. juni eksamensoppgaver.org

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

Øvelse, eksamensoppgaver MAT 1050 mars 2018

Vår TMA4105 Matematikk 2. Løsningsforslag Øving 6. 5 Exercise Exercise

Løsning, Trippelintegraler

Løsningsforslag for eksamen i brukerkurs i matematikk A (MA0001)

FYS2140 Kvantefysikk, Løsningsforslag for Oblig 1

Eksamen R2, Våren 2011 Løsning

Løsning IM

Løsningsforslag til prøveeksamen i MAT1100, H-14 DEL 1

UNIVERSITETET I BERGEN

Eksamen R2 høsten 2014 løsning

Løsningsforslag til Eksamen i MAT111

TMA Tanker omkring innlevering 3 fra en studentassistents perspektiv

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

Kapittel 11: Integrasjon i flere variable

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag R2 Eksamen Nebuchadnezzar Matematikk.net Øistein Søvik

Obligatorisk oppgave 2

Kurve-, flate- og volumintegraler, beregning av trykkraft

Eksamen i MAT1100 H14: Løsningsforslag

Transkript:

SIF55 Matematikk, 3. mai Oppgave Alternativ : At de to ligningene skjærer hverandre vil si at det finnes parameterverdier u og v som, innsatt i de to parametriseringene, gir samme punkt: Vi løser hver ligning med hensyn på u: u + = v +, u = 3v, u + = v + 4. u = v +, u = 3 v, u = v +. De to første gir v + = 3 v, som har løsning v = 3. Det gir u = 4, og alle ligningene er oppfylt, slik at vi får et skjæringspunkt. Setter vi inn får vi posisjonsvektoren for dette punktet: r = 5, 7,. De to linjene har retningsvektorer,, og, 3,. En normalvektor for planet blir kryssproduktet av disse to: n =,,, 3, =,,. En ligning for planet som inneholder de to linjene blir dermed (r r ) n =, som skrevet ut i koordinater blir (x 5) + (y 7) + (z ) = ; altså x + z =. Alternativ : Vi ser direkte at begge linjene oppfyller z = x, så det er i det minste ligningen for ett plan som inneholder både L og L. En retningsvektor for L er,,, og en retningsvektor for L er, 3,. Siden de to retningsvektorene ikke er parallelle og begge linjene ligger i ett plan, må de skjære hverandre (og planet med ligning z = x er det eneste planet som inneholder L og L ). Oppgave Vi finner a b = i + j k. v må være parallell med denne, men motsatt rettet. Videre er f = yz, xz, xy, så vi finner at den retningsderiverte blir v v f(,, ) = 3,,,, = 8 3. lf.tex,v.4

SIF55 Matematikk, 5 3 Oppgave 3 Lagranges metode med den gitte funksjonen og føringen g(x, y) = 4 x + y = leder til ligningene y = λx, x = λy, 4 x + y =. Da må x og y, for om én av de to er null, er også den andre det (ved en av de to første ligningene), men da kan ikke den tredje ligningen holde. Vi kan løse de to første ligningene med hensyn på λ, og får henholdsvis λ = y/x og λ = x/(y). Så y/x = x/(y), og opprydding gir x = 4y. Vi setter det inn i den tredje ligningen og får y + y =, altså y = ±. Vi ender med fire mulige ekstrempunkter for f på ellipsen: ( ±, ± ) der alle fire kombinasjoner av de to fortegnene ± forekommer. For å komme videre er det greiest å bestemme funksjonen f så langt vi kan. Mange vil nok med én gang se at f(x, y) = xy har de gitte partiellderiverte, så vi vet at f(x, y) = xy + C. (Eventuelt kan man bruke metoden fra alternativ i løsningen av oppgave 5.) Dette setter vi inn i de fire punktene: f (, / ) = f (, / ) = + C, f (, / ) = f (, / ) = + C og de varmeste punktene er derfor ( ±, ). Oppgave 4 Den gitte parameterfremstillingen gir og dermed r = (cos v)i + (sin v)j, u r v = (u sin v)i + (u cos v)j + k r u r = (sin v)i (cos v)j + uk, v r u r = + u v. lf.tex,v.4

SIF55 Matematikk, 5 3 Vi har nå valget mellom de to integrasjonsrekkefølgene + u du dv og u + u dv du. v/ Det siste valget gir enklest integrasjon: u A = + u dv du = u + u du [ = 3 ( + u ) 3/] = 3 ( ). Oppgave 5 Vi skriver F = P, Q med P (x, y) = sin xy + xy cos xy og Q(x, y) = x cos xy, og finner P y = x cos xy x y sin xy = Q x, så F er konservativt, siden definisjonsområdet (hele planet) er et rektangel. Alternativ : Dermed er linjeintegralet uavhengig av veien, og siden C er en kurve fra (, ) til (, e π ) kan vi like godt integrere langs den rette linjen mellom de to punktene, som gir C F dr = e π Q(, y) dy = e π cos y dy = sin e π sin. Alternativ : Vi kan prøve å finne en potensialfunksjon f for F. Den skal oppfylle f f = P (x, y) = sin xy + xy cos xy og x y = Q(x, y) = x cos xy. Enklest å integrere er den siste av de to, som gir f(x, y) = x sin xy + g(x) for en funksjon g. Vi setter det inn i den første ligningen og får sin xy + xy cos xy + g (x) = sin xy + xy cos xy slik at g (x) =, og g er konstant. Vi kan like godt velge g(x, y) =, slik at f(x, y) = x sin xy. Dermed blir F dr = f(, e π ) f(, ) = sin e π sin. C 3 lf.tex,v.4

SIF55 Matematikk, 5 3 Oppgave 6 Vi vil bruke divergensteoremet, og regner derfor ut Dermed er altså S div F = f x + f y + f z = z. F n ds = Neste trinn blir å regne ut dette integralet. div F dv = z dv. Flaten z = 9 x z er en rotasjonsparaboloide med åpningen ned. Vi skal bare ha med den delen der z : Randen av denne delen blir sirkelen i xy-planet med sentrum i origo og radius 3. Flaten x + y + z = 9 er et overflaten av en kule med sentrum i origo og radius 3. Vi skal bare ha nedre halvkule, og ser at kanten på denne er sirkelen beskrevet ovenfor. Det er formodentlig greiest å beskrive i sylinderkoordinater: Dette gir oss endelig S θ π, r 3, 9 r z 9 r. F n ds = π z dv = 3 9 r z dz r dr dθ 9 r 3 [ = 4π z] 9 r 3 ( r dr = π 9 r (9 r ) (9 r ) ) r dr [ = 6π 3 (9 r ) 3 (9 r ) ] 3 = 5π. Oppgave 7 a Ligningen for R a er x +(y a) = a, som forenkles til x +y = ay. I polarkoordinater blir dette r = ar sin θ, det vil si r = a sin θ. Sirkelen ligger i øvre halvplan og tangerer x-aksen i origo, så θ skal variere over intervallet [, π]. Dermed blir π a sin θ π [ (x + y ) da = r r dr dθ = 4 r4] a sin θ dθ R a π = 4a 4 sin 4 θ dθ = a 4[ ] π π sin 3 θ cos θ + 3a4 sin θ dθ = 3 a4[ sin θ cos θ ] π + 3 a4 π = + 3 a4 dθ = 3 πa4. π sin θ dθ 4 lf.tex,v.4

SIF55 Matematikk, 5 3 b Det oppgitte integralet er på formen C P dx + Q dy med P = ex y 3 og Q = x 3 e y. Vi kan bruke Greens teorem på området R [samme notasjon som i punkt a]: ( Q P dx + Q dy = C R x P ) da y = (3x + 3y ) da = 9 π R ved resultatet fra punkt a. c Et plan parallelt med xy-planet er gitt ved z = a. Setter vi inn dette i den gitte ligningen får vi x + y = ay, som er ligningen for randen til sirkelen R a. Planet z = a skjærer altså flaten i en sirkel med sentrum i (, a, a) og radius a. Det kan også være nyttig å merke seg at x = innsatt i ligningen gir y = eller y = z. z.8.6.4..5 x.5.5 y Med z-integralet ytterst får vi (x + y + z ) dv = (x + y + z ) da dz Her må vi huske på at z er en konstant i det innerste integralet. Vi benytter resultatet fra punkt a: (x + y + z ) da = (x + y ) da + z da = 3 πz4 + z areal( ) = 3 πz4 + z πz = 5 πz4 og dermed (x + y + z ) dv = 5 π z 4 dz = π. Kommentar: Vi kan stille opp og løse integralet med z-integralet innerst, men regningene blir noe mer kompliserte. 5 lf.tex,v.4

SIF55 Matematikk, 5 3 Oppgave 8 Implisitt derivasjon der vi antar at x og u er frie variabler og t er en funksjon av x og u gir (hvor uttrykket i hakeparentesen er den partiellderiverte av uttrykket med hensyn på t, og leddene til venstre er de de partiellderiverte med hensyn på henholdsvis x og u): x + [ ln u + ( )] t ln(πt) + x =, t u + [ ln u + ( )] t ln(πt) + u =. Her er det best å sette inn de gitte verdiene x =, t = og u = /(e π) jo før jo heller. Siden ln u = ln π blir innholdet i hakeparentesen lik, og dermed ender vi med t x = 4, t u = e π 9,636, vel og merke kun i det gitte punktet. Vi finner videre t(,,,) t (, /(e π) ) + t t (, ) + x u (, /(e π) ) + 4, + 9,636 (,8),33. Merknad for de nysgjerrige: Ligningen i oppgave 8 oppstår naturlig ved studiet av varmeledning. Ved en passe skalering kan varmeledningsligningen i én romdimensjon skrives u t = u 4 x. En bestemt løsning av denne, som beskriver effekten av en plutselig, lokalisert tilførsel av en enhet energi i origo ved tid t =, kan skrives på formen u = e x /t πt. ar vi logaritmen og rydder litt får vi formelen oppgitt i oppgaven. Å skrive t som en funksjon av x og u svarer til å stille spørsmålet: Hvor lang tid tar det i punktet x før temperaturen er steget med u? 6 lf.tex,v.4