TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

Like dokumenter
MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2016

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

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2017

TMA4123/TMA4125 Matematikk 4M/4N Vår 2013

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I BERGEN

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 2016

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

Differensjalligninger av førsteorden

Løsningsforslag: Eksamen i MAT111 - Grunnkurs i Matematikk I

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

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

x=1 V = x=0 1 x x 4 dx 2 x5

NTNU Institutt for matematiske fag. TMA4100 Matematikk 1 høsten Løsningsforslag - Øving 8. Oppgave 1. Oppgave 2

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I MA0001 BRUKERKURS A Tirsdag 14. desember 2010

Newtons metode - Integrasjon Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag til Eksamen i MAT111

Eksamen i TMA4122 Matematikk 4M

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

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

x t + f y y t + f z , og t = k. + k , partiellderiverer vi begge sider av ligningen x = r cos θ med hensyn på x. Da får vi = 1 sin 2 θ r sin(θ)θ x

Alle svar skal grunngis. Alle deloppgaver har lik vekt.

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

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

TMA4100 Matematikk1 Høst 2009

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

I = (x 2 2x)e kx dx. U dv = UV V du. = x 1 1. k ekx x 1 ) = x k ekx 2x dx. = x2 k ekx 2 k. k ekx 2 k I 2. k ekx 2 k 1

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

NTNU. TMA4100 Matematikk 1 høsten Løsningsforslag - Øving 12. Avsnitt Ved Taylors formel (med a = 0) har vi at. 24 For x < 0 har vi at

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

MA1102 Grunnkurs i analyse II Vår 2014

TMA4135 Matematikk 4D Høst 2014

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

MA1101 Grunnkurs Analyse I Høst 2017

Løsningsforslag til utvalgte oppgaver i kapittel 10

Eksamen i TMA4123/TMA4125 Matematikk 4M/N

Eksamen i TMA4123/TMA4125 Matematikk 4M/4N

Løsningsforslag til eksamen i MAT111 - Grunnkurs i Matematikk I

OPPGAVE 1 LØSNINGSFORSLAG

Alle svar skal grunngis. Alle deloppgaver har lik vekt.

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.

Eksamensoppgave i MA1102/6102 Grunnkurs i analyse II

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

Løsning av utvalgte øvingsoppgaver til Sigma R2 kapittel 5

Løsningsforslag for eksamen i brukerkurs i matematikk A (MA0001)

UNIVERSITETET I OSLO

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2013

x 2 = x 1 f(x 1) (x 0 ) 3 = 2 n x 1 n x 2 n 0 0, , , , , , , , , , , 7124

a 2 x 2 dy dx = e r r dr dθ =

Løsningforslag, Øving 9 MA0001 Brukerkurs i Matematikk A

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

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

Løsningsforslag eksamen i TMA4100 Matematikk desember Side 1 av 7

TMA4105 Matematikk 2 Vår 2014

x 2 = x 1 f(x 1) (x 0 ) 3 = 2 x 2 n n x 1 n 0 0, , , , , , , , , , , 7124

UNIVERSITETET I BERGEN Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet. Eksamen i MAT111 Grunnkurs i matematikk I Løsningsforslag

Løsningsforslag. og B =

Matematikk 1 Første deleksamen. Løsningsforslag

Løsningsforslag til prøveeksamen i MAT1100, H-14 DEL 1

UNIVERSITETET I OSLO

= x lim n n 2 + 2n + 4

UNIVERSITETET I OSLO

TMA4123/TMA4125 Matematikk 4M/4N Vår 2013

NTNU. TMA4100 Matematikk 1 høsten Løsningsforslag - Øving 5. Avsnitt Vi vil finne dx ( cos t dt).

Prøveeksamen i MAT 1100, H-03 Løsningsforslag

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN Løsningsforslag

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.

Løsningsforslag til eksamen i TMA4105 matematikk 2,

Potensrekker Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

Løsningsforslag Eksamen M100 Høsten 1998

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

Løsningsforslag eksamen i TMA4123/25 Matematikk 4M/N

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN I MATEMATIKK 4N/D (TMA4125 TMA4130 TMA4135) Norges teknisk naturvitenskapelige universitet Institutt for matematiske fag

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

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

= (2 6y) da. = πa 2 3

Oppsummering TMA4100. Kristian Seip. 16./17. november 2015

TMA Matematikk 4D Fredag 19. desember 2003 løsningsforslag

Løsningsforslag, Øving 10 MA0001 Brukerkurs i Matematikk A

Løsningsforslag til Øving 6 Høst 2016

Løsningsforslag Eksamen M001 Våren 2002

Løsningsforslag, eksamen MA1101/MA6101 Grunnkurs i analyse I, vår 2009

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2014

Løsningsforslag til eksamen i MA0002, Brukerkurs i matematikk B

Løsningsskisser til oppgaver i Kapittel Integrerende faktor

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

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

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

TMA4110 Matematikk 3 Høst 2010

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

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

Integrasjon Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

UNIVERSITETET I BERGEN Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet. Obligatorisk innlevering 3 i emnet MAT111, høsten 2016

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

Transkript:

Norges teknisk naturvitenskapelige universitet Institutt for matematiske fag TMA4 Matematikk Høst 4 Løsningsforslag Øving 5.7.4 Vi observerer at både y = cos πx 4 og y = x er like funksjoner. Det vil si at arealet til høyre for y-aksen er lik arealet til venstre for y-aksen. Vi ser derfor kun på området x. For å finne skjæringspunktet til grafene, må vi løse ligningen x = πx cos. 4 For å løse denne bruker vi at cos π 4 =. Vi ser derfor at x = er en løsning. Skjæringspunktet er altså i x, y =,. Det er også mulig å løse ligningen ved å bruke fikspunktiterasjon. Vi velger da et startpunkt x, og itererer oss frem til løsningen ved hjelp av iterasjonsskjemaet x n+ = πxn cos. 4 Alternativt kunne vi også ha brukt Newtons metode. Vi finner nå arealet, A, ved å integrere differansen mellom de to kurvene fra x = til x =, og deretter multiplisere med for å få med arealet til venstre for y-aksen. πx A = cos x dx 4 4 πx = π sin 4 x 4 π = π sin 4 = 8 π = 8 π. Review Exercise 5, side 88 Vi skal evaluere integralet I = x tan x dx. Vi prøver med delvis integrasjon, se side i boka. Vi følger notasjonen i boka, og setter U = tan x og dv = x dx. Da er V = x og du = x + dx = x + 9 dx. 6. oktober 4 Side av 7

Integralet kan nå uttrykkes som I = UV V du = tan x x x x + 9 dx = x tan x x x dx + C. + 9 Vi står igjen med et nytt integral. Her er integranden en rasjonal funksjon der polynomordenen er lik for teller og nevner. Vi bruker derfor polynomdivisjon, og kan uttrykke integralet som x x + 9 dx = 9 x dx. + 9 Vi husker fra tidligere i oppgaven at Vi har derfor at d x dx tan = x + 9. 9 x + 9 dx = x + 9 dx = x tan, slik at x x + 9 dx = x x tan. Vi setter så dette inn i uttrykket for I ovenfor, slik at I = x tan x x tan x = x tan x + 9 x tan = x + 9 tan x x + C. + C x + C 7.6.8 Vi tegner først opp et tverrsnitt av bassenget: y y x 6. oktober 4 Side av 7

Vi har også tegnet inn et tynt volumelement i grått. Som vist på figuren har dette lengde y når y og lengde m når y. Bredden til bassenget er konstant lik 8 m og høyden til volumelementet er. Volumet i m til volumelementet blir derfor { 8 y = 8, y, dv = 8 = 6, y. Tyngden er gitt som df = ρg dv. Videre må volumelementet løftes y m. Arbeidet som kreves er derfor gitt som { 8ρgy y, y, dw = y df = yρg dv = 6ρg y, y. Dersom vi setter ρ = kg/m og g = 9,8 m/s, får vi det totale arbeidet i N m ved å integrere dw fra y = til y =, W = y= y= dw = = 8ρg 8ρgy y + y y + 6ρg 6ρg y y = 8ρg y y + 6ρg y y = 8ρg + 6ρg = 8ρg + 6ρg = 4 4 ρg = 9,8,4 6. Det kreves altså et arbeid på omlag,4 6 N m for å løfte alt vannet ut av bassenget. 7.7. Antall databrikker som selges per uke er gitt ved st = te t/. Dette tilsvarer raten som varen blir solgt med. Antall varer T solgt det første året får vi da ved å integrere st fra t = til t = 5. T = 5 st dt = 5 te t/ dt. Dette integralet løser vi ved delvis integrasjon. La U = t og dv = e t/ dt. Da er du = dt og V = e t/, slik at te t/ dt = UV V du = t e t/ e t/ dt = te t/ + e t/ dt = te t/ + e t/ + C = t + e t/ + C. 6. oktober 4 Side av 7

Dette gir T = t + e t/ 5 = 6e 5/ 97. Det blir altså solgt 97 databrikker det første året. 7.9. Den oppgitte ligningen er en førsteordens lineær differensialligning se side 45 i boka. Vi bruker først metoden med integrerende faktor. Den integrerende faktoren er gitt som e µx der µx er integralet av faktoren foran y-leddet, µx = dx = ln x. x Altså er den integrerende faktoren e ln x = x. Vi multipliserer begge sider av ligningen med dette uttrykket, dx x + yx =. Vi gjenkjenner så venstre siden som den deriverte av x y, slik at d x y =. dx Vi integrerer begge sider med hensyn på x og får at x y = x + C y = x + C x. En annen metode vi kan bruke er å sette y = kxe µx, der e µx = x er løsningen av det homogene ligningssystemet dx + y x =. Vi setter så uttryket for y inn i differensialligningen, og prøver å bestemme hva kx må være for at y = kxx skal være en løsning. k xx + kx x + kxx = x k xx = x k x = kx = dx = x + C. Dermed er løsningen gitt ved y = x + Cx = x + C x. Dette er samme svar som når vi brukte den integrerende faktoren. 7.9. Vi bruker analysens fundamentalteorem The Fundamental Theorem of Calculus, side i boka og deriverer begge sider av ligningen, dx = yx + x. 6. oktober 4 Side 4 av 7

Dette er en separabel førsteordens differensialligning. Vi skriver om slik at vi får alle ledd avhengig av y på venstre siden og alle ledd avhengig av x på høyre siden. Deretter integrerer vi begge sider. y = dx + x y = dx + x y = tan x + C y = tan x + C. 8.. Vi er gitt initialverdiproblemet y = x + y, y =. La oss først bemerke at dette problemet har eksakt løsning y E = x + + e x. Denne løsningen kan finnes blant annet ved hjelp av metoden med integrerende faktor side 45 i boka. Vi vil bruke denne til å finne feilen som de numeriske metodene gir. La fx, y = x + y. Forbedret Eulers metode eller Heuns metode; Improved Euler method side 4 i boka er gitt ved iterasjonsskjemaet x n+ = x n + h, u n+ = y n + hfx n, y n = y n + hx n + y n, y n+ = y n + h fx n, y n + fx n+, u n+ = y n + h x n + y n + x n+ + u n+. I vårt tilfelle er startverdiene for iterasjonene x = og y =. a Med h =, gir første iterasjon x = x + h = +, =,, u = y + hx + y = +, + =,, y = y + h x + y + x + u = +, + +, +, =,4. De resterende iterasjonene er gjengitt i tabellen under. n x n u n y n y E y n, -,,,,,4,86,4,58,5768,6849,6,976,696,54 4,8,5585,6669,4 5,,68,4546,47 b Med h =, får vi dette bør gjøres på en pc 6. oktober 4 Side 5 av 7

n x n u n y n y E y n, -,,,,,,4,,,45,756,,8655,98465,5 4,4,568,5884,845 5,5,779985,794894,549 6,6,48,4857,8 7,7,494,47,458 8,8,6546,645578,554 9,9,996,64,684,,46,486,84 c Med h =,5 får vi n x n u n y n y E y n, -,,,5,5,55,4,,765,5,89,5,7766,759,4 4,,975,469,96 5,5,474,779,58 6,,968,999,5 7,5,4846,48776,99 8,4,5796,587,479 9,45,689,68658,566,5,7986,79678,66,55,96,9574,765,6,98,46,877,65,7558,88,999 4,7,586,674, 5,75,47769,4876,74 6,8,6446,64965,49 7,85,86,87698,596 8,9,58,74,777 9,95,,9448,97,,479,448,8 Oppsummert ser vi at approksimasjonen av y stadig blir bedre når vi minsker steglengden h. Feilen går som Oh. Det vil si at når vi halverer h vil feilen minske med en faktor omlag 4. 8..6 Vi er gitt en funksjon φx med følgende egenskaper, φ = A, φ x kφx på [, X], der k og X er positive konstanter. Vi ønsker å vise at φx Ae kx på [, X]. Vi 6. oktober 4 Side 6 av 7

følger hintet og regner ut den deriverte til φx e kx, d dx φx e kx = φ xe kx φxke kx e kx = φ x kφx e kx. Vi bruker så den andre betingelsen og får at d φx kφx kφx dx e kx e kx =. Dette betyr at φx e kx er ikke-synkende på [, X]. Altså må φx e kx φ e = φ = A. for alle x [, X]. Ved å gange opp med e kx på begge sider står vi igjen med ulikheten som var det vi ønsket å vise. φx Ae kx, 6. oktober 4 Side 7 av 7