Prøve i R2. Innhold. Differensiallikninger. 29. november Oppgave Løsning a) b) c)...

Like dokumenter
4 Differensiallikninger R2 Oppgaver

Del1. Oppgave 1. a) Deriver funksjonen gitt ved. b) Bestem integralene. fx x. 5 e d. x x. c) Løs differensiallikningen. d) 1) Bruk formlene.

Eksempelsett R2, 2008

Løsningsforslag eksamen R2

DEL 1. Uten hjelpemidler. Oppgave 1 (3 poeng) Oppgave 2 (5 poeng) Oppgave 3 (4 poeng) S( x) 1 e e e. Deriver funksjonene. Bestem integralene

UNIVERSITETET I OSLO

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

Test, 4 Differensiallikninger

Del 1. 3) Øker eller minker den momentane veksthastigheten når x = 1? ( )

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

Eksamen R2, Høst 2012

Eksempeloppgave REA3024 Matematikk R2. Bokmål

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

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

Eksamen REA3024 Matematikk R2

5 timersprøve i R2. Del 1 uten hjelpemidler. 1 Oppgave. 2 Oppgave. Kap 1, 6, 7 og desember Løsning

R Differensialligninger

Eksamen R2, Våren 2009

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

Eksamen R2, Våren 2010

Eksamen R2, Våren 2011 Løsning

TMA4100 Matematikk1 Høst 2009

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

Terminprøve R2 våren 2014

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

UDIRs eksempeloppgave høsten 2008

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

Fysikkolympiaden 1. runde 27. oktober 7. november 2008

MA1101 Grunnkurs Analyse I Høst 2017

R2 kapittel 8 Eksamenstrening

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

OPPGAVE 1 LØSNINGSFORSLAG

Studieretning: Allmenne, økonomiske og administrative fag

Løsning av utvalgte øvingsoppgaver til Sigma R2 kapittel 5

R2 eksamen høsten 2017 løsningsforslag

Separable differensiallikninger.

Forkurs, Avdeling for Ingeniørutdanning

TENTAMEN I FYSIKK FORKURS FOR INGENIØRHØGSKOLE

Fasit, Separable differensiallikninger.

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

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

Heldagsprøve R2. Våren Onsdag 6. Mai Løsningsskisser - Versjon Del 1 - Uten hjelpemidler - 3 timer. Oppgave 1.

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

EKSAMENSOPPGAVE. To dobbeltsidige ark med notater. Stian Normann Anfinsen

EKSAMEN I MA0002 Brukerkurs B i matematikk

Differensialligninger

Løsningsforslag for eksamen i brukerkurs i matematikk A (MA0001)

differensiallikninger-oppsummering

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

FYSIKK-OLYMPIADEN

Eksamen R2, Høst 2012, løsning

Løsningsforslag, eksamen i MA0002, Brukerkurs i matematikk B

OPPGAVE 1 NYNORSK. LØYSINGSFORSLAG Eksamen i MAT111 - Grunnkurs i matematikk I onsdag 16. mai 2012 kl. 09:00-14:00. a) La z 1 = 3 3 3i, z 2 = 4 + i,

FAG: Fysikk FYS122 LÆRER: Fysikk : Per Henrik Hogstad (fellesdel) Tore Vehus (linjedel)

Eksamen REA3024 Matematikk R2. Nynorsk/Bokmål

FAG: FYS105 Fysikk (utsatt eksamen) LÆRER: Per Henrik Hogstad KANDIDATEN MÅ SELV KONTROLLERE AT OPPGAVESETTET ER FULLSTENDIG

6.201 Badevekt i heisen

4 Differensiallikninger

Eksamensoppgave. FYSIKK Bokmål. 2. juni 2017 kl

R2 kapittel 8 Eksamenstrening Løsninger til oppgavene i læreboka

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

Fysikkonkurranse 1. runde november 2000

Løsningsforslag Prøveeksamen i MAT-INF 1100, Høsten 2003

Prøve i R2 Integrasjonsmetoder

Løsningsforslag eksamen i TMA4100 Matematikk desember Side 1 av 7

Løsningsforslag til utvalgte oppgaver i kapittel 10

Eksamen R2 Høst Løsning

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 R2, Va ren 2014

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

TFY4115: Løsningsforslag til oppgaver gitt

UNIVERSITETET I OSLO

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

Difflikninger med løsningsforslag.

Areal - difflikninger - arbeid Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

ELE Matematikk valgfag

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2013

Løsningsforslag til eksamen i MAT111 - Grunnkurs i Matematikk I

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag til ukeoppgave 2

UNIVERSITETET I OSLO

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

Løsningsskisser til oppgaver i Kapittel Integrerende faktor

Eksamen R2 vår 2012, løsning

UNIVERSITETET I OSLO

Differensiallikninger definisjoner, eksempler og litt om løsning

Heldagsprøve. Matematikk - R April 2009 Løsningsskisser Ny versjon:

Løsningsforslag Obligatorisk oppgave 1 i FO340E

Alle svar skal grunngis. Alle deloppgaver har lik vekt.

Lineære differensiallikninger.

FYSIKK-OLYMPIADEN Andre runde: 2/2 2012

EKSAMENSOPPGAVE. Fagnr: FO 443A Dato: Antall oppgaver:

EKSAMEN I TFY4145 MEKANISK FYSIKK OG FY1001 MEKANISK FYSIKK

Eksamen R2 høst 2011, løsning

UNIVERSITETET I OSLO

DEL 1 Uten hjelpemidler

Løsningsskisser - Kapittel 6 - Differensialligninger

TFY4106 Fysikk. Institutt for fysikk, NTNU. Løsningsforslag til øving 4. m 1 gl = 1 2 m 1v 2 1. = v 1 = 2gL

UNIVERSITETET I OSLO

Transkript:

Prøve i R2 Differensiallikninger 29. november 2010 Innhold 1 Oppgave 3 1.1 Løsning..................................... 3 1.1.1 a).................................... 3 1.1.2 b).................................... 3 1.1.3 c).................................... 3 2 Oppgave 4 2.1 Løsning..................................... 4 2.1.1 a).................................... 4 3 Oppgave 4 3.1 Løsning..................................... 5 3.1.1 a).................................... 5 3.1.2 b).................................... 5 4 Oppgave 5 4.1 Løsning..................................... 6 4.1.1 a).................................... 6 4.1.2 b).................................... 6 4.1.3 c).................................... 7 5 Oppgave 7 5.1 Løsning..................................... 7 5.1.1 a).................................... 7 5.1.2 b).................................... 8 5.1.3 c).................................... 8 5.1.4 d).................................... 8 6 Oppgave 8 6.1 Løsning..................................... 9 7 Oppgave 10 7.1 Løsning..................................... 11 1

7.1.1 a).................................... 11 7.1.2 b).................................... 12 7.1.3 c).................................... 12 7.1.4 d).................................... 12 Versjon:29. november 2010 2/13

Hjelpemidler: Kalkulator (PC/Håndholdt) WIKI Formelsamling 1 Oppgave Gitt differensiallikningen y = y (1) a. Løs likningen ved å bruke metoden med integrerende faktor. b. Løs likningen som en separabel differensiallikning. c. Finn den integralkurven som går gjennom punktet ( ln 2, 1 4). 1.1 Løsning 1.1.1 a) 1.1.2 b) 1.1.3 c) y + y = 0 e x (2) (y e x ) = 0 (3) y e x = 0dx (4) y = Ce x (5) 1 dy = 1 (6) y dx 1 y dy = 1dx (7) ln(y) = x + C (8) y = e x+c = Ce x (9) 1 4 = Ce ln(2) = C 1 2 (10) C = 1 4 2 (11) C = 1 2 (12) y = 1 2 e x (13) Versjon:29. november 2010 3/13

2 Oppgave Finn den generelle løsningen til differensiallikningen, og forklar fremgangsmåten. 2.1 Løsning 2.1.1 a) y + 7.48y = 0 (14) Vi setter opp den karakteristiske likningen r 2 + 7.48r = 0. Løsningene vi får bestemmer hvilken type løsning vi kan få på differensiallikningen. Da får vi løsningen r = 0 ± 2.73496i (15) y(x) = C sin(2.73496x) + D cos(2.73496x) (16) 3 Oppgave Gitt differensiallikningen y + 2 x y = sin x x ; x 0 (17) a. Vis at F (x) = x 2 er en integrerende faktor til differensiallikningen. b. Finn den generelle løsningen av differensiallikningen. Versjon:29. november 2010 4/13

3.1 Løsning 3.1.1 a) Skal F (x) = x 2 være integrerende faktor må vi kunne omforme venstresiden til et produkt av to funksjoner. Når dette produktet deriveres skal vi få tilbake utrykket på venstre siden. (y + 2x ) y x 2 = (y x 2 + 2x ) y x2 (18) y x 2 + 2xy = (y x 2 ) (19) 3.1.2 b) Vi må nå løse (y x 2 ) = ( sin(x) ) x 2 (20) x y x 2 = sin(x) xdx (21) y = y = sin(x) xcos(x) + C x 2 (22) sin(x) xcos(x) x 2 + C x 2 (23) 4 Oppgave Et tomt basseng har et volum på 1000m 3. Ved tida t = 0 begynner vi å fylle vann i bassenget. La y være vannvolumet i bassenget t minutter seinere. Tilsiget av vann inn i bassenget har hele tida den konstante farten 3, 0m 3 per minutt. Samtidig som bassenget blir fylt med vann, lekker det ut vann med en fart som til enhver tid er 0, 4% av y. y = 3, 0 0, 004y (24) a. Løs differensiallikningen ved regning. b. Finn når bassenget er halvfullt c. Ettersom tida går, vil vannvolumet i bassenget stabilisere seg på en viss verdi. Finn denne verdien. Versjon:29. november 2010 5/13

4.1 Løsning 4.1.1 a) Bestemmer så C y = 0 når t = 0 y + 0, 004y = 3 e 0,004t (25) ( y e 0,004t ) = 3, 0 e 0,004t (26) y e 0,004t = 3, 0 e 0,004t dt (27) y e 0,004t = 3 0, 004 e0,004t + C (28) ( ) 3 y = e 0,004t 0, 004 e0,004t + C (29) y = C e 0,004x + 750 (30) 0 = C e 0,004 0 + 750 (31) C = 750 (32) y = 750 e 0,004t + 750 (33) 1000 800 %e - (t/250)*(750*%e ( t/250)-750) 600 400 200 0 0 200 400 600 800 1000 t 4.1.2 b) Vi må løse likningen ( ) 3 500 = e 0,004t 0, 004 e0,004t 750 (34) da får vi t = 274 Versjon:29. november 2010 6/13

4.1.3 c) Vi skriver om utrykket og ser at vi får ( ) 3 y = e 0,004t 0, 004 e0,004t 750 = 3 0, 004 750 e 0,004t (35) Vi ser av funksjonen at når t blir veldig stor vil funksjonen går mot 3 0,004 = 750 5 Oppgave Et lodd med massen 0, 20kg henger i elastisk fjær med fjærkonstanten k = 0, 2 N m og friksjonstallet 0, 5 Ns m. Vi trekker i loddet og slipper det. La y være posisjonen til loddet etter t sekunder. y + 2, 5y + y = 0 (36) a. Finn den generelle løsningen av differensiallikningen. b. Vi trekker loddet 20cm over likevektsstillingen og slipper loddet uten startfart. Finn denne spesielle løsningen y = f(t) av differensiallikningen c. Tegn grafen til f for de første 10 sekundene av svingningen d. Undersøk ved regning om loddet vil passere likevektsstillingen. 5.1 Løsning 5.1.1 a) Vi finner den karakteristiske likningen, og bruker løsningene av denne til å finne den generelle løsningen. y = C e x/2 + D e 2 x (37) Versjon:29. november 2010 7/13

5.1.2 b) wy = x 4e 2 15 e 2x 15 (38) 5.1.3 c) 20 18 16 80*%e - (x/2)/3-20*%e - (2*x)/3 14 12 10 8 6 4 2 0 0 2 4 6 8 10 x 5.1.4 d) Dersom loddet skal passere likevektstillingen må y = 0 6 Oppgave Bruk digitale hjelpemidler til å tegne et retningsdiagram for 2yy = e x + 2 (39) og en integralkurve gjennom punktet (2, 4). Versjon:29. november 2010 8/13

6.1 Løsning y 10 5 0-5 -10-10 -5 0 5 10 x Versjon:29. november 2010 9/13

7 Oppgave Et lodd med masse m er festet i en fjær som er festet i veggen. Når loddet er i ro, er det i likevektsstilling. Se figur 1. Figur 1: Figure 1 Vi trekker loddet ut fra likevektsstillingen, gir det et puff bort fra likevektsstillingen, og setter dermed i gang en svingebevegelse fram og tilbake. Se figur 2 og figur 3. Figur 2: Figure 2 Avstanden fra likevektsstillingen til loddet ved tidspunktet t er y(t). Se figur 2. Figur 3: Figure 3 Versjon:29. november 2010 10/13

Tida t er målt i sekunder, og y(t) er målt i desimeter. I horisontal retning virker to krefter på loddet: En kraft fra fjæra som er proporsjonal med y (t ) En friksjonskraft fra underlaget som er proporsjonal med farten v(t) = y (t) Akselerasjonen til klossen er a(t) = v (t). Vi setter y(t) = y, v(t) = v og a(t) = a. Newtons 2. lov vil da gi følgende likning der b, k og m er positive konstanter. a. Vis at denne likningen kan omformes til b v k y = m a (40) y + b m y + k m y = 0 Vi setter b = 1, 0 Ns m, k = 2, 6 N m og m = 2, 5kg. b. Vis at du får differensiallikningen y + 2 5 y + 26 25 y = 0 Bestem et uttrykk for y (t ) når du får oppgitt at y(0) = 5og y ( ) 3π 4 = 0 c. Forklar at det går like lang tid mellom hver gang loddet passerer likevektsstillingen. d. Vis at det maksimale utslaget y på samme side av likevektsstillingen minker med 71, 5% fra ett utslag til det neste. 7.1 Løsning 7.1.1 a) y = s (41) y = s (42) y = s (43) Nå kan vi skrive likningen som b y k y = m y (44) m y + b y + k y = 0 1 m (45) y + b m y + k m y = 0 (46) (47) Versjon:29. november 2010 11/13

7.1.2 b) y + b m y + k m y = 0 (48) y + 2 5 y + 26 25 y = 0 (49) (50) 7.1.3 c) Her må vi kunne si når sin(x) + cos(x) = 0. Dette er når de har like stor verdi, men med motsatt fortegn. Vi vet at ved for hver 45 grader er verdien lik. At de får motsatt fortegn skjer bare ved 135 grader og 315 grader. Da opgaven regner i radianer, finner vi at disse gradene tilsvarer 3π 4 og 7π 4 osv. Vi ser derfor at avstanden mellom hver passering av likevektspunktet blir den samme, nemlig.π 7.1.4 d) 7π 4 3π 4 = π (51) Her er det mange angrepsvinkler. Eksamen bygger på rekker og tidligere oppgaver. Våpenet vårt er litt lettvekter og beviser ikke hvorfor, men bekrefter at det er slik. Vi bruker figuren Versjon:29. november 2010 12/13

Da kan vi vise at verdien endrer seg for toppunkt til toppunkt med 71, 5 Versjon:29. november 2010 13/13