TMA4105 Matematikk 2 Vår 2014

Like dokumenter
Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

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

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2013

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2017

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2014

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

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2016

SIF5005 Matematikk 2, 13. mai 2002 Løsningsforslag

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

Løsningsforslag til prøveeksamen i MAT1050, vår 2019

+ (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.

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

Notater nr 9: oppsummering for uke 45-46

Løsningsforslag, midtsemesterprøve MA1103, 2.mars 2010

Løsningsforslag, eksamen MA1103 Flerdimensjonal analyse, vår 2009

Løsningsforslag til eksamen i TMA4105 matematikk 2,

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

TMA4105 Matematikk2 Vår 2008

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.

. 2+cos(x) 0 og alle biter som inngår i uttrykket er kontinuerlige. Da blir g kontinuerlig i hele planet.

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

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.

a 2 x 2 dy dx = e r r dr dθ =

Matematikk 1 Første deleksamen. Løsningsforslag

Løsningsforslag i matematikk

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

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag til prøveeksamen i MAT1100, H-14 DEL 1

Vår TMA4105 Matematikk 2. Løsningsforslag Øving 2. Norges teknisk naturvitenskapelige universitet Institutt for matematiske fag

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

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

Løsningsforslag, eksamen MA1103 Flerdimensjonal analyse, 8.juni 2010

MA1101 Grunnkurs Analyse I Høst 2017

Forkurs, Avdeling for Ingeniørutdanning

MA0002 Brukerkurs i matematikk B. Eksamen 28. mai 2016 Løsningsforslag. Oppgave 1

Oppgaver og fasit til seksjon

MET Matematikk for siviløkonomer

Løsningsforslag til eksamen i MA0002, Brukerkurs i matematikk B

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

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.

LØSNINGSFORSLAG TMA4105 Matematikk 2 8. August 2005

Fasit til utvalgte oppgaver MAT1110, uka 11/5-15/5

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

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

The full and long title of the presentation

Øvelse, eksamensoppgaver MAT 1050 mars 2018

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN TMA4105 MATEMATIKK 2 Lørdag 14. aug 2004

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

Arne B. Sletsjøe. Oppgaver, MAT 1012

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.

Løsningsforslag for eksamen i brukerkurs i matematikk A (MA0001)

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

Løsningsforslag eksamen TMA4105 matematikk 2, 25. mai 2005

OPPGAVE 1 LØSNINGSFORSLAG

x 3 x x3 x 0 3! x2 + O(x 7 ) = lim 1 = lim Denne oppgaven kan også løses ved hjelp av l Hôpitals regel, men denne må da anvendes tre ganger.

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

Eksamen, høsten 14 i Matematikk 3 Løsningsforslag

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

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

r(t) = 3 cos t i + 4 cos t j + 5 sin t k. Hastigheten er simpelthen den tidsderiverte av posisjonen: r(t) = 2t i + t j + 4t 2 k.

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

Innlevering BYPE2000 Matematikk 2000 HIOA Obligatorisk innlevering 2 Innleveringsfrist Tirsdag 1. april 2014 kl. 12:45 Antall oppgaver: 8+2

Eksamen R2, Våren 2011 Løsning

Eksamen IRF30014, våren 16 i Matematikk 3 Løsningsforslag

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN MA0002, VÅR 09

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

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

UNIVERSITETET I OSLO

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

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

= (2 6y) da. = πa 2 3

v(t) = r (t) = (2, 2t) v(t) = t 2 T(t) = 1 v(t) v(t) = (1 + t 2 ), t 2 (1 + t 2 ) t = 2(1 + t 2 ) 3/2.

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2014

Eksamen, høsten 13 i Matematikk 3 Løsningsforslag

Oppgave 1. e rt = 120e. = 240 e

Løsningsforslag til eksamen i MAT 1100 H07

UNIVERSITETET I OSLO

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2016

Løsningsforslag til eksamen i MAT 1100, H06

Løsning til eksamen i ingeniørmatematikk

Løsningsforslag for MAT-0001, desember 2009, UiT

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

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

Løsningsforslag: Eksamen i MAT111 - Grunnkurs i Matematikk I

MET Matematikk for siviløkonomer

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

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

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

Løsningsforslag R2 Eksamen Nebuchadnezzar Matematikk.net Øistein Søvik

Innlevering BYPE2000 Matematikk 2000 HIOA Obligatorisk innlevering 2 Innleveringsfrist Tirsdag 1. april 2014 kl. 12:45 Antall oppgaver: 8+2

EKSAMEN I MA0002 Brukerkurs B i matematikk

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2013

TMA4100 Matematikk1 Høst 2008

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

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

Løsningsforslag, eksamen i MA0002, Brukerkurs i matematikk B

(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).

Transkript:

Norges teknisk naturvitenskapelige universitet Institutt for matematiske fag TMA4105 Matematikk 2 Vår 2014 Løsningsforslag Øving 7 10.4.7 Vi skal finne likningen til et plan gitt to punkter P = (1, 1, 1) og Q = (2, 0, 3), og et plan x + 2y 3z = 0 som skjærer planet vi skal finne vinkelrett. Dette gir oss normalvektoren n 0 = i + 2 j 3 k. Kryssproduktet av n 0 og vektoren mellom P og Q, si v = 1 i 1 j + 2 k er en normalvektor til planet vi ønsker å finne: n = n 0 v = 1 i 5 j 3 k. Utstyrt med denne informasjonen kan vi bruke punkt-normal formelen for et plan: n ( r r 0 ) = 0, I vårt tilfelle er r 0 = 2 i + 3 k (tilhørende punktet Q), dermed er planet gitt ved likningen n ( r r 0 ) = (1 i 5 j 3 k) ((x 2) i + (y 0) j + (z 3) k) = x 5y 3z + 7 = 0. Eksamen august 2013, oppgave 2 a) Vi observerer at r 1 (α) = r 2 (t) = 2. Begge funksjonene angir en kurve som starter i (2, 0) og slutter i ( 2, 0), der kurven er orientert fra høyre mot venstre. Begge har j-komponent som er større eller lik 0 overalt på kurven. Altså beskriver begge parametriseringene øvre halvdel av sirkelen med radius 2 og sentrum (0, 0), der sirkelbuen er orientert fra høyre mot venstre. y 2 2 2 x b) Krumningen for en sirkel med radius r er konstant lik 1/r, slik at krumningen i vårt tilfelle er konstant lik 1/2, κ = 1 2. 25. april 2014 Side 1 av 5

13.2.2 Funksjonen f er kontinuerlig og rektangelet lukket og begrenset, så vi har absolutte maksimum og minimum. Funksjonen gitt ved f(x, y) = xy 2x = x(y 2) har ingen kritiske punkter i det indre av domenet D = {(x, y) R 2 : 1 x 1, 0 y 1}, så vi finner maksimale og minimale verdier på randa. Ved inspeksjon, for eksempel ved å parametrisere hver av de fire linjestykkene som utgjør randa til rektangelet, kan en overbevise seg om at det er på hjørnene ekstremalverdiene finnes. Så da har vi redusert oppgavene til å evaluere funksjonen i fire punkter og sammenligne disse: f( 1, 0) = 2, f( 1, 1) = 1, f(1, 0) = 2, f(1, 1) = 1. Vi konkluderer at minimal verdi er 2 og maksimal verdi er 2. 13.2.8 Funksjonen er kontinuerlig og domenet lukket og begrenset, så vi har absolutte maksimum og minimum. Vi finner de første partiellderiverte av funksjonen ved hjelp av produktregelen: f x (x, y) = sin y(cos x sin(x + y) + sin x cos(x + y)), f y (x, y) = sin x(cos y sin(x + y) + sin y cos(x + y)). Kritiske punkter er punkter hvor begge disse er lik 0, så vi må finne alle punkter (x, y) slik at dette stemmer. Ved å sette de partiellderiverte lik 0 og manipulere ligningene, kommer vi frem til tan x = tan(x + y) = tan y. Merk at vi kan dele på alle faktorene som er nødvendig for å få uttrykket over, siden alle de kritiske punktene slik at enten cos x, cos y, sin x, eller sin y er 0, er på randa. På vårt domene medfører dette at x være lik y. Vi kan parametrisere denne linja med x = t, y = t, og så maksimere én-variabelfunksjonen som framkommer langs denne kurven: g(t) = f(t, t) = sin 2 t sin 2t = 2 sin 3 t cos t. Denne har derivert g (t) = 2 ( 3 cos 2 t sin 2 sin 4 t ) = 2 sin 2 t ( 3 cos 2 t sin 2 t ). Igjen kan vi se bort fra første faktor, så vi får tan t = ± 3, altså er g maksimal i punktet t = π 3, slik at den maksimale verdien til f på det indre av området vårt oppnås i punktet ( π 3, π 3 ). Siden sin 0 = 0, er funksjonen identisk lik 0 langs begge koordinataksene, og siden sin π = 0, er den identisk lik 0 på hele randa, så punktet vi fant over det vi leter etter. Dermed blir den maksimale verdien f( π 3, π 3 ) = sin2 π 3 sin 2π 3 = 3 3 8. 25. april 2014 Side 2 av 5

13.3.2 a) Avstanden fra (3, 0) til (x, y) er gitt ved d(x, y) = (x 3) 2 + y 2, for punkter på parabelen kan vi sett inn y = x 2, slik at funksjonen vi ønsker å minimere er g(x) = d(x, x 2 ) = (x 3) 2 + x 4. For å lette regningen, observerer vi at kvadratrotfunksjonen er monotont økende, så vi kan like gjerne minimere Vi setter den deriverte lik 0: g(x) = g(x) 2 = (x 3) 2 + x 4. g (x) = 2x 6 + 4x 3 = 2(x 1)(2x 2 + 2x + 3) = 0, her har vi observert at x = 1 må være en rot, og utført polynomdivisjon. Ved å se på diskriminanten til andre faktor, ser vi at denne ikke har noen reelle røtter. Dermed er punktet (1, 1) minimerende, og d(1, 1) = (1 3) 2 + 1 2 = 6 er den minste avstanden fra parabelen y = x 2 til punktet (3, 0). b) Vi ønsker å minimere funksjonen (som over) gitt bibetingelsen x y 2 = 0. Dette gir Lagrange funksjonen med deriverte d(x, y) = (x 3) 2 + y 2, L(x, y, λ) = (x 3) 2 + y 2 + λ(y x 2 ), L x = 2x 6 2xλ, L y = 2y + λ, L λ = y x 2. Dette gir λ = 2y og x = 3/(1 λ), slik at 0 = λ ( ) 3 2 2. 1 λ Denne likninga har reell løsning λ = 2, som gir x = y = 1 og, som over, at den minimale distansen er d = 6. 25. april 2014 Side 3 av 5

13.3.4 Vi skal finne ekstremalverdiene til funksjonen gitt ved f(x, y, z) = x + y z på sfæren x 2 + y 2 + z 2 1 = 0, og velger å gjøre dette ved Lagranges multiplikatormetode, med funksjonen Denne har første partiellderiverte L(x, y, z) = x + y z + λ(x 2 + y 2 + z 2 1). L x = 1 + 2xλ L y = 1 + 2yλ L z = 1 + 2zλ L λ = x 2 + y 2 + z 2 1, vi ser umiddelbart at x = y, og fra de to første likningene finner vi 1 + 2xλ = 0, som kombinert med tredje likning gir: 0 = 2x + 2z. Dette gir x = y = z, og vi bruker siste likning for å finne hvilke punkter dette tilsvarer: 3x 2 = 1, så vi har ekstremalverdier på de to punktene ( 1 1 p = 3,, 1 ) og q = 3 3 Innsatt i f gir dette ( 1 3, 1 3, f(p) = 3 og f(q) = 3, som er henholdsvis maksimal og minimal verdi. ) 1. 3 13.3.18 Vi tolker mest økonomisk til å bety størst mulig volum for et gitt areal av sideflatene (husk at toppen ikke er med). Hvis vi kaller sidekantene til esken x, y, z, slik at topp og bunn har konstant z-koordinat, ønsker vi å maksimere volumfunksjonen V (x, y, z) = xyz, gitt et konstant areal A = xy + 2yz + 2xz > 0. Vi kan da bruke Lagranges multiplikatormetode på funksjonen ved å sette alle fire partiellderiverte lik 0. L = xyz + λ(xy + 2yz + 2xz A), L x : yz + λ(y + 2z) = 0 L y : xz + λ(x + 2z) = 0 L z : xy + λ(2y + 2x) = 0 L λ : xy + 2yz + 2xz = A. 25. april 2014 Side 4 av 5

Ved symmetri ser vi at vi kan sette x = y og stå igjen med likningene 0 = xz + λ(x + 2z) (1) 0 = x 2 + 4xλ (2) A = x 2 + 4xz. (3) Vi kan faktorisere Ligning (2), og finne x(x + 4λ) = 0. Vi er ikke interessert i løsningene x = 0 da det medfører at A = 0, så x = 4λ. Videre har vi da fra Ligning (1) at 0 = 4xz x 2 2xz, altså 0 = x 2 2xz = x(x 2z). Igjen kan vi se bort fra løsningen x = 0, så x = 2z. Til sammen gir dette den mest økonomiske formen til denne esken, som altså har kvadratisk grunnflate og med høyde halvparten av sidelengdene til grunnflaten. 14.1.2 Vi skal regne ut en Riemann-sum, så vi repeterer formelen: R(f, P ) = m n f(x ij, yij) A ij, hvor f er funksjonen som skal integreres, P er en partisjon av integrasjonsområdet og (x ij, y ij ) er punkter på det R ij te rektangelet. I vårt tilfelle er f(x, y) = 5 x y, m = 3, n = 2, A ij = 1, så vi får en sum av seks ledd. For det oppgitte valget av (x ij, y ij ), øvre høyre hjørne av hvert rektangel, er det i punktene {(1, 1), (1, 2), (2, 1), (2, 2), (3, 2), (3, 3)} vi skal evaluere funksjonen. Alt i alt gir dette: R(f, P ) = m n f(x ij, yij) A ij = 3 2 f(x ij, yij) = f(1, 1) + f(1, 2) + f(2, 1) + f(2, 2) + f(3, 1) + f(3, 2) = 3 + 2 + 2 + 1 + 1 + 0 = 9, som altså er en (grov) approksimasjon til integralet (5 x y) da. D 25. april 2014 Side 5 av 5