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.

Like dokumenter
Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

= (2 6y) da. = πa 2 3

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.

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.

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

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

5 z ds = x 2 +4y 2 4

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

Løsningsforslag til eksamen i TMA4105 matematikk 2,

a 2 x 2 dy dx = e r r dr dθ =

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

EKSAMEN I FAG SIF5005 MATEMATIKK 2

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

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

Løsningsforslag til prøveeksamen i MAT 1110, våren 2006

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

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

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 MA1103 Flerdimensjonal analyse, vår 2009

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

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

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN TMA4105 MATEMATIKK 2 Lørdag 14. aug 2004

SIF5005 Matematikk 2, 13. mai 2002 Løsningsforslag

The full and long title of the presentation

TMA4105 Matematikk 2 Vår 2014

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

( 6z + 3z 2 ) dz = = 4. (xi + zj) 3 i + 2 ) 3 x x 4 9 y. 3 (6 2y) (6 2y)2 4 y(6 2y)

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

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

UNIVERSITETET I OSLO

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

SIF 5005 Matematikk 2 våren 2001

EKSAMENSOPPGAVE. Vil det bli gått oppklaringsrunde i eksamenslokalet? Svar: JA Hvis JA: ca. kl.10:00 og 12:00

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

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

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

Oppgaver og fasit til seksjon

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2013

LØSNINGSFORSLAG TMA4105 Matematikk 2 8. August 2005

TMA Representasjoner. Funksjoner. Operasjoner

UNIVERSITETET I OSLO

Løsning IM

Løsningsforslag, eksamen MA1103 Flerdimensjonal analyse, 8.juni 2010

Navn/kursparallell skrives her (ved gruppearbeid er det viktig at alle fyller ut):

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

Ma Flerdimensjonal Analyse Øving 11

Oppgaver og fasit til kapittel 6

Vektorfluks og sirkulasjon, divergens, virvling, strømfunksjonen

Eksamensoppgaver og Matematikk 1B

Eksamen IRF30014, våren 16 i Matematikk 3 Løsningsforslag

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

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

Eksamen, høsten 13 i Matematikk 3 Løsningsforslag

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

Kurve-, flate- og volumintegraler, beregning av trykkraft

UNIVERSITETET I OSLO

TMA Tanker omkring innlevering 3 fra en studentassistents perspektiv

Løsningsforslag til Eksamen i fag MA1103 Flerdimensjonal analyse

Kurve-, flate- og volumintegraler, beregning av trykkraft

Løsning til eksamen i ingeniørmatematikk

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

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

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.

UNIVERSITETET I OSLO

Alternativ II: Dersom vi ikke liker å stirre kan vi gå forsiktigere til verks. Først ser vi på komponentlikninga i x-retning

Volum Lengde Areal Forelesning i Matematikk 1 TMA4100

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

EKSAMEN I FAG SIF5005 MATEMATIKK 2

UNIVERSITETET I OSLO

MAT mars mars mars 2010 MAT Våren 2010

Vektorfluks og sirkulasjon, divergens, virvling, strømfunksjonen

UNIVERSITETET I OSLO

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

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN i MATEMATIKK 30

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

Løsningsforslag for eksamen i brukerkurs i matematikk A (MA0001)

TMA4120 Matematikk 4K Høst 2015

Fasit til utvalgte oppgaver MAT1110, uka 8-12/2

MA1102 Grunnkurs i analyse II Vår 2019

NTNU. MA1103 Flerdimensjonal Analyse våren Maple-øving 2. Viktig informasjon. Institutt for matematiske fag. maple02 28.

Obligatorisk oppgåve 1

EKSAMENSOPPGAVE. Eksamen i: MAT-1003 Dato: Tirsdag 15. desember 2015 Tid: Kl 15:00 19:00 Sted: Åsgårdvegen 9

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2016

x 2 + y 2 z 2 = c 2 x 2 + y 2 = c 2 z 2,

Eksamen, høsten 14 i Matematikk 3 Løsningsforslag

Løsning IM

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

(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).

Vektorfluks og sirkulasjon, divergens, virvling, strømfunksjonen

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2017

Integraler. John Rognes. 15. mars 2011

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 Matematikk1 Høst 2009

Løsningsforslag til eksamen i MAT1110, 13/6-07

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

LØSNINGSFORSLAG EKSAMEN MA0002, VÅR 09

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

Transkript:

TMA415 Matematikk 2 Vår 215 Norges teknisk naturvitenskapelige universitet Institutt for matematiske fag Løsningsforslag Øving 12 Alle oppgavenummer referer til 8. utgave av Adams & Essex alculus: A omplete ourse. 5 Exercise 16.1.6 Vi finner F = x F 1 + y F 2 + z F 3 = y 2 z 2 + x 2 og i j k F = x y z xy 2 yz 2 zx 2 = i( ( 2yz)) j(2xz ) + k( 2xy) = 2yzi 2xzj 2xyk. 6 Exercise 16.2.6 Det er enklest å starte med venstre side, for så å prøve å få ut høyre side. Vi har F = ( y F 3 z F 2 )i + ( z F 1 x F 3 )j + ( x F 2 y F 1 )k og derfor ( F) =( x y F 2 yf 2 1 z 2 F 1 + x z F 3 )i + ( y z F 3 z 2 F 2 xf 2 2 + x y F 1 )j + ( x z F 1 xf 2 3 yf 2 3 + y z F 2 )k =( x ( x F 1 + y F 2 + z F 3 ) xf 2 1 yf 2 1 z 2 F 1 )i + ( y ( x F 1 + y F 2 + z F 3 ) xf 2 2 yf 2 2 z 2 F 2 )j + ( z ( x F 1 + y F 2 + z F 3 ) xf 2 3 yf 2 3 z 2 F 3 )k =( x ( F) F 1 )i + ( y ( F) F 2 )j + ( z ( F) F 3 )k = ( F) F. Merk at vi la til og trakk fra xf 2 1 i, og tilsvarende for de to andre komponentene. 19. mars 215 ide 1 av 6

7 Exercise 16.2.1 Fra 16.2.1 har vi F = ( F) ( F) = () () =, som viser at komponentene til F er harmoniske. iden F = finnes det et (skalar)potensial ϕ slik at F = ϕ. Denne funksjonen er også harmonisk, siden ϕ = ( ϕ) = F =. 8 Exercise 16.2.17 At F er et divergensfritt (solenoidal) vektorfelt svarer til at F =. Vi verifiserer: F = e 2z + e 2z 2e 2z =, iden F er divergensfritt finnes det et vektorpotensial G for F, slik at F = G. Komponentene til dette potensialet må derfor oppfylle y G 3 z G 2 = xe 2z, (1) z G 1 x G 3 = ye 2z, (2) x G 2 y G 1 = e 2z. (3) Potensialet G er ikke entydig, så vi kan ta oss noen friheter når vi finner et. La oss derfor anta at G 3 =. Ved å integrere Likning (1) og Likning (2) finner vi da G 1 = 1 2 ye2z + f(x, y) G 2 = 1 2 xe2z + g(x, y), der Likning (3) impliserer at f og g må oppfylle x f y g =. Vi kan like gjerne velge f = g =. Da ender vi opp med G(x, y) = 1 2 ye2z i 1 2 xe2z j. som vektorpotensial for F. Igjen understrekes det at G ikke er entydig. 19. mars 215 ide 2 av 6

9 Exercise 16.5.2 I stedet for å beregne linjeintegralet direkte bruker vi tokes teorem. Det er naturlig å la flaten være den delen av sylinderen z = y 2 som ligger innenfor sylinderen x 2 + y 2 = 4. Da er randen til, og projeksjonen av ned i xy-planet blir disken x 2 + y 2 4. Merk at integralet i oppgaven er lik F dr, der med F = yi xj + z 2 k, F = 2k. Det neste vi trenger er arealelementet og den oppoverpekende enhetsnormalen på. iden punktene på tilfredstiller G(x, y, z) = z y 2 = finner vi (merk at ˆN blir oppoverpekende fordi G z > ) d = G G z dx dy ˆN = G G, og dermed Vi har nå ˆN d = ( 2yj + k) dx dy. F dr = ( F) ˆN d = ( 2k) ( 2yj + k) dx dy x 2 +y 2 4 = 2 dx dy x 2 +y 2 4 = 2 π 2 2 = 8π, der vi har spart litt arbeid ved å benytte at vi kjenner arealet innenfor sirkelen med radius 2. 1 Exercise 16.5.3 Integralet er ikke enkelt å beregne i den formen det står, men fra tokes teorem er ( F) ˆN d = F dr, 19. mars 215 ide 3 av 6

der er sirkelen x 2 + y 2 = a 2, z =, orientert mot klokken sett ovenfra. iden disken x 2 + y 2 a 2, z = har samme rand kan vi benytte tokes teorem enda en gang for å konkludere at F dr = ( F) z= k dx dy. x 2 +y 2 a 2 iden finner vi derfor ( F) k = x 3y = 2z 3 y 2xz ( F) ˆN d = 3 x 2 +y 2 a 2 = 3 πa 2 = 3πa 2. dx dy 11 Exercise 16.5.6 Kurven er skjæringskurven mellom sylinderen x 2 + y 2 = 1 og flaten z = 2xy. Dette kan sees direkte fra uttrykket for r (husk at sin(2t) = 2 sin(t) cos(t)). Kall den delen av flaten z = 2xy som ligger innenfor sylinderen for. Da er randen til, og projeksjonen av ned i xy-planet er enhetsdisken. Fra tokes teorem er F dr = ( F) ˆN d, der F = 3(x 2 + y 2 )k, og ˆN er den oppoverpekende enhetsnormalvektoren. På flaten er slik at G(x, y, z) = z 2xy =, d = G G z dx dy ˆN = G G, og spesielt ˆN d = ( 2yi 2xj + k) dx dy. 19. mars 215 ide 4 av 6

Vi finner nå F dr = = 3 = 3 x 2 +y 2 1 x 2 +y 2 1 2π 1 = 3 2π 1 4 = 3π 2. 3(x 2 + y 2 )k ( 2yi 2xj + k) dx dy (x 2 + y 2 ) dx dy r 2 r dr dθ 12 hapter Review 16.12 Igjen vil vi benytte oss av tokes teorem. For en slik kurve lar vi være den delen av planet x + y + z = 1 som begrenses av. Da er F dr = ( F) ˆN d, der F = (1 x 2 )i + 2xyj (y 2 + 2xy)k, og ˆN er den oppoverpekende enhetsnormalvektoren. iden på, har vi G(x, y, z) = x + y + z 1 = d = G G z dx dy, ˆN = G G, og spesielt ˆN d = (i + j + k) dx dy. Det følger at F dr = = P P (1 x 2 + 2xy (y 2 + 2xy)) dx dy (1 x 2 y 2 ) dx dy, der P er projeksjonen av ned i xy-planet. For å gjøre dette integralet størst mulig vil vi integrere over det området der integranden er ikke-negativ, altså der 1 x 2 y 2. Vi må derfor velge P til å være enhetsdisken x 2 + y 2 1. Dette svarer til at er skjæringskurven mellom sylinderen x 2 + y 2 = 1 og planet x + y + z = 1. 19. mars 215 ide 5 av 6

Den største verdien for integralet blir følgelig x 2 +y 2 1 (1 x 2 y 2 ) dx dy = 2π 1 = 2π = π 2. ( 1 2 1 ) 4 (1 r 2 )r dr dθ 19. mars 215 ide 6 av 6