Eksamen i SIF5036 Matematisk modellering Onsdag 12. desember 2001 Kl

Like dokumenter
EKSAMEN I FY2045 KVANTEFYSIKK Mandag 2. juni 2008 kl

EKSAMEN I TFY4250 ATOM- OG MOLEKYLFYSIKK Onsdag 8. august 2007 kl

EKSAMEN I FY2045 KVANTEFYSIKK Onsdag 30. mai 2007 kl

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1002 BØLGEFYSIKK Mandag 10. desember 2007 kl

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet

EKSAMEN I SIF4048 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK Tirsdag 13. august 2002 kl

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 17. august 2005 kl

EKSAMEN I SIF4018 MATEMATISK FYSIKK mandag 28. mai 2001 kl

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN I FAG SIF5005 MATEMATIKK 2

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

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Tirsdag 27. mai 2008 kl

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2017

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

HØGSKOLEN I BERGEN Avdeling for Ingeniørutdanning

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK

EKSAMEN FAG TFY4160 BØLGEFYSIKK OG FAG FY1002 GENERELL FYSIKK II Onsdag 8. desember 2004 kl Bokmål. K. Rottmann: Matematisk formelsamling

EKSAMENSOPPGAVE. Fys-1002 Elektromagnetisme. Adm.bygget B154 Kalkulator med tomt dataminne, Rottmann: Matematisk formelsamling

Eksamen i TMA4122 Matematikk 4M

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN I FAG SIF4065 ATOM- OG MOLEKYLFYSIKK Fakultet for naturvitenskap og teknologi 13. august 2002 Tid:

Eksamen i fag FY1004 Innføring i kvantemekanikk Fredag 30. mai 2008 Tid: a 0 = 4πǫ 0 h 2 /(e 2 m e ) = 5, m

EKSAMEN I FAG SIF 4014 FYSIKK 3 Onsdag 13. desember 2000 kl Bokmål. K. Rottmann: Matematisk formelsamling

Løsningsforslag Matematisk modellering Øving 2, høst 2005

UNIVERSITETET I OSLO

Eksamensoppgave i TMA4135 Matematikk 4D

EKSAMEN I EMNE SIF5072 STOKASTISKE PROSESSER Onsdag 31. juli 2002 Tid: 09:00 14:00

differensiallikninger-oppsummering

EKSAMEN I EMNE TFY4125 FYSIKK

TMA4100 Matematikk 1 Høst 2014

TMA4265 Stokastiske prosesser ST2101 Stokastisk simulering og modellering

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK Faglig kontakt under eksamen: Ola Hunderi, tlf (mobil: )

Løsningsforslag til utvalgte oppgaver i kapittel 10

Faglig kontakt under eksamen: Ingjald Øverbø, tlf , eller

TMA4265 Stokastiske prosesser

Eksamen i fag RELATIVISTISK KVANTEMEKANIKK Fredag 26. mai 2000 Tid: 09:00 14:00

EKSAMEN FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME I Mandag 5. desember 2005 kl

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

TMA4265 Stokastiske prosesser

EKSAMEN I FAG SIF 4012 ELEKTROMAGNETISME (SIF 4012 FYSIKK 2) Onsdag 11. desember kl Bokmål

TFY4160 Bølgefysikk/FY1002 Generell Fysikk II 1. Løsning Øving 2. m d2 x. k = mω0 2 = m. k = dt 2 + bdx + kx = 0 (7)

Løsningsforslag Eksamen 14.desember 2011 FY2045/TFY4250 Kvantemekanikk I

EKSAMENSOPPGAVE I FYS-1001

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

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE SIE 4010 ELEKTROMAGNETISME

UNIVERSITETET I OSLO

EKSAMEN I FAG SIF5005 MATEMATIKK 2

EKSAMEN I NUMERISK MATEMATIKK(TMA4215) Lørdag 20. desember 2003 Tid: 09:00 14:00, Sensur:

UNIVERSITETET I OSLO

OBLIGATORISK MIDTSEMESTERØVING I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

Løsningsforslag til eksamen i SIF4072 KLASSISK FELTTEORI Onsdag 28. mai 2003

EKSAMEN I TFY4250 ATOM- OG MOLEKYLFYSIKK FY2045 KVANTEFYSIKK Tirsdag 1. desember 2009 kl

EKSAMEN I: BIT260 Fluidmekanikk DATO: 15. mai TILLATTE HJELPEMIDDEL: Bestemt, enkel kalkulator (kode C) Én valgfri standard formelsamling

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I TFY4160 BØLGEFYSIKK Mandag 3. desember 2007 kl

NORSK TEKST Side 1 av 4. Faglig kontakt under eksamen: Ingjald Øverbø, tlf , eller

Eksamensoppgave i TMA4320 Introduksjon til vitenskapelige beregninger

EKSAMEN I TFY4250 ATOM- OG MOLEKYLFYSIKK Fredag 19. august 2005 kl

NORSK TEKST Side 1 av 4. Faglig kontakt under eksamen: Ingjald Øverbø, tlf , eller

a) Bruk en passende Gaussflate og bestem feltstyrken E i rommet mellom de 2 kuleskallene.

EKSAMEN I TFY4250 ATOM- OG MOLEKYLFYSIKK Lørdag 8. august 2009 kl

EKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME Tirsdag 31. mai 2005 kl

EKSAMEN I FAG SIF 4002 FYSIKK Mandag 7. mai 2001 Tid: Sensur: Uke 22

Eksamensoppgave i TMA4135 Matematikk 4D

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

Punktladningen Q ligger i punktet (3, 0) [mm] og punktladningen Q ligger i punktet ( 3, 0) [mm].

Løsningsforslag til Eksamen i MAT111

EKSAMENSOPPGAVE. ü Kalkulator med tomt dataminne ü Rottmann: Matematisk Formelsamling. rute

Auditorieøving 6, Fluidmekanikk

EKSAMEN I EMNE SIF5072 STOKASTISKE PROSESSER Lørdag 16. august 2003 Tid: 09:00 14:00

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2016

Eksamen i TMA4123/TMA4125 Matematikk 4M/N

SIF5072 Stokastiske prosesser Side 2 av 7 Gitt at en pasient er symptomfri ved tidspunkt t, hva er sannsynligheten for at han er symptomfri i hele per

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2013

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FY1003 ELEKTRISITET OG MAGNETISME TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Onsdag 3. juni 2009 kl

EKSAMENSOPPGAVE. 7 (6 sider med oppgaver + 1 side med formler)

Kontinuasjonseksamensoppgave i TFY4120 Fysikk

A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5

EKSAMEN I EMNE TVM 4116 HYDROMEKANIKK

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

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN I FAG SIF5045 NUMERISK LØSNING AV DIFFERENSIALLIGNINGER

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

Prosjektoppgave FYS2130. Vår Innleveringsfrist: 09/ , 20 CEST

EKSAMENSOPPGAVE. Eksamen i: FYS 0100 Generell fysikk Dato: Onsdag 26.feb 2014 Tid: Kl 09:00 13:00 Sted: Aud max.

EKSAMEN I NUMERISK LINEÆR ALGEBRA (TMA4205)

Bachelor i idrettsvitenskap med spesialisering i idrettsbiologi 2014/2016. Utsatt individuell skriftlig eksamen. IBI 240- Basal biomekanikk

EKSAMEN I TFY4215 KJEMISK FYSIKK OG KVANTEMEKANIKK Mandag 23. mai 2005 kl

UNIVERSITETET I OSLO

MA1102 Grunnkurs i analyse II Vår 2019

EKSAMEN I EMNE TFE 4120 ELEKTROMAGNETISME

TMA4265 Stokastiske prosessar

Eksamen i fag FY1004 Innføring i kvantemekanikk Tirsdag 22. mai 2007 Tid:

KONTINUASJONSEKSAMEN TFY4155 ELEKTROMAGNETISME Fredag 11. august 2006 kl

EKSAMENSOPPGAVE. Adm.bygget, rom B154 2 ark med egne notater (4 sider) Godkjent kalkulator Rottman. Matematisk formelsamling

KONTINUASJONSEKSAMEN I EMNE TFY 4102 FYSIKK

EKSAMEN I EMNE TMA4265/SIF5072 STOKASTISKE PROSESSER Onsdag 10. august 2005 Tid: 09:00 13:00

EKSAMEN I NUMERISK LØSNING AV DIFFERENSIALLIGNINGER MED DIFFERANSEMETODER (TMA4212)

Transkript:

Norges teknisk naturvitenskapelige universitet Institutt for matematiske fag Side 1 av 5 Faglig kontakt under eksamen: Harald E Krogstad, tlf: 9 35 36/ mobil:416 51 817 Sensur: uke 1, 2002 Tillatte hjelpemidler: Rottmann: Matematisk formelsamling, Enkel kalkulator Eksamen i SIF5036 Matematisk modellering Onsdag 12 desember 2001 Kl 0900-1500 Oppgave 1 (a Antallet individer i en populasjon, N, modelleres ofte med en såkalt logistisk modell, ( 1 dn (t (1 = r 1 N (t, 0 < r, 0 < N N (t dt m N m Skalér ligningen og vis hvordan en undersøker stabiliteten til likevektspunktene I laboratoriestudier av lukkede bakteriekulturer har det vist seg vanskelig å finne en oppførsel som følger (1 I stedet faller populasjonen etterhvert mot 0 på grunn av selv-forgiftning Det er sannsynlig at dette også gjelder for menneskeheten Forgiftningen kan skyldes PCB, langlivede radioaktive isotoper og hormonhermere som påvirker fertiliteten Følgende alternative modell er derfor foreslått for jordas befolkning: (2 1 dn (t N (t dt = r ( 1 N (t N m t c N (s ds, c > 0 (b Hvordan kan en argumentere for siste ledd? Vis at for denne modellen er eneste mulige grense 0 når t

SIF5036 Matematisk modellering 12 desember 2001 Side 2 av 5 (c Anta at N m er så stor at N aldri kommer i nærheten av N m, skalér ligningen og vis at vi tilnærmet kan skrive 1 dn t N dt = 1 α N (s ds Løs denne ligningen ved å føre inn P (t = α t forurensningen utvikler seg med tiden Oppgitt for oppgave 1: N (s ds, og finn ut hvordan befolkningen og Ligningen y = y (1 y har, forutsatt lim x y (x = 0, generell løsning ( ( 1 x y(x = 2 1 + e = x0 1 + tanh (x x 0 2 d dx tanh (x = 1 cosh 2 x = 4 (e x + e x 2 Oppgave 2 En lang, tynn stav av porøs sandstein med konstant tverrsnitt A ligger langs x-aksen Porene utgjør en konstant fraksjon Φ av volumet (0 < Φ < 1 og er fylt av vann Vi antar at vannet har konstant tetthet, slik at vi kan måle vannmengde i volum Sideflata på staven er tett, men vi kan presse vann gjennom steinen ved å legge på en trykkgradient For å finne et uttrykk for fluksen av vann i x-retning langs staven, j [m 3 /(m 2 s], antar vi at den kun avhenger av viskositeten til vannet, µ [kg/ (ms], permeabiliteten (invers strømningsmotstand til steinen, K [m 2 ] samt trykkgradienten, p/ x (a Vis at dimensjonsanalyse gir oss der k er en dimensjonsløs konstant j = k K µ Anta nå at staven i tillegg til vann også inneholder olje Alle porene er enten fylt med vann eller olje, og et steinvolum V inneholder et volum S o ΦV olje og S v ΦV vann, der S o + S v = 1 Vi antar at vann og olje har samme trykk, og at fluksene kan skrives på formen p x, j i = k i (S i K p, i = o, v µ i x

SIF5036 Matematisk modellering 12 desember 2001 Side 3 av 5 (b Sett opp bevarelseslovene for olje og vann for et utsnitt av staven mellom x = a og x = b, og vis at hvis vi setter på en trykkgradient slik at q = j o + j v = konstant, så vil vi for S S v få følgende hyperbolske ligning: (3 Φ S t + f (S = 0, x qk v (S/µ v f (S = k o (1 S /µ o + k v (S /µ v (c Anta at µ o = µ v, k o (1 S = 1 S 2 og k v (S = S 2 Løs lign (3 for t > 0 for en stav med lengde L når S(x, 0 = 1 x/l, 0 x L, S(0, t = 1, 0 t Oppgave 3 (a Den vanligste modellen for trafikk av biler langs en vei leder til dimensjonsløs bilfluks på formen j = ρ (1 ρ Beskriv kort hvordan denne modellen framkommer Sett opp den hyperbolske diff-ligningen som modellen leder til (utenom områder med av- og innpåkjørsel Når utvikler løsningen sjokk? Vi tar utgangspunkt i modellen i (a Mellom x = 0 og x = 1 er det reduksjon i fartsgrensen slik at maksimalhastigheten går ned til 1/2, mens maksimal tetthet forblir den samme Vi antar at samme type sammenheng mellom hastighet og tetthet også holder i dette området (b Hvilken betingelse på bilfluksen må holde i x = 0 og x = 1? Finn løsningen ρ (x, t for t > 0 og alle x når { 1/2, x < 1, ρ(x, 0 = 0, x > 1 (Vink: Mellom 0 og 1 er ρ konstant for alle t 0 Oppgave 4 I forbindelse med sammenbruddet av akslingene på Signaturtoget foretok fabrikanten Adtrans målinger av skinnegangen mellom Oslo og Kristiansand Målingen av slingringen på skinnegangen har form av en stokastisk prosess, Z (x, der x er posisjonen langs banen og Z er horisontalt utslag Vi velger nullpunktet slik at forventningen, E (Z (x = 0, og antar ellers at Z (x er svakt stasjonær i x Spektret til Z har formen { A, 0 < κ1 κ κ (4 S Z (κ = 2, 0, ellers

SIF5036 Matematisk modellering 12 desember 2001 Side 4 av 5 (For å skille rom og tid, bruker vi κ i stedet for ω når vi har en prosess som er en funksjon av x (a Vis at slingringen vi observerer når vi sitter på et tog som går med konstant hastighet U, Y (t = Z(x 0 + Ut, er en svak stasjonær stokastisk prosess i tid Bestem kovariansfunksjonen og vis at spektret til Y (t kan uttrykkes som S Y (ω = 1 ( ω U S Z U Bestem variansen til Y og skissér hvordan S Y (ω ser ut for stor og liten hastighet Vi vil representere understellet og jernbanevognen med den enkle mekaniske modellen på figuren Stemplet (understellet til venstre er forbundet med massen M (vognen ved hjelp av en lineær demper og en fjær Bevegelsen Y (t til stemplet medfører en bevegelse X (t til massen (b Vis at ligningen for jernbanevognens bevegelse, X (t, etter en passende skalering, kan skrives (5 d 2 X dt 2 + δ dx dt Uttrykk spektret til X ved hjelp av spektret til Y + X(t = δ dy dt + Y (t (c For hvilken dempningskonstant δ er variansen til X minst når det dimensjonsløse spektret til Y antas å være konstant fra ω = 0 opp til en dimensjonsløs frekvens ω m >> 1? (d Kraften (egentlig momentet som akslingene utsettes for, kan uttrykkes fra ligning 5 som ( ( dx F (t = r δ dt dy + X(t Y (t dt Vis, ved en overslagsberegning, at variansen til F er omlag proporsjonal med U 2 hvis spektret er som i (4a

SIF5036 Matematisk modellering 12 desember 2001 Side 5 av 5 Oppgitt for Oppgave 4: ˆf (ω = 1 2π Y (t = h X(t = e iωt f (t dt, f (t = e iωt ˆf (ω dω h(t τx (τ dτ = S Y (ω = (2π 2 ĥ (ω 2 S X (ω S ax+bdx/dt+cd 2 X/dt 2 (ω = a + biω cω 2 2 S X (ω 2 1 + iδx 1 + iδx x 2 dx = π δ 2 + 1 2 δ 0