Vi skal nå lære hvordan vi kan finne en formel for å bestemme det n te elementet i en tallfølge av 2. grad.

Like dokumenter
Differensligninger Forelesningsnotat i Diskret matematikk Differensligninger

Avsnitt 8.1 i læreboka Differensligninger

Løsningsforslag til 3. oblogatoriske oppgave i Diskret Matematikk. Høsten 2018

Kapittel 10 fra læreboka Grafer

Løsningsforlag til eksamen i Diskret matematikk. 29. november 2017

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Tidligere eksamensoppgaver

UNIVERSITETET I OSLO

Kort innføring i polynomdivisjon for MAT 1100

Denne følgen har N+1 ledd. En generell uendelig følge kan settes opp slik:

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Underveiseksamen i MAT-INF 1100, 17. oktober 2003 Tid: Oppgave- og svarark

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsforslag Øving 7 TMA4140 Diskret matematikk Høsten 2008

UNIVERSITETET I OSLO

MAT1030 Forelesning 17

Viktig informasjon. 1.1 Taylorrekker. Hva er Taylor-polynomet av grad om for funksjonen? Velg ett alternativ

Øvingsforelesning 7. Resten av kombinatorikk, litt modulusregning, rekurrenser og induksjon og MP13 eller MP18. TMA4140 Diskret Matematikk

UNIVERSITETET I OSLO

Sammensetningen h = f g er en funksjon fra A til C, h: A -> C og er definert ved h(a) = f(g(a)) Viktig: f g g f

Løsningsforslag til eksamen i MA1202/MA6202 Lineær algebra med anvendelser høsten 2009.

9. mai 2019 MAT Oblig 2 - Løsningsforslag

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

TMA4123/TMA4125 Matematikk 4M/4N Vår 2013

Difflikninger med løsningsforslag.

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

Viktig informasjon. 1.1 Taylorrekker. Hva er Taylor-polynomet av grad om for funksjonen? Velg ett alternativ

Forelesning 5 mandag den 1. september

Differensialligninger

Rekurrens. MAT1030 Diskret matematikk. Rekurrens. Rekurrens. Eksempel. Forelesning 16: Rekurrenslikninger. Dag Normann

TMA4140 Diskret Matematikk Høst 2018

UNIVERSITETET I OSLO

Tallfølger er noe av det første vi treffer i matematikken, for eksempel når vi lærer å telle.

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

Test, 2 Algebra. Innhold. 2.1 Tallfølger. R2, Algebra Quiz

Løsningsforslag MAT102 Vår 2018

Vær OBS på at svarene på mange av oppgavene kan skrives på flere ulike måter!

UNIVERSITETET I OSLO

Fasit til obligatorisk oppgave i MAT 100A

Matematikk 4 TMA4123M og TMA 4125N 20. Mai 2011 Løsningsforslag med utfyllende kommentarer

UNIVERSITETET I BERGEN

UNIVERSITETET I OSLO

Oppgave 14 til 9. desember: I polynomiringen K[x, y] i de to variable x og y over kroppen K definerer vi undermengdene:

Rekursiv programmering

Rekker (eng: series, summations)

LO118D Forelesning 6 (DM)

Tallfølger med figurer.

Løsningsforslag til prøveunderveiseksamen i MAT-INF 1100, H-03

Hjelpemidler på del 2 Alle hjelpemidler er tillatt, med unntak av Internett og andre verktøy som tillater kommunikasjon.

13 Oppsummering til Ch. 5.1, 5.2 og 8.5

Obligatorisk innlevering 3 - MA 109, Fasit

Forelesning 6 torsdag den 4. september

Viktig informasjon. Taylorrekker

12 Diagonalisering av matriser og operatorer (Ch. 5.1, 5.2 og 8.5)

OPPGAVESETT MAT111-H17 UKE 34. Oppgaver til seminaret 25/08

Emnenavn: Matematikk for IT. Eksamenstid: Faglærer: Christian F Heide

OPPGAVESETT MAT111-H16 UKE 34

Løsningsforslag for Eksamen i MAT 100, H-03

EKSAMEN. 1 Om eksamen. EMNE: MA-109 FAGLÆRER: Svein Olav Nyberg, Turid Knutsen, Øystein Alvik

Løsningsforslag eksamen 18/ MA1102

Løsningsforslag Prøveeksamen i MAT-INF 1100, Høsten 2003

MA1102 Grunnkurs i analyse II Vår 2019

ECON3610 Samfunnsøkonomisk lønnsomhet og økonomisk politikk Forelesning 2

TMA4105 Matematikk 2 Vår 2014

UNIVERSITETET I OSLO

Rekker (eng: series, summations)

Løsningsforslag øving 7

UNIVERSITETET I BERGEN

EKSAMEN. 1 Om eksamen. EMNE: MA2610 FAGLÆRER: Svein Olav Nyberg, Trond Stølen Gustavsen. Klasser: (div) Dato: 24. mai 2004 Eksamenstid:

R2 - Differensialligninger og Algebra

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2016

Eksamen R2 Høst Løsning

Repetisjon. MAT1030 Diskret Matematikk. Oppsummering. Oppsummering. Forelesning 15: Rekursjon og induksjon. Roger Antonsen

Hypotesetesting. Formulere en hypotesetest: Når vi skal test om en parameter θ kan påstås å være større enn en verdi θ 0 skriver vi dette som:

Emne 9. Egenverdier og egenvektorer

Optimal kontrollteori

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

MA0002 Brukerkurs i matematikk B Vår 2017

Taylorpolynom (4.8) f en funksjon a et punkt i definisjonsmengden til f f (minst) n ganger deriverbar i a Da er Taylorpolynomet til f om a

MA1301 Tallteori Høsten 2014 Oversikt over pensumet

Matematikk og fysikk RF3100

Ikke lineære likninger

Rekursiv programmering

LØSNING: Eksamen 21. des. 2017

Rekursjon. (Big Java kapittel 13) Fra Urban dictionary: recursion see recursion. IN1010 uke 8 våren Dag Langmyhr

TMA4110 Eksamen høsten 2018 EKSEMPEL 1 Løsning Side 1 av 8. Løsningsforslag. Vi setter opp totalmatrisen og gausseliminerer: x 1 7x 4 = 0

HØGSKOLEN I BERGEN Avdeling for ingeniørutdanning

Løsningsforslag: MAT 1110 Obligatorisk oppgave 2, V-12

Største felles divisor. (eng: greatest common divisors)

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

Løsninger for eksamen i MAT Lineær algebra og M102 - Lineær algebra, fredag 28. mai 2004, Oppgave 1. M s = = 1 2 (cofm 2) T.

Vi kan finne formler som gir oss neste tall i tallfølgen dersom vi kjenner ett tall. Det er den rekursive formelen. gir oss gir oss alle tallene a

Fasit til utvalgte oppgaver MAT1110, uka 28/4-2/5

Litt om numerisk integrasjon og derivasjon og løsningsforslag til noen ekstraoppgaver MAT-INF 1100 uke 48 (22/11-26/11)

Transkript:

Differensligninger Vi startet med en repetisjon om løsning av. ordens differensligninger.. ordens differensligning. a n = c 1 a n-1 + c a n-, der c 1 og c er konstanter. Vi ser her at neste ledd i følgen dannes på grunnlag av de to foregående leddene. Dermed vil en slik følge kreve to startebetingelser. Differensligningen for Fibonaccitallene er et eksempel på en differensligning av. orden. Vi skal løse den senere. Løsning av differensligninger Vi skal nå lære hvordan vi kan finne en formel for å bestemme det n te elementet i en tallfølge av. grad. Tips: Prøv å merk deg i fremgangsmåten skritt for skritt, på samme måte som du gjør når du skal følge en bruksanvisning. Løsning av. ordens differensligning. Gitt differensligningen a n = c 1 a n-1 + c a n-, der c 0 Ved å bruke c 1 og c i ligningen over kan man lage en. gradsligning: r = c 1 r + c (kan også skrives som r - c 1 r - c = 0) Dette polynomet kalles for differensligningens karakteristiske polynom. (Siden vi her har en. ordens differensligning blir polynomet en. gradsligning.) Eksempel 1 a n = 5a n-1-6a n- r = 5r - 6 1 r - 5r + 6 = 0

Eksempel a n = a n-1 + 3a n- r = r + 3 r - r - 3 = 0 Differensialligningens karakteristiske polynom skal hjelpe oss å finne løsningen av ligningen. Denne løsningen vil som sagt være en formel for å bestemme det n te elementet i den tallfølgen som differensligningen beskriver. Vi må først finne løsningene (også kalt røttene) til.gradsligningen. NB! Husk formelen for. gradsligninger: ar + br + c = 0 r = b ± b 4ac a Vi får de to løsningene: r 1 = b+ b 4ac a Eksempel. Gitt differensligningen r = b b 4ac a a n = - a n-1 + 6a n- med startbetingelsene a 0 = 1, a 1 = 3. Differensligningens karakteristisk polynom blir: r = - r + 6 som er det samme som r + r - 6 = 0 Løser. gradsligningen og får røttene r 1 og r : r = 1± 1 4( 6) = 1± 5 = 1± 5 r 1 = 1+ 5 = r = 1 5 = 3

Anta at det karakteristiske polynomet r = c 1 r + c har to forskjellige reelle løsninger (røtter) r 1 og r. Da vil differensligningen ha følgende løsning: a n = αr 1 n + βr n der α og β er vilkårlige konstanter. Vi kjenner a 0 og a 1, men trenger et ligningssett med to ligninger for å finne α og β. Ved å velge n = 0 og n = 1 i a n = αr 1 n + βr n får vi: n = 0: a 0 = αr 1 0 + βr 0 = α + β n = 1: a 1 = αr 1 1 + βr 1 = αr 1 + βr Dermed har vi det ligningssettet vi trenger for å finne α og β: α + β = a 0 αr 1 + βr = a 1 Eksempel Løsning:

Anta at det karakteristiske polynomet r = c 1 r + c har kun en reell løsning r 0 (dvs. r 1 = r ). Hvis røttene er sammenfallende, dvs. r 1 = r, har det karakteriske polynomet bare en rot. Den generelle løsningen av differensligningen a n = c 1 a n 1 + c a n, c 0 vil da være Ved å velge n = 0 og n = 1 n = 0: a n = αr 0 n + βnr 0 n a 0 = αr 0 0 + β 0 r 0 0 = α i ligningen over får vi: n = 1: a 1 = αr 0 1 + β 1 r 0 1 = αr 0 + βr 0 Dermed har vi det ligningssettet vi trenger for å finne α og β: Hvis vi kjenner a 0 og a 1 kan vi finne α og β ved å løse følgende ligningssett med to ukjente: α = a 0 αr 0 + βr 0 = a 1

Eksempel: Gitt differensligningen a n = 4a n 1 4a n, der a 0 = 1 og a 1 = 4. Vi får følgende karakteristisk polynom: r = 4r 4 Må løse r 4r + 4 = 0 r = 4 ± 16 16 = 4 = Dermed er det bare en løsning (rot) og r 0 = Den generelle løsningen blir a n = α n + βn n Vi vet at a 0 = 1 og a 1 = 4 og får ligningssettet: α = 1 α + β = 4 α = 1 gir + β = 4 som videre gir β = 1 Løsningen og formelen for det n te leddet i tallfølgen blir: a n = n + n n = n (n + 1) Sjekker a og a 3 og ser at vi får samme svar med formelen og differensligningen: Formelen: a = ( + 1) = 4 3 = 1 Differensligningen: a = 4 a 1 4 a 0 = 4 4 4 1 = 1 Formelen: a 3 = 3 (3 + 1) = 8 4 = 3 Differensligningen: a 3 = 4 a 4 a 1 = 4 1 4 4 = 3

Vi har nå en formel for å finne et hvilket som helst ledd i følgen, f.eks. a 10 : a 10 = 10 (10 + 1) = 104 11 = 1164 1. ordens differensligning a n = c a n-1 + d, der c og d er konstanter. Vi ser her at neste ledd i tallfølgen dannes på grunnlag av det foregående leddet. Hanois tårn, der H n = H n-1 + 1 er det minste antall trekk som trengs for å flytte n brikker, er et eksempel på en differensligning av 1. orden. Den skal vi løse senere. Se for øvrig: http://www.dynamicdrive.com/dynamicindex1/towerhanoi.htm Løsning av 1. ordens differensligning. a n = c a n-1 + d, der c og d er konstanter. Den generelle løsningen for tilfellet c 1 er Hvis vi kjenner a 0, finner vi α slik: Eksempel a n = αc n + d 1 c α = a 0 d 1 c Hanois tårn, se: http://www.dynamicdrive.com/dynamicindex1/towerhanoi.htm H n = H n-1 + 1

H n = α n + 1 1 = αn 1 Vi vet at H n = 0, hvilket gir oss α: α = 0 1 1 = ( 1) = 1 Løsningen og formelen for det n te leddet i tallfølgen blir: H n = α n 1 = n 1 Vi ser at dette stemmer: H n = H n-1 + 1 gir oss følgende tall i følgen: H 0 = 0 = 0-1 H 1 = H 0 + 1 = 0 + 1 = 1 = 1-1 H = H 1 + 1 = 1+ 1 = 3 = - 1 H 3 = H + 1 = 3 + 1 = 7 = 3-1 H 4 = H 3 + 1 = 7 + 1 = 15 = 4-1 H 5 = H 4 + 1 = 15 + 1 = 31 = 5-1 H 6 = H 5 + 1 = 31 + 1 = 63 = 6-1 H 7 = H 6 + 1 = 63 + 1 = 17 = 7-1 : H n = H n-1 + 1 = n - 1 Vi får tallfølgen: 1, 3, 7, 15, 31, 63, 17,., n - 1 I dette tilfellet kunne vi faktisk ha funnet formelen n 1 ved ren regning: H n = H n-1 + 1 = ( H n- + 1) + 1 = H n- + 1 + 1 = ( H n-3 + 1) + 1 + 1 = 3 H n-3 + + 1 + 1 = 3 ( H n-4 + 1) + + 1 + 1 = 4 H n-4 + 3 + + 1 + 1 : = n-1 H 1 + n- + n-3 +.. + 1 + 0 = n-1 + n- + n-3 +.. + 1 + 0 = n + 1

Rekursive metoder i Java: I Java kan man lage rekursive metoder. Dette er metoder som inneholder kall på samme metode som den kallet står i. Nedenfor ser du en rekursiv metode som finner a n der a n er et ledd i tallfølgen Fibonaccitallene: Nedenfor ser du en rekursiv metode som beregner det minste antall flytt som kreves for å løse problemet i Hanoi tårn, se: http://www.dynamicdrive.com/dynamicindex1/towerhanoi.htm