Solutions #12 ( M. y 3 + cos(x) ) dx + ( sin(y) + z 2) dy + xdz = 3π 4. The surface M is parametrized by σ : [0, 1] [0, 2π] R 3 with.

Like dokumenter
Trigonometric Substitution

Ma Flerdimensjonal Analyse Øving 11

Ma Flerdimensjonal Analyse Øving 2

Mathematics 114Q Integration Practice Problems SOLUTIONS. = 1 8 (x2 +5x) 8 + C. [u = x 2 +5x] = 1 11 (3 x)11 + C. [u =3 x] = 2 (7x + 9)3/2

Gradient. Masahiro Yamamoto. last update on February 29, 2012 (1) (2) (3) (4) (5)

Slope-Intercept Formula

Eksamen i TMA4190 Mangfoldigheter Onsdag 4 juni, Tid :

Moving Objects. We need to move our objects in 3D space.

Physical origin of the Gouy phase shift by Simin Feng, Herbert G. Winful Opt. Lett. 26, (2001)

FYSMEK1110 Eksamensverksted 23. Mai :15-18:00 Oppgave 1 (maks. 45 minutt)

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

LØSNINGSFORSLAG TMA4105 Matematikk 2 8. August 2005

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

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

UNIVERSITETET I OSLO

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

Universitetet i Bergen Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet Eksamen i emnet Mat131 - Differensiallikningar I Onsdag 25. mai 2016, kl.

Ma Flerdimensjonal Analyse Øving 1

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

UNIVERSITY OF OSLO DEPARTMENT OF ECONOMICS

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

Oppgave 1. Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet NTNU Institutt for fysikk EKSAMEN I: MNFFY 245 INNFØRING I KVANTEMEKANIKK

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Løsning, Stokes setning

Oppgave 1. ( xφ) φ x t, hvis t er substituerbar for x i φ.

Ma Flerdimensjonal Analyse II Øving 9

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

Graphs similar to strongly regular graphs

UNIVERSITETET I OSLO

Løsningsførslag i Matematikk 4D, 4N, 4M

Second Order ODE's (2P) Young Won Lim 7/1/14

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

ECON3120/4120 Mathematics 2, spring 2004 Problem solutions for the seminar on 5 May Old exam problems

KROPPEN LEDER STRØM. Sett en finger på hvert av kontaktpunktene på modellen. Da får du et lydsignal.

SIF 5005 Matematikk 2 våren 2001

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

The full and long title of the presentation

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

5 z ds = x 2 +4y 2 4

GEF2200 Atmosfærefysikk 2017

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

FYS2140 Kvantefysikk. Løsningsforslag for Oblig 7

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

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

Windlass Control Panel

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Eksamen, høsten 14 i Matematikk 3 Løsningsforslag

Speed Racer Theme. Theme Music: Cartoon: Charles Schultz / Jef Mallett Peanuts / Frazz. September 9, 2011 Physics 131 Prof. E. F.

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.

5 E Lesson: Solving Monohybrid Punnett Squares with Coding

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

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.

SIF5005 Matematikk 2, 13. mai 2002 Løsningsforslag

Oppgaver og fasit til seksjon

GYRO MED SYKKELHJUL. Forsøk å tippe og vri på hjulet. Hva kjenner du? Hvorfor oppfører hjulet seg slik, og hva er egentlig en gyro?

Ma Flerdimensjonal Analyse Øving 6

Obligatorisk oppgåve 1

Dynamic Programming Longest Common Subsequence. Class 27

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

EKSAMEN i MATEMATIKK 30

a 2 x 2 dy dx = e r r dr dθ =

Den deriverte og derivasjonsregler

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

EKSAMENSOPPGAVE I SØK 1002 INNFØRING I MIKROØKONOMISK ANALYSE

Matematik, LTH Kontinuerliga system vt Formelsamling. q t. + j = k. u t. (Allmännare ρ 2 u. t2 Svängningar i gaser (ljud) t 2 c2 2 u

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

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

β = r 2 cosθsinθ. β = β β i+ j = yi+xj. (8.1) = 2rcosθsinθi r +r( sinθsinθ+cosθcosθ)i θ

TFY4170 Fysikk 2 Justin Wells

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

β = r 2 cosθsinθ. β = β β i+ j = yi+xj. (8.1)

PATIENCE TÅLMODIGHET. Is the ability to wait for something. Det trenger vi når vi må vente på noe

Page 2 of 3. Problem 1.

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

SERVICE BULLETINE

MA2501 Numerical methods

Namma Kalvi Mathematics (Sample Question Papers only for Practice)

Continuity. Subtopics

Løsningsforslag til eksamen i TMA4105 matematikk 2,

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

EKSAMEN i MATEMATIKK 30

Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet. Kontroller at oppgavesettet er komplett før du begynner å besvare spørsmålene.

PARABOLSPEIL. Still deg bak krysset

Eksamen, høsten 13 i Matematikk 3 Løsningsforslag

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO

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

Perpetuum (im)mobile

Den som gjør godt, er av Gud (Multilingual Edition)

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

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.

Qi-Wu-Zhang model. 2D Chern insulator. León Martin. 19. November 2015

SVM and Complementary Slackness


Eksamensoppgaver og Matematikk 1B

Transkript:

Solutions #1 1. a Show that the path γ : [, π] R 3 defined by γt : cost ı sint j sint k lies on the surface z xy. b valuate y 3 cosx dx siny z dy xdz where is the closed curve parametrized by γ. Solution. a The identity sint sint cost implies that γt lies on the surface z xy for all t [, π]. b Let F x, y, z : y 3 cosx ı siny z j x k and let denote the part of the surface z xy bounded by. Stokes Theorem implies that y 3 cost dx siny z dy xdz F d r F d S The surface is parametrized by σ : [, 1] [, π] R 3 with Since and we have F d S π 1 π 1 1 π 1 1 σr, θ : r cosθ ı r sinθ j r sinθ cosθ k. σ r σ θ det ı j k cosθ sinθ 4r sinθ cosθ r sinθ r cosθ r cos θ r sin θ r sinθ ı r cosθ j r k ı j k F det z ı j 3y k, x y z y 3 cosx siny z x F σr, θ σ r σ θ dr dθ 4r sinθ cosθ ı j 3r sin θ k r sinθ ı r cosθ j r k drdθ 8r 4 sin θ cosθ r cosθ 3r 3 sin θ dθ dr [ 8 3 r4 sin 3 θ r sinθ 3 r3 sinθ cosθ 3 r3 θ ] π dr πr 3 dr π [ 1 4 r4] 1 3π 4. Therefore, we have y 3 cosx dx siny z dy xdz 3π 4. ATH 8: page 1 of 5

Solutions #1 ATH 8: page of 5 Observe that integration by parts gives sin tdt sint cost cos tdt sint cost dt sin tdt so sin tdt 1 sint cost t. Alternative Solution for 1b. Since γ t sint ı cost j cost k, we have y 3 cost dx siny z π dy xdz F d r F γt γ t dt π sin 4 t cos cost sint sin sint cost sin t cost cost costdt [sin cost cos sint ] π π π π π sin 4 t 4 sin t 1 sin t cost dt sin 4 t sin t 4 sin 4 t cost dt sin 4 t dt [ sint 3 sin3 t 4 ] π 5 sin5 t [ 1 4 sin3 t cost 3 8 sint cost 3 8 t sin 4 t 4 sin t cos 3 t sin t costdt ] π Observe that integration by parts gives sin 4 tdt sin 3 t cost sin 3 t cost so sin 4 tdt 1 8 3 8 π π 4. 3 sin t cos tdt [ ] π 1 3 sin3 t 3 sin t 3 sin 4 tdt sin 3 t cost 3 sint cost 3t. a. valuate the circulation of the vector field Gx, y, z : xy ız j3y k around a square of side length 6, centered at the origin lying in the yz-plane, and oriented counterclockwise viewed from the positive x-axis. Solution. Let be the square of side 6 centered at the origin lying in the yz-plane with normal vector ı. Since we have G det ı j k ı x k, x y z xy z 3y

ATH 8: page 3 of 5 Solutions #1 Stokes Theorem yields G d r G d S G ı da ı x k ı d ds Area 6 7. Alternative Solution. Assuming that the sides of the square are parallel to the coordinate axes, is parametrized by σ : [, 3] [, 3] R 3 where σu, v : u j v k. Hence, σ u σ v det ı j k 1 ı 1 and G d S 3 3 3 u σ 3 3 dv du dv du v du 66 7. G, u, v σ 3 dv Another Solution. Parametrizing the four sides of the square again assuming that they are parallel to the coordinate axes gives 3 3 G d r G, y, j dy G, 3, z k dz 3 3 G, y, 3 j dy dy 3 9 dz 3 3 dy G,, z k dz 3 9 dy 9 36 7. b. Let Hx, y, z : y z ı x z j xy k and let be the circle of radius 3 centered at, 1, in the xy-plane oriented counterclockwise when viewed from above. ompute H d r. Is H path-independent? xplain. Solution. Let be the disk of radius 3 centered at, 1, in the xy-plane with normal vector k. Since we have H det ı j k x 1 ı y 1 j, x y z y z x z xy

Solutions #1 ATH 8: page 4 of 5 Stokes Theorem gives H d r H d S H k da x 1 ı y 1 j k da da. However, the vector field H is not path-independent because H. Alternative Solution. The circle is cut out by x y 1 3, z and is parametrized by γ : [, π] R 3 where γt : 3 cost ı 3 sint 1 j. Hence, we have π H d r H 3 cost, 3 sint 1, sint ı 3 cost j dt π π π [ 18 3 sint 1 sint 3 cost 3 cost dt 9 sin t 3 sint 9 cos t 6 cost dt 18 sin t 3 sint 9 6 cost dt ] π sint cost 9t 3 cost 9t 6 sint. On the other hand, if is the circle cut out by y z 1, x then it is parametrized by β : [, π] R 3 where β : cost j sint k. In this case, we have π H d r H, cost, sint sint j cost k dt π sin t dt 1 [ ] π sint cost t π Since H d r, the vector field H is path-dependent. 3. Water in a bathtub has velocity vector field near the drain given, for x, y, z in cm, by V x, y, z : y ı x j y j zx ı k z 1 z 1 z 1 y xz yz x 1 z 1 ı z 1 j z 1 k cm s 1. a The drain in the bathtub is a disk in the xy-plane with center at the origin and radius 1 cm. Find the rate at which the water is leaving the bathtub. b Find the flux of the water through the hemisphere of radius 1, centered at the origin, lying below the xy-plane and oriented downward.

ATH 8: page 5 of 5 Solutions #1 c onsider the vector field Ux, y, z : 1 y z 1 ı x z 1 j x y z 1 k. ompute U d r where is the edge of the drain oriented clockwise when viewed from above. d alculate U and explain why your answers in parts a and c are equal. Solution. a Let be the disk representing the drain oriented downward. The rate at which the water is leaving the bathtub is the flux of the water flowing out of the drain: Flux out of V d S V k da da Area π cm 3 s 1. b Let W be the closed region bounded by the hemisphere of radius 1 lying below the xy-plane and oriented downward and the disk in the xy-plane representing the drain. Since both and are oriented downward, we have W and the ivergence Theorem gives V dv V d S V d S V d S V d S π. W W Therefore, V d S π cm 3 s 1. c Since is oriented clockwise, we parameterize the circle by γ : [, π] R 3 with γt : sint ı cost j. On the drain, we have z and 1 U d r y ı x j x y k d r 1 d We have π cost ı sint j 1 π k cost ı sint j dt U det ı j k x y z y z 1 x z 1 x y z 1 y xz yz x z 1 ı z 1 j 1 z 1 k cm s 1. Since U V, Stokes Theorem implies that U d r U d S V d S. dt π cm 3 s 1.