Flade- og rum-integraler
|
|
- Malene Holst
- 7 år siden
- Visninger:
Transkript
1 enote 23 1 enote 23 Flade- og rum-integraler Flade og rumintegraler opstilles her på stort set samme måde som kurve- og planintegralerne i enote 22, som derved sammen med den grundlæggende generelle indførelse i Riemann-integralerne enote 21 danner basis for nærværende enote. Udgangspunktet for bestemmelse af flade- og rum-integralerne er fladernes og de rumlige områders respektive parameterfremstillinger. Til hver parameterfremstillling hører en Jacobi-funktion og det er denne funktion der benyttes til opstilling og beregning af integralerne Flade-integraler En parametriseret flade i rummet er givet ved en parameterfremstilling som meget ligner parameterfremstillingerne for plane områder, jvf. enote 22. Forskellen er dog den helt essentielle, at her er også z-koordinaten en funktion af de to parameterværdier u og v: F r : r(u, v) = (x(u, v), y(u, v), z(u, v)) R 3, u [a, b], v [c, d], (23-1) hvor x(u, v), y(u, v), og z(u, v) er givne glatte funktioner af de to variable u og v. Eksempel 23.1 Graf-flader for funktioner af to variable En funktion h(x, y) af to variable (x, y) R 2 har en grafflade F i rummet, som let kan parametriseres på den anviste form: F : r(u, v) = (u, v, h(u, v)), u R, v R. (23-2) Typisk er vi kun interesserede i et udsnit af sådanne graf-flader, f.eks. det udsnit, der ligger over et rektangel i (x, y) planen: x [a, b], y [c, d]. Det udsnit parametriseres lige så let som hele graffladen: F : r(u, v) = (u, v, h(u, v)), u [a, b], v [c, d]. (23-3)
2 enote FLADE-INTEGRALER 2 Figur 23.1: Graf-fladen for funktionen h(x, y) = x 2 y 2 + y dels over kvadratet (x, y) [ 1, 1] [ 1, 1] og dels over cirkelskiven med radius 1 og centrum i (0, 0) i ((x, y))-planen. Hvis vi derimod er interesserede i det udsnit af graffladen som ligger over cirkelskiven med radius a og centrum i (0, 0) så må vi først parametrisere cirkelskiven i (x, y)-planen med de to parametre u og v, hvorefter grafflade-udsnittet kan præsenteres ved at løfte cirkelskivepunkterne til den korrekte højde med funktionen h(x, y): F : r(u, v) = (u cos(v), u sin(v), h (u cos(v), u sin(v))), (23-4) hvor parametrene u og v nu gennemløber parameterområdet for cirkelskiveparametriseringen: u [0, a], v [ π, π]. (23-5) I analogi med planintegralerne (jvf. enote 22) definerer vi nu fladeintegralerne således:
3 enote FLADE-INTEGRALER 3 Definition 23.2 Fladeintegralet Lad f (x, y, z) betegne en kontinuert funktion i R 3. Fladeintegralet af funktionen f (x, y, z) over den parametriserede flade F r defineres ved F r f dµ = d b hvor Jacobi-funktionen Jacobi r (u, v) c a f (r(u, v)) Jacobi r (u, v) du dv, (23-6) Jacobi r (u, v) = r u(u, v) r v(u, v) (23-7) er arealet af det parallelogram, der på stedet r(u, v) udspændes af de to tangentvektorer r u(u, v) og r v(u, v) til de respektive koordinatkurver igennem punktet r(u, v) på fladen. Definition 23.3 Regulær parameterfremstilling Parameterfremstillingen (23-1) siges at være en regulær parameterfremstilling hvis der gælder følgende: Jacobi r (u, v) > 0 for alle u [a, b], v [c, d]. (23-8) Definition 23.4 En-entydig parameterfremstilling Som for parametriserede kurver siges parameterfremstillingen i (23-1) at være enentydig hvis forskellige punkter i definitionsmængden afbildes i forskellige punkter i billedmængden. Eksempel 23.5 Kugleflade-parametrisering Hele kuglefladen med radius R og centrum i (0, 0, 0) kan parametriseres med geografiske parametre således: S R : r(u, v) = (R sin(u) cos(v), R sin(u) sin(v), R cos(u)), (23-9) hvor u [0, π] og v [ π, π].
4 enote FLADE-INTEGRALER Figur 23.2: Enheds-kuglefladen og en del af enheds-kuglefladen. Delen er konstrueret ved at indskrænke parameterdomænet til (u, v) [π/3, 2π/3] [ 2π/3, 2π/3]. Jacobi-funktionen hørende til denne parametrisering fa s af følgende beregninger: r0u = R (cos(u) cos(v), cos(u) sin(v), sin(v)) r0v, = R ( sin(u) sin(v), sin(u) cos(v), 0), Jacobir (u, v) = r0u r0v (23-10) 2 = R sin(u). Denne parametrisering er hverken regulær overalt eller en-entydig i det givne parameteromra de. Hvorfor ikke? Hvor og hvordan er der brud pa regulariteten? Hvor og hvordan er der brud pa en-entydigheden? Se afnit afsnit 20.4 i enote 20. Eksempel 23.6 Grafflader Enhver standard-parametrisering af en grafflade for en glat funktion h( x, y) af to variable er en-entydig og regulær overalt. Hvis vi ser pa standard-parametriseringen r(u, v) = (u, v, h(u, v)), u [ a, b], v [c, d] (23-11) fa r vi Jacobifunktionen ved følgende generelle beregning: r0u (u, v) = (1, 0, h0u (u, v)) r0v (u, v) r0u (u, v) r0v (u, v) = = Jacobir (u, v) =, (0, 1, h0v (u, v)), ( h0u (u, v), h0v (u, v), 1) q (23-12), 1 + (h0u (u, v))2 + (h0v (u, v))2 = som jo klart er positiv for alle (u, v) i parameter-omra det. q 1 + h(u, v) 2,
5 enote FLADE-INTEGRALER 5 Definition 23.7 Areal af flade Arealet af den parametriserede flade F r : r(u, v) = (x(u, v), y(u, v), z(u, v)), u [a, b], v [c, d] defineres som fladeintegralet af den konstante funktion 1 over fladen: d b Areal(F r ) = 1 dµ = F r c a Jacobi r (u, v) du dv. (23-13) Eksempel 23.8 Areal af graf-flader Arealet af graffladen for funktionen h(x, y) over det rektangulære område [a, b] [c, d] i (x, y)-planen er derfor: Areal( F) = F 1 dµ = d b c a Jacobi r (u, v) du dv, (23-14) hvor sådan at F = F r : r(u, v) = (u, v, h(u, v)), u [a, b], v [c, d], (23-15) Jacobi r (u, v) = 1 + h(u, v) 2 Areal( F) = d b c a 1 + h(u, v) 2 du dv. (23-16) Opgave 23.9 Bestem arealet af den del af graffladen for funktionen h(x, y) = x + y 1 som ligger over kvadratet (x, y) [0, 1] [0, 1] i (x, y)-planen. Bemærk, at denne del af graffladen er et plant parallelogram. Brug dels dobbelt-integration som i eksempel 23.8 og dels den klassiske arealbestemmelse ved hjælp af grundlinje og højde. Opgave Bestem arealet af den del af graffladen for funktionen h(x, y) = x + y 1 som ligger over den cirkelskive i (x, y)-planen som har radius 1/2 og centrum i (1/2, 1/2). Bemærk, at denne del af graffladen er et plant område, som er afgrænset af en ellipse.
6 enote FLADE-INTEGRALER 6 Figur 23.3: Dele af en plan grafflade. Opgave Bestem arealet af den del af graf-fladen for funktionen h(x, y) = x y som ligger over kvadratet (x, y) [ 1, 1] [ 1, 1] i (x, y)-planen. Eksempel Areal af kugleflade En del af en kugleflade med radius R og centrum i (0, 0, 0) er parametriseret således: Ŝ : r(u, v) = (R sin(u) cos(v), R sin(u) cos(v), R cos(u)), (23-17) hvor u [a, b] [0, π] og v [c, d] [ π, π]. Arealet af den del af kuglefladen er så, idet Jacobi r (u, v) = R 2 sin(u): Areal(Ŝ) = d b c a R 2 sin(u) du dv = R 2 (d c) [ cos(u)] u=b u=a = R 2 (d c) (cos(a) cos(b)). (23-18) Specielt får vi derfor også arealet af hele kuglefladen med a = 0, b = π, c = π, og d = π: Areal(S R ) = 4π R 2. (23-19)
7 enote FLADE-INTEGRALER Motivering af fladeintegralet Hvis vi i stil med motiveringen af kurveintegralet deler begge intervallerne [a, b] og [c, d] i henholdsvis n og m lige store dele, så har hvert u-delinterval længden δ u = (b a)/n og hvert v-delinterval har længden δ v = (d c)/m. Tilsvarende bliver delepunkternes koordinater i (u, v)-parameterområdet (som jo er rektanglet [a, b] [c, d] i R 2 ) - jvf. afsnittet om dobbelt-integralsummer i enote 21: (u 1, v 1 ) = (a, c), (u 1, v j ) = (a, c + (j 1)δ v ), (u i, v 1 ) = (a + (i 1)δ u, c), (u i, v j ) = (a + (i 1)δ u, c + (j 1)δ v ),... (b, d) = (a + nδ u, c + mδ v ). (23-20) Med hvert af disse faste punkter (u i, v j ) som udviklingspunkt kan vi betragte Taylor s grænseformel for hver af de 3 koordinat-funktioner for r(u, v) = (x(u, v), y(u, v), z(u, v)) til første orden med tilhørende epsilon-funktioner: r(u, v) = r(u i, v j ) + r u(u i, v j ) (u u i ) + r v(u i, v j ) (v v j ) + ρ ij ε ij (u u i, v v i ), hvor u [ u i, u i + δ u ], v [ v j, v j + δ v ]. Her betegner ρij = (23-21) (u u i ) 2 + (v v j ) 2 afstanden mellem det variable punkt (u, v) og det faste udviklingspunkt (u i, v j ) i parameterområdet. Der gælder her, at ε ij (u u i, v v j ) (0, 0, 0) = 0 for (u u i, v v j ) (0, 0). Hvert delrektangel [u i, u i + δ u ] [v j, v j + δ v ] afbildes på flade-stykket r(u, v), u [u i, u i + δ u ], v [v j, v j + δ v ] og dette fladestykke kan vi approksimere med den lineære del af udtrykket i (23-21), som fås ved at fjerne ε ij -bidraget fra højre side i (23-21): r app ij (u, v) = r(u i, v j ) + r u(u i, v j ) (u u i ) + r v(u i, v j ) (v v j ), (23-22) hvor u og v stadig gennemløber del-intervallerne u [ u i, u i + δ u ], v [ v j, v j + δ v ]. Disse lineære approksimationer er parallelogrammer, som udspændes af de to tangentvektorer r u(u i, v j ) δ u og r v(u i, v j ) δ v. Se Figur 23.4 hvor de approksimerende parallelogrammer er vist for en parametrisering af en kegleflade.
8 enote FLADE-INTEGRALER 8 Areal Hvert enkelt af de ialt n m approksimerende parallelogrammer har et areal. Arealet af det (i, j) te parallelogram er længden af krydsproduktet af de to vektorer, der udspænder det pågældende parallelogram: Areal ij = (r u(u i, v j ) δ u ) (r v(u i, v j ) δ v ) = Jacobi r (u i, v j ) δ u δ v. (23-23) Opgave Bevis denne påstand: Arealet af et parallelogram er længden af krydsproduktet af de to vektorer, der udspænder parallelogrammet. Summen af disse ialt n m arealer er klart en god approksimation til arealet af hele fladestykket, således at vi har Areal app (n, m) = m n j=1 i=1 Areal ij = m n j=1 i=1 Jacobi r (u i, v j ) δ u δ v. (23-24) Da ovenstående sum er en dobbelt integralsum for den kontinuerte funktion Jacobi r (u, v) over parameter-rektanglet [a, b] [c, d] får vi i grænsen, hvor n og m begge går mod uendelig (jvf. enote 21): d b Areal app (n, m) Areal = Jacobi r (u, v) du dv = 1 dµ for n, m. c a F r (23-25) Dette er begrundelsen for definitionen af arealet af en parametriseret flade som angivet ovenfor, nemlig som fladeintegralet af den konstante funktion 1. Opgave Vis, at den givne parameterfremstilling i figur 23.4 hverken er regulær eller en-entydig i det givne parameterområde. Overvej, om der findes en regulær parameterfremstilling for keglefladen. Opgave Hvorfor er de approksimerende parallelogrammer på den øvre halvdel af keglefladen i figur 23.4 mindre end de tilsvarende parallelogrammer (med samme afstand til toppunktet) på den nedre halvdel?
9 enote FLADE-INTEGRALER Figur 23.4: Kegle-fladen er givet ved parameterfremstillingen r(u, v) = (u cos(v), u sin(v), u), u [ 1, 1], v [ π, π ]. Et system af koordinatkurver pa fladen er vist til venstre og de tilsvarende areal-approksimerende parallelogrammer er vist til højre. Opgave Vis, at de approksimerende parallelogrammer i figur 23.5 alle er kvadrater. Massen af en flade Hvis vi nu antager, at hvert enkelt parallelogram i (23-22) tildeles en konstant massetæthed givet ved værdien af funktionen f ( x, y, z) i parallelogrammets kontaktpunkt med fladen, sa fa r vi massen af det (i, j) te parallelogram : Mij = f ( x (ui, v j ), y(ui, v j ), z(ui, v j )) Jacobir (ui, v j ) δu δv = f (r(ui, v j )) Jacobir (ui, v j ) δu δv (23-26). Den totale masse af hele systemet af parallelogrammer er derfor følgende, som er en god approksimation til massen af hele fladen na r denne gives massetætheden f (r(u, v)) i punktet r(u, v). m Mapp (n, m) = m n Mij j =1 i =1 = n f (r(ui, v j )) Jacobir (ui, v j ) δu δv. (23-27) j =1 i =1 Dette er en dobbelt integralsum for den kontinuerte funktion f (r(u, v)) Jacobir (u, v) over parameter-rektanglet [ a, b] [c, d]. Vi fa r altsa i grænsen, hvor n og m ga r mod uendelig: Mapp (n, m) M = Z dz b c a f (r(u, v)) Jacobir (u, v) du dv for n, m. (23-28)
10 enote FLADE-INTEGRALER 10 Figur 23.5: Denne vindelflade er givet ved parameterfremstillingen r(u, v) = (sinh(u) cos(v), sinh(u) sin(v), v). Figuren viser også en approksimation af fladen med parallelogrammer, som faktisk alle er kvadrater af forskellig størrelse. Se opgave Dermed har vi motiveret definitionen af massen af en parametriseret flade med massetætheden f (r(u, v)) og dermed også den generelle definition af fladeintegralet, definition Omdrejningsflader Omdrejningsflader er de specielle flader, der fremkommer ved at dreje en plan kurve omkring en ret linje (omdrejningsaksen) som også ligger i samme plan. Kurven kaldes en profil-kurve eller en frembringer-kurve. Det antages, at profilkurven ikke skærer omdrejningsaksen. Profilkurven vælges typisk i (x, z)-planen og drejes om z-aksen i et (x, y, z)-koordinatsystem. Profil-kurven kan så repræsenteres ved en parameterfremstilling således: G p : p(u) = (g(u), 0, h(u)) R 3, u [a, b], (23-29) hvor g(u) > 0 og h(u) er givne funktioner af parameteren u. Den omdrejningsflade, der fremkommer ved at dreje G p en hel gang omkring z-aksen har derfor parameterfremstillingen: FG r : r(u, v) = (g(u) cos(v), g(u) sin(v), h(u)), u [a, b], v [ π, π]. (23-30)
11 enote FLADE-INTEGRALER 11 Figur 23.6: Omdrejnings-fladen her er givet ved parameterfremstillingen r(u, v) = (g(u) cos(v), g(u) sin(v), h(u)), u [ π, π], v [ π, π], hvor g(u) = sin(u) og h(u) = u. Opgave Vis, at Jacobifunktionen Jacobi r (u, v) for parameterfremstillingen r(u, v) for den generelle omdrejningsflade FG r i (23-30) er givet ved Jacobi r (u, v) = g(u) (h (u)) 2 + (g (u)) 2. (23-31) Eksempel Torus-areal En given torus er parametriseret på følgende måde: T : r(u, v) = (g(u) cos(v), g(u) sin(v), h(u)), u [ π, π], v [ π, π], (23-32) hvor g(u) = 2 + cos(u) og h(u) = sin(u). Jacobifunktionen er Jacobi r (u, v) = g(u) så arealet af denne torus er simpelthen: Areal(T ) = π π (h (u)) 2 + (g (u)) 2 = 2 + cos(u), (23-33) π π (2 + cos(u)) du dv = 8π 2. (23-34)
12 enote RUM-INTEGRALER Figur 23.7: Denne sa kaldte torus er omdrejningsfladen givet ved parameterfremstillingen r(u, v) = ( g(u) cos(v), g(u) sin(v), h(u)), u [ π, π ], v [ π, π ], hvor nu g(u) = 2 + cos(u) og h(u) = sin(u). Hvis vi belaster denne torus med en vægtfunktion, massetæthed, givet ved funktionen f ( x, y, z) = 2 + z fa r vi den totale vægt af torusen: M(T ) = Z π Z π π π (2 + sin(u)) (2 + cos(u)) du dv = 16π 2. (23-35) 23.2 Rum-integraler Et parametriseret rumligt omra de er pa samme ma de som kurver og flader givet ved en parameterfremstilling, nu med følgende form hvor de tre koordinatfunktioner x, y, og z nu er funktioner af de ialt 3 parameter-variable u, v, og w: Ωr : r(u, v, w) = ( x (u, v, w), y(u, v, w), z(u, v, w)) R3 u [ a, b], v [c, d], w [h, l ]., (23-36)
13 enote RUM-INTEGRALER 13 Figur 23.8: Denne torus er den samme som i figur 23.7, men er her givet vægtfunktionen f (x, y, z) = 2 + z. Den totale masse af den vægtede torus er M = 16π 2. Definition Rumintegral Lad f (x, y, z) betegne en kontinuert funktion i R 3. Rumintegralet af funktionen f (x, y, z) over det parametriserede rumlige område Ω r defineres ved Ω r f dµ = l d b h c hvor Jacobi-funktionen Jacobi r (u, v, w) nu er givet ved a f (r(u, v, w)) Jacobi r (u, v, w) du dv dw, (23-37) Jacobi r (u, v, w) = (r u(u, v, w) r v(u, v, w)) r w(u, v, w). (23-38) Det vil sige, Jacobi r (u, v, w) er volumenet (her beregnet som et rumprodukt) af det parallelepipedum, der på stedet r(u, v, w) udspændes af de tre koordinatkurvetangentvektorer r u(u, v, w), r v(u, v, w) og r w(u, v, w).
14 enote RUM-INTEGRALER 14 Opgave Vis, at Jacobifunktionen Jacobi r (u, v, w) også kan findes som den numeriske værdi af determinanten af den matrix, der som søjler har koordinaterne for de tre vektorer r u(u, v, w), r v(u, v, w) og r w(u, v, w). Definition Regulær parameterfremstilling Parameterfremstillingen i (23-36) kaldes en regulær parameterfremstilling hvis Jacobi r (u, v, w) > 0 for alle u [a, b], v [c, d], w [h, l]. Definition En-entydig parameterfremstilling Som for kurver og flader vil vi kalde parameterfremstillingen i (23-36) en-entydig hvis forskellige punkter i definitionsmængden afbildes i forskellige punkter i billedmængden. Definition Rumfang, volumen Volumenet eller rumfanget af det rumlige område Ω r : r(u, v, w) = (x(u, v, w), y(u, v, w), z(u, v, w)), (23-39) hvor u [a, b], v [c, d], og w [h, l], (23-40) defineres som rumintegralet af den konstante funktion 1: l d b Vol(Ω r ) = 1 dµ = Ω r h c a Jacobi r (u, v, w) du dv dw. (23-41) Opgave Vis, at parameterfremstillingen i figur 23.9 er regulær og en-entydig.
15 enote RUM-INTEGRALER 15 Figur 23.9: Billeder af det rumlige område givet ved parameterfremstillingen r(u, v, w) = (u v cos(w), u v sin(w), 1 2 (u2 v 2 )), u [ 1 2, 1], v [ 1 2, 1], w [π, 2π] Motivering af rumintegralet Intervallerne [a, b], [c, d] og [h, l] inddeles i henholdsvis n, m og q lige store dele. Så har hvert u-delinterval længden δ u = (b a)/n, hvert v-delinterval har længden δ v = (d c)/m og hvert w-interval har længden δ w = (l h)/q. Tilsvarende bliver delepunkternes koordinater i (u, v, w)-parameterområdet (som her er det retvinklede kasseområde [a, b] [c, d] [h, k] i R 3. (u 1, v 1, w 1 ) = (a, c, h),... (u i, v j, w k ) = (a + (i 1)δ u, c + (j 1)δ v, h + (k 1)δ w ),... (b, d, l) = (a + nδ u, c + mδ v, h + qδ w ). (23-42) Med hvert af disse faste punkter (u i, v j, w k ) som udviklingspunkt kan vi igen bruge Taylors grænseformel for hver af de 3 koordinat-funktioner for r(u, v, w) = (x(u, v, w), y(u, v, w), z(u, v, w))
16 enote RUM-INTEGRALER 16 til første orden og med tilhørende epsilon-funktioner: r(u, v, w) = r(u i, v j, w k ) + r u(u i, v j, w k ) (u u i ) + r v(u i, v j, w k ) (v v j ) + r w(u i, v j, w k ) (w w k ) + ρ ijk ε ijk (u u i, v v j, w w k ), (23-43) hvor u [ u i, u i + δ u ], v [ v j, v j + δ v ], w [ wj, w j + δ w ]. Afstanden mellem det variable punkt (u, v, w) og det faste punkt (u i, v j, w k ) i parameterområdet betegnes med ρ ijk og vi har som før ε ijk (u u i, v v j, w w k ) 0 for (u u i, v v j, w w k ) (0, 0, 0). Hvert parameter-delområde eller delkasse [u i, u i + δ u ] [v j, v j + δ v ] [w k, w k + δ w ] afbildes på det rumlige billed-område r(u, v, w), u [u i, u i + δ u ], v [v j, v j + δ v ], w [w k, w k + δ w ] i billedrummet og dette område kan vi approksimere med den lineære del af udtrykket i (23-43), som fås ved at fjerne ε ijk -bidraget fra højre side i (23-43): r app ijk (u, v, w) = r(u i, v j, w k ) + r u(u i, v j, w k ) (u u i ) + r v(u i, v j, w k ) (v v j ) + r w(u i, v j, w k ) (w w k ), (23-44) hvor vi stadig har at u [ u i, u i + δ u ], v [ v j, v j + δ v ], w [ wj, w j + δ w ]. Disse lineære rumlige approksimationer er parallelepipeda, som udspændes af de tre tangentvektorer r u(u i, v j, w k ) δ u, r v(u i, v j, w k ) δ v og r w(u i, v j, w k ) δ w. Volumen Hvert enkelt af de ialt n m q approksimerende parallelepipeda har et volumen. Volumenet af det (i, j, k) te parallelepipedum er den numeriske værdi af rumproduktet af de tre vektorer, der udspænder det pågældende parallelepipedum: Vol ijk = ( (r u(u i, v j, w k ) δ u ) (r v(u i, v j, w k ) δ v ) ) (r w(u i, v j, w k ) δ w ) = Jacobi r (u i, v j, w k ) δ u δ v δ w. (23-45) Opgave Bevis denne påstand: Volumenet af et parallelepipedum er den numeriske værdi af rumproduktet af de tre udspændende vektorer.
17 enote RUM-INTEGRALER Summen af de ialt n m q volumener er en god approksimation til volumenet af hele det rumlige omra de, sa ledes at vi har q Volapp (n, m, q) = m n Volijk k =1 j =1 i =1 q m n = (23-46) Jacobir (ui, v j, wk ) δu δv δw. k =1 j =1 i =1 Da ovensta ende sum er en tredobbelt integralsum for den kontinuerte funktion af de tre variable, Jacobir (u, v, w), over parameter-kassen [ a, b] [c, d] [h, l ] fa r vi i grænsen, hvor n, m og q alle ga r mod uendelig: Volapp (n, m, q) Vol = Z lz dz b h c a Jacobir (u, v, w) du dv dw for n, m, q. (23-47) Dette er begrundelsen for definitionen af volumenet af et parametriseret omra de i rummet som angivet ovenfor, nemlig som rumintegralet af den konstante funktion 1. Figur 23.10: To forskellige delvise kugle-fyldninger med parallelepipeda. Se Opgave
18 enote RUM-INTEGRALER 18 Opgave Kugle-parameterfremstillingerne i figur er henholdsvis følgende: r 1 (u, v, w) = [ w sin(u) cos(v), w sin(u) sin(v), w cos(u) ] r 2 (u, v, w) = [ w sin(v) cos(u + v), w sin(v) sin(u + v), w cos(v) ], hvor parameterintervallerne i begge tilfælde er givet ved: u [ π, 0], v [0, π], w [0, 1]. Bestem Jacobi-funktionerne for hver af de to parameterfremstillinger, og vis, at begge de viste rumlige områder har volumenet 2π/3, altså præcis halvdelen af hele enheds-kuglens volumen. Masse Hvis vi nu antager, at hvert enkelt parallelepipedum givet ved (23-44) tildeles en konstant massetæthed som er givet ved værdien af funktionen f (x, y, z) på stedet r(u i, v j, w k ), så bliver massen af det (i, j, k) te parallelepipedum: M ijk = f (x(u i, v j, w k ), y(u i, v j, w k ), z(u i, v j, w k )) Jacobi r (u i, v j, w k ) δ u δ v δ w = f (r(u i, v j, w k )) Jacobi r (u i, v j, w k ) δ u δ v δ w. (23-48) Den totale masse af hele systemet af appproksimerende parallelepipeda er derfor følgende, som nødvendigvis er en god approksimation til massen af hele det rumlige område: M app (n, m, q) = = q k=1 q k=1 m j=1 m j=1 n i=1 n i=1 M ijk f (r(u i, v j, w k )) Jacobi r (u i, v j, w k ) δ u δ v δ w. (23-49) Dette er en tredobbelt integralsum for den kontinuerte funktion f (r(u, v, w)) Jacobi r (u, v, w) over parameter-kassen [a, b] [c, d] [h, l]. Vi får i grænsen, hvor n, m og q går mod uendelig: M app (n, m, q) M = for n, m, q. l d b h c a f (r(u, v, w)) Jacobi r (u, v, w) du dv dw (23-50) Dermed har vi motiveret definitionen af massen af et parametriseret område med massetætheden f (r(u, v, w)) og dermed også den generelle definition af rumintegralet.
19 enote RUM-INTEGRALER 19 Opgave I figur betragtes følgende parametrisering af et rumligt område: r(u, v, w) = (u sin(v) cos(w), u sin(v) sin(w), u cos(v)), (23-51) hvor u [1/2, 1], v [π/3, 2π/3], og w [ π, π]. Ved afbildning af det kasseformede parameterområde forventes ialt 6 sideflader for billed-mængden, dvs. for det rumlige område, der fremkommer ved parameterfremstillingen. Vi ser på figuren kun tre af de 6 sideflader. Hvor er de andre og hvordan ser de ud? Figur 23.11: Dette rumlige område er givet ved parameterfremstillingen r(u, v, w) = (u sin(v) cos(w), u sin(v) sin(w), u cos(v)), u [1/2, 1], v [π/3, 2π/3], w [ π, π]. Parameterkassen, koordinatkurverne, billedet af det rumlige område ved parameterfremstillingen og et system af volumen-approksimerende parallellepipida er vist. Eksempel Rumfang af massiv ellipsoide En massiv ellipsoide med halvakser a, b, og c har en parameterfremstilling: r(u, v, w) = (a u sin(v) cos(w), b u sin(v) sin(w), c u cos(v)), (23-52) hvor u [0, 1], v [0, π] og w [ π, π]. Jacobi-funktionen for denne parametrisering er Jacobi(u, v, w) = abc u 2 sin(v), og deraf følger volumenet ved tredobbelt integration: Vol(Ω r ) = 1 dµ Ω r = π = abc π 1 π 0 π Jacobi r (u, v, w) du dv dw 0 π 1 π 0 0 = 4 3 π abc. u 2 sin(v) du dv dw (23-53)
20 enote RUM-INTEGRALER 20 Figur 23.12: Dette rumlige område er et rumvinkel -udsnit af kuglefladen repræsenteret ved r(u, v, w) = (u sin(v) cos(w), u sin(v) sin(w), u cos(v)), u [0, 1], v [0, π/6], w [ π, π]. For en massiv kugle B a med radius a får vi derfor rumfanget Vol(B a ) = 4 3 π a3. (23-54) Eksempel Graf-flade-afgrænset rumligt område En positiv funktion h(x, y) af to variable (x, y) har en grafflade, der over et givet område P i (x, y)-planen afgrænser et rumligt område. Det er let at parametrisere det rumlige område, når først det plane område er parametriseret. Hvis det plane område er givet ved et rektangel (x, y) [a, b] [c, d] har vi parameterfremstillingen for det rumlige område: Ω r : r(u, v, w) = (u, v, w h(u, v)), (u, v) [a, b] [c, d], w [0, 1]. (23-55) Jacobifunktionen er særlig simpel: Jacobi r (u, v, w) = ((1, 0, w h u(u, v)) (0, 1, w h v(u, v))) (0, 0, h(u, v)) = ((1, 0, ) (0, 1, )) (0, 0, h(u, v)) = h(u, v). (23-56) Rumfanget af det rumlig område, som graf-fladen afgrænser sammen med det plane område i (x, y)-planen er derfor: Vol(Ω r ) = 1 d b 0 c a h(u, v) du dv dw = d b c a h(u, v) du dv. (23-57)
21 enote RUM-INTEGRALER 21 Hvis det plane område P i (x, y)-planen ikke er et rektangel som ovenfor, må vi først parametrisere P. Vi antager derfor nu, at det plane område P er billedet af et rektangulært parameterområde ved en vektorfunktion r: P : r(u, v) = (ξ(u, v), η(u, v)), u [a, b], v [c, d], (23-58) hvor ξ(u, v) og η(u, v) er givne funktioner af u og v. Så er det rumlige område imellem P og graffladen for h(x, y) givet ved parameterfremstillingen: Ω r : r(u, v, w) = (ξ(u, v), η(u, v), w h(ξ(u, v), η(u, v))), (23-59) hvor (u, v) [a, b] [c, d] og w [0, 1] med tilhørende Jacobi-funktion: Jacobi r (u, v, w) = = ((ξ u(u, v), η u(u, v), ) (ξ v(u, v), η v(u, v), )) (0, 0, h(ξ(u, v), η(u, v))) = h(ξ(u, v), η(u, v)) Jacobi r (u, v). (23-60) Rumfanget af det rumlig område, som graf-fladen afgrænser sammen med det plane område i (x, y)-planen er derfor i denne mere generelle situation: Vol(Ω r ) = = 1 d b 0 c d b c a a h(ξ(u, v), η(u, v)) Jacobi r (u, v) du dv dw h(ξ(u, v), η(u, v)) Jacobi r (u, v) du dv. (23-61) Eksempel Planetariet Rumfanget i en cylinder mellem to plane afskæringer (se figur 23.13) er bestemt ved parameterfremstillingen: Ω r : r(u, v, w) = (ξ(u, v), η(u, v), w h(ξ(u, v), η(u, v))), (23-62) hvor højdefunktionen er h(x, y) = 2 x y, parametrene er (u, v) [0, 1] [ π, π], w [0, 1], og det cirkulære grundareal er givet ved P : r(u, v) = (u cos(v), u sin(v)), u [0, 1], v [ π, π] (23-63) med Jacobi-funktionen således at Vol(Ω r ) = = = = = π 1 π 0 π 1 π 0 π 1 π π π π π 0 = 2 π. Jacobi r (u, v) = u, (23-64) h(ξ(u, v), η(u, v)) Jacobi r (u, v) du dv (2 u cos(v) u sin(v)) u du dv (2u u 2 cos(v) u 2 sin(v)) du dv [ 1 cos(v) ( [ u 2] [ ] u=1 1 u=1 u=0 3 u3 u=0 (1 13 cos(v) 13 ) sin(v) dv 3 u3 ] u=1 u=0 sin(v)) dv (23-65)
22 enote OMDREJNINGSLEGEMER 22 Figur 23.13: Planetariet er afgrænset af graffladen for f (x, y) = 2 x y over en cirkulær grundplan i (x, y)-planen med radius 1 og centrum i (0, 0). Rumfanget er 2π. Bemærk, at det rumfang også vha. symmetri kan findes meget lettere som halvdelen af rumfanget af den cylinder, der har samme grundflade og er skåret vinkelret i højden Omdrejningslegemer Omdrejningslegemer er de specielle rumlige områder, der fremkommer ved at dreje et plant område (f.eks. defineret i (x, z)-planen) omkring en omdrejningsakse i samme plan (z-aksen), som antages at ligge udenfor området. Jævnfør definitionen af omdrejningsflader i afsnit Det plane område - profilområdet - repræsenteres ved en parameterfremstilling således: P r : r(u, v) = (g(u, v), 0, h(u, v)) R 3, u [a, b], v [c, d], (23-66) hvor g(u, v) > 0 og h(u, v) er givne funktioner af parametrene u og v. Det rumlige område, det legeme, der fremkommer ved at dreje profilområdet en hel gang omkring z-aksen har derfor parameterfremstillingen: ΩP r : r(u, v, w) = (g(u, v) cos(w), g(u, v) sin(w), h(u, v)) R 3, u [a, b], v [c, d], w [ π, π]. (23-67) Figur 23.9 viser halvdelen af et omdrejningslegeme. Figur viser overfladen af et omdrejningslegeme defineret ved brug af kuglekoordinater. Cylinder-koordinater i
23 enote OMDREJNINGSLEGEMER 23 Figur 23.14: Et planetarium med en lidt mere kompliceret tag-graf-flade; den benyttede funktion er her f (x, y) = y 2 x 2 + 2x + 3. Rumfanget er ca rummet giver tilsvarende velkendte omdrejningslegemer som f.eks. det, der er vist i figur Opgave Vis, at Jacobifunktionen Jacobi r (u, v, w) for parameterfremstillingen r(u, v, w) for det generelle omdrejningslegeme ΩP r i (23-67) er givet ved Jacobi r (u, v, w) = g(u, v) g u(u, v) h v(u, v) h u(u, v) g v(u, v). (23-68) Opgave En omdrejnings-flaske (eller -fad?) er (pånær bunden) givet ved sin profilkurves parameterfremstilling i (x, z) planen således: G r : r(u) = (g(u), 0, h(u)) R 3, u [0, 1], (23-69) hvor g(u) = 2(R 1 R 2 )u 3 + 3(R 2 R 1 )u 2 + R 1 h(u) = H u, (23-70) for passende valg af positive konstanter R 1, R 2, og H. 1. Plot forskellige versioner af disse omdrejningsflader, se f.eks. figur
24 enote FLERE ARKITEKTONISK MOTIVEREDE RUMLIGE OMRÅDER 24 Figur 23.15: Cylinderkoordinatiseret rumligt område givet ved parameterfremstillingen r(u, v, w) = (g(u, v) cos(w), g(u, v) sin(w), h(u, v)), u [0, 1 2 ], v [ 1 2, 1 2 ], w [ π, π], hvor g(u, v) = u og h(u, v) = v. 2. Vis, at omdrejningsfladen står vinkelret på (x, y) planen for ethvert valg af positive konstanter R 1, R 2, og H. 3. Hvor meget rumfang (vand, f.eks.) kan omdrejningsfladen indeholde for givne værdier af positive konstanter R 1, R 2, og H? 4. Hvad er arealet af overfladen af omdrejningsfladen + bund for givne værdier af positive konstanter R 1, R 2, og H? 5. Hvilke(t) valg af konstanter giver mest rumfang i forhold til det totale overfladeareal? 23.4 Flere arkitektonisk motiverede rumlige områder Opgave Inspireret af Malmø s Turning Torso er det en interessant opgave at finde rumfang og overfladeareal af forskellige snoede bygningsværker: 1. Find en parameterfremstilling for det rumlige område, der er vist i figur til venstre. Vælg selv dimensionerne på din bygning, dvs. grundflade og højde. Vink: De opadgående sidelinjer er skruelinjer, se eksempel 22.3 i enote Hvad er rumfanget af din bygning? 3. Hvad er overfladearealet af bygningens sidevægge?
25 enote FLERE ARKITEKTONISK MOTIVEREDE RUMLIGE OMRÅDER 25 Figur 23.16: Dele af henholdsvis omdrejnings-flaske og -fad, se Opgave Med fastholdt højde og tværsnitsfigur: Vis, at rumfanget er uafhængig af drejningstallet (det antal gange tværsnitsfiguren drejes fra bund til top - for Torsoen er drejningstallet 1/5). Hvordan afhænger overfladearealet af drejningstallet? Med hvilket drejningstal fa s det største volumen i forhold til det totale overfladeareal (af sidevæggene)? Opgave Find parameterfremstillinger af de to (højeste) ta rne der vises i figur Vælg selv dimensionerne. Vink: Ta rnet i venstre billede har elliptiske tværsnit. Find rumfang og overfladeareal for hver af bygningerne.
26 enote FLERE ARKITEKTONISK MOTIVEREDE RUMLIGE OMRÅDER 26 Figur 23.17: Fem-kantet Turning Torso model og the real thing in Malmø. Figur 23.18: Chinese Canadian projekt.
27 enote OPSUMMERING Opsummering Vi har i denne enote opstillet de begreber og metoder der gør det muligt at beregne (vægtede) arealer og rumfang af henholdsvis flader og rumlige områder for så vidt de er givet ved parameterfremstillinger ud fra rektangulære og kasseformede parameterområder. En række eksempler og opgaver viser hvordan meget forskellige flader og områder kan parametriseres ved rimeligt simple vektorfunktioner r(u, v) og r(u, v, w). Når først en relevant parametrisering er opstillet er resten kun et spørgsmål om at beregne den tilhørende Jacobifunktion Jacobi r (u, v) eller Jacobi r (u, v, w), gange den med en eventuel vægtfunktion f (x, y, z) restringeret til parametriseringens billedmængde i rummet, og til sidst beregne dobbelt- eller tredobbelt- integralet af dette produkt over parameter-rektanglet eller parameter-kassen: For en flade F r med parameterfremstillingen F r : r(u, v) = (x(u, v), y(u, v), z(u, v)) R 3, u [a, b], v [c, d] (23-71) er integralet af (vægt-)funktionen f (x, y, z) over fladen givet ved: F r f dµ = d b hvor Jacobi-funktionen Jacobi r (u, v) c a f (r(u, v)) Jacobi r (u, v) du dv, (23-72) Jacobi r (u, v) = r u(u, v) r v(u, v) (23-73) er arealet af det parallelogram, der på stedet r(u, v) udspændes af de to tangentvektorer r u(u, v) og r v(u, v) til de respektive koordinatkurver igennem punktet r(u, v) på fladen. Specielt er arealet af F r bestemt ved: Areal(F r ) = 1 dµ = F r d b For et rumligt område Ω r med parameterfremstillingen c a Jacobi r (u, v) du dv. (23-74) Ω r : r(u, v, w) = (x(u, v, w), y(u, v, w), z(u, v, w)), (23-75) hvor u [a, b], v [c, d], og w [h, l] er integralet af (vægt-)funktionen f (x, y, z) over området givet ved: Ω r f dµ = l d b h c a f (r(u, v, w)) Jacobi r (u, v, w) du dv dw, (23-76)
28 enote OPSUMMERING 28 hvor Jacobi-funktionen Jacobi r (u, v, w) Jacobi r (u, v, w) = ( r u(u, v, w) r v(u, v, w) ) r w(u, v, w) (23-77) er volumenet af det parallelepipedum, der på stedet r(u, v, w) udspændes af de tre tangentvektorer r u(u, v, w), r v(u, v, w), og r w(u, v, w) til de respektive koordinatkurver igennem punktet r(u, v, w) i det rumlige område. Specielt er rumfanget af Ω r bestemt ved: Vol(Ω r ) = 1 dµ = Ω r l d b h c a Jacobi r (u, v, w) du dv dw. (23-78)
Flade- og rum-integraler
enote 25 1 enote 25 Flade- og rum-integraler Flade og rumintegraler opstilles her på stort set samme måde som kurve- og planintegralerne i enote 22, som derved sammen med den grundlæggende generelle indførelse
Læs mereKurve- og plan-integraler
enote 22 1 enote 22 Kurve- og plan-integraler Vi vil her med udgangspunkt i de metoder og resultater der er opstillet i enote 21 vise, hvordan Riemann-integralerne derfra kan benyttes til blandt andet
Læs mereIntegration i flere Variable. Steen Markvorsen Institut for Matematik, DTU
Integration i flere Variable Steen Markvorsen Institut for Matematik, DTU 14. februar 2006 2 Indhold 1 Introduktion 5 1.1 Hvad er et punkt og hvordan ser vi det?...................... 6 1.2 Summer og integraler................................
Læs mereIntegration i flere Variable. Steen Markvorsen Institut for Matematik, DTU
Integration i flere Variable Steen Markvorsen Institut for Matematik, DTU 20. februar 2008 2 Indhold 1 Introduktion 5 1.1 Hvad handler det om?................................ 6 1.2 Approksimerende summer
Læs mereVektorfelter langs kurver
enote 25 1 enote 25 Vektorfelter langs kurver I enote 24 dyrkes de indledende overvejelser om vektorfelter. I denne enote vil vi se på vektorfelternes værdier langs kurver og benytte metoder fra enote
Læs mereSTEEN MARKVORSEN DTU MATEMATIK
STEEN MARKVORSEN DTU MATEMATIK 2 Indhold 1 Introduktion 5 1.1 Hvad handler det om?................................ 6 1.1.1 Rumfang-problemet............................ 6 1.2 Approksimerende summer og
Læs mereIntegration i flere Variable
Integration i flere Variable Steen Markvorsen Institut for Matematik og Learning Lab DTU 28. januar 2005 2 Indhold Introduktion 5. Hvad er et punkt og hvordan ser vi det?...................... 6.2 Summer
Læs mereIntegration i flere Variable. Steen Markvorsen DTU Matematik
Integration i flere Variable Steen Markvorsen DTU Matematik 20. februar 2009 2 Indhold 1 Introduktion 5 1.1 Hvad handler det om?................................ 6 1.1.1 Rumfang-problemet............................
Læs mereGradienter og tangentplaner
enote 16 1 enote 16 Gradienter og tangentplaner I denne enote vil vi fokusere lidt nærmere på den geometriske analyse og inspektion af funktioner af to variable. Vi vil især studere sammenhængen mellem
Læs mereAndengradsligninger i to og tre variable
enote 0 enote 0 Andengradsligninger i to og tre variable I denne enote vil vi igen beskæftige os med andengradspolynomierne i to og tre variable som også er behandlet og undersøgt med forskellige teknikker
Læs mereStokes rotationssætning
enote 27 1 enote 27 Stokes rotationssætning I denne enote vil vi benytte Gauss divergenssætning fra enote 26 til at motivere, bevise, og illustrere Stokes sætning, som udtrykker en præcis sammenhæng mellem
Læs mereIntegration i flere Variable. Steen Markvorsen Institut for Matematik, DTU
Integration i flere Variable Steen Markvorsen Institut for Matematik, DTU 13. februar 2007 2 Indhold 1 Introduktion 5 1.1 Hvad er et punkt og hvordan ser vi det?...................... 6 1.2 Approksimerende
Læs mereOPGAVE 1 Det nedenstående klip er fra et Maple-ark hvor en reel funktion f (x, y) med definitionsmængden (x,y) x 2 + y 2 < 1 } bliver undersøgt:
DANMARKS TEKNISKE UNIVERSITET Skriftlig prøve den 7. maj 00. Kursus Navn: Matematik (-timers prøve for forårssemesteret). Kursus nr. 0005 Tilladte hjælpemidler: Alle af DTU tilladte hjælpemidler må medbringes
Læs mereFunktioner af to variable
enote 15 1 enote 15 Funktioner af to variable I denne og i de efterfølgende enoter vil vi udvide funktionsbegrebet til at omfatte reelle funktioner af flere variable; vi starter udvidelsen med 2 variable,
Læs mere8 Regulære flader i R 3
8 Regulære flader i R 3 Vi skal betragte særligt pæne delmængder S R 3 kaldet flader. I det følgende opfattes S som et topologisk rum i sportopologien, se Definition 5.9. En åben omegn U af p S er således
Læs mereGeometriske grundbegreber 8. lektion
1 / 14 Geometriske grundbegreber 8. lektion Martin Raussen Institut for matematiske fag Aalborg Universitet 1.4.2008 2 / 14 (Regulære) parameterfremstillinger for en flade Eksempler Kurver på flader og
Læs mereMat 1. 2-timersprøve den 13. maj 2017.
Mat. -timersprøve den. maj 7. JE.5.7 Opgave restart:with(plots): En funktion f af to reelle variable er for x, y s, givet ved f:=(x,y)-y/(x^+y^); f d x, y / y x Cy f(x,y); y x Cy Spørgsmål I x, y Kplanen
Læs mereCirkulær hyperboloide (snoet trætårn i Camp Adventure ved Gisselfeld Kloster v/ Haslev)
Cirkulær hyperboloide (snoet trætårn i Camp Adventure ved Gisselfeld Kloster v/ Haslev) https://en.wikipedia.org/wiki/quadric#euclidean_space Ligning og parametrisering https://en.wikipedia.org/wiki/hyperboloid
Læs mereGauss divergenssætning
enote 26 1 enote 26 Gauss divergenssætning I denne enote vil vi bruge flowkurver for vektorfelter til at undersøge hvordan overfladen af et rumligt område deformeres ved flowet og dermed afspejler en tilsvarende
Læs mereTaylor s approksimationsformler for funktioner af én variabel
enote 4 1 enote 4 Taylor s approksimationsformler for funktioner af én variabel I enote 19 og enote 21 er det vist hvordan funktioner af én og to variable kan approksimeres med førstegradspolynomier i
Læs mereMaj 2013 (alle opgaver og alle spørgsmål)
Maj 2013 (alle opgaver og alle spørgsmål) Alternativ besvarelse (med brug af Maple til beregninger, incl. pakker til VektorAnalyse2 og Integrator8). Jeg gider ikke håndregne i de simple spørgsmål! Her
Læs mereSupplement til Matematik 1GB. Jan Philip Solovej
Supplement til Matematik 1GB Jan Philip Solovej ii c 2001 Jan Philip Solovej, Institut for Matematiske Fag, Københavns Universitet. Alle har tilladelse til at reproducere hele eller dele af dette materiale
Læs mereTaylor s approksimationsformler for funktioner af én variabel
enote 17 1 enote 17 Taylor s approksimationsformler for funktioner af én variabel I enote 14 og enote 16 er det vist hvordan funktioner af én og to variable kan approksimeres med førstegradspolynomier
Læs mereVektorfelter. enote Vektorfelter
enote 24 1 enote 24 Vektorfelter I enote 6 indføres og studeres vektorer i plan og rum. I enote 16 ser vi på gradienterne for funktioner f (x, y) af to variable. Et gradientvektorfelt for en funktion af
Læs mereSTEEN MARKVORSEN DTU COMPUTE 2017
STEEN MARKVORSEN DTU COMPUTE 2017 2 Indhold 1 Regulære flader i rummet 5 1.1 Det sædvanlige koordinatsystem i rummet..................... 5 1.2 Graf-flader for funktioner af to variable......................
Læs mereEksamen i Calculus. Første Studieår ved Det Teknisk-Naturvidenskabelige Fakultet og Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet. 6.
Eksamen i Calculus Første Studieår ved Det Teknisk-Naturvidenskabelige Fakultet og Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet 6. juni 16 Dette eksamenssæt består af 1 nummererede sider med 14 afkrydsningsopgaver.
Læs mereBesvarelser til Calculus Ordinær eksamen - Forår - 6. Juni 2016
Besvarelser til Calculus Ordinær eksamen - Forår - 6. Juni 16 Mikkel Findinge Bemærk, at der kan være sneget sig fejl ind. Kontakt mig endelig, hvis du skulle falde over en sådan. Dette dokument har udelukkende
Læs mereEksamen maj 2018, Matematik 1, DTU
Eksamen maj 2018, Matematik 1, DTU NB: Nedenstående udregninger viser flere steder mere end én metode. Det er der IKKE tid til eksamen! Ligeledes er der ikke krav om eller tid til at illustrere med plots!
Læs mereMatematik A 5 timers skriftlig prøve
Højere Teknisk Eksamen august 2009 HTX092-MAA Matematik A 5 timers skriftlig prøve Undervisningsministeriet Fredag den 28. august 2009 kl. 9.00-14.00 Side 1 af 9 sider Matematik A 2009 Prøvens varighed
Læs mereMatematik A. Studentereksamen
Matematik A Studentereksamen 2stx101-MAT/A-01062010 Tirsdag den 1. juni 2010 kl. 9.00-14.00 Opgavesættet er delt i to dele. Delprøven uden hjælpemidler består af opgave 1-6 med i alt 6 spørgsmål. Delprøven
Læs mereReeksamen i Calculus. Første Studieår ved Det Tekniske Fakultet for IT og Design samt Det Ingeniør- og Naturvidenskabelige Fakultet. 17.
Reeksamen i Calculus Første Studieår ved Det Tekniske Fakultet for IT og Design samt Det Ingeniør- og Naturvidenskabelige Fakultet 17. februar 2017 Dette eksamenssæt består af 11 nummererede sider med
Læs mereEpistel E2 Partiel differentiation
Epistel E2 Partiel differentiation Benny Lautrup 19 februar 24 Funktioner af flere variable kan differentieres efter hver enkelt, med de øvrige variable fasthol Definitionen er f(x, y) x f(x, y) f(x +
Læs mereIntegralregning Infinitesimalregning
Udgave 2.1 Integralregning Infinitesimalregning Noterne gennemgår begreberne integral og stamfunktion, og anskuer dette som et redskab til bestemmelse af arealer under funktioner. Noterne er supplement
Læs mereReeksamen i Calculus
Reeksamen i Calculus Første Studieår ved Det Teknisk-Naturvidenskabelige Fakultet og Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet 9. august 6 Dette eksamenssæt består af nummererede sider med 4 afkrydsningsopgaver.
Læs mereMatematik. Meteriske system
Matematik Geometriske figurer 1 Meteriske system Enheder: Når vi arbejder i længder, arealer og rummål er udgangspunktet metersystemet: 2 www.ucholstebro.dk. Døesvej 70 76. 7500 Holstebro. Telefon 99 122
Læs mereMatematisk modellering og numeriske metoder. Lektion 13
Matematisk modellering og numeriske metoder Lektion 3 Morten Grud Rasmussen 9. november 25 Divergens af et vektorfelt [Sektion 9.8 og.7 i bogen, s. 43]. Definition af og og egenskaber for divergens Lad
Læs mereBesvarelser til Calculus Ordinær Eksamen - 3. Januar 2017
Besvarelser til Calculus Ordinær Eksamen - 3. Januar 17 Mikkel Findinge Bemærk, at der kan være sneget sig fejl ind. Kontakt mig endelig, hvis du skulle falde over en sådan. Dette dokument har udelukkende
Læs mereEksamen maj 2019, Matematik 1, DTU
Eksamen maj 2019, Matematik 1, DTU NB: Nedenstående udregninger viser flere steder mere end én metode. Det er der IKKE tid til eksamen! Ligeledes er der ikke krav om eller tid til at illustrere med plots.
Læs mereVektoranalyse INDLEDNING. Indhold. 1 Integraltricks. Jens Kusk Block Jacobsen 21. januar 2008
Vektoranalyse Jens Kusk Block Jacobsen 21. januar 2008 INLENING ette er en opsamling af ting, jeg synes er gode at have ifbm vektoranalyse som præsenteret i kurset VEKANAE07 ved IMF på AU. Noten er dels
Læs mereKapitel 1. Planintegraler
Kapitel Planintegraler Denne tekst er en omarbejdet version af kapitel 7 i Gunnar Mohrs noter til faget DiploMat 2, og opgaverne er et lille udpluk af opgaver fra Mogens Oddershede Larsens bog Matematik
Læs mereAalborg Universitet - Adgangskursus. Eksamensopgaver. Matematik B til A
Aalborg Universitet - Adgangskursus Eksamensopgaver Matematik B til A Undervisningsministeriet Universitetsafdelingen ADGANGSEKSAMEN Til ingeniøruddannelserne Matematik A xxdag den y.juni 00z kl. 9.00
Læs mereHvis man ønsker mere udfordring, kan man springe de første 7 opgaver over. Skitser det omdrejningslegeme, der fremkommer, når grafen for f ( x)
Integralregning 3 Hvis man ønsker mere udfordring, kan man springe de første 7 opgaver over. Opgave Skitser det omdrejningslegeme, der fremkommer, når grafen for f ( x) x i [,] drejes 36 om x-aksen. Vis,
Læs mereLidt om plane kurver og geometrisk kontinuitet
Lidt om plane kurver og geometrisk kontinuitet Jesper Møller og Rasmus P. Waagepetersen, Institut for Matematiske Fag, Aalborg Universitet September 3, 2003 1 Indledning Dette notesæt giver en oversigt
Læs mereEnergioptag i buede solfangere
1 [= *00.0 Chicago Spire 2012 Energioptag i buede solfangere karsten.schmidt@mat.dtu.dk Køreplan 01005 Matematik 1 - FORÅR 2011 1. Baggrund Før 1900 var glashuse mest kendt fra botaniske haver, palmehuse
Læs merez j 2. Cauchy s formel er værd at tænke lidt nærmere over. Se på specialtilfældet 1 dz = 2πi z
Matematik F2 - sæt 3 af 7 blok 4 f(z)dz = 0 Hovedemnet i denne uge er Cauchys sætning (den der står i denne sides hoved) og Cauchys formel. Desuden introduceres nulpunkter og singulariteter: simple poler,
Læs mereTo find the English version of the exam, please read from the other end! Eksamen i Calculus
To find the English version of the exam, please read from the other end! Se venligst bort fra den engelske version på bagsiden hvis du følger denne danske version af prøven. Eksamen i Calculus Første Studieår
Læs mereMM502+4 forelæsningsslides
MM502+4 forelæsningsslides uge 9, 2009 Produceret af Hans J. Munkholm, delvis på baggrund af lignende materiale udarbejdet af Mikael ørdam 1 Egentlige og uegentlige dobbeltintegraler: efinition (Egentlige
Læs mereMatematik A, STX. Vejledende eksamensopgaver
Matematik A, STX EKSAMENSOPGAVER Vejledende eksamensopgaver 2015 Løsninger HF A-NIVEAU AF SAEID Af JAFARI Anders J., Mark Af K. & Saeid J. Anders J., Mark K. & Saeid J. Kun delprøver 2 Kun delprøve 2,
Læs mereEksamen i Calculus. Første Studieår ved Det Tekniske Fakultet for IT og Design samt Det Ingeniør- og Naturvidenskabelige Fakultet. 3.
Eksamen i Calculus Første Studieår ved Det Tekniske Fakultet for IT og Design samt Det Ingeniør- og Naturvidenskabelige Fakultet. januar 7 Dette eksamenssæt består af 9 nummererede sider med afkrydsningsopgaver.
Læs mereVektorfunktioner. (Parameterkurver) x-klasserne Gammel Hellerup Gymnasium
Vektorfunktioner (Parameterkurver) x-klasserne Gammel Hellerup Gymnasium Indholdsfortegnelse VEKTORFUNKTIONER... Centrale begreber... Cirkler... 5 Epicykler... 7 Snurretoppen... 9 Ellipser... 1 Parabler...
Læs mereMere om differentiabilitet
Mere om differentiabilitet En uddybning af side 57 i Spor - Komplekse tal Kompleks funktionsteori er et af de vigtigste emner i matematikken og samtidig et af de smukkeste I bogen har vi primært beskæftiget
Læs mereHøjere Teknisk Eksamen maj 2008. Matematik A. Forberedelsesmateriale til 5 timers skriftlig prøve NY ORDNING. Undervisningsministeriet
Højere Teknisk Eksamen maj 2008 HTX081-MAA Matematik A Forberedelsesmateriale til 5 timers skriftlig prøve NY ORDNING Undervisningsministeriet Fra onsdag den 28. maj til torsdag den 29. maj 2008 Forord
Læs mereDESIGNMAT FORÅR 2012: UGESEDDEL Forberedelse Læs alle opgaverne fra tidligere ugesedler, og læg særlig mærke til dem du har spørgsmål til.
DESIGNMAT FORÅR 2012: UGESEDDEL 13 INSTITUT FOR MATEMATIK 1. Forberedelse Læs alle opgaverne fra tidligere ugesedler, og læg særlig mærke til dem du har spørgsmål til. 2. Aktiviteter mandag 13 17 2.1.
Læs mereUge 11 Lille Dag. Opgaver til OPGAVER 1. Det ortogonale komplement
OPGAVER 1 Opgaver til Uge 11 Lille Dag Opgave 1 Det ortogonale komplement a) I R 2 er der givet vektoren (3, 7). Angiv en basis for det ortogonale komplement. b) Find i R 3 en basis for det ortogonale
Læs mereAffine rum. a 1 u 1 + a 2 u 2 + a 3 u 3 = a 1 u 1 + (1 a 1 )( u 2 + a 3. + a 3. u 3 ) 1 a 1. Da a 2
Affine rum I denne note behandles kun rum over R. Alt kan imidlertid gennemføres på samme måde over C eller ethvert andet legeme. Et underrum U R n er karakteriseret ved at det er en delmængde som er lukket
Læs merePeter Orthmann Nielsen og Jørgen Franck. Dansk Amatør Raket Klub
Beregning af areal, volumen, massemidtpunkt og inertimomenter for en klasse af omdrejningslegemer med cirkelbuegeometri af Peter Orthmann Nielsen og Jørgen Franck Dansk Amatør Raket Klub Introduktion Denne
Læs mereOversigt [S] 5.2, 5.4, 12.1
Oversigt [S] 5.2, 5.4, 12.1 Nøgleord og begreber Bestemt integral Areal iemann summer Volumen Dobbelt integral Test dobbelt integral iemann dobbeltsummer Nyttige regneregler for integral Test integral
Læs mereMATEMATIK 11 Eksamensopgaver Juni 1995 Juni 2001, 4. fjerdedel
Juni 2000 MATEMATIK 11 Eksamensopgaver Juni 1995 Juni 2001, 4. fjerdedel Opgave 1. (a) Find den fuldstændige løsning til differentialligningen y 8y + 16y = 0. (b) Find den fuldstændige løsning til differentialligningen
Læs mereDelmængder af Rummet
Delmængder af Rummet Frank Villa 15. maj 2012 c 2008-2011. Dette dokument må kun anvendes til undervisning i klasser som abonnerer på MatBog.dk. Se yderligere betingelser for brug her. Indhold 1 Introduktion
Læs mereOpgave 1 Opskriv følgende vinkler i radianer 180, 90, 135, 270, 60, 30.
Opgaver Polære koordinater Opgave 1 Opskriv følgende vinkler i radianer 180, 90, 15, 70, 60, 0. Opgave Bestem sin π Opgave. Et punkt p i xy-planen er givet ved de kartesiske koordinater,. Bestem p s polære
Læs mereSTEEN MARKVORSEN DTU COMPUTE 2016
STEEN MARKVORSEN DTU COMPUTE 2016 2 Indhold 1 Regulære flader i rummet 5 1.1 Det sædvanlige koordinatsystem i rummet..................... 5 1.2 Graf-flader for funktioner af to variable......................
Læs mereMatematik A. Studentereksamen
Matematik A Studentereksamen stx11-mat/a-310501 Torsdag den 31. maj 01 kl. 9.00-14.00 Side 1 af 7 sider Opgavesættet er delt i to dele. Delprøven uden hjælpemidler består af opgave 1-6 med i alt 6 spørgsmål.
Læs mereTilhørende: Robert Nielsen, 8b. Geometribog. Indeholdende de vigtigste og mest basale begreber i den geometriske verden.
Tilhørende: Robert Nielsen, 8b Geometribog Indeholdende de vigtigste og mest basale begreber i den geometriske verden. 1 Polygoner. 1.1 Generelt om polygoner. Et polygon er en figur bestående af mere end
Læs mereMatematiske hjælpemidler. Koordinater. 2.1 De mange bredder.
2. Matematiske hjælpemidler. Koordinater. 2.1 De mange bredder. 2.1 I Figur 1.1 i kapitel 1 er der vist et ideelt Kartesiske eller Euklidiske koordinatsystem, med koordinater ( X, Y, Z) = ( X 1, X 2, X
Læs mereHvis man ønsker mere udfordring, kan man springe de første 7 opgaver over. Skitser det omdrejningslegeme, der fremkommer, når grafen for f ( x)
Integralregning 3 Hvis man ønsker mere udfordring, kan man springe de første 7 opgaver over. Opgave 1 1 Skitser det omdrejningslegeme, der fremkommer, når grafen for f ( x) x 1 i [ 1,] drejes 360 om x-aksen.
Læs mereMatematik A. Studentereksamen
Matematik A Studentereksamen stx11-mat/a-310501 Torsdag den 31. maj 01 kl. 9.00-14.00 Side 1 af 7 sider Opgavesættet er delt i to dele. Delprøven uden hjælpemidler består af opgave 1-6 med i alt 6 spørgsmål.
Læs mereTing man gør med Vektorfunktioner
Ting man gør med Vektorfunktioner Frank Nasser. april 11 c 8-11. Dette dokument må kun anvendes til undervisning i klasser som abonnerer på MatBog.dk. Se yderligere betingelser for brug her. Bemærk: Dette
Læs mere(Prøve)Eksamen i Calculus
(Prøve)Eksamen i Calculus Sæt 1, april 2011 Første Studieår ved Det Teknisk-Naturvidenskabelige Fakultet og Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet Nærværende (prøve)eksamenssæt består af 7 nummererede sider
Læs mereHvis man ønsker mere udfordring, kan man springe den første opgave af hvert emne over.
Opsamling Hvis man ønsker mere udfordring, kan man springe den første opgave af hvert emne over.. Brøkregning, parentesregneregler, kvadratsætningerne, potensregneregler og reduktion Udregn nedenstående
Læs mereKøbenhavns Universitet, Det naturvidenskabelige Fakultet. Afleveringsopgave 4
Københavns Universitet, Det naturvidenskabelige Fakultet Lineær Algebra LinAlg Afleveringsopgave 4 Eventuelle besvarelser laves i grupper af 2-3 personer og afleveres i to eksemplarer med 3 udfyldte forsider
Læs mereDet teknisk-naturvidenskabelige basisår Matematik 1A, Efterår 2005, Hold 3 Prøveopgave B
Det teknisk-naturvidenskabelige basisår Matematik 1A, Efterår 2005, Hold 3 Opgaven består af fire dele, hver med en række spørgsmål, efterfulgt af en liste af teorispørgsmål. I alle opgavespørgsmålene
Læs mereUndervisningsbeskrivelse
Undervisningsbeskrivelse Stamoplysninger til brug ved prøver til gymnasiale uddannelser Termin August 2016til juni 2019 Institution VID gymnasier Uddannelse Fag og niveau Lærer(e) Hold Uddannelsestid i
Læs mereSupplerende opgaver. 0. Opgaver til første uge. SO 1. MatGeo
SO 1 Supplerende opgaver De efterfølgende opgaver er supplerende opgaver til brug for undervisningen i Matematik for geologer. De er forfattet af Hans Jørgen Beck. Opgaverne falder i fire samlinger: Den
Læs mereEksamen i Mat F, april 2006
Eksamen i Mat F, april 26 Opgave 1 Lad F være et vektorfelt, givet i retvinklede koordinater som: F x x F = F x i + F y j + F z k = F y = 2z F z y Udregn F og F: F = F x + F y + F z = 1 + +. F = F z F
Læs mereGEOMETRI-TØ, UGE 12. A σ (R) = A f σ (f(r))
GEOMETRI-TØ, UGE 12 Hvis I falder over tryk- eller regne-fejl i nedenstående, må I meget gerne sende rettelser til fuglede@imfaudk Opvarmningsopgave 1, [P] 632 Vis at Ennepers flade σ(u, v) = ( u u 3 /3
Læs mereMatematik A. Prøvens varighed er 5 timer. Alle hjælpemidler er tilladt. Ved valgopgaver må kun det anførte antal afleveres til bedømmelse.
HTX Matematik A Fredag den 18. maj 2012 Kl. 09.00-14.00 GL121 - MAA - HTX 1 Matematik A Prøvens varighed er 5 timer. Alle hjælpemidler er tilladt. Ved valgopgaver må kun det anførte antal afleveres til
Læs mereMatematik F2 Opgavesæt 2
Opgaver uge 2 I denne uge kigger vi nærmere på Cauchy-Riemann betingelserne, potensrækker, konvergenskriterier og flertydige funktioner. Vi skal også se på integration langs en ve i den komplekse plan.
Læs mereEksamen i Calculus. Første Studieår ved Det Tekniske Fakultet for IT og Design samt Det Ingeniør- og Naturvidenskabelige Fakultet. 5.
Eksamen i Calculus Første Studieår ved Det Tekniske Fakultet for IT og Design samt Det Ingeniør- og Naturvidenskabelige Fakultet 5. januar 08 Dette eksamenssæt består af 8 nummererede sider med afkrydsningsopgaver.
Læs mereEksaminationsgrundlag for selvstuderende Skolens eksaminationsgrundlag:
Eksaminationsgrundlag for selvstuderende Skolens eksaminationsgrundlag: Jeg ønsker at gå til eksamen i nedennævnte eksaminationsgrundlag (pensum), som skolen har lavet. Du skal ikke foretage dig yderligere
Læs mereGUX. Matematik. A-Niveau. Torsdag den 31. maj Kl Prøveform a GUX181 - MAA
GUX Matematik A-Niveau Torsdag den 31. maj 018 Kl. 09.00-14.00 Prøveform a GUX181 - MAA 1 Matematik A Prøvens varighed er 5 timer. Prøven består af opgaverne 1 til 11 med i alt 5 spørgsmål. De 5 spørgsmål
Læs mereOpgave 1 - Lineær Funktioner. Opgave 2 - Funktioner. Opgave 3 - Tredjegradsligning
Sh*maa03 1508 Matematik B->A, STX Anders Jørgensen, delprøve 1 - Uden hjælpemidler Følgende opgaver er regnet i hånden, hvorefter de er skrevet ind på PC. Opgave 1 - Lineær Funktioner Vi ved, at år 2001
Læs mereDanske besvarelser af udvalgte opgaver.
IMFUFA, INM Carsten Lunde Petersen Danske besvarelser af udvalgte opgaver. Introduction Forslag til besvarelse af udvalgte opgaver. Opgave 7.9: Vis, at en ikke plan glat kurve α : I R 3 i rummet forløber
Læs mereTing man gør med Vektorfunktioner
Ting man gør med Vektorfunktioner Frank Villa 3. august 13 Dette dokument er en del af MatBog.dk 8-1. IT Teaching Tools. ISBN-13: 978-87-9775--9. Se yderligere betingelser for brug her. Indhold 1 Introduktion
Læs mereMatematik A. Studentereksamen
Matematik A Studentereksamen 2st111-MAT/A-24052011 Tirsdag den 24. maj 2011 kl. 9.00-14.00 Opgavesættet er delt i to dele. Delprøven uden hjælpemidler består af opgave 1-6 med i alt 6 spørgsmål. Delprøven
Læs mereINERTIMOMENT for stive legemer
Projekt: INERTIMOMENT for stive legemer Formålet med projektet er at træne integralregning og samtidig se en ikke-triviel anvendelse i fysik. 0. Definition af inertimoment Inertimomentet angives med bogstavet
Læs mereMatematik A-niveau 22. maj 2015 Delprøve 2. Løst af Anders Jørgensen og Saeid Jafari
Matematik A-niveau 22. maj 2015 Delprøve 2 Løst af Anders Jørgensen og Saeid Jafari Opgave 7 - Analytisk Plangeometri Delopgave a) Vi starter ud med at undersøge afstanden fra punktet P(5,4) til linjen
Læs merePrøveeksamen i Calculus
Prøveeksamen i Calculus Første Studieår ved Det Teknisk-Naturvidenskabelige Fakultet og Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet Marts 6 Dette eksamenssæt består af 9 nummererede sider med 4 afkrydsningsopgaver.
Læs mereA U E R B A C H M I K E # e z. a z. # a. # e x. # e y. a x
M A T E M A T I K B A M I K E A U E R B A C H WWW.MATHEMATICUS.DK z a z # e z # a a x # e x ay # e y y x Matematik B A 2. udgave, 207 Disse noter er skrevet til matematikundervisning på stx og kan frit
Læs mereAffine transformationer/afbildninger
Affine transformationer. Jens-Søren Kjær Andersen, marts 2011 1 Affine transformationer/afbildninger Følgende afbildninger (+ sammensætninger af disse) af planen ind i sig selv kaldes affine: 1) parallelforskydning
Læs mereTo find the English version of the exam, please read from the other end! Eksamen i Calculus
To find the English version of the exam, please read from the other end! Se venligst bort fra den engelske version på bagsiden hvis du følger denne danske version af prøven. Eksamen i Calculus Første Studieår
Læs mereTo find the English version of the exam, please read from the other end! Eksamen i Calculus
To find the English version of the exam, please read from the other end! Se venligst bort fra den engelske version på bagsiden hvis du følger denne danske version af prøven. Eksamen i Calculus Første Studieår
Læs mere7. Rumgeometri med Derive
7. Rumgeometri med Derive Kapitel 7: Rumgeometri med Derive Det er afgjort tricket at frembringe gode 3-dimensionalle illustrationer på en PCskærm, men med Derive V er der gjort et rigtigt hæderligt forsøg
Læs mereVEKTORGEOMETRI del 2 Skæringer Projektioner Vinkler Afstande
VEKTORGEOMETRI del Skæringer Projektioner Vinkler Afstande x-klasserne Gammel Hellerup Gymnasium Februar 019 ; Michael Szymanski ; mz@ghg.dk 1 Indhold OVERSIGT... 3 SKÆRINGSPUNKTER OG RØRINGSPUNKTER...
Læs mereForslag til løsning af Opgaver om areal (side296)
Forslag til løsning af Opgaver om areal (side96) Opgave 1 6 0 8 Vi kan beregne arealet af 6 8 0 s 4. ved hjælp af Heron s formel: ( ) 4 4 6 4 8 4 0 6. Parallelogrammets areal er det dobbelte af trekantens
Læs mereLøsninger til eksamensopgaver på A-niveau 2017
Løsninger til eksamensopgaver på A-niveau 017 18. maj 017: Delprøven UDEN hjælpemidler Opgave 1: Alle funktionerne f, g og h er lineære funktioner (og ingen er mere lineære end andre) og kan skrives på
Læs mereVektorer og lineær regression
Vektorer og lineær regression Peter Harremoës Niels Brock April 03 Planproduktet Vi har set, at man kan gange en vektor med et tal Et oplagt spørgsmål er, om man også kan gange to vektorer med hinanden
Læs mereEksamen i Calculus. 14. juni f (x, y, z) = 1 + x 2 + y 2. Hele rummet uden z aksen
Eksamen i Calculus Første Studieår ved Det Tekniske Fakultet for IT og Design, Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet samt Det Ingeniør- og Naturvidenskabelige Fakultet 14. juni 019 Opgave 1 (6 point) En
Læs mereProjekt 1.4 Tagrendeproblemet en instruktiv øvelse i modellering med IT.
Projekt 1.4 Tagrendeproblemet en instruktiv øvelse i modellering med IT. Projektet kan bl.a. anvendes til et forløb, hvor en af målsætningerne er at lære om samspillet mellem værktøjsprogrammernes geometriske
Læs mereEksamen i Calculus. 14. juni f (x, y, z) = 1 + x 2 + y 2. x 2 + y 2 1 Hele rummet uden z aksen
Eksamen i Calculus Første Studieår ved Det Tekniske Fakultet for IT og Design, Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet samt Det Ingeniør- og Naturvidenskabelige Fakultet 14. juni 19 Opgave 1 (6 point) En funktion
Læs mereSvar på opgave 322 (September 2015)
Svar på opgave 3 (September 05) Opgave: En sekskant har sidelængder 7 7. Bestem radius i den omskrevne cirkel hvis sekskanten er indskrivelig. Besvarelse: ny version 6/0-05. metode. Antag at sekskanten
Læs mere