MM501 forelæsningsslides

Relaterede dokumenter
MM501 forelæsningsslides

Pointen med Differentiation

matx.dk Differentialregning Dennis Pipenbring

PeterSørensen.dk : Differentiation

Differentialregning Infinitesimalregning

Taylorudvikling I. 1 Taylorpolynomier. Preben Alsholm 3. november Definition af Taylorpolynomium

11. Funktionsundersøgelse

Skabelon til funktionsundersøgelser

Mat H /05 Note 2 10/11-04 Gerd Grubb

Introduktion til differentialregning 1. Jens Siegstad og Annegrethe Bak

MM501 forelæsningsslides

f(x)=2x-1 Serie 1

10. Differentialregning

Mike Vandal Auerbach. Differentialregning (2) (1)

Differentiation af sammensatte funktioner

Undervisningsbeskrivelse

MM501/MM503 forelæsningsslides

MATEMATIK 11 Eksamensopgaver Juni 1995 Juni 2001, 3. fjerdedel

Differential- regning

Differentialregning. Ib Michelsen

Lektion 1. Tal. Ligninger og uligheder. Funktioner. Trigonometriske funktioner. Grænseværdi for en funktion. Kontinuerte funktioner.

Funktion af flere variable

Grafisk bestemmelse - fortsat Støttepunkter. Grafisk bestemmelse y. giver grafen. Niveaukurver og retning u = ( 1

Betydningen af ordet differentialkvotient...2. Sekant...2

[FUNKTIONER] Hvornår kan vi kalde en sammenhæng en funktion, og hvilke egenskaber har disse i givet fald. Vers. 2.0

Taylor s approksimationsformler for funktioner af én variabel

Differential- regning

Differentiation. Frank Nasser. 11. juli 2011

matx.dk Mikroøkonomi

z + w z + w z w = z 2 w z w = z w z 2 = z z = a 2 + b 2 z w

Integralregning Infinitesimalregning

Opvarmningsopgaver. Gang parentesen ud: Forkort brøken: Gang parentesen ud: (1.5 + x) 2 (1 + x) 3. Forkort brøken. Gang parentesen ud: (x 0 + x) 3

Differentialregning med TI-Interactive! Indledende differentialregning Tangenter Monotoniforhold og ekstremum Optimering Jan Leffers (2009)

Taylor s approksimationsformler for funktioner af én variabel

Projekt 4.9 Bernouillis differentialligning

MATEMATIK 11 Eksamensopgaver Juni 1995 Juni 2001, 4. fjerdedel

VUC Vestsjælland Syd, Slagelse Nr. 1 Institution: Projekt Trigonometri

Pointen med Funktioner

Mere om differentiabilitet

3. Differentialregning

MATEMATIK A-NIVEAU-Net Forberedelsesmateriale

Projekt 2.2 Omvendt funktion og differentiation af omvendt funktion

Eksempler på problemløsning med differentialregning

Matematikprojekt. Differentialregning. Lavet af Arendse Morsing Gunilla Olesen Julie Slavensky Michael Hansen. 4 Oktober 2010

Løsning til aflevering - uge 12

Funktionsterminologi

1 Differentialkvotient

Løsningsvejledning til eksamenssæt fra juni 2008 udarbejdet af René Aagaard Larsen i Maple

Differential- ligninger

Fri vækstmodel t tid og P (t) kvantitet. dp dt = kp Løsninger P (t) = Ce kt C fastlægges ved en begyndelsesværdi. Oversigt [S] 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7.

Elementær Matematik. Funktioner og deres grafer

20 = 2x + 2y. V (x, y) = 5xy. V (x) = 50x 5x 2.

Elementær Matematik. Trigonometriske Funktioner

Kapitel 2. Differentialregning A

1 monotoni & funktionsanalyse

Løsningsvejledning til eksamenssæt fra januar 2008 udarbejdet af René Aagaard Larsen i Maple

En differentiabel funktion hvis afledte ikke er kontinuert Søren Knudby

A U E R B A C H. (2) f. a x b

M A T E M A T I K B 2

A U E R B A C H M I K E (2) (1)

Løsningsforslag MatB December 2013

Undervisningsbeskrivelse

Mujtaba og Farid Integralregning

M A T E M A T I K A 2

Differentiabilitet. f(h) = f(x 0 +h) f(x 0 ). y = f(x) f(h) df(h) Figur 1: Tangent, tilvækst og differential. lim. df(h) = f (x 0 )h.

Projektopgave 1. Navn: Jonas Pedersen Klasse: 3.4 Skole: Roskilde Tekniske Gymnasium Dato: 5/ Vejleder: Jørn Christian Bendtsen Fag: Matematik

Højere Teknisk Eksamen maj Matematik A. Forberedelsesmateriale til 5 timers skriftlig prøve NY ORDNING. Undervisningsministeriet

Funktioner. 3. del Karsten Juul

Matematisk modellering og numeriske metoder. Lektion 17

Spørgsmål Nr. 1. Spørgsmål Nr. 2

Oversigt [S] 2.7, 2.9, 11.4

Kom i gang-opgaver til differentialregning

MATEMATIK A-NIVEAU Vejledende eksempler på eksamensopgaver og eksamensopgaver i matematik, 2012 Differentialligninger

Matematik A. Studentereksamen. Forberedelsesmateriale til de digitale eksamensopgaver med adgang til internettet

Funktionsterminologi

Oversigt [S] 7.1, 7.2, 7.3, 7.4, 7.5

Newton-Raphsons metode

Løsningsforslag MatB Juni 2012

Oversigt over undervisningen i matematik 2y 07/08

Differentialregning. Et oplæg Karsten Juul L P

Differentialregning 2

MM502+4 forelæsningsslides. uge 6, 2009

Differentialregning. Supplerende opgaver til HTX Matematik 1 Nyt Teknisk Forlag. Opgaverne må frit benyttes i undervisningen.

Løsning MatB - januar 2013

er en n n-matrix af funktioner

Nøgleord og begreber Eksistens og entydighed Retningsfelt Eulers metode Hastighedsfelt Stabilitet

Matematik B2. Mike Auerbach. (2) f (1)

Besvarelser til Calculus Ordinær eksamen - Forår - 6. Juni 2016

Brugervejledning til Graph

Løsningsforslag Mat B August 2012

Stamfunktionsproblemet

Undervisningsbeskrivelse

Studieretningsopgave

Løsninger til eksamensopgaver på B-niveau maj 2016: Delprøven UDEN hjælpemidler 4 4

Projekt 2.9 Sumkurver som funktionsudtryk anvendt til Lorenzkurver og Ginikoefficienter (især for B- og A-niveau)

Matematik A2. Mike Auerbach (2) (1)

Undervisningsbeskrivelse

lineær regression er en metode man bruger for at finde den mindste afstand mellem bestemte punkter ved at bruge denne formel: a= n i=1 i=1

To find the English version of the exam, please read from the other end! Eksamen i Calculus

Appendix 1. Nogle egenskaber ved reelle tal.

Transkript:

MM501 forelæsningsslides uge 35-del 1, 2010 Redigeret af Jessica Carter efter udgave af Hans J. Munkholm 1

Nogle talmængder s. 4 N = {1,2,3, } omtales som de naturlige tal eller de positive heltal. Z = {0,±1,±2,±3, } omtales som de hele tal. Q = { t n t Z,n N} omtales som de rationale tal eller brøkerne. R = mængden af samtlige reelle tal. Intervaller s. 5 Når a < b er to reelle tal har vi forskellige typer intervaller (a,b) = {r R a < r < b} åbent. (a,b] = {r R a < r b} halvåbent. [a,b) = {r R a r < b} halvåbent. [a,b] = {r R a r b} lukket. a = og/eller b = tillades også i en række tilfælde, fx [0, ) = {r R r < } er hele den positive del af aksen, inkl. 0. (, ) er hele den reelle akse. Funktionsbegrebet s. 24 En funktion f består af tre ting, nemlig to mængder, D og S samt en regel eller forskrift. Man skriver f : D S eller D f S. Forskriften udpeger for hvert element x D ét velbestemt element fra S, som betegnes f(x) og kaldes billedet af x under funktionen f. D kaldes funktionens definitionsmængde, og man skriver tit D(f). Funktionens værdimængde er V(f) = {f(x) S x D(f)}. I Calculus I er definitionsmængden som regel et interval, I, og S = R. Hvis forskriften er givet ved en formel for f(x) og man ikke direkte siger, hvad definitionsmængen er, betyder det at D er den største mængde af reelle tal for hvilke formlen giver mening. s. 25 2

Differens- og differentialkvotient for f : I R, I et interval s. 94-96 Lad a I og lad h 0 være et tal med a+h I. 99-100 Differenskvotienten for funktionen f svarende til punktet a og tilvæksten h er tallet f(a+h) f(a). h Det er hældningskoefficienten(engelsk: the slope) for den rette linie, der forbinder de to punkter på grafen (a,f(a)) og(a+h,f(a+h)). Denne linie hedder sekanten til grafenbestemt af a og a+h. Differentialkvotienten (engelsk: the derivative) for funktionen f i a betegnes f (a). Den er givet som en grænseværdi (forudsat den eksisterer) f f(a+h) f(a) (a) = lim. h 0 h Når f (a) eksisterer, har grafen for f en tangent i punktet (a,f(a)), nemlig den rette linie gennem punktet med hældningskoefficient f (a). Tangentens ligning er altså y = f(a)+f (a) (x a). Differentiationsregler s. 107-113 s. 115-117 Lad f,g være differentiable funktioner, og lad c være en konstant. (f +g) (x) = f (x)+g (x); (c f) (x) = c f (x); (f g) (x) = f (x) g(x)+f(x) g (x). ( ) 1 (x) = g (x) g g(x) 2; ( ) f (x) = f (x) g(x) f(x) g (x) g g(x) 2 (forudsat g(x) 0). (f g) (x) = f (g(x)) g (x) (kædereglen). 3

Monotoniforhold for f : I R, I et interval Lad J være et delinterval af definitionsintervallet for f. Funktionen f hedder voksende på intervallet J, hvis der gælder: f(x 2 ) > f(x 1 ) for alle x 1,x 2 J med x 2 > x 1. s.138-139 Def. 6, Thm. 12 Funktionen f hedder aftagende på intervallet J, hvis der gælder: f(x 2 ) < f(x 1 ) for alle x 1,x 2 J med x 2 > x 1. Funktionen f hedder ikke-voksende på intervallet J, hvis der gælder: f(x 2 ) f(x 1 ) for alle x 1,x 2 J med x 2 > x 1. Funktionen f hedder ikke-aftagende på intervallet J, hvis der gælder: f(x 2 ) f(x 1 ) for alle x 1,x 2 J med x 2 > x 1. Hvis f (x) > 0 for alle x J, så er f voksende på intervallet J. Hvis f (x) < 0 for alle x J, så er f aftagende på intervallet J. Hvis f (x) = 0 for alle x J, så er f konstant på intervallet J. (Lokale/absolutte) maksimums- og minimumspunkter for f : I R Lad c I. Man siger at s.232 234 f har lokalt maksimum for x = c, hvis f(c) f(x) for alle x i et lille interval omkring c. f har lokalt minimum for x = c, hvis f(c) f(x) for alle x i et lille interval omkring c. f har absolut maksimum for x = c, hvis f(c) f(x) for alle x i hele definitionsintervallet I. f har absolut minimum for x = c, hvis f(c) f(x) for alle x i hele definitionsintervallet I. Hvis f er kontinuert og definitionsintervallet er lukket og begrænset, da findes der mindst 1 værdi c og mindst 1 værdi C, så f har absolut maksimum for x = C og absolut minimum for x = c. s. 82 Antag nu, at f er differentiabel overalt. Hvis f har lokalt maksimum eller lokalt minimum for x = c, så er f (c) = 0. Hvis f (c) = 0, mens f (x) 0 umiddelbart til venstre for c og f (x) 0 umiddelbart til højre for c, så har f lokalt maksimum for x = c. Hvis f (c) = 0, mens f (x) 0 umiddelbart til venstre for c og f (x) 0 umiddelbart til højre for c, så har f lokalt minimum for x = c. gymnasieviden 4

Linearisering s. 266-267 Lineariseringen af f omkring x = a, er den lineære funktion, der har tangenten som graf. Kalder man den L er f orskriften L(x) = f(a)+f (a) (x a), x R. Værdierne L(x) betragtes som tilnærmelser (= approksimationer) til værdierne f(x), når x ligger tæt ved a. Man skriver f(x) f(a)+f (a) (x a), for x a. Hvis funktionen f optræder i et problem og x værdier i nærheden af en fast værdi a er af særlig interesse, kan man af og til få en omtrentlig løsning til problemet ved at erstatte f med L. Det giver en simplere udgave af problemet, som man måske kan løse. Man siger, at man har lineariseret problemet. 5

Linearisering til omtrentlig beregning af en funktionsværdi Bestem en omtrentlig værdi for 4.4 ved linearisering ud fra 4. Sæt k(x) = x. Så er k (x) = 1 2 x, k(4) = 2, k (4) = 1 4. Lineariseringen er L(x) = 2+ 1 4 (x 4). Den omtrentlige værdi er 1 4.4 L(4.4) = 2+ 0.4 = 2.1 4 Linearisering af det matematiske pendul Et pendullod med masse m sidder på en vægtløs stang med længde L, som kan dreje omkring et gnidningsfrit leje. Udsvinget fra den lodret nedadhængende ligevægtssituation er til tiden t beskrevet ved en vinkel, v(t), som måles i radianer. Tyngdeaccelerationen betegnes som vanligt med g. I denne situation 1 siger Newtons anden lov (masse acceleration = kraft), at udsvingsvinklen v(t) opfylder differentialligningen gymnasieviden? fra fysik?? m L v (t) = m g sin(v(t)). Det er en svær sag, men kigger man kun på små udsving, kan man linearisere sinusfunktionen omkring a = 0. Lineariseringen er l(x) = x, så det lineariserede problem styres af differentialligningen (hvor vi også har divideret med m L på begge sider) Den generelle løsning hertil er gymnasiestof: g v(t) = A cos( L v (t) = g L v(t). g t)+b sin( L t). Her kan konstanterne A, B bestemmes, hvis man kender den maksimale v-værdi og et tidspunkt, hvor den indtræder. Det giver nemlig to begyndelsesværdier v(t 0 ) = v max, v (t 0 ) = 0. Svingningstiden, T, bestemmes af ligningen g L T = 2π, dvs L T = 2π g. Bemærk, at vi i teorien ovenfor kaldte lineariseringen L. Men i eksemplet betyder L pendulets længde, så jeg var nødt til at kalde lineariseringen noget andet, og det blev l. Den slags navnekonflikt optræder tit. Derfor er det vigtigere at forstå begrebet linearisering end at huske, at jeg kaldte den L i definitionen. 1 Vi ser også bort fra luftmodstand. 6