EKSAMENSOPGAVELØSNINGER CALCULUS 2 (2005) AUGUST 2006 AARHUS UNIVERSITET



Relaterede dokumenter
EKSAMENSOPGAVELØSNINGER CALCULUS 2 (2005) JANUAR 2006 AARHUS UNIVERSITET.. Beregn den retningsafledede D u f(0, 0).

Calculus Uge

Oversigt Matematik Alfa 1, August 2002

Vejledende besvarelse på august 2009-sættet 2. december 2009

Oversigt Matematik Alfa 1, Januar 2003

Opgave 1 - løsning 1) De partielle afledede beregnes. Opgave 1 Betragt funktionen. x + y for x > 0, y > 0. f x = y 1 (x + y) 2.

x 2 + y 2 dx dy. f(x, y) = ln(x 2 + y 2 ) + 2 1) Angiv en ligning for tangentplanen til fladen z = f(x, y) i punktet

Besvarelser til de to blokke opgaver på Ugeseddel 7

Opgave 1 Lad R betegne kvartcirkelskiven x 2 + y 2 4, x 0, y 0. (Tegn.) Udregn R x2 y da. Løsning y. Opgave 1 - figur. Calculus Uge 50.

Opgave 1 Betragt funktionen. x + y for x > 0, y > 0. 3) Angiv en enhedsvektor u så at den retningsafledede D u f(5, 2) er 0.

Opgave 1 - løsning 1) De partielle afledede beregnes. Opgave 1 Betragt funktionen. x + y for x > 0, y > 0. f x = y 1 (x + y) 2.

Nøgleord og begreber Separable ligninger 1. ordens lineær ligning August 2002, opgave 7 Rovdyr-Byttedyr system 1. ordens lineært system Opgave

Praktiske Maple Ting. - Hvis du skal indsætte kvadratroden, et integrale, lambda, osv. Så skriv eks. Sqrt, int, eller lambda, tryk escape og du kan

Oversigt [S] 7.3, 7.4, 7.5, 7.6; [LA] 15, 16, 17

Oversigt [S] 7.3, 7.4, 7.5, 7.6; [DL] 1, 2

Nøgleord og begreber. Definition 15.1 Den lineære 1. ordens differentialligning er

Oversigt [LA] 11, 12, 13

Nøgleord og begreber Ortogonalt komplement Tømrerprincippet. [LA] 13 Ortogonal projektion

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

Besvarelse af Eksamensopgaver Juni 2005 i Matematik H1

Løsninger til eksamensopgaver på A-niveau 2017

MM502+4 forelæsningsslides. uge 6, 2009

Oversigt [LA] 10, 11; [S] 9.3

Ekstremum for funktion af flere variable

Definition. og lœngden, normen. og afstanden mellem vektorer a og b. Der gælder

Nøgleord og begreber Analysens hovedsætning Stamfunktioner Itereret integral Test itereret integral Fubinis sætning Test Fubini Eksempler Test produkt

MASO Uge 8. Invers funktion sætning og Implicit given funktion sætning. Jesper Michael Møller. Department of Mathematics University of Copenhagen

Eksamen i Calculus. Onsdag den 1. juni Første Studieår ved Det Teknisk-Naturvidenskabelige Fakultet og Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet

(Prøve)Eksamen i Calculus

Definition 13.1 For en delmængde af vektorer X R n er det ortogonale komplement. v 2

Oversigt [LA] 11, 12, 13

Lokalt ekstremum DiploMat 01905

Gradienter og tangentplaner

Epistel E2 Partiel differentiation

Partielle afledede og retningsafledede

Lineær algebra 4. kursusgang

Eksamen i Calculus. 14. juni f (x, y, z) = 1 + x 2 + y 2. x 2 + y 2 1 Hele rummet uden z aksen

Reeksamen i Calculus

INSTITUT FOR MATEMATIK OG DATALOGI. TIDLIGERE EKSAMENSOPGAVER MM501 Calculus I, MM502 Calculus II Januar 2006 juni 2010

Eksamen i Calculus Fredag den 8. januar 2016

Løsninger til eksamensopgaver på A-niveau maj maj 2014: Delprøven UDEN hjælpemidler

OPGAVE 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:

MOGENS ODDERSHEDE LARSEN. Funktioner af flere variable

Eksamen 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. 14. juni f (x, y, z) = 1 + x 2 + y 2. Hele rummet uden z aksen

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

Eksamen maj 2019, Matematik 1, DTU

Ekstremumsbestemmelse

Aalborg Universitet - Adgangskursus. Eksamensopgaver. Matematik B til A

Funktion af flere variable

Nøgleord og begreber Analysens hovedsætning Stamfunktioner Itereret integral Test itereret integral Fubinis sætning Test Fubini Eksempler Test produkt

Prøveeksamen MR1 januar 2008

Besvarelser til Calculus Ordinær Eksamen - 3. Januar 2017

ADGANGSKURSUS AALBORG UNIVERSITET. Formelsamling. Brush-up Flex

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

LiA 2 Side 0. Lineær algebra 3. kursusgang

Reeksamen i Calculus

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

9.1 Egenværdier og egenvektorer

Bedste rette linje ved mindste kvadraters metode

Reeksamen i Calculus Tirsdag den 20. august 2013

Formelsamling til MatIntro kurset på Københavns Universitet

Oversigt [LA] 3, 4, 5

Besvarelser til Calculus Ordinær Eksamen Juni 2018

Reeksamen i Calculus

Løsninger til eksamensopgaver på A-niveau 2019 ( ) ( )

Besvarelser til Calculus og Lineær Algebra Globale Forretningssystemer Eksamen - 3. Juni 2014

Maj 2013 (alle opgaver og alle spørgsmål)

Hvis man ønsker mere udfordring, kan man springe den første opgave af hvert emne over.

Lineær Algebra eksamen, noter

Lineær algebra 1. kursusgang

Besvarelser til Calculus Ordinær Eksamen - 5. Januar 2018

Eksamen i Calculus. Første Studieår ved Det Teknisk-Naturvidenskabelige Fakultet og Det Sundhedsvidenskabelige Fakultet. 6.

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

Oversigt [S] 8.7, 8.8, 8.9

MATEMATIK A-NIVEAU. Kapitel 1

Besvarelser til Calculus Ordinær Eksamen Juni 2019

Løsninger til eksamensopgaver på A-niveau 2016

Reeksamen i Calculus Onsdag den 17. februar 2016

Komplekse Tal. 20. november UNF Odense. Steen Thorbjørnsen Institut for Matematiske Fag Århus Universitet

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

DIFFERENTIALLIGNINGER NOTER TIL CALCULUS 2003 AARHUS UNIVERSITET

Undervisningsbeskrivelse

DesignMat Uge 1 Repetition af forårets stof

To 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! Eksamen i Calculus

Prøveeksamen i Calculus

Eksempel 9.1. Areal = (a 1 + b 1 )(a 2 + b 2 ) a 1 a 2 b 1 b 2 2a 2 b 1 = a 1 b 2 a 2 b 1 a 1 a 2 = b 1 b 2

Reeksamen i Calculus

DesignMat Uge 1 Gensyn med forårets stof

N 0 3gleord og begreber 7 0 Dobbelt integral 7 0 Fubinis s 0 3tning 7 0 Generelle omr 0 2der. 7 0 Regneregler 7 0 Nem ulighed

Test grafisk afledede Højere partielle afledede Differentiationsordenen er ligegyldig Partielle differentialligninger Test Laplaces ligning

MOGENS ODDERSHEDE LARSEN. Funktioner af flere variable

Undervisningsbeskrivelse

Funktioner af to variable

Sætning (Kædereglen) For f(u), u = g(x) differentiable er den sammensatte funktion F = f g differentiabel med

Oversigt [LA] 6, 7, 8

Undervisningsbeskrivelse

Optimale konstruktioner - når naturen former. Opgaver. Opgaver og links, der knytter sig til artiklen om topologioptimering

MATEMATIK A. Indhold. 92 videoer.

Transkript:

EKSAMENSOPGAVELØSNINGER CALCULUS 2 (2005) AUGUST 2006 AARHUS UNIVERSITET H.A. NIELSEN & H.A. SALOMONSEN Opgave. Lad f betegne funktionen f(x,y) = x 3 + x 2 y + xy 2 + y 3. ) Angiv gradienten f. 2) Angiv enhedsvektoren u i retningen af (6, 8) og beregn den retningsafledede u f(x,y). Løsning. ) Gradienten af f er vektoren f(x,y) = (f x (x,y),f y (x,y)) med de partielle afledede som koordinater. e partielle afledede beregnes og indsættes i gradienten 2) Retningsvektoren er f x (x,y) = 3x 2 + 2xy + y 2 f y (x,y) = x 2 + 2xy + 3y 2 f(x,y) = (3x 2 + 2xy + y 2,x 2 + 2xy + 3y 2 ) u = (6, 8) (6, 8) = = ( 3 (6, 8) 36 + 64 5, 4 5 ) en retningsafledede kan udregnes som skalarproduktet mellem gradienten og retningsvektoren en retningsafledede beregnes u f(x,y) = f(x,y) u u f(x,y) = (3x 2 + 2xy + y 2,x 2 + 2xy + 3y 2 ) ( 3 5, 4 5 ) = 5 (5x2 2xy 9y 2 ) Opgave 2. Betragt 3 3 matricen A givet ved A = 0 0 0 0 0 0 Version:.0. 27. januar, 2006.

2 EKSAMENSOPGAVELØSNINGER CALCULUS 2 AUGUST 2006 ) Vis, at og er egenværdierne for A. 2) Angiv egenrummet hørende til hver egenværdi. Løsning. ) Egenværdierne er netop rødderne i det karakteristiske polynomium A λi. eterminanten udregnes ved udvikling efter 2. række A λi = λ 0 0 λ 0 0 λ λ λ = ( λ) = ( λ)(( λ) 2 2 ) = (λ ) 2 (λ + ) et ses, at rødderne er og og dermed at egenværdierne for matricen A er og. 2) Egenrummet hørende til egenværdien a kan udregnes som løsningsrummet for det homogene lineære ligningssystem med koefficientmatrix A ai. For a = reduceres A I = 0 0 0 E er da løsningerne til x = 0 Vælges y, som frie variable, så er egenrummet E parametriseret x y = y = y 0 0 + 0 ette kan også angives E = span( 0 0, 0 )

EKSAMENSOPGAVELØSNINGER CALCULUS 2 AUGUST 2006 3 For a = reduceres A + I = 0 0 2 0 0 0 0 0 E er da løsningerne til x + = 0 y = 0 Vælges som fri variabel, så er egenrummet E parametriseret ette kan også angives x y = 0 = 0 E = span( 0 ) Opgave 3. Lad betegne området afgrænset af parablerne y = x 2 + og y = x 2. (tegn!). Udregn dobbeltintegralet xy da Løsning. Området tegnes y y = x 2 x y = x 2 + er i rektangulære koordinater {(x,y) x, x 2 y x 2 + }

4 EKSAMENSOPGAVELØSNINGER CALCULUS 2 AUGUST 2006 obbelt integralet opstilles som type I f(x,y) da = et indre integral beregnes x 2 + x 2 et itererede integral beregnes x 2 + x 2 xy dy = [ 2 xy2] y= x 2 + y=x 2 xy dy dx = 2 x((x2 ) 2 ( x 2 + ) 2 ) = 0 xy da = = 0 0dx Opgave 4. Betragt følgende vektorer i R 4 : u = (,2,0,), u 2 = (,,, ) ) Vis, at der gælder: u u 2 2) Lad U betegne underrummet U = span(u,u 2 ) og lad v betegne vektoren v = (4,4,3,3). Angiv den ortogonale projektion proj U (v) af vektoren v på U. 3) Beregn den korteste afstand fra v til U. Løsning. ) Vektorerne u og u 2 er ortogonale, hvis skalarproduktet er u u 2 = 0. Udregn skalarproduktet u u 2 = (,2,0,) (,,, ) = ( ) + 2 + 0 + ( ) = 0 Så u og u 2 er ortogonale. 2) Fra [LA] Sætning 7 fås projektionen af v på underrummet U proj U (v) = proj u (v) + proj u2 (v) = v u u u u + v u 2 u 2 u 2 u 2 Med u = (,2,0,), u 2 = (,,, ) og v = (4,4,3,3) udregnes u u = (,2,0,) (,2,0,) = + 4 + 0 + = 6 u v = (,2,0,) (4,4,3,3) = 4 + 8 + 0 + 3 = 5 u 2 u 2 = (,,, ) (,,, ) = + + + = 4 u 2 v = (,,, ) (4,4,3,3) = 4 + 4 + 3 3 = 0

EKSAMENSOPGAVELØSNINGER CALCULUS 2 AUGUST 2006 5 er indsættes og projektionen udregnes 3) Problemstillingen er vist på figuren proj U (v) = v u u u u + v u 2 u 2 u 2 u 2 = 5 6 (,2,0,) = ( 5 2,5,0, 5 2 ) v v proj U (v) proj U (v) U Længden af restvektoren v proj U (v) er den korteste afstand fra v til U. en korteste afstand beregnes ved Pythagoras formel v 2 proj U (v) 2 = (6 + 6 + 9 + 9) (25 + 00 + 0 + 25) 4 = 5 2 Opgave 5. Betragt funktionen f(x,y) = sin(x 2 + y 2 ) ) Vis, at (0,0) er et kritisk punkt. 2) Afgør om (0, 0) er et lokalt minimum, lokalt maksimum saddelpunkt for f. Løsning. ) e partielle afledede beregnes Indsættes (x,y) = (0,0) fås f x = 2xcos(x 2 + y 2 ) f y = 2y cos(x 2 + y 2 ) f x (0,0) = 0 = f y (0,0) og dermed er (0,0) et kritisk punkt. 2) e dobbelt partielle afledede beregnes f xx = 2cos(x 2 + y 2 ) 4x 2 sin(x 2 + y 2 ) f xy = 4xy sin(x 2 + y 2 ) f yy = 2cos(x 2 + y 2 ) 4y 2 sin(x 2 + y 2 )

6 EKSAMENSOPGAVELØSNINGER CALCULUS 2 AUGUST 2006 Hessematricen i (0, 0) er [ 2 0 0 2 enne har determinant 4 og positive egenværdier. Så punktet (0, 0) er et lokalt minimumspunkt for f. Opgave 6. Lad f være funktionen ] f(x) = xcos x ) Angiv potensrækker i x, der fremstiller funktionerne f, den afledede f samt en stamfunktion f(x)dx. 2) Bestem den femte afledede f (5) (0). Løsning. ) Rækken for cos x er n=0 ( ) n (2n)! x2n cos x = 2 x2 + 24 x4 720 x6 + Ved multiplikation findes f(x) = n=0 ( ) n (2n)! x2n+ f(x) = x 2 x3 + 24 x5 720 x7 + Ved ledvis differentiation findes f (x) = Ved ledvis integration findes f(x)dx = n= ( ) n (2n + ) x 2n (2n)! f (x) = 3 2 x2 + 5 24 x4 7 720 x6 + n=0 ( ) n (2n + 2)(2n)! x2n+2 f(x)dx = 2 x2 8 x4 + 44 x6 5760 x8 + 2) Formlen for den n-te afledede af f(x) = a n x n er Fra rækken i ) ovenfor fås f (n) (0) = n!a n f (5) (0) = 5! 24 = 5

EKSAMENSOPGAVELØSNINGER CALCULUS 2 AUGUST 2006 7 Opgave 7. Betragt differentialligningen dy dx + 3x2 y = x 2 e x3 ) Bestem den fuldstændige løsning. 2) Find den løsning der opfylder y() = 0. Løsning. ) Ligningen på standard form er dy dx = 3x2 y + x 2 e x3 Med notation fra noterne er a(x) = 3x 2 Heraf udregnes A(x) = b(x) = x 2 e x3 a(x)dx = 3x 2 dx = x 3 og B(x) = e A(x) b(x)dx = x 2 dx = 3 x3 en fuldstændige løsning opskrives ette giver y(x) = Ce A(x) + B(x)e A(x) y(x) = Ce x3 + 3 x3 e x3 hvor C er arbitrær. 2) en partikulære løsning findes ved indsættelse i y() = 0. Altså som giver C = 3. Løsningen kan nu skrives Ce + 3 e = 0 y(x) = 3 e x3 + 3 x3 e x3 faktoriseret y(x) = 3 e x3 (x 3 )