DesignMat Uge 8 Integration og elementære funktioner

Relaterede dokumenter
Preben Alsholm. 13. marts 2008

DesignMat Uge 1 Repetition af forårets stof

Elementære funktioner

Elementære funktioner

Grafregner-projekt om differentiation.

Projekt 2.2 Omvendt funktion og differentiation af omvendt funktion

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

Mujtaba og Farid Integralregning

DesignMat Komplekse tal

DesignMat Lineære differentialligninger I

DesignMat Lineære differentialligninger I

Geometri, (E-opgaver 9d)

Undervisningsbeskrivelse

Kursusgang 5 Afledte funktioner og differentialer Repetition

Taylor s approksimationsformler for funktioner af én variabel

Taylor s approksimationsformler for funktioner af én variabel

5: Trigonometri Den del af matematik, der beskæftiger sig med figurer og deres egenskaber, kaldes for geometri. Selve

Kompleks Funktionsteori

DesignMat Den komplekse eksponentialfunktion og polynomier

13 -Integralregning. Hayati Balo, AAMS,Århus. 1. Det ubestemte integrale som betegnes med f (x)dx. 2. Det bestemte integrale som betegnes med b

Introduktion til Laplace transformen (Noter skrevet af Nikolaj Hess-Nielsen sidst revideret marts 2013)

3. Differentialregning

Differentiation af Trigonometriske Funktioner

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

MM501 forelæsningsslides

Den harmoniske svingning

Funktion af flere variable

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

DesignMat Uge 11 Lineære afbildninger

Kalkulus 2 - Grænseovergange, Kontinuitet og Følger

Integralregning Infinitesimalregning

MATEMATIK FOR INGENIØRER BIND 1

π can never be expressed in numbers. William Jones og John Machins algoritme til beregning af π

Supplerende opgaver. S1.3.1 Lad A, B og C være delmængder af X. Vis at

MM501 forelæsningsslides

Kapitel 4. Trigonometri. Matematik C (må anvendes på Ørestad Gymnasium) Kapitel 4

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

Oversigt [S] 8.7, 8.8, 8.9

Formelsamling Matematik på højniveau version 2.0 af Daniel Thaagaard Andreasen & Kristian Jerlsev Aarhus Universitet Institut for Fysik og Astronomi

2x MA skr. årsprøve

Arealer som summer Numerisk integration

REGULARITET AF LØSNINGER M.M.

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

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

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

Ang. skriftlig matematik B på hf

Geometri, (E-opgaver 9b & 9c)

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

matx.dk Differentialregning Dennis Pipenbring

Taylorpolynomier. Preben Alsholm. 17. april Taylorpolynomier. Funktion af ere variable. Preben Alsholm. Taylorpolynomier

Tonelli light. Eksistensbeviset for µ ν gav målet. for G E K ved succesiv integration. Alternativ definition:

MM501 forelæsningsslides

DesignMat Uge 4 Systemer af lineære differentialligninger I

Den homogene ligning. Vi betragter den n te ordens, homogene, lineære differentialligning. d n y dt n. an 1 + any = 0 (1.2) dt. + a1 d n 1 y dt n 1

2. Ligningsløsning i Maple. Kommandoerne solve, evalf, Digits og with(realdomain).

Symmetriske og ortogonale matricer Uge 7

Matematisk modellering og numeriske metoder. Lektion 8

Komplekse tal og algebraens fundamentalsætning.

Undervisningsbeskrivelse

Besvarelses forslag til Tag-hjemeksamen Vinteren 02 03

MATEMATIK B. Videooversigt

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

Undervisningsbeskrivelse

t a l e n t c a m p d k Matematiske Metoder Anders Friis Anne Ryelund 25. oktober 2014 Slide 1/42

Undervisningsbeskrivelse

Mere om differentiabilitet

Uddrag af studieordningen for Adgangskursus til Ingeniøruddannelserne

DesignMat Uge 2. Preben Alsholm. Efterår Lineære afbildninger. Preben Alsholm. Lineære afbildninger. Eksempel 2 på lineær.

INFINITESIMALREGNING del 3 Differentialligninger Funktioner af flere variable Differentialligningssystemer x-klasserne Gammel Hellerup Gymnasium

Mundtlige spørgsmål til 2v + 2b. mat B, sommer Nakskov Gymnasium & Hf.

Det teknisk-naturvidenskabelige basisår Matematik 1A, Efterår 2005, Hold 3 Prøveopgave C

Undervisningsbeskrivelse

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

matx.dk Mikroøkonomi

PeterSørensen.dk : Differentiation

1 Differentialkvotient

Momenter som deskriptive størrelser. Hvad vi mangler fra onsdag. Momenter for sandsynlighedsmål

Hvad vi mangler fra onsdag. Vi starter med at gennemgå slides fra onsdag.

Undervisningsbeskrivelse

Vejledende besvarelse på august 2009-sættet 2. december 2009

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

i x-aksens retning, så fås ). Forskriften for g fås altså ved i forskriften for f at udskifte alle forekomster af x med x x 0

Taylorpolynomier og Taylors sætning

DesignMat Uge 1 Gensyn med forårets stof

Kort om. Andengradspolynomier (2012) Karsten Juul

Energitæthed i et elektrostatisk felt

Undervisningsbeskrivelse

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

Mike Vandal Auerbach. Differentialregning (2) (1)

Noter om komplekse tal

Noter om Komplekse Vektorrum, Funktionsrum og Differentialligninger LinAlg 2004/05-Version af 16. Dec.

MM501/MM503 forelæsningsslides

Undervisningsbeskrivelse

M A T E M A T I K A 2

Undervisningsbeskrivelse

Undervisningsbeskrivelse

MATEMATIK A. Indhold. 92 videoer.

Polynomier. Indhold. Georg Mohr-Konkurrencen. 1 Polynomier 2. 2 Polynomiumsdivision 4. 3 Algebraens fundamentalsætning og rødder 6

Undervisningsbeskrivelse

Transkript:

DesignMat Uge 8 Integration og elementære funktioner Preben Alsholm Forår 008 Hyperbolske funktioner. sinh og cosh sinh og cosh Sinus hyperbolsk efineres sålees for alle x R sinh x = ex e x Cosinus hyperbolsk efineres sålees for alle x R cosh x = ex + e x Begge er efineree og ifferentiable overalt me sinh x = cosh x, x cosh x = sinh x x Hyperbolsk iiotformel: cosh x sinh x =. Bevis: (cosh x) (sinh x) = ex + e x ex e x = e x + + e x e x + e x 4 4 =. tanh, coth tanh, coth Tangens hyperbolsk efineres sålees for alle x R tanh x = sinh x cosh x

Vi har åbenbart e x e x tanh x = ex e x + e x = ex e x + = + e x Derfor gæler tanh x! for x! og tanh x! for x!. Cotangens hyperbolsk efineres sålees for x Rn f0g For graferne se Maple. coth x = cosh x sinh x Omvent funktion. Omvent funktion generelt Omvent funktion generelt Funktionen f kales enentyig (-), hvis for alle x, x : x 6= x =) f (x ) 6= f (x ) La f være enentyig. Den omvente funktion f til f er givet ve f (a) = b () f (b) = a vs. f omgør, hva f gør. La f være enentyig. Vi har for alle x: f f (x) = x og f f (x) = x. Hvis f er ifferentiabel i x 0 me f 0 (x 0 ) 6= 0, så er f y 0 = f (x 0 ) me 0 f (y0 ) = f 0 (x 0 ) ifferentiabel i Maple: arcsin, arccos og arctan, men se også neenfor.. arcsin I arcsin I Betragt restriktionen af sinusfunktionen til. La os kale en Sin. Vi har altså sin x for x Sin (x) = ikke efineret for x / Sin er voksene, og erfor enentyig. Den omvente funktion kales arcussinus og betegnes me arcsin.

arcsin omgør, hva Sin gør: arcsin (a) = b () Sin (b) = a h () sin (b) = a ^ b i Definitionsmængen for arcsin er værimængen for Sin, altså [, ]. arcsin = a sin = og. arcsin 0 = 0 a sin (0) = 0 og 0. arcsin = 6 a sin 6 = og 6. arcsin sin 3 = arcsin ( ) =.3 arcsin II arcsin II sin (arcsin x) = x for alle x [, ]. arcsin (sin x) = x for alle x. arcsin er ifferentiabel i ethvert x ], [ me x arcsin x = p x Bevis. La x 0 og la f = sin i en generelle sætning om ifferentiabilitet. f 0 (x 0 ) = cos x 0 6= 0. Sæt y 0 = f (x 0 ) = sin x 0, så gæler.4 arccos I arccos I f 0 (y0 ) = = q (sin x 0 ) f 0 (x 0 ) = = cos x 0 q = q (sin x 0 ) y 0 Betragt restriktionen af cosinusfunktionen til [0]. La os kale en Cos. Vi har altså cos x for x [0] Cos (x) = ikke efineret for x / [0] Cos er aftagene, og erfor enentyig. Den omvente funktion kales arcuscosinus og betegnes me arccos. 3

arccos omgør, hva Cos gør: arccos (a) = b () Cos (b) = a () cos (b) = a ^ b [0] Definitionsmængen for arccos er værimængen for Cos, altså [, ]. arccos = 0 a cos 0 = og 0 [0]. arccos 0 = a cos = 0 og [0]. arccos = 3 a cos 3 = og 3 [0]. arccos cos 3 = arccos (0) =.5 arccos II arccos II cos (arccos x) = x for alle x [, ]. arccos (cos x) = x for alle x [0]. arccos er ifferentiabel i ethvert x ], [ me x arccos x = p x Bevis. La x 0 ]0[ og la f = cos i en generelle sætning om ifferentiabilitet. f 0 (x 0 ) = sin x 0 6= 0. Sæt y 0 = f (x 0 ) = cos x 0, så gæler.6 arctan I f 0 (y0 ) = = q (cos x 0 ) f 0 (x 0 ) = = sin x 0 q = q (sin x 0 ) y 0 arctan I Betragt restriktionen af tangensfunktionen til. La os kale en Tan. Vi har altså tan x for x Tan (x) = ikke efineret for x / Tan er voksene, og erfor enentyig. Den omvente funktion kales arcustangens og betegnes me arctan. arctan omgør, hva Tan gør: arctan (a) = b () Tan (b) = a i () tan (b) = a ^ b h 4

Definitionsmængen for arctan er værimængen for Tan, altså R. arctan = 4 a tan 4 = og 4. arctan 0 = 0 a tan 0 = 0 og 0. arctan p 3 = 3 a tan p 3 = 3 og 3. arctan tan 3 4 = arctan ( ) = 4.7 arctan II arctan II tan (arctan x) = x for alle x R. arctan (tan x) = x for alle x. arctan er ifferentiabel i ethvert x R me x arctan x = + x Bevis. La x 0 og la f = tan i en generelle sætning om ifferentiabilitet. f 0 (x 0 ) = + tan x 0 6= 0. Sæt y 0 = f (x 0 ) = tan x 0, så gæler Maple. f 0 (y0 ) = f 0 (x 0 ) = + tan x 0 = + y 0 3 Integration 3. Stamfunktion Stamfunktion La f og F være efineree på intervallet I. Hvis F er ifferentiabel i I og F 0 = f, så kales F en stamfunktion for f i I. Sætning. Hvis f er kontinuert i intervallet I, så har f en stamfunktion F i I. Samtlige stamfunktioner for f er givet ve F + c, hvor c er en arbitrær konstant. Beviset forusætter, at et bestemte integral alleree er inført: La a a I være vilkårligt valgt. Så er funktionen F (x) = R x a f (t) t en stamfunktion til f. Dvs. for alle x I gæler x f (t) t = f (x) x a 5

Me utrykket et ubestemte integral R f (x) x betegner vi en eller anen stamfunktion til f. Maple. 3. Regneregler Regneregler Linearitet ( f (x) + g (x)) x = k f (x) x = k f (x) x + g (x) x f (x) x hvor k er en konstant Partiel (elvis) integration. Hvis F 0 = f gæler f (x) g (x) x = F (x) g (x) F (x) g 0 (x) x Integration ve substitution: f (g (x)) g 0 (x) x = f (t) t t=g(x) Man ser også skrevet en siste sålees f (g (x)) g (x) Maple. 3.3 Omvent substitution Omvent substitution Ovenfor utrykte vi nye variable t ve en gamle t = g (x). Det er ofte en go ié at gå en omvente vej. Her læses formlen blot fra højre mo venstre: f (g (x)) g 0 (x) x = f (t) t t=g(x) La os a bytte om på højre og venstre og samtiigt ombytte navnene: f (x) x = f (g (t)) g 0 (t) t g(t)=x Eller iet vi forusætter, at g har en omvent funktion: f (x) x = f (g (t)) g 0 (t) t t=g (x) Det vi gør ovenfor er altså at utrykke en gamle ve en nye: x = g (t). Maple. 6

3.4 Dekomposition I Dekomposition I Ethvert polynomium kan inenfor C skrives som et proukt af førstegrasfaktorer: p (z) = A (z z ) (z z ) (z z n ) Ethvert polynomium me reelle koefficienter kan skrives som et proukt af reelle første- og anengrasfaktorer: p (x) = A (x x ) (x x ) (x x r ) x + a x + b x + a s x + b s En stambrøk er en brøk af formen (x α) p eller kx + ` (x + ax + b) q hvor p, q N og, α, k, `, a, b R, og hvor x + ax + b ikke har reelle røer. Enhver ægte bruen rational funktion kan skrives som en sum af stambrøker. Detaljer følger! 3.5 Dekomposition II Dekomposition II La P(x) være en ægte bruen rational funktion me fælles faktorer i Q(x) tæller og nævner forkortet bort. α) p så ineholer stam- Hvis nævneren Q (x) ineholer faktoren (x brøksopløsningen leene x α + (x α) +... + p (x α) p Hvis nævneren Q (x) ineholer faktoren stambrøksopløsningen leene x + ax + b q så ineholer k x + ` x + ax + b + k x + ` (x + ax + b) +... + k q x + `q (x + ax + b) q Et bevis gives i kurset Kompleks Funktionsteori 04. Maple: convert(..., parfrac). (Partial fraction expansion). 7

3.6 Det bestemte integral, Definition Det bestemte integral, Definition La f være en funktion efineret på intervallet [a, b]. La a = x 0, x,..., x n = b være en ineling af [a, b]. Vælg i hvert elinterval [x i, x i ] et tal t i. Summen R = n f (t i ) (x i x i ) i= kales en Riemann-sum svarene til en givne ineling og e valgte punkter t i. f kales integrabel på [a, b], hvis er fines et tal A, så er til ethvert ε > 0, eksisterer et tal δ > 0, så er for enhver ineling og ethvert valg punkter t i me max in (x i x i ) < δ gæler A ε < R < A + ε A kales a integralet og betegnes me R b a f (x) x. Riemann-integralet er opkalt efter en tyske matematiker Bernhar Riemann, 86-866. 3.7 Det bestemte integral, Sætninger Det bestemte integral, Sætninger Sætning 3.4. Hvis f er kontinuert på I = [a, b], så er f integrabel på I og funktionen x F (x) = f (t) t er en stamfunktion til f. Dvs. for alle x I gæler a x f (t) t = f (x) x a Er omvent G en stamfunktion til en kontinuert funktion f på intervallet I = [a, b], så gæler b a f (x) x = G (b) G (a) 8