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

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

Figur y. Nøgleord og begreber Tangentlinje for graf Tangentplan for graf

Oversigt [S] 2.7, 2.9, 11.4

Oversigt [S] 2.7, 2.9, 11.4

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

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

CALCULUS "SLIDES" TIL CALCULUS 1 + 2

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

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

Funktion af flere variable

MM502+4 forelæsningsslides. uge 6, 2009

Partielle afledede og retningsafledede

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

matx.dk Differentialregning Dennis Pipenbring

Her skal du lære om 1. Talfølge og talrække 2. Afsnitssum 3. Konvergens 4. Konvergente rækker har små led 5. Regneregler

En differentiabel funktion hvis afledte ikke er kontinuert Søren Knudby

MASO Uge 7. Differentiable funktioner. Jesper Michael Møller. Uge 7. Formålet med MASO. Department of Mathematics University of Copenhagen

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.

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.

Mere om differentiabilitet

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.

Oversigt [S] 9.6, 11.1, 11.2, App. H.1

Funktion af flere variable

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

Projekt 2.2 Omvendt funktion og differentiation af omvendt funktion

Oversigt [S] 4.5, 5.10

Differentiation af sammensatte funktioner

Differential- regning

Vejledende besvarelse på august 2009-sættet 2. december 2009

Matematisk modellering og numeriske metoder. Lektion 1

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

Nøgleord og begreber Eksistens og entydighed Retningsfelt Eulers metode Hastighedsfelt Stabilitet

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.

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.

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

MATEMATIK A-NIVEAU-Net Forberedelsesmateriale

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

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

Oversigt Matematik Alfa 1, August 2002

Største- og mindsteværdi Uge 11

MASO Uge 7. Differentiable funktioner. Jesper Michael Møller. Uge 7. Formålet med MASO. Department of Mathematics University of Copenhagen

Matematisk modellering og numeriske metoder. Lektion 10

Oversigt [S] 5.2, 5.4, 12.1

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

Mike Vandal Auerbach. Differentialregning (2) (1)

Calculus Uge

Reeksamen i Calculus. Første Studieår ved Det Tekniske Fakultet for IT og Design samt Det Ingeniør- og Naturvidenskabelige Fakultet. 17.

Funktioner af to variable

Matematisk modellering og numeriske metoder

Nøgleord og begreber Eksistens og entydighed Retningsfelt Eulers metode Hastighedsfelt Stabilitet

EKSAMENSOPGAVELØSNINGER CALCULUS 2 (2005) AUGUST 2006 AARHUS UNIVERSITET

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

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

To ligninger i to ubekendte

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

MATEMATIK 11 Eksamensopgaver Juni 1995 Juni 2001, 4. fjerdedel

Funktioner af flere variable

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

Differentiation af Logaritmer

Reeksamen i Calculus

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.

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

Differentialregning. Ib Michelsen

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

Differentiation. Frank Nasser. 11. juli 2011

Oversigt [S] 5.2, 5.4, 12.1

Reeksamen i Calculus

Lektion 6 Logaritmefunktioner

er en n n-matrix af funktioner

Introduktion til differentialregning 1. Jens Siegstad og Annegrethe Bak

Lektion 8 Differentialligninger

Differentialligninger. Ib Michelsen

Differentiation af Potensfunktioner

Eksamen i Calculus. Første Studieår ved Det Tekniske Fakultet for IT og Design samt Det Ingeniør- og Naturvidenskabelige Fakultet. 3.

10. Differentialregning

Nøgleord og begreber Lagranges metode i to variable Lagranges metode i tre variable Flere bindinger August 2000, opgave 7

Besvarelser til Calculus Ordinær Eksamen - 3. Januar 2017

Ekstremumsbestemmelse

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

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

Projekt 4.6 Løsning af differentialligninger ved separation af de variable

Peter Harremoës Mat A eksamen med hjælpemidler 15. december f (x) = 0. 2x + k 1 x = 0 2x 2 + k = 0 2x 2 = k x 2 = k 2. k 2.

Differentiation af Trigonometriske Funktioner

Kapitel 2. Differentialregning A

Eksamensspørgsma l Mat B

MM501 forelæsningsslides

Prøveeksamen MR1 januar 2008

Implicit givne og inverse funktioner

Oversigt [S] 7.2, 7.5, 7.6; [LA] 18, 19

(Prøve)Eksamen i Calculus

11. Funktionsundersøgelse

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

Differential- ligninger

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

Reeksamen i Calculus

M A T E M A T I K A 2

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

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

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

Transkript:

Oversigt [S] 2.7, 3.1, 3.4, 11.3 Nøgleord og begreber Differentiabel funktion i en variabel Partielle afledede i flere variable Notation og regneregler for partielle afledede Test partielle afledede Grafisk afledede Test grafisk afledede Højere partielle afledede Differentiationsordenen er ligegyldig Partielle differentialligninger Test Laplaces ligning Calculus 1-2006 Uge 36.2-1

Tangenthældning [S] 2.7 Derivatives 2 3 Definition Den afledede af f() i tallet a er df d (a) = f f(a + h) f(a) (a) = lim h 0 h y (a + h, f(a + h)) (a, f(a)) f() Calculus 1-2006 Uge 36.2-2

Botanik for afledte [S] 3.1, 3.4 Derivatives... d d (n ) = n n 1 d d (e ) = e d d (ln()) = 1 d d (a ) = ln(a)a Calculus 1-2006 Uge 36.2-3

Botanik for afledte [S] 3.1, 3.4 Derivatives... d (sin()) = cos() d d (cos()) = sin() d d d (tan()) = 1 + tan2 () d d (sin 1 ()) = 1 1 2 d d (tan 1 ()) = 1 1 + 2 Calculus 1-2006 Uge 36.2-4

Vælg og afled Eksempel 1 Givet funktionen f(, y) = 3 + 2 y 3 2y 2 Hold y fast Hold fast d d f(, y) = 32 + 2y 3 d dy f(, y) = 32 y 2 4y Calculus 1-2006 Uge 36.2-5

Partielt afledt 4 Definition Den partielle afledede af f(, y) med hensyn til i punktet (a, b) er f (a, b) = lim h 0 f(a + h, b) f(a, b) h Den partielle afledede af f(, y) med hensyn til y i punktet (a, b) er f f(a, b + h) f(a, b) (a, b) = lim y h 0 h Calculus 1-2006 Uge 36.2-6

Skrives forskelligt Notation Ses også f (, y) = f (, y) f y (, y) = f y(, y) f (, y) = f 1 (, y) f y (, y) = f 2 (, y) Calculus 1-2006 Uge 36.2-7

Nemt at aflede Eksempel 1 Funktionen har partielle afledede f(, y) = 3 + 2 y 3 2y 2 f (, y) = 3 2 + 2y 3 f y (, y) = 3 2 y 2 4y Calculus 1-2006 Uge 36.2-8

Graf uden kanter Figur - Eksempel 1 z 0 y f(, y) = 3 + 2 y 3 2y 2 Calculus 1-2006 Uge 36.2-9

Nyttige regler Morale for Partielle afledede 1. f beregnes ved at holde y fast og differentiere med hensyn til. 2. f y beregnes ved at holde fast og differentiere med hensyn til y. 3. Alle regneregler for differentiation i en variabel, +,,, /, sammensatfunktion, inversfunktion kan benyttes. Calculus 1-2006 Uge 36.2-10

Udregning af partielle afledede Eksempel 3 har partielle afledede f (, y) = sin ( f y (, y) = sin ( f(, y) = sin( 1 + y ) d d 1 + y ) d dy 1 + y ) ( ) 1 + y ( ) 1 + y = cos( = cos( 1 + y ) 1 1 + y 1 + y ) (1 + y) 2 Calculus 1-2006 Uge 36.2-11

Udregning af partielle afledede Eksempel har partielle afledede og tilsvarende f(, y) = ln( f (, y) = ln ( f y (, y) = 1 1 + 2 + y 2 ) 1 1 + 2 + y ) d 2 d ( = (1 + 2 + y 2 2 ) (1 + 2 + y 2 ) 2 2 = (1 + 2 + y 2 ) 2y (1 + 2 + y 2 ) ) 1 1 + 2 + y 2 Calculus 1-2006 Uge 36.2-12

Test partielle afledede Test Betragt funktionen f(, y) = 3 y 2 + y. (a) f = 3 2 y 2 + y. (b) f = 3 3 y 2 + y. (c) f = 3 2 + y. (d) f = 3 2 2y 2 + y. Løsning For y fastholdt Afkryds den rigtige påstand: f (, y) = d d (3 y 2 + y) = 3 2 0 + y (a) (b) (c) (d) Calculus 1-2006 Uge 36.2-13

Partielt afledt, grafisk Grafisk bestemmelse h y 2 0 2 f(,y)=1 0 1 2 3 2 1 Niveaukurver omkring ( 0, y 0 ) = (2, 2). Sæt g(h) = f( 0 + h, y 0 ) og aflæs støttepunkter: h 2.0 1.0 0.0 1.0 2.0 3.0 g(h) 0.0 0.3 0.9 2.0 2.9 2.2 Calculus 1-2006 Uge 36.2-14

Partielt afledt, grafisk Grafisk bestemmelse - fortsat Støttepunkter giver grafen h 2.0 1.0 0.0 1.0 2.0 3.0 g(h) 0.0 0.3 0.9 2.0 2.9 2.2 z Heraf f.eks. 1 h f ( 0, y 0 ) = g (0) 0.5(0.6 + 1.1) 0.85 Calculus 1-2006 Uge 36.2-15

Test grafisk afledede Test Betragt niveaukurverne for en funktion f(, y), f(1, 1) = 0 og bedøm: y 1 1 f=0 f= 1 f=5 (a) f (1, 1) > 0. (b) f (1, 1) < 0. (c) f y (1, 1) < 0. (d) f (1, 1) > 0. Afkryds to sande: Løsning f(, 1) er voksende med voksende afledt. (a) (b) (c) (d) Calculus 1-2006 Uge 36.2-16

Udvid til mange variable Eksempel 5 Omtalen af partielle afledede udvides umiddelbart til flere end to variable. f(, y, z) = e y ln(z) har tre partielle afledede f = ye y ln(z) f y = e y ln(z) f z = e y 1 z Calculus 1-2006 Uge 36.2-17

Afled flere gange Notation for højere afledede 2 f 2 (, y) = f (, y) 2 f y 2 (, y) = f yy(, y) 2 f y (, y) = f y(, y) 2 f y (, y) = f y(, y) Calculus 1-2006 Uge 36.2-18

Mere afledning Eksempel 1, 6 Afledede og højere afledede f = 3 + 2 y 3 2y 2 f = 3 2 + 2y 3, f y = 3 2 y 2 4y f = 6 + 2y 3, f yy = 6 2 y 4 f y = 6y 2, f y = 6y 2 Calculus 1-2006 Uge 36.2-19

Endnu en afledning Eksempel 3 Afledede og højere afledede f y = sin( f(, y) = sin( f = cos( f = sin( 1 + y ) 1 + y ) 1 1 + y 1 + y ) 1 (1 + y) 2 1 + y ) (1 + y) 3 + cos( 1 + y ) 1 (1 + y) 2 Calculus 1-2006 Uge 36.2-20

Endnu en afledning Eksempel 3 - fortsat Afledede og højere afledede f yy = sin( f y = sin( f(, y) = sin( f y = cos( 1 + y ) 1 + y ) (1 + y) 2 1 + y ) 2 (1 + y) 4 + cos( 1 + y ) 2 (1 + y) 3 1 + y ) (1 + y) 3 + cos( 1 + y ) 1 (1 + y) 2 Calculus 1-2006 Uge 36.2-21

Der er kun det halve arbejde Sætning (Clairaut) Antag at f er defineret på en (lille) cirkelskive med centrum i (a, b). Hvis f y, f y er kontinuerte på cirkelskiven, så gœlder f y (a, b) = f y (a, b) "Højere partielle afledede afhænger ikke af differentiations rækkefølgen." Calculus 1-2006 Uge 36.2-22

Overbevis [S] Appendi E A few proofs Bevis (Clairaut) (h) = (f(a + h, b + h) f(a + h, b)) (f(a, b + h) f(a, b)) Omskrives ved middelværdisætningen (h) = (f (c, b + h) f (c, b))h = f y (c, d)h 2 Ved ombytning af, y f y (c, d )h 2 = f y (c, d)h 2 for (c, d), (c, d ) tæt ved (a, b). Konklusion ved kontinuitet af de dobbelte afledede. Calculus 1-2006 Uge 36.2-23

Opgaver er sundt Øvelse Find f og f y. f(, y) = 2 y 3 2 4 y f = 2y 3 8 3 y f = 2y 3 24 2 y f = 48y f y = f y = 48 Calculus 1-2006 Uge 36.2-24

Mange opgaver er meget sundt Øvelse Find f yz. f(, y, z) = 5 + 4 y 4 z 3 + yz 2 f y = 4 4 y 3 z 3 + z 2 f y = 16 3 y 3 z 3 f yz = f yz = 48 3 y 3 z 2 Calculus 1-2006 Uge 36.2-25

Sidste opgave Øvelse 81 f(, y) = ( 2 + y 2 ) 3/2 e sin(2 y) Find f (1, 0). f(1, 0) = 1(1 2 + 0 2 ) 3/2 e 0 = 1 f (1, 0) = lim 1 ( 2 + 0 2 ) 3/2 e 0 1 1 f (1, 0) = lim 1 3 1 1 Calculus 1-2006 Uge 36.2-26

Sidste opgave Øvelse 81 - fortsat f (1, 0) = lim 1 3 1 1 f (1, 0) = lim 1 1 2 2 ( 1) f (1, 0) = lim 1 1 2 = 2 Calculus 1-2006 Uge 36.2-27

Partielle differentialligninger Definition En partiel differentialligning er et udtryk i de partielle afledede. Ligningen 2 u + 2 u 2 y = 0 2 kaldes Laplaces ligning. Ligningen kaldes bølgeligningen. 2 u t 2 = a2 2 u 2 Calculus 1-2006 Uge 36.2-28

Laplaces ligning Eksempel 8 Funktionen u(, y) = e sin y er løsning til Laplaces ligning u + u yy = 0 Løsning giver u = e sin y, u = e sin y u y = e cos y, u yy = e sin y u + u yy = 0 Calculus 1-2006 Uge 36.2-29

Bølgeligningen Eksempel 9 Funktionen u(t, ) = sin( at) er løsning til bølgeligningen Løsning u tt = a 2 u u t = a cos( at), u tt = a 2 sin( at) giver u = cos( at), u = sin( at) u tt = a 2 u Calculus 1-2006 Uge 36.2-30

Test Laplaces ligning Test Funktionen f(, y) = 3 + 5y + 10 er en løsning til Laplace s ligning 2 f/ 2 + 2 f/ y 2 = 0. Løsning Udregningen giver f = 3, f = 0, f y = 5, f yy = 0 f + f yy = 0 Afkryds: ja nej Calculus 1-2006 Uge 36.2-31