MA2003 Tillämpad Matematik I, 7.5hp,

Transkript

1 MA Tillämpd Mtemtik I,.hp, 9-8- Hjälpmedel: Penn, rdergummi och rk linjl. Vrken räknedos eller formelsmling är tillåtet! Tentmen består v frågor! Endst vrsblnketten sk lämns in! Inget tentmensomslg! vrslterntiv i Bold Courier New sk tolks som tet i en Input Cell. Övrig tet som i en Tet Cell. Beteckningr enligt konventionen i kompendieserien "Något om...". För bedömning och betygsgränser se kursens hemsid. ösningsförslg nslås på kursens hemsid efter tentmen. yck till! Bertil Del A poäng med fokus på räknefärdighet för hnd, smt grundläggnde färdighet i Mthemtic.. Beräkn rgz z, då z och z betyder komplekonjugt. (p) ösningsförslg: Vi hr w z z :, så rctn b Π rctn Π. om w z z.z Argw Π Rätt svrslterntiv: d Π Π Π d Π. Beräkn bs. (p) ösningsförslg: r bsz z b. Abs d. ös ekvtionen. (p) ösningsförslg: Potenslgr, 8. olve,, Rels Rätt svrslterntiv: d d. ös ekvtionen ln lnln. (p) ösningsförslg: ogritmlgr, ln lnln ln ln, 8. Men är flsk rot med hänsyn till krvet ovn, ty lnlnln gäller ju br om, b. Dett vet Mthemtic. olveog og og, 8 8 d

2 . Vid strnden v en flod observers höjden v ett torn på ndr strndknten under vinkeln. m längre in på lnd hr vinkeln minskt till. itutionen återges i figuren till höger som inte är sklriktig. ök såväl flodens bredd B som tornets höjd H. p ösningsförslg: Trigonometri och lösning v ett litet enkelt ekvtionssystem. olve H B Tn, H B Tn implify B, H B, H B, H B, H d B,H. åt f tn Π. Bestäm f '. (p) Π ösningsförslg: Π tn Π Pot.lgr, Regler & D Π Π cos Π. Df Π Tn Π,. f cos Π f d. åt f. Bestäm f '. (p) ösningsförslg: Kvotregeln & D. Df,implify. f f Rätt svrslterntiv: d 9 d 8. åt f coscos. Bestäm f ' Π. (p) ösningsförslg: coscos Produktregeln, KR & Dsincoscossin Π. Df Cos Cos,. Π f sincos sin cos f Π Rätt svrslterntiv: e d

3 9. ök tngentens ekvtion till kurvn y i den punkt på kurvn som hr. (p) ösningsförslg: Först funktionen f : edn är det knske v intresse tt koll lite på derivtn och vd som händer i punkten. f', f, f',, Tngentens riktningskoefficient är värdet v derivtn i punkten, så med direkt omlstning v enpunktsformeln till y k m får vi tngent olvey f f', yepndall y Å så här ser tvln ut. PlotEvlutef, y. tngent,,,, Aesbel "", "y", Plotbels "Epressions" y.... y y y d y. ök y i punkten, y på kurvn y y 9. (p) ösningsförslg: Deriver implicit som det ser ut för hnd, sätt in värden på och y. ös slutligen ut y. de Dt y y 9, y y y y y y The Mthemtic wy. olved y y 9,., y, y' y 9 d 9. Betrkt den styckvis konstnt funktionen i figuren. Beräkn sedn f. p f ösningsförslg: Del upp integrtionsområdet så tt integrnden är konstnt k i vrje intervll, då är b k k b kb. å f

4 8 d 9. Beräkn. (p) ösningsförslg: Vi får ln lnlnlnln8. log8 ln8 ln ln d ln. Bestäm. (p) ösningsförslg: Vribelsubstitution. ätt u, så hr vi u, med gränsern u u u och ö u ö. Nu är det br tt mek ihop det hel u u u. Rätt svrslterntiv: d d. Integrer Π Π cos u u. (p) ösningsförslg: Vribelsubstitution. ätt u, så hr vi u, med gränsern u u Π u Π och u ö Π ö Π Π. å Π Π cos u u Π Π Π cossin Π sinπ sin Π. Π Cos u Π u d Rätt svrslterntiv: e. Bestäm y i punkten, y ln om y där. (p) ln ösningsförslg: Vi hr y ln y y. y KR Åen gång till ln d ln y y ln Del B poäng med fokus på modellering och Mthemtic. 8. En rk cirkulär kon med bsrdien dm och höjden dm hr spetsen vänd nedåt och påfylles vtten med flödet dm min. ök både r och h då volymen är dm? edning: V kon Πr h. y D ; y y. å först och sist led ger till slut. täll upp geometrin, det vill säg vttenvolym och kopplingsvillkor vid godtycklig tidpunkt. pr i ekv. (p) ösningsförslg: Vid djupet h hr vttenytn rdien r så ktuell volym är V Πr h. Kopplingen melln r och h ges v likformig tringlr (rit!) r h R H, där R & H är konens dimensioner.

5 ekv Vt Π rt ht, rt ht Vt Π ht rt, rt ht Rätt svrslterntiv: d ekv Vt Π rt ht, rt ht ekv Vt Π r t ht, rt ht ekv Vt Π r t ht, rt ht d ekv Vt Π rt ht, rt ht. ös ut rt och ht. pr rätt lösning som regler i råh. (p) ösningsförslg: Det är br tt lös ut de sökt. råh olveekv, rt, ht st rt Vt, ht Vt Π Π råh olveekv, rt, ht st råh olveekv, rt, ht st råh olveekv, rt, ht d råh olveekv, rt, ht 8. Bestäm slutligen både r och h vid den ngivn ögonblicksbilden. (p) ösningsförslg: Deriver reglern och sätt in numerisk värden, så hr vi svret på självdokumenternde form. DrÅh, t. Vt, V 't r t, h t Π Π råh. Vt, V 't t r,h.dråh, t. Vt, V 't DrÅh, t. Vt, V 't d DerivtiverÅh, t. Vt, V 't 9. I en rätvinklig tringel med ktetern, b och hypotenusn c ärsummnv kteternlik medtvå. ök, b, c och tringelren A då A är miml. c b 9. Formuler de geometrismbnd som behövs för tt lös uppgiften. pr i ekv. (p) ösningsförslg: Det är br tt följ receptet i teten re, P:s sts och kopplingsvillkor. ekv A b, b c, b ;

6 A,, c ekv A b, b c, b c ekv A b, b c, c ekv A b, b c, b d ekv A b, b c, b. ös ut A, och. pr rätt lösning som regler i Ac. (p) ösningsförslg: olve gör jobbet Ac olveekv, A,, A b b, b, c b b Ac olveekv, A,, Ac olveekv, A,, Ac olveekv, A,, d Ac olveekv, A,,. Rit A, och i olik färger. Välj nturlig definitionsmängd, det vill säg hur b kn vrier. Pynt lrn. (p) ösningsförslg: Plot gör jobbet PlotEvluteA,,. A, b,,, Aesbel "b", "", Plotbels "A", "", "c". c A. b PlotEvluteA,,. A, b,,, Aesbel "b", "A,,c" PlotEvluteA, b,,, Aesbel "b", "A,,c" PlotEvluteAc. A,,, b,,, Aesbel "b", "A,,c" d PlotEvluteA,,. A, b,,, Aesbel "b", "A,,c". Bestäm etrempunkten b genom tt deriver A och sök nollställe. pr som regel i bopt. (p) ösningsförslg: D och olve gör jobbet bopt olveda. Ac,, Rätt svrslterntiv: e b bopt olvedac. A,, bopt olveda. Ac,, bopt olveda. A, d bopt olvedac. A,,. Bestäm vslutningsvis Ab, b och b. (p) ösningsförslg: ReplceAll gör jobbet Ac. bopt

7 bopt. Ac Ac. A,, bopt Ac. bopt d Abopt. Bestäm mimlt A ännu en gång, nu med inbyggd hjälpred som gör hel jobbet. (p) ösningsförslg: FindMimum eller Mimize gör jobbet FindMimumA. Ac,., b. FindMimumA. Ac, MimumAc. A, MAA, d FindMA. Ac,. Bestäm volymen v den kropp som uppkommer då det område i först kvdrnten som innesluts v eln och grfen till y roterr ett vrv kring eln. p b ösningsförslg: Vi hr direkt "formel" V Πy. Integrtionsgränsern ges v kurvns skärningspunkter med -eln, det vill säg eller. å Π Π Π Π Π d Π. I vrje punkt i en sml stång med längden m är densiteten Ρ kgm proportionell mot produkten v vstånden till stångens ändpunkter med proportionlitetskonstnten Ρ. Bestäm stångens mss m. p ösningsförslg: Vid läget i stången hr vi den lill mssn m Ρ, där Ρ Ρ enligt uppgift. Nu är det br tt lägg smmn ll små bidrg till stångens mss m. m m Ρ m Ρ m m Ρ Ρ m Ρ m d m Ρ m. I en sml stång med längden m är densiteten Ρ kgm i vrje punkt proportionell med k mot i kvdrt. Bestäm tyngdpunkten G ur m G m. p ösningsförslg: Mssn för en liten bit vid är m Ρ k och slutligen tyngdpunktens läge. olve G k, G G Rätt svrslterntiv: d olve G k, G olve k G, G olve k G, G d olve G k, G

8 8. En tunn pppskiv i form v en rätvinklig tringel med mssn m är uppriggd enligt figur. ök msströghetsmomentet m r m då den roterr kring y eln. p b y ösningsförslg: Först hr vi ytdensiteten Ρ sådn vid får vi med likformig tringlr y b smmn. m b. Klipp sedn upp tringeln i sml rektngulär strimlor y. Höjden y v en. Bidrget till tröghetsmomentet är J m Ρ y. Nu är det br tt lägg J J J m m b b m b b m b b d m b b m b b 9. Itliensk ingenjörer projekterr en hängbro över Messinsundet melln icilien och fstlndet. Den kommer tt h ett spnn på 8 m och pilonern blir 8 m hög. åt den längst vjern h formen v en prbelbåge enligt fig, y,, 8, och definierd som y i Mthemtic. 9. Bestäm vjerns längd. (p) 8 ösningsförslg: Utom tävln hr vi prbelbågen yk, som med, y, 88 k, så y 8 ; Ploty,,, 8, Aesbel "", "y" y 8 Nu är det br tt tillämp färdig formel för tt beräkn längden på vjern s N 8 y' sinh 9 Inte fel tt gör en enkel kontroll med rätvinklig tringlr. Vjern ligger under hypotenusn men inte längs ktetern! Ok! 8, 8 N 8., 8. 8

9 s 8 y' s 8 y' s 8 y d s 8 y'. åt vjern h densiteten Ρ kg/m och beräkn rbetet A mgh, som krävs för tt från mrknivå lyft vjern på plts. (p) ösningsförslg: Klipp vjern i små bitr och lyft en sådn liten vjerstump vid med längden s y' och mssn m Ρs på plts. Arbetet som behövs för dett är då A mghmgyρgy ihop ll smågrejer en sist gång, sedn är vi äntligen färdig;-) y'. Nu är det br tt sml A 8 A Ρ gy y' N A g Ρ 89 sinh 9 A. g Ρ 8 Ρ g y' 8 Ρ gy y 8 Ρ gy y' d 8 Ρ gy y' 9