Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Bo Styf. Lösningar till kryssproblemen 1-5. Uppgifter till lektion 1: = 10 x. = x 10.

Relevanta dokument
MAA7 Derivatan. 2. Funktionens egenskaper. 2.1 Repetition av grundbegerepp

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Bo Styf. Genomgånget på föreläsningarna

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen

III. Analys av rationella funktioner

Tentamen i matematik. f(x) = ln(ln(x)),

Tentamen i matematik. f(x) = 1 + e x.

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Lösningar till tentamen TEN1 i Envariabelanalys I (TNIU 22)

SF1625 Envariabelanalys

Moment 8.51 Viktiga exempel , 8.34 Övningsuppgifter 8.72, 8.73

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Växande och avtagande

x 2 + x 2 b.) lim x 15 8x + x 2 c.) lim x 2 5x + 6 x 3 + y 3 xy = 7

Modul 4 Tillämpningar av derivata

SF1664 Tillämpad envariabelanalys med numeriska metoder Lösningsförslag till tentamen DEL A

Tentamen : Lösningar. 1. (a) Antingen har täljare och nämnare samma tecken, eller så är täljaren lika med noll. Detta ger två fall:

SF1625 Envariabelanalys Tentamen Måndagen den 12 januari 2015

Checklista för funktionsundersökning

Tentamen i Envariabelanalys 1

6 Derivata och grafer

f(x) = x 2 g(x) = x3 100 h(x) = x 4 x x 2 x 3 100

VÄXANDE OCH AVTAGANDE FUNKTIONER. STATIONÄRA(=KRITISKA) PUNKTER. KONVEXA OCH KONKAVA FUNKTIONER. INFLEXIONSPUNKTER

där x < ξ < 0. Eftersom ξ < 0 är högerledet alltid mindre än Lektion 4, Envariabelanalys den 30 september 1999 r(1 + 0) r 1 = r.

x 2 5x + 4 2x 3 + 3x 2 + 4x + 5. d. lim 2. Kan funktionen f definieras i punkten x = 1 så att f blir kontinuerlig i denna punkt? a.

x 2 5x + 4 2x 3 + 3x 2 + 4x + 5. d. lim 2. Kan funktionen f definieras i punkten x = 1 så att f blir kontinuerlig i denna punkt? a.

x 2 5x + 4 2x 3 + 3x 2 + 4x + 5. d. lim 2. Kan funktionen f definieras i punkten x = 1 så att f blir kontinuerlig i denna punkt? a.

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

x +y +z = 2 2x +y = 3 y +2z = 1 x = 1 + t y = 1 2t z = t 3x 2 + 3y 2 y = 0 y = x2 y 2.

f(x) = x 2 g(x) = x3 100

Lösningar och kommentarer till uppgifter i 3.1

SF1625 Envariabelanalys Tentamen Måndagen den 11 januari 2016

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Bo Styf

SF1625 Envariabelanalys

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

VÄXANDE OCH AVTAGANDE FUNKTIONER. STATIONÄRA(=KRITISKA) PUNKTER. KONVÄXA OCH KONKAVA FUNKTIONER. INFLEXIONSPUNKTER

4. Bestäm eventuella extrempunkter, inflexionspunkter samt horisontella och vertikala asymptoter till y = 1 x 1 + x, och rita funktionens graf.

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Thomas Erlandsson, Sebastian Pöder

x 1 1/ maximum

Några viktiga satser om deriverbara funktioner.

Kapitel 7. Kontinuitet. 7.1 Definitioner

x 4 a b X c d Figur 1. Funktionsgrafen y = f (x).

5 Om f (r) = 0 kan andraderivatan inte avgöra vilken typ av extrempunkt det handlar om. Återstår att avgöra punktens typ med teckenstudium.

konstanterna a och b så att ekvationssystemet x 2y = 1 2x + ay = b

6. Samband mellan derivata och monotonitet

Envariabelanalys: Vera Koponen. Envariabelanalys, vt Uppsala Universitet. Vera Koponen Föreläsning 5-6

Mälardalens högskola Akademin för utbildning, kultur och kommunikation

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A. e 50k = k = ln 1 2. k = ln = ln 2

e x x + lnx 5x 3 4e x (0.4) x 0 e 2x 1 a) lim (0.3) b) lim ( 1 ) k. (0.3) c) lim 2. a) Lös ekvationen e x = 0.

Envariabelanalys 5B1147 MATLAB-laboration Derivator

LÖSNINGSFÖRSLAG TILL TENTAMEN 2 SF1664

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Frågorna 1 till 6 ska svaras med sant eller falskt och ger vardera 1

Preliminärt lösningsförslag till del I, v1.0

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Denna tentamen består av två delar. Först sex enklare uppgifter, som vardera ger maximalt 2 poäng. Andra delen består av tre uppgifter, som

Institutionen för Matematik, KTH Lösningar till tentamen i Analys i en variabel för I och K (SF1644) 1/ e x h. (sin x) 2 1 cos x.

KONTROLLSKRIVNING. Matematik C. Datum: Tid:

Prov 1 2. Ellips 12 Numeriska och algebraiska metoder lösningar till övningsproven uppdaterad a) i) Nollställen för polynomet 2x 2 3x 1:

LÖSNINGSFÖRSLAG TILL TENTAMEN 2 SF1664

Modul 1: Funktioner, Gränsvärde, Kontinuitet

Modul 1: Funktioner, Gränsvärde, Kontinuitet

4x 1 = 2(x 1). i ( ) får vi 5 3 = 5 1, vilket inte stämmer alls, så x = 1 2 är en falsk rot. Svar. x = = x x + y2 1 4 y

Dagens tema är exponentialfunktioner. Egentligen inga nyheter, snarare repetition. Vi vet att alla exponentialfunktioner.

x f (x) dx 1/8. Kan likhet gälla i sistnämnda relation. (Torgny Lindvall.) f är en kontinuerlig funktion på 1 x sådan att lim a

H1009, Introduktionskurs i matematik Armin Halilovic ============================================================

med angivande av definitionsmängd, asymptoter och lokala extrempunkter. x 2 e x =

Matematiska Institutionen L osningar till v arens lektionsproblem. Uppgifter till lektion 9:

Sidor i boken f(x) = a x 2 +b x+c

Tentamen Matematisk grundkurs, MAGA60

Planering för kurs C i Matematik

Svar till tentan

9 Skissa grafer. 9.1 Dagens Teori

UPPSALA UNIVERSITET Matematiska institutionen Michael Melgaard. Prov i matematik Prog: Datakand., Frist. kurser Derivator o integraler 1MA014

För teknologer inskrivna H06 eller tidigare. Skriv GAMMAL på omslaget till din anomyna tentamen så att jag kan sortera ut de gamla teknologerna.

Funktionsstudier med derivata

Lösningsförslag till Tentamen: Matematiska metoder för ekonomer

När vi ritar grafen kan vi bestämma om funktionen har globalt maximum ( =största värde)

10x 3 4x 2 + x. 4. Bestäm eventuella extrempunkter, inflexionspunkter samt horizontella och vertikala asymptoter. y = x 1 x + 1

Notera att ovanstående definition kräver att funktionen är definierad i punkten x=a.

Lösningsförslag till Tentamen i SF1602 för CFATE 1 den 20 december 2008 kl 8-13

Ekvationer och olikheter

Läsanvisningar till kapitel 6 i Naturlig matematik. Avsnitt 6.6 ingår inte.

Dugga 2 i Matematisk grundkurs

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Högskolan i Skövde (SK, JS) Svensk version Tentamen i matematik Lösningsförslag till del I

Kapitel 8. Derivata. 8.1 Inledning till derivata

Mälardalens högskola Akademin för utbildning, kultur och kommunikation

SAMMANFATTNING TATA41 ENVARIABELANALYS 1

Ma3bc. Komvux, Lund. Prov kap

Teori och teori idag, som igår är det praktik som gäller! 1 (Bokens nr 3216) Figur 1:

Modul 2 Mål och Sammanfattning

2. (a) Skissa grafen till funktionen f(x) = e x 2 x. Ange eventuella extremvärden, inflektionspunkter

Mälardalens högskola Akademin för utbildning, kultur och kommunikation

MATEMATIKPROV, LÅNG LÄROKURS BESKRIVNING AV GODA SVAR

UPPGIFTER KAPITEL 2 ÄNDRINGSKVOT OCH DERIVATA KAPITEL 3 DERIVERINGSREGLER

Lösningar kapitel 10

MA2001 Envariabelanalys 6 hp Mikael Hindgren Tisdagen den 9 januari Skrivtid:

Kontrollskrivning 25 nov 2013

Svar till S-uppgifter Endimensionell Analys för I och L

LMA515 Matematik, del B Sammanställning av lärmål

Transkript:

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Bo Styf Envariabelanalys, 10 hp STS, X 2010-10-27 Uppgifter till lektion 1: 1. Lös olikheten 2x + 1 > 3. Lösningar till kryssproblemen 1-5. Lösning. Olikheten är uppfylld om och endast om en av olikheterna är uppfylld. Omskrivningarna 2x + 1 3 > 0 eller 2x + 1 + 3 < 0 och 2x + 1 2x + 1 2x + 1 3x + 9 3 = = x 10 + 3 = 2x + 1 + 3x 9 = 5 x 8 5 = 10 x = 5x 8 visar att olikheterna kan skrivas x 10 < 0 respektive x 8 5 < 0 Den första olikheten är uppfylld om och endast om x 10 < 0 <, alltså 3 < x < 10. Den andra olikheten är uppfylld om och endast om < 0 < x 8 5, alltså 8 5 < x < 3. Svar: 8 5 < x < 3 eller 3 < x < 10. 2. Skissa följande kurvor: (a) y = 1 x (b) y = 1 x (c) y = 1 x (d) y = 1 x 3. 1

y = 1 x y = 1 x Lösning. (a) (b) (c) y = 1 x (d) y = 1 x 3 2

Uppgifter till lektion 2: 1. (a) Beräkna, om det existerar, gränsvärdet (b) Beräkna, om det existerar, gränsvärdet x 2 1 lim x 1 1 x 3 lim x 1 x 2 1 1 x 3 Lösning. (a) Genom att förkorta bort en gemensam faktor för täljare och nämnare får vi f (x) = x2 1 (x 1)(x + 1) = 1 x3 (1 x)(1 + x + x 2 ) = x + 1 1 + x + x 2, då x = 1. Som vanligt försöker vi genast skissa kurvan y = f (x) för att få ett stöd för beräkningsarbetet: y = f (x), y = 2 3 Av figuren framgår att lim f (x) = 2 x 1 3, vilket vi nu visar: (b) I detta fall har vi lim f (x) = lim x + 1 x 1 x 1 1 + x + x 2 = 1 + 1 1 + 1 + 1 = 2 3. f (x) = x2 1 1 x 3 = x2 1 x 3 1 (x 1)(x + 1) (x 1) = x 1 (x 2 = + x + 1) x 1 x + 1 x 2 + x + 1 = ± x + 1 x 2 + x + 1 beroende på om x > 1 eller x < 1. Denna gång blir kurvskissen 3

y = f (x), y = ± 2 3 av vilken framgår att lim f (x) = 2 x 1 + 3 f (x) ej existerar. Vi beräknar gränsvärdena: lim x 1 och lim f (x) = 2 x 1 3. Det betyder speciellt att x + 1 lim f (x) = lim x 1 + x 1 + x 2 + x + 1 = 1 + 1 1 + 1 + 1 = 2 3. lim f (x) = lim x + 1 x 1 x 1 x 2 + x + 1 = 1 + 1 1 + 1 + 1 = 2 3. 2. Beräkna, om det existerar, gränsvärdet lim x 4x 2 + 2x + 1 2x 1 Lösning. Genom att förlänga med en konjugatkvantitet får vi Av kurvskissen f (x) = 4x 2 + 2x + 1 (2x + 1) = (4x2 + 2x + 1) (4x 2 + 4x + 1) 4x2 + 2x + 1 + 2x + 1 = 2x 4x2 + 2x + 1 + 2x + 1 y = f (x), y = 1 2 framgår att gränsvärdet bör vara 1 2. Vi visar nu detta: 2x lim f (x) = lim x x 4x2 + 2x + 1 + 2x + 1 = = = 1 1 + 1 2x + 1 + 1 + 1 4x 2 2x 2x [ 2x 1 + 1 2x + 1 + 1 + 1 4x 2 2x 1 1 + 0 + 0 + 1 + 0 = 1 2 ] 4

Uppgifter till lektion 3: 1. Funktionen f definieras på följande sätt: { x 2 + 1, x > 1, f (x) = ax + b x 2, x < 1. (a) Skissa kurvan y = f (x) i fallet då a = 2, b = 0. (b) Hur skall f (1) definieras för att f (x) skall bli kontinuerlig från höger då x = 1? (c) Antag att f (1) är definierat enligt (b). För vilka värden på a och b blir f en kontinuerlig funktion? Lösning. (a) Kurvskissen, i fallet då a = 2, b = 0, blir: y = f (x) då a = 2, b = 0. Vi ser att i detta fall (a = 2, b = 0) gör kurvan ett språng vid x = 1. Eftersom f (x) ej är definierad för x = 1 så är f ändå kontinuerlig, för alla värden på a och b. När man gör kurvskisser underlättar det givetvis att ha tillgång till någon form av grafisk programvara. Du har förmodligen tillgång till MATLAB, som kan användas för detta ändamål. Samtidigt innebär tekniska hjälpmedel en fara för att man passiviseras och inte övar upp sin förmåga att handräkna och att göra enkla kurvskisser (för att inte tala om överslagsräkning och rimlighetskontroller). Fall inte i den fällan! (b) Att f (x) är kontinuerlig från höger i x = 1 är ekvivalent med att formeln f (x) = x 2 + 1 är giltig för alla x 1. Vi måste alltså definiera f (1) = 1 2 + 1 = 2 för att f (x) ska bli högerkontinuerlig för x = 1. (c) Här utgår vi ifrån att f (1) = 2, enligt (b). För x < 1 har vi f (x) = ax + b x 2 som ju är kontinuerlig (för alla x < 1). Enda kravet som återstår för att f ska bli kontinuerlig (överallt) är därför att 2 = f (1) = lim f (x) = lim ax + b x 1 x 1 x2 = a + b 1, alltså a + b = 3. Exempelvis får vi, då a = 1, b = 2, kurvskissen 5

y = f (x) då a = 1, b = 2. 2. Om fjärdegradspolynomet p(x) vet du följande: p( 6) = 216, p( 5) = 103, p( 2) = 16, p( 1) = 21, p(0) = 12, p(1) = 1 och p(2) = 72. (a) Hur många reella nollställen har p(x)? (b) Gör en skiss av kurvan y = p(x). (c) En frivillig uppgift: Polynomet kan skrivas p(x) = a 0 + a 1 x + a 2 x 2 + a 3 x 3 + a 4 x 4 ( ) Med hjälp av funktionsvärdena p(0), p(±1) och p(±2) kan du bestämma koefficienterna a 0,..., a 4. Ange därefter, för varje nollställe, ett öppet intervall (b, b + 0.5) sådant att nollstället ligger i intervallet. Du kan nu även göra en bättre kurvskiss. Lösning. (a) Eftersom p( 6), p( 5), p( 2), p( 1) p(0), p(1) och p(1), p(2) har olika tecken så finns det, enligt satsen om mellanliggande värden, tal c 1,..., c 4 sådana att 6 < c 1 < 5, 2 < c 2 < 1, 0 < c 3 < 1, 1 < c 4 < 2 och p(c 1 ) = p(c 2 ) = p(c 3 ) = p(c 4 ) = 0. Polynomet har alltså minst fyra nollställen. Å andra sidan har ett fjärdegradspolynom högst fyra reella nollställen så det finns inga fler än dessa fyra. (b) Vi avstår från denna uppgift, eftersom vi ska göra en mer noggrann skiss nedan. (c) Genom insättning av x = 0, ±1, ±2 i ( ) får vi ekvationerna 12 = p(0) = a 0 1 = p(1) = a 0 + a 1 + a 2 + a 3 + a 4 21 = p( 1) = a 0 a 1 + a 2 a 3 + a 4 72 = p(2) = a 0 + 2a 1 + 4a 2 + 8a 3 + 16a 4 16 = p( 2) = a 0 2a 1 + 4a 2 8a 3 + 16a 4 6

Detta ekvationssystem har lösningen a 0 = 12, a 1 = 22, a 2 = 4, a 3 = 11, a 4 = 2. Alltså gäller p(x) = 12 + 22x + 4x 2 11x 3 2x 4 En kontroll visar att p( 6) = 216 och p( 5) = 103. Vi skissar kurvan: y = 12 + 22x + 4x 2 11x 3 2x 4 Det framgår att 5.5 < c 1 < 5, 2 < c 2 < 1.5, 0.5 < c 3 < 1, 1 < c 4 < 1.5 7

Uppgifter till lektion 4: 1. Låt f (x) = x2 x 3 + 4 = x2 (x 3 + 4) 1 (a) Bestäm definitionsmängden D f, derivera f (x) och bestäm alla x för vilka f (x) är positiv, negativ respektive noll. (b) Bestäm intervallen där f (x) är växande respektive avtagande och gör en ungefärlig skiss av kurvan y = f (x). (c) Bestäm alla punkter på kurvan där tangenten är horisontell. Lösning. (a) Funktionen är definierad för alla x sådana att x 3 + 4 = 0, alltså alla x = 4 1 3. Derivatan ges av f (x) = 2x(x 3 + 4) 1 x 2 (x 3 + 4) 2 (3x 2 ) = x(8 x 3 )(x 3 + 4) 2 = 0 då x = 0 eller x = 2. Vi får följande teckentabell (där xx betecknar att funktionen ej är definierad): x 4 1 3 0 2 f (x) 0 xx 0 + 0 0 f (x) 0 xx 0 1 3 0 (b) Av tabellen ser vi att f (x) är strängt växande för 0 x 2 samt strängt avtagande för < x < 4 1 1 3, 4 3 < x 0 och 2 x <. En kurvskiss: y = x 2 (x 3 + 4) 1 (c) Av ovanstående ser vi att tangenten är horisontell i punkterna (0, 0) och (2, 1 3 ). 2. Funktionen f definieras på följande sätt: { x 2 + 1, x 1, f (x) = ax + b x 2, x < 1. 8

(a) Bestäm de värden på a och b för vilka funktionen blir deriverbar överallt. Skissa kurvan y = f (x) i ett sådant fall. (b) Undersök, i fallen då funktionen är deriverbar överallt, om funktionen har andraderivata för x = 1. Lösning. (a) För att f (x) ska kunna vara deriverbar då x = 1 måste f (x) vara kontinuerlig då x = 1, vilket är fallet omm 2 = f (1) = lim x 1 ax + b x2 = a + b 3 b = 3 a, vilket vi antar i fortsättningen. Vi har då { x 2 + 1, x 1, f (x) = ax + 3 a x 2, x < 1, vilket medför att f +(1) = 2 och f (1) = a 2 Funktionen är deriverbar för x = 1 omm f +(1) = f (1), alltså 2 = a 2, a = 4, b = 3 a = 1, vilket innebär att { x 2 + 1, x 1, f (x) = 4x 1 x 2, x < 1, En kurvskiss i detta fall är y = f (x) då a = 4, b = 1. (b) I det enda fallet, a = 4 och b = 1, då funktionen är deriverbar har vi { f 2x, x 1, (x) = 4 2x, x 1, För derivatan har vi kurvskissen y = f (x) då a = 4, b = 1. 9

Kurvan y = f (x) har ett hörn då x = 1. Andraderivatan ges av { f 2, x > 1, (x) = 2, x < 1, Då x = 1 finns ingen andraderivata. Närmare bestämt gäller att f +(1) = 2 och f (1) = 2. För fullständighetens skull skissar vi även y = f (x): y = f (x) då a = 4, b = 1. 10

Uppgifter till lektion 5: 1. Betrakta kurvan y = f (x) = 2x x 2 4. (a) Bestäm en ekvation för tangenten till kurvan i punkten där x = a. (b) För vilka a gäller att tangentlinjen går genom origo? Rita en skiss! Lösning. (a) Vi har f (x) = 3 (x 1) 2 och f (x) = 2 2x. Enpunktsformeln för tangentens ekvation ger i detta fall y = f (a) + f (a)(x a) y = 2a a 2 4 + (2 2a)(x a) = a 2 4 + 2(1 a)x (b) Av ovanstående följer att tangentlinjen går genom origo om och endast om 0 = a 2 4, alltså a = ±2. Då a = 2 är tangeringspunkten (2, 4) och tangenten har ekvationen y = 2x. Då a = 2 är tangeringspunkten ( 2, 12) och tangenten har ekvationen y = 6x. En kurvskiss med tangenterna inlagda: y = 2x x 2 4, y = 6x och y = 2x. 2. Visa att för alla x > 1. 2x 3 2 > 3x 1 Lösning. Låt f (x) = 2x 3 2 3x + 1. Vi ska visa att f (x) > 0 då x > 1. Kurvskissen y = f (x), x 1. 11

stöder detta påstående, som nu ska visas med matematisk analys: Eftersom f (1) = 0 och f (x) = 3(x 1 2 1) > 0, då x > 1, får vi följande teckentabell: Av denna framgår att f (x) > 0 då x > 1. x 1 f (x) 0 + f (x) 0 12