DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP

Relevanta dokument
DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP

DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP

DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP

R LÖSNINGG. Låt. (ekv1) av ordning. x),... satisfierar (ekv1) C2,..., Det kan. Ekvationen y (x) har vi. för C =4 I grafen. 3x.

DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP

1. Rita in i det komplexa talplanet det område som definieras av följande villkor: (1p)

Armin Halilovic: EXTRA ÖVNINGAR

TENTAMEN TEN2 i HF1006 och HF1008

TENTAMEN HF1006 och HF1008

= 0 vara en given ekvation där F ( x,

Komplettering: 9 poäng på tentamen ger rätt till komplettering (betyg Fx).

TENTAMEN TEN2 i HF1006 och HF1008

TENTAMEN HF1006 och HF1008

MATEMATIK OCH MAT. STATISTIK 6H3000, 6L3000, 6H3011 TEN

Komplettering: 9 poäng på tentamen ger rätt till komplettering (betyg Fx).

Vi betraktar homogena partiella differentialekvationer (PDE) av andra ordningen

DIFFERENTIALEKVATIONER AV FÖRSTA ORDNINGEN

TATA42: Föreläsning 7 Differentialekvationer av första ordningen och integralekvationer

TENTAMEN HF1006 och HF1008

Några viktiga satser om deriverbara funktioner.

Tentamen i Matematisk analys, HF1905 exempel 1 Datum: xxxxxx Skrivtid: 4 timmar Examinator: Armin Halilovic

AUTONOMA DIFFERENTIALEKVATIONER

TENTAMEN HF1006 och HF1008

(2xy + 1) dx + (3x 2 + 2x y ) dy = 0.

Uppgift 1. Bestäm definitionsmängder för följande funktioner 2. lim

TENTAMEN HF1006 och HF1008

Crash Course Envarre2- Differentialekvationer

b) (2p) Bestäm alla lösningar med avseende på z till ekvationen Uppgift 3. ( 4 poäng) a ) (2p) Lös följande differentialekvation ( y 4) y

TENTAMEN HF1006 och HF1008 TEN2 13 jan 2014

H1009, Introduktionskurs i matematik Armin Halilovic

Matematik D (MA1204)

TENTAMEN HF1006 och HF1008

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.

TENTAMEN HF1006 och HF1008

(y 2 xy) dx + x 2 dy = 0 y(e) = e. = 2x + y y = 2x + 3y 2e 3t, = (x 2)(y 1) y = xy 4. = x 5 y 3 y = 2x y 3.

1 dy. vilken kan skrivas (y + 3)(y 3) dx =1. Partialbråksuppdelning ger y y 3

TENTAMEN 8 jan 2013 Tid: Kurs: Matematik 1 HF1901 (6H2901) 7.5p Lärare:Armin Halilovic

TENTAMEN HF1006 och HF1008 TEN2 10 dec 2012

Notera att tecknet < ändras till > när vi multiplicerar ( eller delar) en olikhet med ett negativt tal.

Föreläsningen ger en introduktion till differentialekvationer och behandlar stoff från delkapitel 18.1, 18.3 och 7.9 i Adams. 18.

EXISTENS AV EN UNIK LÖSNING TILL FÖRSTAORDNINGENS BEGYNNELSEVÄRDESPROBLEM

= y(0) för vilka lim y(t) är ändligt.

z = z 2. z = z 2 z /z 2 = 1 1 z = x + c z(x) = x + c = ln x + c + c 2 y(x) = ln y = 0 y(x) = c 2

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.

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

TENTAMEN HF1006 och HF1008

Studietips info r kommande tentamen TEN1 inom kursen TNIU23

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.

STABILITET FÖR LINJÄRA HOMOGENA SYSTEM MED KONSTANTA KOEFFICIENTER

d dx xy ( ) = y 2 x, som uppfyller villkoret y(1) = 1. x, 0 x<1, y(0) = 0. Bestäm även y( 2)., y(0) = 0 har entydig lösning.

TENTAMEN Kurs: HF1903 Matematik 1, moment TEN2 (analys) Datum: 29 okt 2016 Skrivtid 9:00-13:00

Tentamen i Matematik 1 HF aug 2012 Tid: Lärare: Armin Halilovic

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

SAMMANFATTNING TATA41 ENVARIABELANALYS 1

Studietips inför kommande tentamen TEN1 inom kursen TNIU23

Uppgift 1. (3p) a) Bestäm definitionsmängden till funktionen f ( x) c) Bestäm inversen till funktionen h ( x)

SEPARABLA DIFFERENTIALEKVATIONER

SF1626 Flervariabelanalys

Planering för Matematik kurs E

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.

Uppgifter 9 och 10 är för de som studerar byggteknik

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

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

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Y=konstant V 1. x=konstant. TANGENTPLAN OCH NORMALVEKTOR TILL YTAN z = f ( x, LINEARISERING NORMALVEKTOR (NORMALRIKTNING) TILL YTAN.

a) Bestäm samtliga asymptoter (lodräta/vågräta/sneda). b) Bestäm samtliga stationära punkter och deras karaktär (min/max/terrass). c) Rita grafen.

Matematik E (MA1205)

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

INLÄMNINGSUPPGIFT 1 MATEMATIK 2, HF1000 ( DIFFERENTIAL EKVATIONER)

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

Examinator: Armin Halilovic Undervisande lärare: Bengt Andersson, Elias Said, Jonas Stenholm

Lösningsförslag obs. preliminärt, reservation för fel

Komplettering: 9 poäng på tentamen ger rätt till komplettering (betyg Fx).

201. (A) Beräkna derivatorna till följande funktioner och förenkla så långt som möjligt: a. x 7 5x b. (x 2 x) 4. x 2 +1 x + 1 x 2 (x + 1) 2 f.

Kontrollskrivning 25 nov 2013

Betygsgränser: För betyg. Vem som har är. Hjälpmedel: av papperet. Uppgift. 1. (4p) (2p) lim. (1p) cos( x 1) lim x 1. (1p) 2. (4p) Uppgift.

Program: DATA, ELEKTRO

Kap Funktioner av flera variabler, definitionsmängd, värdemängd, graf, nivåkurva. Gränsvärden, kontinuitet.

exakt en exponent x som satisfierar ekvationen. Den okända exponent x i ekvationen = kallas logaritm av b i basen a och betecknas x =log

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

y + 1 y + x 1 = 2x 1 z 1 dy = ln z 1 = x 2 + c z 1 = e x2 +c z 1 = Ce x2 z = Ce x Bestäm den allmänna lösningen till differentialekvationen

Lösningsförslag v1.1. Högskolan i Skövde (SK) Svensk version Tentamen i matematik

SF1626 Flervariabelanalys Bedömningskriterier till tentamen Tisdagen den 7 juni 2016

Begreppen "mängd" och "element" är grundläggande begrepp i matematiken.

x 1 1/ maximum

Spänningsfallet över ett motstånd med resistansen R är lika med R i(t)

AB2.8: Laplacetransformation av derivator och integraler. Differentialekvationer

Tentamensskrivning i Differentialekvationer I, SF1633(5B1206).

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Tisdagen den 12 januari 2016

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Prov i Matematik Prog: NV, Lär., fristående Analys MN UPPSALA UNIVERSITET Matematiska institutionen Michael Melgaard, tel

, x > 0. = sinx. Integrera map x : x 3 y = cosx + C. 1 cosx x 3. = kn där k är. k = 1 22 ln 1 2 = 1 22 ln2, N(t) = N 0 e t. 2 t 32 N 1.

KTH Matematik Tentamensskrivning i Differentialekvationer och transformer III, SF1637.

Lektion 1. Kurvor i planet och i rummet

också en lösning: Alla lösningar, i detta fall, ges av

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

TNA001- Matematisk grundkurs Tentamen Lösningsskiss

= ye xy y = xye xy. Konstruera även fasporträttet med angivande av riktningen på banorna. 5. Lös systemet x

Transkript:

Armin Halilovic: EXTRA ÖVNINGAR DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP Differentialekvation (DE) är en ekvation som innehåller derivator av en eller flera okända funktioner. ORDINÄRA DIFFERENTIALEKVATIONER i) En differentialekvation är ordinär om den okända funktionen beror av variabler. T e. y ( y( sin( är en ordinär DE (Den okända funktionen y ( beror av en variabel ii) Om den okända funktionen beror av eller flera variabler ( då kallas funktionens derivator för partiella derivator ) kallas DE för partiell differentialekvation. T e. f f (, y) (, y) y y är en partiell DE. I vår kurs ingår endast några typer av ordinära DE. EKVATIONENS ORDNING En differentialekvations ordning definieras som ordningen hos den högsta förekommande derivatan. T e. a) Ekvationen 0 ( y( är av tredje ordningen. y d y dy b) Ekvationen y ln är av andra ordningen. d d 8 c) Ekvationen y ( t är av första ordningen. Uppgift. Bestäm ordningen av följande differentialekvationer a) y ( sin y ( dy d y d y b) y tan t dt dt dt Svar. a) tre b) fyra LÖSNING TILL EN DIFFERENTIALEKVATIONEN En lösning till en differentialekvation är en funktion som är definierad på ett intervall (a,b) och som på detta intervall uppfyller det samband som differentialekvationen anger. T e e är en lösning till ekvationen y ( 0 på intervallet (, ). Uppgift. Bestäm om y ( är en lösning till differentialekvationen y ( 5 om a) e b) Ce där C är ett konstant tal c) e av 6

Armin Halilovic: EXTRA ÖVNINGAR Differentialekvationer. Inledning Lösning: a) Först, från y ( ) e ekvationen och får : y ( 0e 5. Vi substituerar ) och y( ) i 5 Vänsterledet VL= y ( 5 0 e 5( e ) Eftersom HL = 5 ser vi att VL =HLL Därmed är y ( e en lösning tilll DE Svar. a) ja b) ja c) nej Uppgift. Bestäm om y ( är en lösning till differentialekvationen y ( y( y ( 0 om a) y ( e b) y ( 0e c) e, d) y ( ) Ce ( C är ett konstant tal) Svar. a) ja b) ja c) ja d) ja e) nej e) ( e ( ) ENKLA EKVATIONER AV TYP y n ( f ( Ekvationer av typ ( ) y n ( f ( (dvs. derivatan av ordning n är given eplicit som enn funktion av löser vi genom upprepad integration. Vi integrerarr högerledett f ( n gånger.. Ekvationen y ( f ( har oändligt många lösningar f ( d C Eempel. Lös ekvationen y (. Lösning: Från y ( d C ( där C ett ett konstant tal) Alltså oändligt många lösningar. Alla ges av uttrycket C (Den allmänna lösningen) För varje val av konstanten C får vi en lösning (en partikulär lösning). Till eempel, för C = en partikulär lösning. för C = en annan partikulär lösning. I grafen bredvid lösningskurvorna för C =, 0,,, och. av 6

Armin Halilovic: EXTRA ÖVNINGAR Uppgift. a) Lös ekvationen y ( b) Bestäm den lösning som uppfyller kravet y ( ) 5. Lösning. a) Från y ( ( ) d C Alltså är C den allmänna lösningen. b) För att få den lösning som uppfyller kravet ) 5 substituerar vi = och y=5 i den allmänna lösningen C och bestämmer C. Vi har 5 C som ger C=. Alltså är y ( den lösning som uppfyller y ( ) 5. Svar. a) y ( ) C b) y (. Ekvationen y ( f ( har oändligt många lösningar som vi får genom att integrera högerledet två gånger: Först bestämmer vi första derivatan genom att integrera andra derivatan y( f ( d C. Därefter integrerar vi en gång till och får ( f ( d d C C Uppgift 5. Lös ekvationen y ( sin Lösning. Från y ( sin y( (sin ) d cos C Integrera en gång till: 5 ( cos C) d sin C C 0 5 Svar. sin C C 0 Uppgift 6. a) Bestäm den allmänna lösningen till ekvationen y ( 0sin b) Bestäm den lösning som uppfyller begynnelsevillkoren y ( 0) y ( 0) Lösning. a) Från y ( 0sin y( (0 sin ) d 0cos C av 6

Armin Halilovic: EXTRA ÖVNINGAR Integrera en gång till: ( 0cos C) d 0sin C C Alltså är 0sin C C den allmänna lösningen. b) Från y ( 0) och allmänna lösningen 0 0sin 0 C 0 C C Från y ( 0) och y ( 0cos C 0cos0 0 C 0 C C Därmed är y ( 0sin den sökta lösningen som uppfyller båda villkor. Svar. a) 0sin C C b) y ( 0sin TILLÄMPNINGAR Hastighet och acceleration vid en rätlinjig rörelse. Låt s ( beskriva position av en objekt som rör sig rätlinjig längs s-aeln (t e -aeln y-aeln eller z-aeln). Då följande formler för hastigheten v (, farten v ( och accelerationen : Positionen vid tiden t: s s( Hastigheten : v( s( Farten: v( s( Accelerationen a( s ( den totala längden av vägen som objekt passerar under tidsintervall t t t är t L v( dt. t Härav kan vi beräkna positionen s( om hastigheten v( är känd: s ( v( dt C Om vi vet accelerationen a( då kan vi beräkna hastigheten v ( a( dt C och därefter integrera en gång till för att få positionen s ( v( dt C Uppgift 7. En partikel rör sig längs y-aeln med accelerationen a ( ( i lämpliga enheter t e m/s ). Vid tidpunkten t betecknar vi partikelns position med och partikelns hastighet med v(. Bestäm partikelns position och v( om 0) =50 och ) =. Tips: y ( v(, y ( v( a( Lösning: Från y ( a( y (. av 6

Armin Halilovic: EXTRA ÖVNINGAR Differentialekvationer. Inledning Därför ( efter en integration) y( ( ) dt t C Vi integrerar en gång till och får f ( t C) dt t Ct D. Alltså t Ct D Konstanterna C och D bestämmer vi medd hjälp av givna villkor 0) =50 och ) =. Först, från 0) =50 får vi 50 D och därför t Ct 50. Nu substituerar vi ) = och får C 50 C 6 Alltså t 6t 50 Nu v( y ( t 6 Svar: t 6t 50 och v( t 6 Uppgift 8. En balk med belastning w( är fast i båda änder. Om ett koordinatsystem med origo i den första punkten inläggs som i ovanstående e figuren, satisfierar koordinaterna (,y) för en godtycklig punkt på balken följande differentialekvation d y w( 0. d EI a) Bestäm då w( 50( ), EI 0) 0, ) 0 y( 0) 0 och y( ) 0 b) Rita grafen (med miniräknare) till, 0 Lösning. w( Vi substituerar 50( d y w( ) i ekvationen 0 och får EI d EI d y 50( ) 0 d d y eller 50 50. d 5 av 6

Armin Halilovic: EXTRA ÖVNINGAR Vi integrerar fyra gånger och för f den allmänna lösningen Villkoren 0) 0 och y(0) 0 ger C =0 och C=0 Från ) 0 och y ( ) 0 får vi och därmed = b) Grafen till funktionen (balken med belastning): Svar. a) = b) Se grafen. 6 av 6