Institutionen för Matematik, KTH Torbjörn Kolsrud

Relevanta dokument
Institutionen för Matematik, KTH Torbjörn Kolsrud

x ( f u 2y + f v 2x) xy = 24 och C = f

har ekvation (2, 3, 4) (x 1, y 1, z 1) = 0, eller 2x + 3y + 4z = 9. b) Vi söker P 1 = F (1, 1, 1) + F (1, 1, 1) (x 1, y 1, z 1) = 2x + 3y + 4z.

= 0. Båda skärningsvinklarna är således π/2 (ortogonala riktningsvektorer).

= 0 genom att införa de nya

Tentamen: Lösningsförslag

Problem inför KS 2. Problem i matematik CDEPR & CDMAT Flervariabelanalys. KTH -matematik

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A. 1. En svängningsrörelse beskrivs av

Lösningsförslag till tentamen Torsdag augusti 16, 2018 DEL A

Inlämningsuppgift nr 2, lösningar

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Tisdagen den 12 januari 2016

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Lösning till kontrollskrivning 1A

Tentamen SF1626, Analys i flera variabler, Svar och lösningsförslag. 2. en punkt på randkurvan förutom hörnen, eller

Tentamen i TATA43 Flervariabelanalys

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

(x + 1) dxdy där D är det ändliga område som begränsas av kurvorna

1 x. SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Tentamen i Analys B för KB/TB (TATA09/TEN1) kl 08 13

LUNDS TEKNISKA HÖGSKOLA MATEMATIK. LÖSNINGAR FLERDIMENSIONELL ANALYS, FMA kl 8 13

Tentamen i tmv036c och tmv035c, Analys och linjär algebra C för K, Kf och Bt A =, = det(a λi) = e 2t + c 2. x(t) = c 1. = c 1.

Bestäm ekvationen för det plan som går genom punkten (1,1, 2 ) på kurvan och som spänns

Lösningsförslag till tentamen Tisdagen den 10 januari 2017 DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Övningar till Matematisk analys III Erik Svensson

Tentan , lösningar

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Tisdagen den 7 juni 2016

För studenter i Flervariabelanalys Flervariabelanalys MA012B ATM-Matematik Mikael Forsberg

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Torsdagen den 18 augusti 2016

Lösningsförslag till tentamen Onsdagen den 15 mars 2017 DEL A

SF1646 Analys i flera variabler Tentamen 18 augusti 2011, Svar och lösningsförslag

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

x (t) = 2 1 u = Beräkna riktnings derivatan av f i punkten a i riktningen u, dvs.

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Tisdagen den 10 januari 2017

6. Räkna ut integralen. z dx dy dz,

av envariabelfunktionen g(t) och flervariabelfunktionen t = h(x, y) = x 2 + e y.)

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Måndagen den 21 mars 2016

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Tentamen i Flervariabelanalys F/TM, MVE035

SF1669 Matematisk och numerisk analys II Lösningsförslag till tentamen DEL A

Övningstenta: Lösningsförslag

Institutionen för matematik SF1626 Flervariabelanalys. Lösningsförslag till tentamen Måndagen den 5 juni 2017 DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Torsdagen den 20 augusti 2015

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1669 Matematisk och numerisk analys II Lösningsförslag till tentamen DEL A. r cos t + (r cos t) 2 + (r sin t) 2) rdrdt.

Lösningsförslag till tentamen TMA043 Flervariabelanalys E2

Kontrollskrivning 1A

(x 3 + y)dxdy. D. x y = x + y. + y2. x 2 z z

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen 18 augusti 2011, Svar och lösningsförslag

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Onsdagen den 15 mars 2017

Tentamensskrivning, Kompletteringskurs i matematik 5B1114. Onsdagen den 18 december 2002, kl

Tentamen i Flervariabelanalys, MVE , π, kl

Hjälpmedel: utdelad ordlista, ej räknedosa Chalmers tekniska högskola Datum: kl

TATA44 ösningar till tentamen 13/01/ ) Paraboloiden z = 2 x 2 y 2 skär konen z = x 2 + y 2 då x 2 + y 2 = 2 x 2 y 2. Med

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Måndagen den 16 mars 2015

SF1669 Matematisk och numerisk analys II Lösningsförslag till tentamen DEL A

1. Bestäm definitionsmängden och värdemängden till funktionen f(x,y) = 1 2x 2 3y 2. Skissera definitionsmängden, nivålinjerna och grafen till f.

Lösningar till tentamen i Matematik II, 5B1116, 5B1136 för Bio. E,I,K,ME, Media och OPEN, tisdagen den 13 april 2004.

u av funktionen u = u(x, y, z) = xyz i punkten M o = (x o, y o, z o ) = (1, 1, 1) i riktningen mot punkten M 1 = (x 1, y 1, z 1 ) = (2, 3, 1)

Tentamen: Lösningsförslag

Visa att vektorfältet F har en potential och bestäm denna. a. F = (3x 2 y 2 + y, 2x 3 y + x) b. F = (2x + y, x + 2z, 2y 2z)

Figur 1: Postföretagets rektangulära låda, definitioner.

A = D. r s r t dsdt. [(1 + 4t 2 ) 3/2 1]dt (1) där det sista steget fås genom variabelbytet u = 1 + 4s 2. Integralen. (1 + 4t 2 ) 3/2 dt

Repetition, Matematik 2 för lärare. Ï x + 2y - 3z = 1 Ô Ì 3x - y + 2z = a Ô Á. . Beräkna ABT. Beräkna (AB) T

TMV036 Analys och linjär algebra K Kf Bt, del C

Tentamen MVE035 Flervariabelanalys F/TM

TMV036 Analys och Linjär Algebra K Kf Bt, del C

Lösningsförslag till tentamen TMA043 Flervariabelanalys E2

x f x + y f y x. 2 Funktionen f(x, y) uppfyller alltså given differentialekvation.

INGA HJÄLPMEDEL. Lösningarna ska vara försedda med ordentliga motiveringar. xy dxdy,

SF1626 Flervariabelanalys

Tentamen MVE085 Flervariabelanalys

Tentamen i Analys B för KB/TB (TATA09/TEN1) kl 8 13

Institutionen för matematik KTH. Tentamensskrivning, , kl B1210 och 5B1230 Matematik IV, för B, M, och I.

1. För vilka värden på konstanterna a och b är de tre vektorerna (a,b,b), (b,a,b) och (b,b,a) linjärt beroende.

TMV036/MVE350 Analys och Linjär Algebra K Kf Bt KI, del C

f(x, y) = ln(x 2 + y 2 + 1). 3. Hitta maximala arean för en rektangel inskriven i en ellips på formen x 2 a 2 + y2

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen

Lösningsförslag till tentamen TMA043 Flervariabelanalys E2

( ) = 2x + y + 2 cos( x + 2y) omkring punkten ( 0, 0), och använd sedan detta ( ).

Tentamen i Analys B för KB/TB (TATA09/TEN1) kl 14 19

Institutionen för matematik KTH. Tentamensskrivning, , kl B1119, Vektoranalys, för Open.

Flervariabelanalys E2, Vecka 3 Ht08

Kap Dubbelintegraler.

Optimering med bivillkor

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Tentamen TMA044 Flervariabelanalys E2

Kap Generaliserade multipelintegraler.

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

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen 14 mars 2011,

Campus och distans Flervariabelanalys mag ATM-Matematik Mikael Forsberg och Yury Shestopalov (Mikael Forsberg)

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

= ( 1) xy 1. x 2y. y e

1. Beräkna hastigheten, farten och accelerationen vid tiden t för en partikel vars rörelse beskrivs av r(t) = (2 sin t + cos t, 2 cos t sin t, 2t).

Transkript:

Institutionen för Matematik, KTH Torbjörn Kolsrud B 7, ifferential- och integralkalkyl II, del, flervariabel, för F. Tentamen tisdag 8 augusti 7, 4.-9. Förslag till lösningar.. Om F (x, y, z) x y + y z + z x så är tangentplanets normal F (,, ). Vi har F (xy + z, yz + x, zx + y ) så normalen blir (,, 3) och tangentplanets ekvation blir (x ) (y + ) + 3 (z ), eller x + y 3z + 3.. Sätt u (x y ), v xy. Kedjeregeln ger g y f uu y + f vv y yf u + xf v. Kedjeregeln en gång till ger nu (f uv f vu då f är C ) g xy x ( yf u + xf v) y x f u + f v + x x f v y(f uuu x + f uvv x) + f v + x(f vuu x + f vvv x) y(xf uu + yf uv) + f v + x(xf vu + yf vv) xy(f uu f vv) + (x y )f uv uf uv v(f uu f vv). 3. Vi har f (6x 6y, 6y 6x). Kritiska punkter fås då y x och y x, vilket ger punkterna (, ) och (, ). Andraderivatorna är A f xx x, B f xy 6 och C f yy 6. Vi får diskriminanten AC B 7x 36. I punkten (, ) är < : sadelpunkt. I punkten (, ) är > och A > : lokalt minimum. 4. f (y, x y) så den enda kritiska punkten är (, ) och den tillhör områdets inre. f(, ). Singulära punkter saknas. et återstår att undersöka randen: x + y. Vi sätter x cos t, y sin t, och f(cos t, sin t) cos t sin t sin t (sin t + cos t ) g(t), där t π. g() g(π). g (t) cos t sin t precis då tan t, dvs då t π/4 eller π/4. g(π/8) ( ) är största värdet medan g(π/8) ( ) är minsta värdet.

. Vi använder e t + t + t + 6 t3 + O(t 4 ) och väljer t x y. et ger e x y + x y + (x y) + 6 (x y) 3 + högre ordning + x y x y + y 4 3 y3 + högre ordning. et sökta polynomet är P 3 (x, y) + x y x y + y 4 3 y3. 6. kan uttryckas som x y, x, varför integralen blir ( ) x y dy dx x [ ] x y dx yx (x x 3 ) dx 8. 7. Svaret är ( x ( y f(x, y, z) dz)dy)dx. För att se det skriver vi upp området som x y z. Gränserna för z-integrationen är y z. å återstår området x y i xy-planet. et kan skrivas x y, x, vilket ger gränserna för y resp. x. 8. θ π betyder att z. I xy-planet är φ 4π den del av linjen y x där x, y. I rummet beskriver dessa relationer den del av planet y x som ligger i första oktanten, dvs där x, y, z 9. OBS! Talet var felformulerat. et skall vara linjestycket y x från origo till (/, / ). Kalla kurvintegralen I C P dx + Q dy. Vi sluter till kurvan genom att lägga till linjestycket C från (, ) till (, ). Området innanför den slutna kurvan kallar vi. Greens formel ger nu I (Q x P y) dxdy P dx + Q dy C x dxdy x dx A + B. Polära koordinater ger och B A π π/4 [ ] x, så I 3. r cos φ r drdφ ( 3 )

. Ytan beskrivs av z z(x, y) 4 x y, (x, y), där är cirkelskivan x + y 4. Normalen ges av N ( z x, z y, ) ( x/ 4 x y, y/ 4 x y, ). Integralen blir ( y, x, z(x, y)) N(x, y, z(x, y)) dxdy π [ 4 r rdrdφ π ] 3 (4 r ) 3/ 6π/3.. Låt f(x, y) x y/(x 4 + y ) för (x, y) och f(, ). 4 x y dxdy f(tv) f(,) a) Vi skall beräkna lim t t där v är enhetsvektorn v (, ). Med g(t) f(t/, t/ g(t) ) kan detta skrivas lim t t. Vi har så g(t) t t t 4 + 4t g(t) lim lim t t t t t + 4, t + 4. b) et räcker att visa att f inte är kontinuerlig i origo. (En diff.bar funktion måste vara kontinuerlig.) På koordinataxlarna är f, så lim x f(x, ). Längs parabeln y x gäller f(x, x ) x 4 /(x 4 + x 4 ) /. Alltså saknar f(x, y) gränsvärde då (x, y) (, ). vsb.. Skriv ekvationerna F (x, y, z, u, v) ; G(x, y, z, u, v). Enligt implicita funktionssatsen är villkoret att determinanten F ug v F vg u i punkten. Vi får F ug v F vg u xz(x u v) yv( uv ) som blir ( ) ( ) 4 i punkten. Villkoret är alltså uppfyllt. Vi deriverar nu ekvationerna implicit med avseende på y, där u u(x, y) och v v(x, y). Resultatet blir xy + xzu y + v + yvv y, x 3 z + xv y uu yv u vv y. Insättning av punkten leder efter förenkling till et följer att v y 7/4 i punkten. u y + v y + 3, och u y. 3

3. et handlar om ett optimeringsproblem med bivillkor. Vi skall söka max och min av f(x, y) x + y (avståndet i kvadrat; ger lättare beräkningar) då g(x, y) 7x + xy + 8y (bivillkorsekvationen). Villkoret är (Lagranges metod) att f och g är parallella dvs f xg y f yg x. etta ger x(x + 6y) y(34x + y) 4x 36xy 4y. som är en andragradsekvation för x, nämligen x 3 xy y, med lösning x y resp. x y. Insättning av x y i bivillkorsekvationen ger y medan x y leder till y 6. e punkter som erhålles är ±(, ) resp. ±(, 4). I det första fallet blir f 4 + och i det andra fallet blir f 4 + 6. Alltså ligger punkterna ±(, ) närmast och punkterna ±(, 4) längst bort från origo. 4. f (4yz 4x 3, 4xz 4y 3, 4xy 4z 3 ), så f(,, ) (,, ), dvs (,, ) är en kritisk punkt för f. Andraderivatorna i punkten ges av Hessematrisen x 4y 4z 4 4 f(,, ) 4z y 4z 4 4 4y 4x z (,,) 4 4 Vi ska visa att tillhörande kvadratiska form Q(h, k, l) (h + k + l ) + 8(hk + hl + kl) är negativt definit, dvs Q(h, k, l) med likhet endast då (h, k, l) (,, ). Nu gäller Q(h, k, l) 4 ( 3(h + k + l ) + (hk + hl + kl) ) 4 [ (h k) + (h l) + (k l) + h + k + l ]. Alla termerna innanför hakparenteserna är så Q(h, k, l). Om Q(h, k, l) måste h k l, dvs (h, k, l) (,, ). Saken är klar!. a) Integralen blir svårare om man börjar med dz. Skriv i stället K som y 4 x z, (x, z), där ges av x + z 4, x, z. 4

Integralen blir nu π/ ( ) 4 x z y dy dxdz [ y ] 4 x z dxdz (4 x z ) dxdz (polära koordinater för x och z) dφ (4 r ) rdr π ] [r r4 π. 4 4 b) Allting är symmetriskt i variablerna x, y och z, så K z dxdydz har också värdet π. 6. Parametrisera kurvan! Med x t, t :, blir z t. en andra ekvationen, z x y, leder efter förenkling till y t. Hastighetsvektorn blir så Massan blir nu v d dt (t, t, t ) (, t/ t, t), ) / ds ( dt v + t + 4t t + 4t 4t 4. t t t + 4t 4t 4 t dt t + 4t 4t 4 dt Substitutionerna u t och v u ger integralen 4 v dv v dv. Substitutionen v sin θ ger slutligen integralens värde π/ cos θ dθ π/4. 7. a) Kriteriet är att matrisen F är symmetrisk (detta villkor är ekvivalent med att F ). Vi beräknar: A ln z Ax/z F Byz By. x/z 3y x /z Matrisen är symmetrisk precis då A och B 3. å blir F φ, där potentialfunktionen φ x ln z + y 3 z. ( x ln z, 3y z, x z + y3 )

b) Kalla integralen I. Vi kan parametrisera C genom r(t) ( + t,, + t) där t :. å är dy, varför I x ln z dx + 3y z dy + y 3 x dz F dr C C C z dz φ(,, ) φ(,, ) ( + t) dt 4 ln. 6