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.

Relevanta dokument
Institutionen för Matematik, KTH Torbjörn Kolsrud

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

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

Institutionen för Matematik, KTH Torbjörn Kolsrud

Tentamen: Lösningsförslag

Lösningsförslag till tentamen Torsdag augusti 16, 2018 DEL A

Tentan , lösningar

Övningstenta: Lösningsförslag

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Tisdagen den 12 januari 2016

SF1626 Flervariabelanalys 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.

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).

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

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

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

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

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

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Lösningsförslag till tentamen TMA043 Flervariabelanalys E2

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Torsdagen den 18 augusti 2016

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Tisdagen den 7 juni 2016

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Måndagen den 16 mars 2015

TMV036 Analys och Linjär Algebra K Kf Bt, del C

Tentamen: Lösningsförslag

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

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

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

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

Inlämningsuppgift nr 2, lösningar

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)

1 x. SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

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.

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

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

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

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

6. Räkna ut integralen. z dx dy dz,

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen 18 augusti 2011, Svar och lösningsförslag

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

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

Lösningsförslag till tentamen Onsdagen den 15 mars 2017 DEL A

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

SF1669 Matematisk och numerisk analys II Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Torsdagen den 20 augusti 2015

För studenter i Flervariabelanalys Flervariabelanalys MA012B ATM-Matematik Mikael Forsberg

Tentamen TMA044 Flervariabelanalys E2

Tentamen i Flervariabelanalys F/TM, MVE035

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

Tentamen i Flervariabelanalys F/TM, MVE , kl

Övningar till Matematisk analys III Erik Svensson

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.

Lösning till kontrollskrivning 1A

= 0 genom att införa de nya

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

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

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Måndagen den 21 mars 2016

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Lösningsförslag till tentamen Tisdagen den 10 januari 2017 DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Onsdagen den 15 mars 2017

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

SF1600, Differential- och integralkalkyl I, del 1. Tentamen, den 9 mars Lösningsförslag. f(x) = x x

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

1. Beräkna och klassificera alla kritiska punkter till funktionen f(x, y) = 6xy 2 2x 3 3y 4 2. Antag att temperaturen T i en punkt (x, y, z) ges av

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

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

Tentamen MVE085 Flervariabelanalys

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Kap Dubbelintegraler.

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Figur 1: Postföretagets rektangulära låda, definitioner.

Tentamen i TATA43 Flervariabelanalys

Lösningsförslag till tentamen TMA043 Flervariabelanalys E2

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

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

23 Konservativa fält i R 3 och rotation

Flervariabelanalys E2, Vecka 3 Ht08

Kontrollskrivning 1A

Omtentamen (med lösningar) MVE085 Flervariabelanalys

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Tisdagen den 10 januari 2017

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)

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys

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

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

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

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Måndagen den 27 maj, 2013

Lektion 3. Partiella derivator, differentierbarhet och tangentplan till en yta, normalen i en punkt till en yta, kedjeregeln

Tentamen TMA044 Flervariabelanalys E2

Optimering med bivillkor

SF1625 Envariabelanalys Tentamen Måndagen den 11 januari 2016

Omtentamen MVE085 Flervariabelanalys

Lösningar till Matematisk analys 4,

SF1669 Matematisk och numerisk analys II Lösningsförslag till tentamen DEL A

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

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Måndagen den 16 mars 2015

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Transkript:

Institutionen för Matematik, KTH Torbjörn Kolsrud SF163, ifferential- och integralkalkyl II, del, flervariabel, för F1. Tentamen onsdag 7 maj 9, 1.-19. 1. Låt F (x, y, z) sin(x + y z) + x + y + 6z. a) Bestäm tangentplanet till ytan F (x, y, z) 9 i punkten (1, 1, 1). b) Bestäm Taylorpolynomet av grad 1 till F i punkten (1, 1, 1). Förslag till lösning: a) Vi vet att normalen till tangentplanet har riktningsvektor N F (1, 1, 1). Uträkning ger N (, 3, ) så tangentplanet har ekvation (, 3, ) (x 1, y 1, z 1), eller x + 3y + z 9. b) Vi söker P 1 F (1, 1, 1) + F (1, 1, 1) (x 1, y 1, z 1) x + 3y + z.. Transformera uttrycket xz x + yz y då z z(x, y), u 1 (x y ) och v xy. Förslag till lösning: Enligt kedjeregeln gäller z x z uu x + z vv x xz u + yz v, z y z uu y + z vv y yz u + xz v, så xz x + yz y blir x(xz u + yz v) + y( yz u + xz v) (x y )z u + xyz v (uz u + vz v). 3. Bestäm och karakterisera de kritiska punkterna till funktionen f(x, y) 3x 6xy + y 3. Förslag till lösning: f (6x 6y, 6x + 6y ) (, ) precis då x y y, vilket ger de kritiska punkterna punkterna (, ) och (1, 1). Andraderivatorna blir A f xx 6, B f xy 6 och f yy 1y. Vi använder andraderivatetestet. iskriminanten A B 7y 36 är < i origo, en sadelpunkt. I (1, 1) gäller A B >. Eftersom A > är (1, 1) en lokal minpunkt.. Betrakta funktionen f(x, y) x+y på ellipsskivan x +y 6. Förklara (ange en sats) varför man i förväg vet att f antar ett största och ett minsta värde på ellipsen, samt bestäm dessa värden. Förslag till lösning: Mängden är sluten: randen ingår, och begränsad : x 3, y 6. Alltså är mängden kompakt. en givna funktionen 1

är kontinuerlig (överallt), så största och minsta värden antas på mängden. (Sats, sid. 1 i läroboken.) Eftersom f (1, 1) saknas kritiska punkter. Vi måste då undersöka f på randen, g(x, y) x + y 6. Enligt Lagranges metod måste f och g vara parallella i en ev extrempunkt: f xg y f yg x, vilket ger y x. Insättning i bivillkorsekvationen g(x, y) x + y 6 ger x 1 och därmed punkterna ±(1, ). Största värdet blir 3 och minsta värdet 3. 5. Genom ekvationen x 3 y xy 3 definieras y som en funktion av x i en omgivning av punkten (, 1). a) Varför det? b) Bestäm derivatan av nämnda funktion i punkten. Förslag till lösning: a) Villkoret är att (x 3 y xy 3 ) y i punkten. Uträkning ger derivatan x 3 6xy, vilken är skild från i (, 1). b) Implicit derivering av ekvationen m.a.p. x ger 3x y+x 3 y y 3 6xy y. Insättning av punkten ger 1 + 8y 1y, varav y 5/. 6. Beräkna dubbelintegralen (x y) dxdy då är det område i planet som begränsas av linjerna y x, y x 1, y och y 1. Förslag till lösning: En skiss av området antyder att det är lättare att integrera map x först. å gäller y x y + 1, y 1 och vi får den upprepade integralen 1 ( y+1 ) 1 [ (x y) dx dy x xy ] 1 y+1 xy dy (y + 1) dy 3. xy 7. Låt R >. Visa (dvs beräkna) att kurvan y R x har krökning 1/R. Förslag till lösning: Vi använder formeln κ y /(1 + (y ) ) 3/. et gäller att y x/ R x, vilket ger 1 + (y ) R/ R x. Man finner efter förenkling att y R /(R x ) 3/. Formeln för krökning ger nu κ(x) R (R x ) 3/ ( R R x ) 3/ R R 3 1 R. 8. Beräkna x dx + y dy + z dz om är skruvlinjen x cos t, y sin t, z t från (1,, ) till (1,, π).

Förslag till lösning: Klart att t : π. Kurvintegralen blir π (cos t( sin t) + sin t cos t + t) dt π dt π. 9. Låt F (xy, yz, zx ). Ange vilka av följande uttryck som har mening och beräkna dem: div rot F, rot div F, grad rot rot F, grad grad div F. Förslag till lösning: Man kan inte bilda rot div, grad rot eller grad grad. et första uttrycket återstår. Uträkning ger div rot F (gäller alltid). 1. Beräkna Y (x + 5y, y 5x, z 8x y ) N ds, där Y är den del av paraboloiden x + y + z 1 som ligger ovanför xy-planet, med uppåtriktad normal. Förslag till lösning: Låt beteckna mängden x +y 1. å är z(x, y) 1 x y för (x, y). Vi har normalriktning N ( z x, z y, 1) (x, y, 1), så F N (x+5y, y 5x, z 8x y ) (x, y, 1) z 5xy 1 x y 5xy på ytan. Flödesintegralen blir (1 x y 5xy) dx dy (symmetri) (1 x y ) dx dy (pol. koord.) π dφ 1 (1 r ) rdr π. 11. Låt f(x, y) x y x +y för (x, y) (, ) och sätt f(, ). a) Använd riktningsderivatans definition och visa att för varje riktning v (med v 1) existerar riktningsderivatan f v(, ). b) Visa att f inte är kontinuerlig i (, ). c) Är f differentierbar i (, )? Förslag till lösning: a) Med v (α, β) gäller f v(, ) lim t (f(tα, tβ) f(, ))/t enl. definitionen. För t är f(tα, tβ) (tα) tβ (tα) + (tβ) α βt t α + β, så differenskvoten är α β/(t α + β ). Om β blir detta för alla t. Annars α /β då t. b) Längs kurvan y x är f f(x, x ) 1/. et går inte mot f(, ) då x. Alltså är f inte kontinuerlig i (, ). c) Nej! En differentierbar funktion måste vara kontinuerlig. 3

1. Visa att funktionen f(x, y, z) x + y + z xy yz zx har ett globalt minimum i origo. Antas minimivärdet i någon annan punkt? Förslag till lösning: xy är den dubbla produkten i 1 (x y) och motsvarande för övriga termer. Alltså blir f(x, y, z) 1 (x y) + 1 (y z) + 1 (z x) överallt. Värdet antas i origo, så det är ett globalt minimum. f(x, y, z) precis då x y y z z y, dvs då x y z (en linje). 13. För vilka (reella) värden på konstanten a har ekvationen x + xy + y + a 1 x y någon lösning? Förslag till lösning: e a som kan förekomma är elementen i värdemängden V f till f(x, y) 1 x y (x + xy + y ). Vi bestämmer därför V f. Observera först att f har definitionsmängden {x + y 1}. Vi har f x x/ 1 x y x y precis då x (x+y) 1 x y. Analogt gäller f y precis då y (x + y) 1 x y. I en inre punkt är 1 x y, varför x/y (x + y)/(x + y), som ger x y. y ±x i ekvationen f x ger x 3x respektive x x. I båda fallen gäller x så (, ) är den enda inre kritiska punkten. Vi har f(, ) 1. På randen gäller f (1 + xy). Max och minvärden erhålles då x och y ±1/, så att xy ±1/ och f antar värdena 1/ respektive 3/. Alltså antar f alla värden i intervallet [ 3, 1] V f (enligt satsen om mellanliggande värden). 1. Bestäm de reella tal a och b för vilka den generaliserade integralen (x + y ) a (1 + x + y + z ) b konvergerar. R 3 Förslag till lösning: et finns två problem: (i) integranden kan bli oändlig i origo och (ii) integrationsområdet är oändligt. en konvergerar precis då r 1 för 1 a > 1 eller a < 1. (x +y ) a. För att få konvergens i (i) behöver vi bara undersöka integralen r 1 dx dy π 1 (x +y ) a r1 a dr konvergerar, dvs I fall (ii) måste vi undersöka när r 1 konvergerar. (x +y ) a (1+x +y +z ) b etta är fallet precis då r 1 konvergerar. Övergång till (x +y +z ) b sfäriska koordinater ger π 1 r b dr, med konvergens precis då b < 1 dvs b > 3/.

Svar: a < 1 och b > 3/. 15. Beräkna arean av området innanför asteroidkurvan x /5 + y /5 1, t ex med hjälp av areaformeln. Förslag till lösning: Kalla kurvan. en kan parametriseras som (x, y) (cos 5 t, sin 5 t), t π. Enligt areaformeln är den sökta arean A 1 y dx + x dy 1 5 5 π π π ( sin 5 t 5 cos t( sin t) + cos 5 t 5 sin t cos t)) dt π cos t sin t dt 5 ( 1 3 6 cos t + 1 cos 8t ( 1 cos ) t dt ) dt 15π 18. 16. Beräkna (ex sin y + 3y) dx + (e x cos y + x y) dy moturs ett varv runt ellipsen x + y. Förslag till lösning: Vi kan skriva integralen I (e x sin y + y) dx + (e x cos y + x) dy + y dx y dy. Fältet i den första integralen är konservativt med potentialfunktion e x sin y+ xy. Eftersom kurvan är sluten är denna integral. en andra integralen är också av symmetriskäl (udda funktioner integrerade över symmetriska intervall). et följer att I. 17. Beräkna Y rot F N ds då Y är ytan x +y +(z 1) 6, z, N dess yttre (bort från origo) enhetsnormal och F (xz y 3 cos z, x 3 e z, xyze x +y +z ). Förslag till lösning: För z får vi kurvan : x + y, med orientering moturs. är rand till Y. et är också ytan (området) : x + y i xy-planet. har yttre enhetsnormal N (,, 1). Två tillämpningar av Stokes sats ger rot F N ds F dr rot F N dxdy Y Uträkning visar att rot F (...,..., 3x e z +3y cos z) vilket blir (...,..., 3(x + y )) på. Alltså blir den sökta integralen (...,..., 3(x + 3y )) (,, 1) dxdy 3(x + 3y ) dxdy π 3r rdrdφ π ] [3 r π. 5