Lösning till kontrollskrivning 1A

Relevanta dokument
Kontrollskrivning 1A

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

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

Lösningsförslag till tentamen Tisdagen den 10 januari 2017 DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Torsdagen den 20 augusti 2015

Tentamen: Lösningsförslag

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Tisdagen den 10 januari 2017

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

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

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

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

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

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Tisdagen den 7 juni 2016

Institutionen för Matematik, KTH Torbjörn Kolsrud

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

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

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen 18 augusti 2011, Svar och lösningsförslag

Lösningsförslag till tentamen Onsdagen den 15 mars 2017 DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Måndagen den 16 mars 2015

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Torsdagen den 18 augusti 2016

Lösningsförslag till tentamen Torsdag augusti 16, 2018 DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

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

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Onsdagen den 15 mars 2017

Institutionen för Matematik, KTH Torbjörn Kolsrud

Inlämningsuppgift nr 2, lösningar

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Tisdagen den 12 januari 2016

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

Övningstenta: Lösningsförslag

För studenter i Flervariabelanalys Flervariabelanalys MA012B ATM-Matematik Mikael Forsberg

6. Räkna ut integralen. z dx dy dz,

Lösningsförslag till tentamen TMA043 Flervariabelanalys E2

Figur 1: Postföretagets rektangulära låda, definitioner.

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

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)

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.

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

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.

Tentamen: Lösningsförslag

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

Tentamen TMA044 Flervariabelanalys E2

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

Övningar till Matematisk analys III Erik Svensson

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

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 Tentamen Måndagen den 27 maj, 2013

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

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

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

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen 14 mars 2011,

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

Lösningsförslag till tentamen TMA043 Flervariabelanalys E2

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)

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

Kap Dubbelintegraler.

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

f(x, y) = ln(x 2 + y 2 ) f(x, y, z) = (x 2 + yz, y 2 x ln x) 3. Beräkna en vektor som är tangent med skärningskurvan till de två cylindrarna

SF1669 Matematisk och numerisk analys II 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.

SF1669 Matematisk och numerisk analys II Lösningsförslag till tentamen DEL A

Tentamen i TATA43 Flervariabelanalys

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Bedömningskriterier till tentamen Onsdagen den 15 mars 2017

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

= 0 genom att införa de nya

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.

5B1134 Matematik och modeller Lösningsförslag till tentamen den 29 augusti 2005

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Måndagen den 26 maj, 2014

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

1 x. SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Tentamen i Flervariabelanalys F/TM, MVE035

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

TMV036 Analys och linjär algebra K Kf Bt, del C

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

5B1134 Matematik och modeller Lösningsförslag till tentamen den 12 januari 2005

Tentan , lösningar

Integranden blir. Flödet ges alltså av = 3

SF1626 Flervariabelanalys Bedömningskriterier till tentamen Tisdagen den 7 juni 2016

7 Extremvärden med bivillkor, obegränsade områden

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 21 mars 2016

Tentamen, Matematik påbyggnadskurs, 5B1304 fredag 20/ kl

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

5B1134 Matematik och modeller Lösningsförslag till tentamen den 11 oktober 2004

1. Beräkna volymen av det område som begränsas av paraboloiden z = 4 x 2 y 2 och xy-planet. Lösning: Volymen erhålles som V = dxdydz.

Kap Globala extremvärden, extremproblem med bivillkor.

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

1.1 Stokes sats. Bevis. Ramgard, s.70

2x 2 3x 2 4x 2 5x 2. lim. Lösning. Detta är ett gränsvärde av typen

TENTAMEN. Ten2, Matematik 1 Kurskod HF1903 Skrivtid 13:15-17:15 Fredagen 25 oktober 2013 Tentamen består av 4 sidor

Transkript:

KTH Matematik Olle Stormark Lösning till kontrollskrivning 1A i SF1626 Flervariabelanalys för E, vt 28. Varje uppgift ger maximalt 3 poäng. För godkänt krävs minst 5 poäng sammanlagt. 1. Funktionen f(x, y) = sin(x2 + y 2 ) x 2 + y 2 är snäll och väluppfostrad då (x, y) (, ). Kan man definiera f(x, y) i punkten (, ) så att f(x, y) blir kontinuerlig där? I så fall, förklara HUR! Lösning: (x, y) (, ) t = x 2 + y 2 = sin(x 2 + y 2 ) lim (x,y) (,) x 2 + y 2 sin t = lim t t = 1. Så f(x, y) 1 då (x, y) (, ) oavsett längs vilken väg detta sker. Detta betyder att f(x, y) blir kontinuerlig i (, ) om man sätter f(, ) = 1. 2. Låt w = f(x, y, z) = xy 2 z 3, och sätt sedan x = cos t, y = e t och z = ln(t + 2) så att w blir en funktion av t. Beräkna dw dt (). 1

Lösning: Kedjeregeln ger att dw dt = f x dx dt + f y dy dt + f z dz dt = y 2 z 3 ( sin t) + 2xyz 3 e t + 3xy 2 z 2 Då t = är x = 1, y = 1 och z = ln 2, varför dw dt () = + 2 (ln 2)3 + 3 2 (ln 2)2. 1 t + 2. 3. Låt funktionen z = f(x, y) vara given. Genom att införa polära koordinater definierade av x = r cos φ och y = r sin φ kan z även uppfattas som en funktion av r och φ. Visa att ( ) 2 z + x ( ) 2 z = y ( ) 2 z + 1 r r 2 ( ) 2 z. φ Lösning: z r = z x x r + z y y r = z z cos φ + x y sin φ och z φ = z x x φ + z y y φ = z z r sin φ + r cos φ = x y ( ) 2 z + 1 ( ) 2 ( ) 2 z z = cos 2 φ + 2 z z cos φ sin φ + r r 2 φ x x y ( ) 2 z + sin 2 φ 2 z ( ) 2 z z cos φ sin φ + cos 2 φ x x y y ( ) 2 ( ) 2 z z = +. x y ( ) 2 z sin 2 φ y 2

KTH Matematik Olle Stormark Lösning till kontrollskrivning 1B i SF1626 Flervariabelanalys för E, vt 28. Varje uppgift ger maximalt 3 poäng. För godkänt krävs minst 5 poäng sammanlagt. 1. Funktionen f(x, y) = xy x 2 + y 2 är snäll och väluppfostrad då (x, y) (, ), och är uppenbarligen lika med längs koordinataxlarna. Blir f(x, y) kontinuerlig om man sätter f(, ) =? FÖRKLARA! Lösning: Längs linjen y = x till exempel är f = 1/2, så f(x, y) 1/2 då (x, y) (, ) längs denna linje. Så f(x, y) kan OMÖJLIGT göras kontinuerlig i (, ). 2. Låt z = x 2 y, och sätt x = u 2 +v 2, y = cos(uv), så att z blir en funktion av u och v. Beräkna z/ u som en funktion av u och v. Lösning: z u = z x x u + z y y u = 2xy 2u + x2 ( sin(uv) v) = 2(u 2 + v 2 ) cos(uv) 2u (u 2 + v 2 ) 2 v sin(uv) = 4u (u 2 + v 2 ) cos(uv) v (u 2 + v 2 ) 2 sin(uv). 3

3. Linjen (x, y, z) = t (1, 1, 1) (där < t < ) skär ellipsoiden x 2 +y 2 + 2z 2 = 1 i en punkt p i första oktanten {x >, y >, z > }. Bestäm den minsta vinkeln mellan linjen och ellipsens utåtriktade normal i punkten p. Lösning: x = y = z = t insatt i ellipsoidens ekvation = t 2 +t 2 +2t 2 = 1 t 2 = 1/4 t = ±1/2. Så p = (1/2, 1/2, 1/2). F = x 2 + y 2 + 2z 2 = grad F = (2x, 2y, 4z) = grad F (p) = (1, 1, 2), som är den utåtrikade normalvektorn i p. Så den sökta vinkeln φ ges av cos φ = (1, 1, 1) (1, 1, 2) (1, 1, 1) (1, 1, 2) = 1 + 1 + 2 3 6 = 4 = φ = arccos 2 2 3 19, 5. 3 2 = 2 2 3 4

KTH Matematik Olle Stormark Lösning till kontrollskrivning 2A i SF1626 Flervariabelanalys för E, vt 28. Varje uppgift ger maximalt 3 poäng. För godkänt krävs minst 5 poäng sammanlagt. 1. Betrakta kurvan x 3 + y 2 = 1 i xy-planet. (a) I vilka punkter på kurvan kan denna lokalt uppfattas som grafen av en funktion y = y(x)? (1p) (b) Beräkna y (x) (som funktion av x och y(x)) i dessa punkter. (2p) Lösning: (a) F = x 3 + y 2 1 = F/ y = 2y, så F/ y = y =. SVAR: I punkter där y. (b) d/dx på x 3 + y 2 (x) 1 = = 3x 2 + 2y y = = y = 3x2 2y(x) = y = 2y 6x + 3x2 2y 4y 2 = 3x 2 2y x ( 3x2 /2y) y 2 = 3x 4y 3 (4y2 + 3x 3 ). 2. Bestäm alla lokala maxima, lokala minima och sadelpunkter för funktionen f(x, y) = 2x 2 y y 2 + 4x. (1 poäng för stationära punkter, 2 poäng för deras karaktär). 5

Lösning: = f x = 4xy + 4 = 4(xy + 1) = f y = 2x2 2y = 2(x 2 y) = y = x 2 = x 3 + 1 = = x = 1 = y = 1 = stationära punkten ( 1, 1). 2 f x = 4y, 2 f 2 x y = 4x, 2 f = 2 = i punkten ( 1, 1) att y2 A = 4, B = 4, C = 2 = AC B 2 = 8 16 < = sadelpunkt. 3. Låt r = r(t) vara en deriverbar kurva i xy-planet och låt p vara en punkt som inte ligger på kurvan. Visa att om avståndet p r(t) minimeras då t = t så är vektorn p r(t ) vinkelrät mot kurvan i r(t ). Ledning: Minimera funktionen f(t) = p r(t) 2! Lösning: df dt (t) = d ((p r(t)) (p r(t))) = 2(p r(t)) dt ( dr ), dt så df/dt = för t = t = (p r(t )) är vinkelrät mot tangentvektorn dr/dt(t ) är vinkelrät mot kurvan i r(t ). 6

KTH Matematik Olle Stormark Lösning till kontrollskrivning 2B i SF1626 Flervariabelanalys för E, vt 28. Varje uppgift ger maximalt 3 poäng. För godkänt krävs minst 5 poäng sammanlagt. 1. Betrakta kurvan x 4 y 5 = 1 i xy-planet. (a) I vilka punkter på kurvan kan denna lokalt uppfattas som grafen av en funktion y = y(x)? (1p) (b) Beräkna y (x) (som funktion av x och y(x)) i dessa punkter. (2p) Lösning: (a) F = x 4 y 5 1 = F/ y = 5x 4 y 4, så F/ y = xy =. SVAR: I punkter där kurvan inte skär koordinataxlarna. (b) d/dx på x 4 y 5 (x) 1 = = 4x 3 y 5 + 5x 4 y 4 y = x 3 y 4 (4y + 5x y ) = = y = 4y(x) 5x = y = 5x 4y + 4y 5 = 2 ( y x 4y ) 25x 2 25x 2 5x = 2 5y + 4y 25x2 5 = 4 9y 25x 2 = 36y 25x 2. 2. Bestäm alla lokala maxima, lokala minima och sadelpunkter för funktionen f(x, y) = x 3 4x 2 xy y 2. (1 poäng för stationära punkter, 2 poäng för deras karaktär). 7

Lösning: = f x = 3x2 8x y, = f y = x 2y = x = 2y = 3 4y2 + 16y y = 3y (4y + 5) = y = { 5/4 = x = { 5/2. Så de stationära punkterna är (, ) och (5/2, 5/4). Andraderivatorna blir 2 f 2 f = 6x 8, x2 x y = 1, 2 f x = 2. 2 I (, ) fås: A = 8, B == 1, C = 2 = AC B 2 = 16 1 >. Och A <, AC B 2 > = lokalt maximum. I (5/2, 5/4) fås: A = 15 8 = 7, B = 1, C = 2 = AC B 2 = 14 1 < = sadelpunkt. 3. Låt f(x, y) och g(x, y) vara differentierbara funktioner. Visa följande produktregel för differentialer: Lösning: d(f g) = df g + f dg. d(f g) = x (f g) dx + (f g) dy y ( f = x g + f g ) ( f dx + x y g + f g ) dy y ( ) ( ) f f g = dx + x y dy g g + f dx + x y dy = df g + f dg. 8

KTH Matematik Olle Stormark Lösning till kontrollskrivning 3A i SF1626 Flervariabelanalys för E, vt 28. Varje uppgift ger maximalt 3 poäng. För godkänt krävs minst 5 poäng sammanlagt. 1. Beräkna arean av en cirkelskiva med radien R. Lösning: Med polära koordinater blir arean lika med x 2 +y 2 R 2 dxdy = R r= [ r 2 = 2π 2 2π φ= ] R r= r drdφ = = πr 2. 2π φ= dφ R r= r dr 2. Beräkna volymen av glasstruten {(x, y, z) R 3 : x 2 + y 2 z 4 x2 y 2 }. Lösning: Struten begränsas nedåt av konen z = x 2 + y 2 som i sfäriska koordinater ges av θ = π/4, och uppåt av sfären x 2 +y 2 +z 2 = 2 2 med radien lika med 2. Så med hjälp av sfäriska koordinater blir volymen lika med R r= π/4 2π θ= φ= = 2π [ cos θ] π/4 r 2 sin θ drdθdφ = [ r 3 3 ] 2 = 2π 2π φ= dφ π/4 θ= sin θ dθ ( 1 1 ) 8 2 3 = 8π 3 R r= r 2 dr ( 2 ) 2. 9

3. Beräkna arean av den del av planet 2x + 2y + z = 2 som ligger inom rotationsparaboloiden z = x 2 + y 2. LEDNING: Det är väldigt lätt att beräkna arean av projektionen på xy-planet! Lösning: På skärningen mellan planet och paraboloiden är z = 2 2x 2y = x 2 + y 2 = x 2 + 2x + y 2 + 2y = 2 (x + 1) 2 1 + (y + 1) 2 1 = 2 (x + 1) 2 + (y + 1) 2 = 2 2, så projektionen av skärningskurvan ner på xy-planet blir cirkeln med medelpunkt i ( 1, 1) och radien 2. Med E = cirkelskivan {(x + 1) 2 + (y + 1) 2 2 2 } blir den sökta arean lika med 1 + ( z/ x)2 + ( z/ y) 2 dxdy = 1 + 22 + 2 2 dxdy E = 3 E dxdy = 3 arean av E = 3 π 2 2 = 12π. E 1

KTH Matematik Olle Stormark Lösning till kontrollskrivning 3B i SF1626 Flervariabelanalys för E, vt 28. Varje uppgift ger maximalt 3 poäng. För godkänt krävs minst 5 poäng sammanlagt. 1. Beräkna volymen av ett klot med radien R. Lösning: Med hjälp av sfäriska koordinater blir volymen lika med R r= π θ= 2π φ= [ r = 2π[ cos θ] π 3 3 r 2 sin θ drdθdφ = ] R 2. Beräkna arean av ellipsskivan 2π φ= dφ π θ= sin θ dθ = 2π (1 + 1) R3 3 = 4πR3 3. x 2 4 + y2 9 1. R r= r 2 dr Lösning: Sätt först u = x/2 och v = y/3 så att olikheten ovan övergår i u 2 + v 2 1 som betyder enhetsskivan i uv-planet. Inför sedan polära koordinater: u = r cos φ, y = r sin φ. Då blir { x = 2u = 2r cos φ, y = 3v = 3r sin φ, där r 1 och φ 2π. Med dessa så kallade elliptiska koordinater blir ( ) d(x, y) 2 cos φ 2r sin φ d(r, φ) = det = 6r (cos 2 φ + sin 2 φ) = 6r, så att 3 sin φ 3r cos φ dxdy = d(x, y) d(r, φ) drdφ = 6r drdφ. Därmed blir arean lika med 1 2π 2π 1 [ ] r 2 1 6r drdφ = 6 dφ r dr = 6 2π = 6π. 2 r= φ= 11

3. Beräkna arean av den del av sadelytan z = x 2 y 2 som ligger ovanför området {(x, y) R 2 : x, x y x, x 2 + y 2 1} i xy-planet. Lösning: Med E = {(x, y) R 2 : x, x y x, x 2 + y 2 1} blir den sökta arean lika med 1 + ( z/ x)2 + ( z/ y) 2 dxdy = 1 + (2x)2 + ( 2y) 2 dxdy E = = E π/4 = π 2 π/4 1 + 4(x2 + y 2 ) dxdy = 1 dφ 1 r= (1 + 4r 2 ) 1/2 r dr = π 2 1 12 (5 3/2 1 ) = π 24 (5 5 1). π/4 E φ= π/4 1 + 4r2 r drdφ [ 2 3 1 8 (1 + 4r2 ) 3/2 ] 1 12

KTH Matematik, Olle Stormark. Lösningsförslag till KS 4A i SF1633 Flervariabelanalys för E, vt 28. Varje uppgift ger maximalt 3 poäng. För godkänt krävs minst 5 poäng sammanlagt. 1. Bestäm de största och minsta värdena av funktionen f(x, y) = x + 2y på enhetscirkeln x 2 + y 2 = 1. Lösning: Med g = x 2 + y 2 1 blir Lagrangesystemet } grad f = λ grad g 1 = λ 2x, 2 = λ 2y, g = x 2 + y 2 = 1. y (första ekvationen) x (andra ekvationen) = y 2x = y = 2x. Insatt i den tredje ekvationen ger detta x 2 + 4x 2 = 1 x = ± 1 ( ) 1 2 = punkterna ± 5,. 5 5 f:s värden i dessa punkter är ( 1 f 5, ) 2 = 1 + 4 = 5 och f 5 5 5 ( 1 5, 4 5 ) = 5. SVAR: Största värdet är = 5, minsta är = 5. 13

2. Bestäm de största och minsta värdena av funktionen f(x, y) = x 2 + 2y 2 x på den slutna enhetsskivan {(x, y) R 2 : x 2 + y 2 1}. Lösning: Inre stationära punkter: { = f/ x = 2x 1 x = 1/2, = f/ y = 4y y = = punkten (1/2, ), där f = 1/4 1/2 = 1/4. Randen: Där är y 2 = 1 x 2, så f = x 2 +2 2x 2 x = x 2 x+2 = g(x), säg, med 1 x 1. = g (x) = 2x 1 = x = 1/2. Så vi får följande kandidater till största och minsta värde på randen: g( 1) = 1 + 1 + 2 = 2, g( 1/2) = 1/4 + 1/2 + 2 = 2 + 1/4, g(1) = 1 1 + 2 =. SVAR: Största värdet = 2 + 1/4, minsta = 1/4. 3. Beräkna I = γ x dy y dx (x y) 2 där γ är den del av enhetscirkeln som går från (, 1) till (1, ) i den fjärde kvadranten. Lösning: I = P dx + Q dy, där γ P = y (x y) 2 och Q = x (x y) 2. RÄTTFRAMMA RÄKNINGAR visar att Q/ x P/ y =, så vi kan byta väg (så länge som vi håller oss borta från den elaka linjen x y = ): låt oss väja y = x 1, där x löper från till 1. På denna är x y = 1 och dy = dx, så den sökta integralen reduceras till I = 1 x= x dx (x 1) dx 1 2 = 1 dx = 1. 14

KTH Matematik, Olle Stormark. Lösningsförslag till KS 4B i SF 1633 Flervariabelanalys för E, vt 28. Varje uppgift ger maximalt 3 poäng. För godkänt krävs minst 5 poäng sammanlagt. 1. Bestäm de största och de minsta värdena av funktionen f(x, y) = x+y på ellipsen x 2 /4 + y 2 /9 = 1. Lösning: Med g = x 2 /4 + y 2 /9 1 fås Lagrangesystemet } grad f = λ grad g g = 1 = λ 2 x, 1 = 2λ 9 y, x 2 4 + y2 9 = 1. 4y (första ekvationen) 9x (andra ekvationen) = 4y 9x = y = 9x/4; insatt i den tredje ekvationen fås sedan x 2 4 + 9x2 16 = 1 13x2 16 = 1 x = ± 4 13 = y = ± 9 13. f:s värden i de två funna punkterna är ( ) 4 9 f, = 13 och f 13 13 ( 4 13, 9 13 ) = 13. SVAR: Största värdet är = 13 och det minsta är = 13. 15

2. Bestäm de största och minsta värdena som funktionen f(x, y) = x 2 2x 2y antar på den slutna enhetskvadraten {(x, y) R 2 : x 1 och y 1}. Lösning: Inre stationära punkter: f/ y = 2 = finns inga! Randen består av 4 räta linjestycken, som får undersökas var för sig. (1) y = och x 1 = f = x 2 2x; derivatan 2x 2 = ger x = 1. Så vi får följande kandidater till största och minsta värden: f(, ) =, f(1, ) = 1 2 = 1. (2) x = 1 och y 1 = f = 1 2y, som är avtagande. Så största värdet är f(1, ) = 1, och det minsta är f(1, 1) = 3. (3): y = 1 och x 1, respektive (4): x = och y 1, behandlas på samma sätt. SVAR: Största värdet är i (, ), minsta är -3 i (1, 1). 3. Beräkna I = (e x cos x y) dx + (2xy arctan(y 2 )) dy, γ där γ är den positivt orienterade randen till området D = {(x, y) R 2 : x 2 y 1}. Lösning: I = P dx + Q dy, där γ P = e x cos x y och Q = 2xy arctan(y 2 ). Därmed blir Q/ x P/ y = 2y + 1. Green säger då att x=1 [ I = (2y + 1) dxdy = y 2 + y ] y=1 dx y=x 2 = D 1 1 (2 x 4 x 2 ) dx = 2 = 2 [2x x5 5 x3 3 = = 44 15. ] 1 16 x= 1 1 (2 x 4 x 2 ) dx ( = 2 2 1 5 1 ) 3