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

Relevanta dokument
TMV036 Analys och linjär algebra K Kf Bt, del C

TMV036 Analys och Linjär Algebra K Kf Bt, del C

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

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

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.

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.

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Tisdagen den 12 januari 2016

Lösningsförslag till tentamen Torsdag augusti 16, 2018 DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Torsdagen den 20 augusti 2015

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Tentamen: Lösningsförslag

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

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Skriv väl, motivera och förklara vad du gör. Betygsgränser: p. ger betyget 3, p. ger betyget 4 och 40 p. eller mer ger betyget

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

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Torsdagen den 18 augusti 2016

Lösningsförslag till tentamen Onsdagen den 15 mars 2017 DEL A

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

Lösningar kommer att läggas ut på kurshemsidan första arbetsdagen efter tentamenstillfället. Resultat meddelas via epost från LADOK.

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Onsdagen den 15 mars 2017

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

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

TMV142/186 Linjär algebra Z/TD

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

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

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

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Institutionen för Matematik, KTH Torbjörn Kolsrud

Tentamen TMA044 Flervariabelanalys E2

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

Figur 1: Postföretagets rektangulära låda, definitioner.

SF1669 Matematisk och numerisk analys II Lösningsförslag till tentamen DEL A

Institutionen för Matematik, KTH Torbjörn Kolsrud

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.

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

Lösningsförslag till tentamen TMA043 Flervariabelanalys E2

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

Omtentamen (med lösningar) MVE085 Flervariabelanalys

Tentamen TMA044 Flervariabelanalys E2

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

Kontrollskrivning 1A

1 x. SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Tisdagen den 7 juni 2016

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Måndagen den 21 mars 2016

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Omtentamen MVE085 Flervariabelanalys

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

MATEMATIK Chalmers tekniska högskola Tentamen , kl och v 4 =

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

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)

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Tentamen MVE085 Flervariabelanalys

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Lösningsförslag till tentamen TMA043 Flervariabelanalys E2

Lösning till kontrollskrivning 1A

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

Lösningsförslag till tentamen TMA043 Flervariabelanalys E2

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

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

För studenter i Flervariabelanalys Flervariabelanalys MA012B ATM-Matematik Mikael Forsberg

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

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen 18 augusti 2011, Svar och lösningsförslag

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

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

6. Räkna ut integralen. z dx dy dz,

Tentamen i Flervariabelanalys, MVE , π, kl

kvivalenta. Ange rangen för A samt en bas för kolonnrummet för A. och U =

SF1669 Matematisk och numerisk analys II Lösningsförslag till tentamen DEL A

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

Övningstenta: Lösningsförslag

1. Vi skriver upp ekvationssystemet i matrisform och gausseliminerar tills vi når trappstegsform,

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Tisdagen den 10 januari 2017

Chalmers tekniska högskola Datum: kl Telefonvakt: Linnea Hietala MVE480 Linjär algebra S

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

Tentamen MVE085 Flervariabelanalys

Lösningar till Matematisk analys

MMA127 Differential och integralkalkyl II

Tentamen i Flervariabelanalys F/TM, MVE , kl

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Måndagen den 16 mars 2015

Inlämningsuppgift nr 2, lösningar

Lösningsförslag till tentamen Tisdagen den 10 januari 2017 DEL A

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)

SF1624 Algebra och geometri Tentamen Torsdag, 9 juni 2016

Tentamen: Lösningsförslag

Chalmers tekniska högskola Datum: kl Telefonvakt: Jonny Lindström MVE475 Inledande Matematisk Analys

= 0 genom att införa de nya

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen 14 mars 2011,

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

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

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.

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

SF1626 Flervariabelanalys Bedömningskriterier till tentamen Onsdagen den 15 mars 2017

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

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

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

Lösningsförslag, preliminär version 0.1, 23 januari 2018

Tentamen i Linjär algebra (TATA31/TEN1) ,

. b. x + 2 y 3 z = 1 3 x y + 2 z = a x 5 y + 8 z = 1 lösning?

Transkript:

MATEMATIK Chalmers tekniska högskola Tentamen -8-8, kl. 4.-8. TMV6 Analys och linjär algebra K Kf Bt, del C Telefonvakt: Adam Andersson, telefon: 7-884 Hjälpmedel: Inga, bara papper och penna. För full poäng krävs fullständiga lösningar. Strukturera dina lösningar väl, skriv tydligt och motivera dina påståenden! Betygsgränser: 9 p. ger betyget, 9 p. ger betyget 4, 4 5 p. ger betyget 5. Lösningar läggs ut på kurshemsidan senast första arbetsdagen efter tentamenstillfället. Resultat meddelas via epost från LADOK.. Beräkna volymen av området som ligger ovanför kvadraten Q {(x, y) R ; x, y } i xy-planet och under grafen till funktionen f(x, y) x y 4.. Bestäm den lösning till systemet av differentialekvationer [ 4 x (t) x(t), som uppfyller x() [ T. (6p). Låt f(x, y, z) vara funktionen f(x, y, z) x sin(y z ) och låt a vara punkten a (,, ). a) Med utgångspunkt i a, i vilken riktning växer f fortast? (p) b) Låt u vara enhetsvektorn u / / / Beräkna riktnings derivatan av f i punkten a i riktningen u, dvs. beräkna D u f(a). c) Skriv upp ekvationen för tangentplanet till nivåytan Y {(x, y, z) R ; x sin(y z ) } i punkten a.. (p) (p)

4. Låt D R vara området som i polära koordinater definieras av r, θ π/4. Beräkna dubbelintegralen (6p) ( y ) + dxdy. x D 5. Låt A vara matrisen A. a) Skriv upp karaktäristiska ekvationen för A. (p) b) Beräkna alla egenvärden samt tre linjärt oberoende egenvektorer till A. (4p) 6. Beräkna minsta-kvadratlösningen till ekvationssystemet 5 x. 7. Bestäm största och minsta värde av funktionen f(x, y) x + x(y ) på området D {(x, y) R ; x + y }. 8. Låt F (F, F ) vara vektorfältet F ( y/(x + y ), x/(x + y ) ) och låt C vara kurvan som startar i punkten (, ) och slutar i (, ) och däremella är övre delen av cirkeln som är centrerad i (, ) och har radie. Beräkna kurvintegralen F dr. C 9. Bevisa att en n n-matris M är diagonaliserbar om och endast om M har n stycken linjärt oberoende egenvärden. (Att en matris M är diagonaliserbar betyder att den kan skrivas M P DP, där D är en diagonalmatris.) (6p) Liten formelsamling: (tan θ) + tan θ, (arctan θ) /( + θ ). Lycka till!

Lösningsförslag, tenta: -8-8 Analys och linjär algebra K Kf Bt, del C. Eftersom x + y 4 om x och y så ligger grafen till f(x, y) x y 4 ovanför kvadraten Q i xy-planet. Enligt tolkningen av dubbelintegral kan den önskade volymen beräknas som f(x, y) dxdy x y 4 dxdy Q y y y x [x x / xy 4 x dy / y 4 dy [y/ y 5 /5 88/5.. Egenvärden och tillhörande egenvektorer till matrisen [ 4 beräknas på standardsätt (se även uppg. 5). Man får [ λ, v, λ, v [ Allmänna lösningen till systemet av differentialekvationer blir alltså [ [ x(t) C e t + C e t. Konstanterna C och C bestäms av begynnelsevillkoret x() [ T. Det ger ekvationssystemet [ [ [ C, som har lösning C, C. Lösningen till begynnelsevärdesproblemet är alltså [ [ x(t) e t + e t. C.

. a) Funktionen växer fortast i gradientens riktning. Gradienten av f är f ( f/ x, f/ y, f/ z) (sin(y z ), xy cos(y z ), xz cos(y z )). I punkten a (,, ) blir alltså gradienten f(a) (,, ). Den normaliserade riktning i vilken f växer fortast är (,, )/. b) Eftersom u har längd kan den sökta riktningsderivatan beräknas enligt D u f(a) f(a) u / + / / /. c) Ytan Y är nivåytan till f i punkten a så f(a) är vinkelrät mot det sökta tangentplanet. Ekvationen för tangentplanet kan därför skrivas f(a) (x a) (x ) + (y ) (z ), som kan förenklas till y z. 4. Vi byter till polära koordinater: r x + y, θ arctan(y/x). Då är y /x tan θ och dxdy rdrdθ. Så dubbelintegralen blir ( y ) π/4 + dxdy ( + tan θ)rdrdθ x D r r r θ [ r tan θ π/4 θ dr rdr [ r / r /. 5. a) Karaktäristiska ekvationen för A är det(a λi), som i vårt fall blir λ det λ λ ( λ) ( ( λ)( λ) + 6 ) λ(λ + )(λ ). b) Egenvärdena till A fås genom att lösa den karaktäristiska ekvationen och är alltså λ, λ, λ. Egenrummet hörande till λ i beräknas genom att lösa det linjära ekvationssystemet (A λ i I)x. Efter radreduktion får vi att egenrummen hörande till λ, λ och λ respektive är Span{ }, Span{ }, Span{ }.

6. Låt Eftersom egenvektorer hörande till olika egenvärden är linjärt oberoende är t.ex.,, tre stycken linjärt oberoende egenvektorer till A. A, b Minsta-kvadratlösningen till ekvationssystemet Ax b är lösningen till normalekvationerna, A T Ax A T b. () Vi räknar: A T A A T b [ [ Normalekvationerna () blir alltså [ 7 4 5 [ 4 x som löses t.ex. med radreduktion. Lösningen blir [ x. 5. [ 7 4 [ 4 7. Vi börjar med att leta efter kritiska punkter till f i D, dvs. punkter i vilka f. Vi har att f (4x + y, xy), så vi skall lösa ekvationssystemet 4x + y xy.,.,

Den andra ekvationen betyder att x eller y. Om x säger den första ekvationen att y ±, vilket ger punkterna (, ±) som ligger på randen av D; randpunkter bryr vi oss inte om ännu. Om däremot y säger den första ekvationen att x /4, vilket ger oss den kritiska punkten (/4, ). Vi undersöker nu randen till D. Randen parametriseras av (cos t, sin t), t < π, så vi söker kritiska punkter till g(t) f(cos t, sin t) cos t + cos t(sin t ) cos t cos t, på intervallet t [, π). I sådana punkter är g (t), dvs. 4 cos t sin t + cos t sin t cos t sin t(4 cos t). Alltså måste cos t (dvs. t π/, π/4) eller sin t (dvs. t, π) eller cos t 4/, som saknar lösning. De kritiska randpunkterna blir (cos, sin ) (, ), (cos π/, sin π/) (, ), (cos π, sin π) (, ), (cos π/4, sin π/4) (, ). Tillsammans med den inre kritiska punkten (/4, ) har vi alltså fem kandidater till max- resp. minpunkter: f(/4, ) /8, f(, ), f(, ), f(, ), f(, ). Vi ser att största värdet är och att minsta värdet är /8. 8. Låt γ vara linjestycket som börjar i (, ) och slutar i (, ). Då är C + γ en kurva, genomlöpt medurs, som innesluter ett område D R. Enligt Greens formel gäller F F dr C+γ D x F y dxdy ( x ) ( y ) dxdy D x x + y y x + y... räkna.... Alltså är C F dr F dr F dr. () γ γ

Kurvan γ kan parametriseras som x t, y, där t. Sista integralen i () kan då beräknas enligt γ F dr dx (F dt + F 9. Se beviset av sats 5.:5 i Lay. dy dt ) dt t + dt [ arctan t π/.