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

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

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

Prov i matematik Distans, Matematik A Analys UPPSALA UNIVERSITET Matematiska institutionen

MA2001 Envariabelanalys 6 hp Mikael Hindgren Tisdagen den 12 januari 2016 Skrivtid:

UPPSALA UNIVERSITET Matematiska institutionen Michael Melgaard. Prov i matematik Prog: Datakand., Frist. kurser Derivator o integraler 1MA014

Lösningsförslag obs. preliminärt, reservation för fel

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

SF1625 Envariabelanalys Tentamen Lördagen den 11 januari, 2014

Högskolan i Skövde (SK, YW) Svensk version Tentamen i matematik

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Thomas Erlandsson, Sebastian Pöder

Lösningsförslag. Högskolan i Skövde (JS, SK) Svensk version Tentamen i matematik

(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.

Chalmers tekniska högskola Datum: kl Telefonvakt: Christoffer Standard LMA515 Matematik KI, del B.

Preliminärt lösningsförslag till del I, v1.0

Prov i matematik Distans, Matematik A Analys UPPSALA UNIVERSITET Matematiska institutionen

TENTAMEN HF1006 och HF1008 TEN2 10 dec 2012

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

1. (a) Beräkna gränsvärdet (2p) e x + ln(1 x) 1 lim. (b) Beräkna integralen. 4 4 x 2 dx. x 3 (x 1) 2. f(x) = 3. Lös begynnelsevärdesproblemet (5p)

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Studietips info r kommande tentamen TEN1 inom kursen TNIU23

SF1625 Envariabelanalys Tentamen Måndagen den 11 januari 2016

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

Studietips inför kommande tentamen TEN1 inom kursen TNIU23

MA2001 Envariabelanalys 6 hp Mikael Hindgren Tisdagen den 9 januari Skrivtid:

4x 2 dx = [polynomdivision] 2x x + 1 dx. (sin 2 (x) ) 2. = cos 2 (x) ) 2. t = cos(x),

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

TENTAMEN HF1006 och HF1008

Lösningsförslag till Tentamen: Matematiska metoder för ekonomer

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

Institutionen för Matematik, KTH Torbjörn Kolsrud

KTH Matematik Tentamensskrivning i Differentialekvationer I, SF1633.

SF1625 Envariabelanalys Tentamen Måndagen den 12 januari 2015

KTH Matematik Tentamensskrivning i Differentialekvationer och transformer III, SF1637.

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

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

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

y = sin 2 (x y + 1) på formen µ(x, y) = (xy) k, där k Z. Bestäm den lösning till ekvationen som uppfyler begynnelsevillkoret y(1) = 1.

1. Utan miniräknare, skissa grafen (bestäm ev. extrempunkter och asymptoter) y = x2 1 x 2 + 1

Uppgift Endast svar krävs. Uppgift Fullständiga lösningar krävs. 120 minuter för Del B och Del C tillsammans. Formelblad och linjal.

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

Lösningar kapitel 10

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

ENDIMENSIONELL ANALYS DELKURS A3/B kl HJÄLPMEDEL. Lösningarna skall vara försedda med ordentliga motiveringar.

Moment Viktiga exempel Övningsuppgifter I

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

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

ENDIMENSIONELL ANALYS A3/B kl INGA HJÄLPMEDEL. Lösningarna ska vara försedda med ordentliga motiveringar. lim

TENTAMEN HF1006 och HF1008

x 2 = lim x 2 x 2 x 2 x 2 x x+2 (x + 3)(x + x + 2) = lim x 2 (x + 1)

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.

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

v0.2, Högskolan i Skövde Tentamen i matematik

dy dx = ex 2y 2x e y.

TENTAMEN TEN2 i HF1006 och HF1008

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

+ 5a 16b b 5 då a = 1 2 och b = 1 3. n = 0 där n = 1, 2, 3,. 2 + ( 1)n n

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

Crash Course Envarre2- Differentialekvationer

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

= y(0) för vilka lim y(t) är ändligt.

LÖSNINGSFÖRSLAG TILL TENTAMEN 2 SF1664

Denna tentamen består av två delar. Först sex enklare uppgifter, som vardera ger maximalt 2 poäng. Andra delen består av tre uppgifter, som

UPPSALA UNIVERSITET Envariabelanalys IP1/Hösten L.Höglund, P.Winkler, S. Zibara Ingenjörsprogrammen Tel: , ,

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

Lösningar till MVE016 Matematisk analys i en variabel för I yy 1 + y 2 = x.

Lösningsförslag envariabelanalys

17.10 Hydrodynamik: vattenflöden

1. Lös ut p som funktion av de andra variablerna ur sambandet

Frågorna 1 till 6 ska svaras med sant eller falskt och ger vardera 1

DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP

TENTAMEN HF1006 och HF1008 TEN2 13 jan 2014

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

Chalmers tekniska högskola Datum: kl Telefonvakt: Carl Lundholm MVE475 Inledande Matematisk Analys

För startpopulationer lika med de stationära lösningarna kommer populationerna att förbli konstant.

DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP

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

Dagens tema är exponentialfunktioner. Egentligen inga nyheter, snarare repetition. Vi vet att alla exponentialfunktioner.

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

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

TENTAMEN HF1006 och HF1008

UPPSALA UNIVERSITET Matematiska institutionen Pepe Winkler tel

Uppgift 1. Bestäm definitionsmängder för följande funktioner 2. lim

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 HF1006 och HF1008

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

Lösningsförslag, preliminär version 0.1, 23 januari 2018

IV, SF1636(5B1210,5B1230).

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.

= 1, fallet x > 0 behandlas pga villkoret. x:x > 1

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

KOKBOKEN. Håkan Strömberg KTH STH

Tentamen i Matematisk analys MVE045, Lösningsförslag

MATEMATIK Chalmers tekniska högskola Tentamen , kl och v 4 =

TENTAMEN TEN2 i HF1006 och HF1008

DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP

LMA515 Matematik, del B Sammanställning av lärmål

Teori för linjära ordinära differentialkvationer med konstanta koefficienter

Lösningar till tentamen i kursen Envariabelanalys

Transkript:

UPPSALA UNIVERSITET Matematiska institutionen Michael Melgaard, tel 070 4 4075 Prov i Matematik Prog: NV, Lär., fristående Analys MN 006-05-4 Skrivtid: 5 0. Hjälpmedel: Skrivdon. Lösningarna skall åtföljas av förklarande tet/figurer. Poäng: anges efter varje uppgift. För Godkänt krävs minst 8 poäng och för Väl godkänt minst 8 poäng. Påbörja varje uppgift på nytt papper och skriv endast på papperets ena sida. Lycka till!. (a) Bestäm gränsvärdet lim 0 sin (b) Använd derivatans definition för att bestämma derivatan till /. (4p) SVAR: 4 och /. (a): lim 0 sin (b) Enligt definition är derivatan av f i Med f() / få vi då d d ( ) lim lim lim 0 4 4 sin 4 lim 0 4 sin lim 0 4 lim 0 d f() lim d +h lim 4 sin 4 4. f( + h) f(). h (+h) h h h( + h) lim +h (+h) h lim h h( + h) + h.. Bestäm ekvationen för tangenten till kurvan + y y i punkten (, 4 ). (4p) SVAR: y 4 5 + 4 5. Vi deriverar båda leden av + y + y y implicit och får + y y y + y

Vi bryter ut y och får Med (, y) (/, 4/) insatt får vi y y y y 4/9 4/ / 6/9 8/9 0/9 4/5. Ekvationen för en linie genom ( 0, y 0 ) med lutning k är y y 0 k( 0 ) så tangentens ekvation blir y 4 4 ( ) dvs y 4 5 5 + 4 5.. Bestäm derivatorna till funktionerna (a) f() ln( + ( + ) ). (b) g() arctan. + SVAR: (a) / +, (b) /( + ). (a): ( ) f () + + + + ( ) + + + + + + + +. ( + ) + (b): g () ( ) ( + ) ( ) ( ) + ( + ) + ( + ) ( ) ( + ) + ( ) ( + + ) + ( + ) + +. 4. Bestäm integralerna (a) (b) 0 0 cos d. sin cos d.

SVAR: (a) 0.5708, (b) /. (a) Vi bestämmer en primitiv function till cos med hjälp av partiell integration: cos d sin sin d sin + cos + C. Då blir den bestämda integralen 0 cos d [ sin + cos ] 0 sin + cos cos 0 0.5708 b) Vi ansätter t sin och gör substitution sin cos d [t sin, dt cos d] Så 5. Lös begynnelsevärdesproblemen (a) (b) 0 tdt t + C sin sin cos d [sin ] 0 sin. { y + y y(0) { y y y y(0) y (0) + C. SVAR: (a) y() 5 e, (b) y() 5 e + 5 6 e +. (a) Alternativ : Vi löser differentialekvationen y +y med hjälp av en integrerande faktor. En primitiv function till är så den integrerande faktorn blir e. Vi får då d ( ye ) y e + ye (y + y)e e. d Integration av båda leden ger ye Bryter vi ut y får vi e d { t, dt d, dt } d e t dt et + C e + C. y() e ( e + C Insättning av begynnelsevilkoret y(0) ger ) + Ce. y(0) + Ce0 + C

som ger att C 5/. Lösningen blir alltsä y() 5 e. Alternativ : Differentialekvationen är separabel ty vi kan skriva om den som y y ( y) och får den då på formen dy y d. Vi integrerar båda leden och får ln y + C Vi multiplicerar båda leden med och får ln y + C och då är y e +C C e. Eftersom y(0), dvs y > 0 så kan vi ta bort absoluttecken och då har vi y() C e + C 4e. Sätter vi in begynnelsevilkoret får vi y(0) / + C 4 dvs C 4 5/. Svaret blir då y() 5 e. (b) För att lösa den inhomogena differentalekvationen y y y löser vi först den homogena ekvationen y y y 0. Den har karakteristisk ekvation r r (r+)(r ) 0 dvs rötterna är r och r. Den allmänna lösningen till den homogena ekvationen blir alltså y h Ae + Be. Vi söker nu en partikulärlösning till den inhomogena ekvationen. Eftersom högerledet är ett polynom av andra graden ansätter vi y p a + b + c. Då är y p a + b och y p a. Insatt i ekvationen får vi y y y a (a + b) (a + b + c) ( a) + ( a b) + (a b c). Vi får ekvationerna a, a b 0 och a b c 0 som har lösning a, b och c /. Partikulärlösningen är härmed bestämd. Den allmänna lösningen till den inhomogena ekvationen blir alltså y y h + y p Ae + Be + /. Återstår att bestämma A och B med begynnelsevillkoren. Det första villkoret y(0) ger y(0) Ae 0 + Be 0 0 + 0 / A + B / och därmed den första ekvationen A + B 5/. Deriverar vi y får vi Det andra villkoret y (0) ger y () Ae + Be +. y (0) A + B 0 + B A + dvs den andra ekvationen B A 0. Ekvationerna tillsammans har lösningen A 5/ och B 5/6. Lösningen till den inhomogena differentialekvationen är då y() 5 e + 5 6 e +. 4

6. En cylindrisk konservburk med volym 0.4 dm skall tillverkas. Ange de dimensioner (radie och höjd) som minimerar den totala arean av burkens ytor (topp + botten + sida). ( ) ( ) 0. 0. SVAR: Radie 0.99 dm. och höjd 0.7986 dm. Volymen av en cylinder med höjden h och radien r är V r h som är bestämd att vara 0.4. Då är h 0.4 r. Arean av burkens ytor är A r }{{} topp+bottom + rh }{{}. sidan Med formlen för h insatt får vi arean uttryckt enbart i variabeln r: Denna har derivatan A(r) r + 0.8 r. A (r) 4r 0.8 r 4r 0.8 r och vi sökar de r som ger A (r) 0. Det får vi då täljaren i derivatans uttryck är noll dvs då r r 0 ( ) 0.8 4 ( 0. ) 0.99 dm. Detta är en minimum-punkt ty om r > r 0 så är A (r) < 0 och om r > r 0 så är A (r) > 0. Om vi sätter in uttrycket för radien i formeln för höjden får vi h ( 0. 0.4 ) / ( ) 0. 0.7986 dm. 7. Ett badkar som står i ett rum med temperaturen 0 fylls med vatten som har temperaturen 55. Enligt Newton s kylningslag är vattentemperaturens ändringshastighet proportionell mot skillnaden mellan vattnets och rummets temperatur. En mätning visar att efter en timme har vattnets temperatur sjunkit med 0. När har vattnet uppnått en mer behaglig temperatur, dvs 5? (6p) SVAR: Efter ln 7 ln 5 7.58 timmar. Låt T vara vattnets temperatur och låt t vara tiden i timmar. Enligt Newton s lag är då dt k(t 0), dt 5

som är en separabel differentialekvation. Vi får dt k dt T 0 ln T 0] kt + C t 0 e kt+c Ae kt. Eftersom T > 0 så kan vi ta bort absoluttecken och får då T (t) Ae kt + 0. Vid t 0 är T 55 dvs T (0) Ae 0 + 0 A + 0 55 som ger A 5. Då är T (t) 5e kt + 0. Vid tiden t är T 45 som ger T () 5e k + 0 45 och då blir e k 5/7. Då är Vi söker tid t då T 5, dvs Vi får: T (t) 5(5/7) t + 0. 5(5/7) t + 0 5. (5/7) t 7 t ln 7 ln 5 7.58 timmar. 8. Ett snöre med längden meter delas i två delar: den ena delen formas till en cirkel och den andra till en kvadrat. Hur skall snöret delas för att minimera respektive maimera den totala arean av cirkeln och kvadraten? (6p) SVAR: Den största arean fås för en cirkel av hela snöret dvs vid, arean blir då /4 0.0796. Den minsta arean fås då vi delar snöret vid /(4 + ) 0.44, arean blir då /(6 + 4) 0.05. Antag att vi delar snöret i två så att cirkeln får meter och kvadraten får meter. Då skall ligga i intervallet 0. Cirkeln har alltså omkretsen meter. Om cirkelns radie är r, så ges omkretsen av r dvs r /. Den area som cirkeln får är då ( ) A c r 4. Om kvadraten har sidlängd a så gäller 4a, dvs a ( )/4. Kvadratens area blir A k a ( ) 6 ( ). 6 Den totala arean A kan nu uttryckas i enbart variabeln. Vi får A() A c () + A k () 4 ( ) +. 6 För att bestämma etrempunkterna deriverar vi och söker nollställena: A () ( ) + 6 + 8 8 0, 6

dvs Arean i denna punkt blir 8 + 8 8 ( + 8 ( ) ( ) 4+ 4+ + 4 6 Vi beräknar nu arean i ändpunkterna 0 resp : ) 4 + A(0) 0 (0 ) + 4 6 A() ( ) + 4 6 4 + 0.499 6 + 4 0.050 6 0.065 4 0.0796 Den största arean fås då vi för en cirkel av hela snöret dvs vid, arean blir då /4 0.0796. Den minsta arean fås då vi delar snöret vid /(4+) 0.44, arean blir då /(6+4) 0.05 7