24 Integraler av masstyp

Relevanta dokument
19 Integralkurvor, potentialer och kurvintegraler i R 2 och R 3

13 Generaliserade dubbelintegraler

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen 8 juni 2011, Svar och lösningsförslag

Gauss och Stokes analoga satser och fältsingulariteter: källor och virvlar Mats Persson

f(x)dx definieras som arean av ytan som begränsas av y = f(t), y = 0, t = a och t = b, se figur.

TATA42: Föreläsning 4 Generaliserade integraler

Tillämpning av integraler

TATA42: Föreläsning 4 Generaliserade integraler

============================================================ V1. Intervallet [a,b] är ändligt, dvs gränserna a, b är reella tal och INTE ±.

Definition 1 En funktion (eller avbildning ) från en mängd A till en mängd B är en regel som till några element i A ordnar högst ett element i B.

V1. Intervallet [a,b] är ändligt, dvs gränserna a, b är reella tal och INTE ±. är begränsad i intervallet [a,b].

Tyngdkraftfältet runt en (stor) massa i origo är. F(x, y, z) =C (x 2 + y 2 + z 2 ) 3 2

V1. Intervallet [a,b] är ändligt, dvs gränserna a, b är reella tal och INTE ±. är begränsad i intervallet [a,b].

Integralen. f(x) dx exakt utan man får nöja sig med att beräkna

Generaliserade integraler

Några integraler. Kjell Elfström. x = f 1 (y) = arcsin y. . 1 y 2 Vi låter x och y byta roller och formulerar detta resultat som en sats: cos x = 1

SF1625 Envariabelanalys

Preliminär version 2 juni 2014, reservation för fel. Tentamen i matematik. Kurs: MA152G Matematisk Analys MA123G Matematisk analys för ingenjörer

============================================================ V1. Intervallet [a,b] är ändligt, dvs gränserna a, b är reella tal och INTE.

SF1625 Envariabelanalys

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen T Erlandsson

Integraler och statistik

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Thomas Erlandsson

1 e x2. lim. x ln(1 + x) lim. 1 (1 x 2 + O(x 4 )) = lim. x 0 x 2 /2 + O(x 3 ) x 2 + O(x 4 ) = lim. 1 + O(x 2 ) = lim = x = arctan x 1

Om stationära flöden och Gauss sats i planet

16 Area- och volymberäkningar, areor av buktiga

6 Greens formel, Stokes sats och lite därtill

Sats 3: Egenskaper. (a) (b) f(x) dx = 2 f(x) dx. (c) (Af(x) + Bg(x))dx. g(x) dx = A. (d) (e) Om a b och f(x) g(x) (f) Triangelolikheten: Om a b

TATA42: Föreläsning 11 Kurvlängd, area och volym

x = x = x = x=3 x=5 x=6 42 = 10x x + 10 = 15 x = = 20 x = 65 x + 36 = 46

Tavelpresentation grupp 5E

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

TATA42: Tips inför tentan

Lösningsskiss för tentamen Vektorfält och klassisk fysik (FFM234 och FFM232)

LINJÄR ALGEBRA II LEKTION 1

10. Tillämpningar av integraler

0 a. a -Â n 2 p n. beskriver på sedvanligt sätt en a-periodisk utvidgning av f. Nedanför ritas en partialsumma av Fourierserien.

Diskreta stokastiska variabler

Läsanvisningar till kapitel

Mat Grundkurs i matematik 1, del III

Integraler. 1 Inledning. 2 Beräkningsmetoder. CTH/GU LABORATION 2 MVE /2013 Matematiska vetenskaper

1.1 Sfäriska koordinater

Analys grundkurs B lab 1. Stefan Gustafsson Per Jönsson Fakulteten för Teknik och Samhälle, 2013

Mängder i R n. Funktioner från R n till R p

Lösningsförslag till tentamen i SF1683 och SF1629 (del 1) 23 oktober 2017

Volum av rotationskroppar. Båglängd, rotationsytor. Adams 7.1, 7.2, 7.3

Vilken rät linje passar bäst till givna datapunkter?

Ï x: 0 Æ 1 Ì [ ] y > 0, 0 < y <1 y växande, 0 < y < 1

9. Bestämda integraler

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Bo Styf. Genomgånget på föreläsningarna Föreläsning 16-17, 2010:

Sfärisk trigonometri

Kontinuerliga variabler

Läsanvisningar för MATEMATIK I, ANALYS

Analys o 3D Linjär algebra. Lektion 16.. p.1/53

SIGNALER OCH SYSTEM II LEKTION 2 / MATEMATISK LEKTION 1. Fredrik Andréasson. Department of Mathematics, KTH

1 Föreläsning IX, tillämpning av integral

FFM234, Klassisk fysik och vektorfält - Föreläsningsanteckningar

Kvalificeringstävling den 2 oktober 2007

TMV151/TMV181. Fredrik Lindgren. 19 november 2013

Analys 360 En webbaserad analyskurs Grundbok. Integralkalkyl. MatematikCentrum LTH

Definition. En cirkel är mängden av de punkter i planet vars avstånd till en given punkt är (*)

Volym och dubbelintegraler över en rektangel

EGENVÄRDEN och EGENVEKTORER

Stokes sats och Integralberäkning Mats Persson

14 Trippelintegraler integration av funktioner av tre variabler


TATA42: Föreläsning 12 Rotationsarea, tyngdpunkter och Pappos-Guldins formler

Tentamen 1 i Matematik 1, HF dec 2016, kl. 8:00-12:00

Inför tentamen i Analys I och II, TNA008

Trigonometri. 2 Godtyckliga trianglar och enhetscirkeln 2. 3 Triangelsatserna Areasatsen Sinussatsen Kosinussatsen...

FEM2: Randvärdesproblem och finita elementmetoden i flera variabler

ENVARIABELANALYS - ETT KOMPLEMENT

KOMPLETTERANDE MATERIAL TILL KURSEN MATEMATIK II, MATEMATISK ANALYS DEL A VT 2015

Skriftlig tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 (ETEF01) och F3 (ETE055)

GEOMETRISKA VEKTORER Vektorer i rummet.

Reliability analysis in engineering applications

Appendix. De plana triangelsatserna. D c

TATA42: Envariabelanalys 2 VT 2016

Föreläsning 7: Trigonometri

Lösningar till uppgifter i magnetostatik

Enhetsvektorer. Basvektorer i två dimensioner: Basvektorer i tre dimensioner: = i. Enhetsvektor i riktningen v: v v. Definition: Vektorprodukt

TILLÄMPNINGAR AV INTEGRALER. VOLYMBERÄKNING.

Lösningar till tentamen i EF för π3 och F3

14. MINSTAKVADRATMETODEN

Tentamen i EITF90 Ellära och elektronik, 28/8 2018

Analys 360 En webbaserad analyskurs Grundbok. X. Integralkalkyl. MatematikCentrum LTH

Definition. En cirkel är mängden av de punkter i planet vars avstånd till en given punkt är

= y(0) 3. e t =Ce t, y = =±C 1. 4 e t.

TATA42: Föreläsning 1 Kurvlängd, area och volym

Komplexa tal. j 2 = 1

Dagens ämnen. Repetition: kvadratiska former och andragradskurvor Andragradsytor System av differentialekvationer

Tentamen i ETE115 Ellära och elektronik, 25/8 2015

ORTONORMERAT KOORDINAT SYSTEM. LÄNGDEN AV EN VEKTOR. AVSTÅND MELLEN TVÅ PUNKTER. MITTPUNKT. TYNGDPUNKT. SFÄR OCH KLOT.

TENTAMEN. Matematik för basår I. Massimiliano Colarieti-Tosti, Niclas Hjelm & Philip Köck :00-12:00

93FY51/ STN1 Elektromagnetism Tenta : svar och anvisningar

Addition och subtraktion

Finaltävling den 20 november 2010

Vektorer. Avsnitt 1. Ange lägesvektorerna för de två väteatomerna på formen: r = x ˆx + y ˆx

Tentamen för FYSIK (TFYA68), samt ELEKTROMAGNETISM (TFYA48, 9FY321)

Föreläsning 10, Numme K2, GNM Kap 6 Integraler & GNM 8:3C Richardsonextrapolation

Transkript:

Nr, mj -5, Ameli Integrler v msstyp Kurvintegrler v msstyp Vi hr hittills studert en typ v kurvintegrl, R F dr, där vi integrerr den komponent v ett vektorfält F som är tngentiell till kurvn ( dr) i punkter på kurvn I en linjeintegrl (kurvintegrl) v msstyp integrerr vi inte ett vektorfält F:R R utn ett sklärt fält f : R R Vi summerr helt enkelt värden v funktionen f(, y, z) längs kurvn Alltså: Definition En kurvintegrl v msstyp f : R R är en integrl v typen b f(r)ds f(r) r (t) dt där är en regulär kurv med prmeterfrmställning r(t), från t till t b Här är ds r (t) dt kurvelementet Vi påminer om tt R b r (t) dt är kurvns längd Antg tt f(, y, z) endst beror på, vi hr lltså f() Antg också tt är ett intervll på -eln med prmeterfrmställning r(t) (t, ), så får vi r (t) (, ) Det ger b f(r)ds f(t) dt b f(t)dt som lltså är en vnlig enkelintegrl Mn kn därför tolk R f(r)ds som ren Runder f på kurvn Dett är en helt nnn innebörd än kurvintegrlen F dr Iföljndefigur hr vi till vänster en yt över ett intervll på -eln, som är den vnlig tolkningen v en integrl R b f()d Till höger hr vi en yt över en cirkelbåge, som är en kurvintegrl v msstyp R f(r)ds

z 8 6 5 5 75-75 -5-5 5 5 75 y Cirkelbågen betecknr vi i R f(r)ds med, och f(, y, z) är höjden i punkten (, y, z) på kurvn Funktionen f är en funktion v tre vribler, men på kurvn hr vi smmnsättningen v ((t),y(t),z(t)) : R R med f : R R, nämligen funktionen f((t),y(t),z(t)) som är en funktion v en vribel prmetern t Eempel () Beräkn kurvintegrlen R p + y + z ds där är sträckn från (,, ) till (, b, c) Lösning: Här hr vi en rät linje, så en prmeterfrmställning är t y bt z ct Då får vi (,, ) vid insättning v t och (, b, c) vid insättning v t Således: eller nnorrlund uttryckt r (t, bt, ct) Vi sk beräkn R b f(r) r (t) dt Funktionen p + y + z är på linjen f(r), dvs f(r) p (t) +(bt) +(ct) p + b + c t Vi slipper t här ty t Vidre ger r (t, bt, ct) tt Insättning i R b f(r) r (t) dt ger nu r (t) (, b, c), så r (t) p + b + c b f(r) r (t) dt p + b + c t p + b + c dt ( + b + c )[ t ] + b + c

Svr: R b f(r) r (t) dt +b +c Eempel () Beräkn kurvintegrlen R ye ds där är kurvn ln( + t ),y t + rctn t, t från till Lösning: Vi hr följnde kurv, y 5-5 5 5 5 Kurvn, från strt ( ) tillmål( ) och funktionen ye hr följnde värden på kurvn: z 5 5 5 65 5 75 5 5 5 5 75 5 y Vi sk lltså räkn ut den buktig ren Här är den cylindrisk i meningen tt den är rät i en dimension, och därför kn veckls ut till ett pln utn tt ren ändrs Dett är som beknt inte möjligt med eempel en sfärisk yt

Vi sk beräkn R b f(r) r (t) dt, så vi behöver först r (t) och sedn r (t) Prmeterfrmställningen ln(+t ),y t +rctnt, lltså r(t) ((t),y(t)) (ln( + t ), t + rctn t) ger r t (t) ( +t, + +t ) Här är + +t t +t + +t t +t Alltså: r (t) t ( +t ) +( t +t ) {utveckl} t + t + t ( + t ) {kvdrtkompletter} ( + t ) ( + t ) Insättning v ((t),y(t)) (ln( + t ), t + rctn t) ger f(, y) ye ( t + rctn t)e ln(+t ) ( t + rctn t) +t Så integrlen blir ye ds ( t + rctn t) +t dt t dt + rctn t +t +t dt Vi får beräkn de två integrlern vr för sig Vi får först t +t dt ( +t dt t +t )dt [rctnt ln( + t )] rctn ln + π ln ty rctn π Den ndr termen kn beräkns med prtilintegrtion, om rctn t derivers (till +t )och +t integrers (till rctn t): rctn t +t dt [(rctn t) ] rctn t +t dt (rctn) (smm integrl!)

Genom tt flyttt smm integrl till vänsterledet får vi rctn t dt + +t rctn t +t dt (π ), lltså rctn t +t dt π 6 π Således hr vi Svr: R ye ds π π ln + ( 8) Ytintegrler v msstyp Vd gäller ytintegrler hr vi endst studert ren v en buktig yt R r u r v dudv smt integrler R F bnds, som oft klls en normlytintegrl Här integrerr vi den komponent v ett vektorfält F som är norml till kurvn ( bn) i punkter på ytn I en ytintegrl v msstyp integrerr vi inte ett vektorfält F: R R, som i R F bnds,, utn ett sklärt fält f : R R Vi summerr helt enkelt värden v funktionen f(, y, z) på ytn Alltså: Definition En ytintegrl v msstyp f : R R är en integrl v typen f(r)ds f(r) r u r v dudv S D där S är en regulär yt med prmeterfrmställning r(u, v), där (u, v) D Här är nturligtvis r u r v dudv ytelementet Eempel 5 (5b) Beräkn ytintegrlen R (y +z)ds där S är den del v S plnet +y +6z som ligger i först oktnten Lösning: Ytn S är plnet +y +6z begränst v,y och z Sätter vi in dess ekvtioner får vi y +6z (dvs y +z ), +6z (dvs +z 6)och +y Om vi tr och y som prmetrr (vi kn också kll dem u och v) såär y y z y en prmeterfrmställning (om vi kllr prmetrrn u och v hr vi lltså u, y v och z u v), där och y begränss v,yoch +y 5

y 6 5 5 75 - Integrtionsområdet Integrtionsområdet är kn lltså beskrivs som 6, y lterntivt som y, 6 y Vi kn skriv denn även som r (, y, y) Vi sk beräkn R D f(r) r u r v dudv Funktionens värden f(r) på ytn S får vi genom tt sätt in prmeterfrmställningen: y +z y +( y) så Här är r (,, ) och r y (,, ), r r y (,, ), och r r y (,, ) r 9 + + r +9+6 6 r 9 6 7 6 6

Då hr vi ll ingredienser i R D f(r) r u r v dudv Vi får 6 f(r) r u r v dudv ( )7 6 ddy D 7 9 7 9 6 6 ( (6 )ddy (6 )( )d 7 9 7 9 [ 9 +] 6 6 ( 8 + )d 7 9 ( 8 6 + 6) 9 Svr: R D f(r) r u r v dudv Eempel 6 () Beräkn ytintegrlen R S ( + y )ds där S är konen z + y då z Lösning: En prmeterfrmställning för konen är r cos t y r sin t z r, med t π och r Denn prmeterfrmställning uppfyller ekvtionen z + y insättning bekräftr det med hjälp v en trigonometrisk ett Med r(r, t) (r cos t, r sin t, r) får vi r r (cost, sin t, ) och r t ( r sin t, r cos t, ), så r r r t (cost, sin t, ) ( r sin t, r cos t, ) ( r cos t, r sin t, r), och r r y r cos t + r sin t + r r Integrnden + y blir + y r, så vi får π f(r) r u r v dudv r r drdt D Svr: R D f(r) r u r v dudv π π[ r ] π 7