SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Relevanta dokument
SF1626 Flervariabelanalys Bedömningskriterier till tentamen Onsdagen den 15 mars 2017

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

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

Tentamen: Lösningsförslag

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

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Torsdagen den 20 augusti 2015

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Tentan , lösningar

Inlämningsuppgift nr 2, lösningar

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Tisdagen den 12 januari 2016

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

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

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Tentamen: Lösningsförslag

Integranden blir. Flödet ges alltså av = 3

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Lösningsförslag till tentamen Onsdagen den 15 mars 2017 DEL A

SF1669 Matematisk och numerisk analys II Lösningsförslag till tentamen DEL A

Institutionen för Matematik, KTH Torbjörn Kolsrud

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

6. Räkna ut integralen. z dx dy dz,

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Måndagen den 26 maj, 2014

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

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Lösningsförslag till tentamen Torsdag augusti 16, 2018 DEL A

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.

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Måndagen den 16 mars 2015

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Onsdagen den 15 mars 2017

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Tentamen i Flervariabelanalys, MVE , π, kl

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Tisdagen den 7 juni 2016

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

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

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

Övningstenta: Lösningsförslag

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

= 0 genom att införa de nya

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

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

Lösningsförslag till tentamen TMA043 Flervariabelanalys E2

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen 14 mars 2011,

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

1.1 Stokes sats. Bevis. Ramgard, s.70

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen 18 augusti 2011, Svar och lösningsförslag

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

TMV036 Analys och Linjär Algebra K Kf Bt, del C

SF1669 Matematisk och numerisk analys II Lösningsförslag till modelltentamen DEL A

Institutionen för Matematik, KTH Torbjörn Kolsrud

Lösning till kontrollskrivning 1A

A = D. r s r t dsdt. [(1 + 4t 2 ) 3/2 1]dt (1) där det sista steget fås genom variabelbytet u = 1 + 4s 2. Integralen. (1 + 4t 2 ) 3/2 dt

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Torsdagen den 18 augusti 2016

SF1626 Flervariabelanalys Bedömningskriterier till tentamen Tisdagen den 7 juni 2016

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Lösningsförslag till tentamen Tisdagen den 10 januari 2017 DEL A

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 x. SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Tentamen MVE035 Flervariabelanalys F/TM

dx x2 y 2 x 2 y Q = 2 x 2 y dy, P dx + Qdy. Innan vi kan använda t.ex. Greens formel så måste vi beräkna de vanliga partiella derivatorna.

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

Tentamen MVE085 Flervariabelanalys

Omtentamen (med lösningar) MVE085 Flervariabelanalys

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Tisdagen den 10 januari 2017

Lösningsförslag till TMA043/MVE085

Vektoranalys, snabbrepetition. Vektorfält

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).

Tentamen TMA044 Flervariabelanalys E2

Vi har. x (xy2 ) + y ( yz2 ) + z (zx2 ) = y 2 z 2 + x 2 = x 2 + y 2 z 2, xy 2 yz 2 zx 2

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

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

Lektionsblad 9, tis 16/2 2010

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

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 21 mars 2016

SF1669 Matematisk och numerisk analys II Lösningsförslag till tentamen DEL A

Tentamen i Flervariabelanalys F/TM, MVE035

Tavelpresentation. Grupp 6A. David Högberg, Henrik Nordell, Harald Hagegård, Caroline Bükk, Emma Svensson, Emil Levén

SF1669 Matematisk och numerisk analys II Bedömningskriterier till tentamen Måndagen den 16 mars 2015

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

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

Lösningsförslag till tentamen TMA043 Flervariabelanalys E2

SF1669 Matematisk och numerisk analys II Bedömningskriterier till tentamen Torsdagen den 4 juni 2015

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

Tentamen, Matematik påbyggnadskurs, 5B1304 fredag 20/ kl

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.

SF1669 Matematisk och numerisk analys II Lösningsförslag till tentamen DEL A

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

För studenter i Flervariabelanalys Flervariabelanalys MA012B ATM-Matematik Mikael Forsberg

Tentamen TMA043 Flervariabelanalys E2

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

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys

SF1626 Flervariabelanalys Bedömningskriterier till tentamen Måndagen den 16 mars 2015

20 Integralkalkyl i R 3

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen

Transkript:

SF66 Flervariabelanals Lösningsförslag till tentamen --9 EL A. En kulle beskrivs approximativt av funktionen 5 hx, ) + 3x + i lämpliga enheter där hx, ) är höjden. Om du befinner dig i punkten,, ) på kullen, i vilken riktning, i x-planet, skall du gå för att gå brantast nedåt? 4 p) Lösningsförslag. Vi söker grad h, ), h x 3x + 3x + ), h x h + 3x + ), h et lutar brantast i den riktning som ges av 6 5, 5)., ) 3 5 6 5,, ) 5 5. Svar. I den riktning som ges av 6 5, 5).

SF66 Flervariabelanals Lösningsförslag till tentamen --9. Bestäm integralen av fx, ) x över triangeln med hörn i, ), 4, ) och 4, ). 4 p) Lösningsförslag. Eftersom funktionen f är en jämn funktion i x-led, dvs. f x, ) fx, ), och triangeln är smmetrisk kring -axeln kan dubbelintegralen av f över triangeln skrivas som fx, ) dx d fx, ) dx d + där är triangeln och + den triangelhalva till höger om -axeln., ), ) 4, ) 4, ) x +, ) 4, ) x ärmed är fx, ) dx d 4 x/ 4 4 4 [ x 3 8 5. [ x x ) x d dx ] x/ dx x ) dx x x 3 + 8 x4) dx 3 x4 4 + x5 4 ] 4 Svar. 8 5

SF66 Flervariabelanals Lösningsförslag till tentamen --9 3 3. Ett vektorfält F P, Q) i området x, > i planet ges av formlerna P x, ) x x + x och Qx, ) x + + ax. För vilka värden på parametern a är vektorfältet konservativt? Bestäm en potential till vektorfältet för sådana a. 4 p) Lösningsförslag. Eftersom fältet F är definierat på ett enkelt sammanhängande område så har det en potential om och endast om Q x P. Vi beräknar Q x x + ) x + a, P x x + ) +, och ser att fältet är konservativt bara om a. En potential U i detta fall uppfller U x x x + x, U x + + x. en första av dessa ekvationer ger Ux, ) lnx + ) ln x x + V ) för någon funktion V ). en andra ekvationen ger sedan x + + x U x + + x + V ) eller V ). En lösning på denna ekvation är V ), och alltså är Ux, ) lnx + ) ln x x en potential. Alla andra potentialer fås genom att lägga till en konstant.) Svar. Fältet är konservativt om och endast om a. En potential är Ux, ) lnx + ) ln x x.

4 SF66 Flervariabelanals Lösningsförslag till tentamen --9 EL B 4. Beräkna arbetet som en partikel utför då den genomlöper kurvan Γ given av 4x + 4 ett varv moturs i kraftfältet F + 3x, x). 4 p) Lösningsförslag. Metod Greens formel) Arbetet ges av W Γ F dr { Greens formel } {4x + 4} area Metod Parametrisera Γ) {4x + 4} ) x) x + 3x) dx d dx d ) ellipsen {x + /4 } π 4π. Kurvintegralen kan beräknas med Γ F dr b a F rt) ) drt) där t rt) är en parametrisering av Γ och t: a b är parameterområdet. Kurvan Γ är en ellips centrerad kring origo med halvaxlar och i x- resp. -riktningen och kan parametriseras som och då är rt) cos t, sin t ), för t: π, F rt) ) sin t + 3 cos t, 4 sin t cos t ), drt) drt) dt sin t, cos t ) dt. dt

Arbetet blir W Γ SF66 Flervariabelanals Lösningsförslag till tentamen --9 5 F dr π π π sin t + 3 cos t, 4 sin t cos t ) sin t, cos t ) dt sin t 3 sin t cos t + 8 cos t sin t cos t ) dt π ) dt + 5 cos t sin t dt 4π + 4π. Svar. 4π

6 SF66 Flervariabelanals Lösningsförslag till tentamen --9 5. Bestäm det största och minsta värdet av funktionen fx, ) x + 5 3 på området Ω {x, ) : x + 5, x, }. 4 p) Lösningsförslag. Funktionen f är ett polnom och är därmed en kontinuerlig funktion. Olikheten x + 5 definierar en ellipsskiva centrerad kring origo med halvaxlar och / 5 i x- resp. -riktningen. Området Ω, som är den del av ellipsskivan som finns i första kvadranten, är därför både en begränsad och sluten mängd, dvs. en kompakt mängd. / 5 Ω x Eftersom f är kontinuerlig och Ω är en kompakt mängd så vet vi att f antar ett största och ett minsta värde på området Ω. essa värden antar f i följande tper av punkter: a) inre stationära punkter, b) lokala max- och minpunkter på randen Vi undersöker dessa fall. a) I en inre stationär punkt är grad fx, ) x, x + 5 ), ), vilket ger oss ekvationssstemet x, x + 5. en andra ekvationen är bara uppflld när x, och eftersom den första ekvationen då också är uppflld så är, ) den enda stationära punkten, men, ) är inte en inre punkt.

SF66 Flervariabelanals Lösningsförslag till tentamen --9 7 b) Randen till området består av tre kurvstcken: γ intervallet [, ] på x-axeln), γ intervallet [, / 5] på -axeln) och γ 3 kvartsellipsen från, / 5) till, )). γ γ 3 γ x Vi undersöker respektive kurvdel: På γ är f. Linjestcket γ kan vi parametrisera som x, ), t) där t / 5. Problemet kan då formuleras som maximera ft) 5t 3 för t / 5. etta polnom har max/min antingen där f t) 5t är noll dvs. t ) eller i ändpunkterna t och t / 5. I dessa punkter är f) och f/ 5) / 5. Vi parametriserar ellipsstcket γ 3 som x, ) cos t, 5 sin t ), där t π. och optimeringsproblemet på denna kurvdel blir maximera ft) sin t för t π/. 5 Max och min antas antingen där f t) cos t)/ 5 är noll dvs. t π/) eller i ändpunkterna t och t π/. I dessa punkter är f) och fπ/) / 5 et största och minsta värdet av f i området Ω är alltså / 5 resp.. Svar. Största värde är / 5 och minsta värde är.

8 SF66 Flervariabelanals Lösningsförslag till tentamen --9 6. Bestäm flödet av vektorfältet F xz, z, z z) ) genom tan S där S är clindertan {x,, z) : x +, z }. 4 p) Lösningsförslag. Låt N vara den utåtpekande normalen. å ges flödet av F NdS F rs, t) ) r s r t) ds dt S om s, t) rs, t) är en parametrisering av S sådan att r s r t är utåtpekande och är parameterområdet för s, t). Vi parametriserar S med hjälp av clindriska koordinater till rθ, z) cos θ, sin θ, z ), där : θ π, z, och vi använder θ och z som parameternamn istället för s och t). å är Flödet blir r θ θ, z) sin θ, cos θ, ), r zθ, z),, ), r θ r z sin θ, cos θ, ),, ) cos θ, sin θ, ). z cos θ, z sin θ, z z) ) cos θ, sin θ, ) dθ dz π ) z cos θ + z sin θ) dz dθ [ z ] π 4π. Anm. Ett alternativt lösningssätt är att sluta tan med plana cirkelskivor och använda Gauss sats. Flödet genom botten är och toppen är π. Svar. 4π

SF66 Flervariabelanals Lösningsförslag till tentamen --9 9 EL C 7. Masstätheten för en gas ges av ϱx,, z) c x + + z ) 5/, där c är en fsikalisk konstant. Gasen befinner sig i rummet utanför ett klot som ges av x + + z, dvs. i mängden K {x,, z) : x + + z }. Beräkna gasens totala massa uttrckt i c. 4 p) Lösningsförslag. Massan ges av den generaliserade integralen M ϱx,, z) dx d dz K dx d dz c K x + + z ) 5/ { Rmdpolära koordinater } c π 4πc sin θ dθ 4πc lim πc. dr r 3 R [ π dϕ r ] R r dr r ) 5/ Svar. πc

SF66 Flervariabelanals Lösningsförslag till tentamen --9 8. Betrakta ekvationen x + + z sin xz ) a) Visa att genom ekvationen ) defineras en funktion f i en omgivning av x, ), ), så att ) är ekvivalent med z fx, ) i en omgivning,, ). p) b) Bestäm en ekvation för tangentplanet till tan z fx, ) i origo. p) Lösningsförslag. a) efiniera funktionen F x,, z) genom F x,, z) x + + z sin xz. å beskriver ekvationen ) nivåtan F x,, z). Funktionen F är av klass C och punkten,, ) ligger på nivåtan ). Vidare är F z,, ) x cos xz x,,z),,), så implicita funktionssatsen garanterar att det finns en funktion fx, ) så att nivåtan är lika med grafen z fx, ) nära,, ). b) Eftersom tan z fx, ) är lika med nivåtan F x,, z) nära origo så ges dess normalvektor i origo av grad F,, ) z cos xz, xz cos xz, ) x cos xz x,,z),,),, ). Tangentplanet i origo har alltså normalvektorn,, ) och ges av ekvationen,, ) x,, z) x + + z. Svar. b) x + + z

SF66 Flervariabelanals Lösningsförslag till tentamen --9 9. Ett elektriskt laddat skal S utgörs av den del av halvsfären x + + z, som begränsas av planen z / och z /. Laddningstätheten ges av qx,, z). x + Beräkna skalets totala laddning Q S qx,, z) ds. 4 p) Lösningsförslag. Halvsfärens ekvation kan skrivas som x + z ), dvs. som en parametertan med x och z som parametrar, å blir tans arealement x, z) x, x + z ), z ). ds + x) + z) dx dz x z + + dx dz x + z )) x + z )) dx dz x + z ). Ytans projektion i xz-planet är området som i x-led begränsas av cirkelbågarna x ± z och i z-led av linjerna z ±/. Vi observerar att x + z på S och därför är Q ds x + S / / / dx dz z / z dx z dz ) dz z Anm. Ett alternativ är att använda sfäriska koordinater. Svar.