Gripenberg. Mat Grundkurs i matematik 1 Tentamen och mellanförhörsomtagning,

Relevanta dokument
Mat Grundkurs i matematik 3-II

Mat Grundkurs i matematik 3-II

SF1633, Differentialekvationer I Tentamen, torsdagen den 7 januari Lösningsförslag. Del I

TENTAMEN I LINJÄR ALGEBRA OCH NUMERISK ANALYS F1, TMA671

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

Chalmers tekniska högskola Datum: Våren MVE021 Linjär algebra I

x(t) I elimeringsmetoden deriverar vi den första ekvationen och sätter in x 2(t) från den andra ekvationen:

Lösningsförslag, tentamen, Differentialekvationer och transformer II, del 1, för CTFYS2 och CMEDT3, SF1629, den 19 oktober 2011, kl. 8:00 13:00.

SF1664 Tillämpad envariabelanalys med numeriska metoder Lösningsförslag till tentamen DEL A

Lösningar till utvalda uppgifter i kapitel 8

x 2y + z = 1 (1) 2x + y 2z = 3 (2) x + 3y z = 4 (3)

1 Diagonalisering av matriser

TMV166 Linjär Algebra för M. Tentamen

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A. e x2 /4 2) = 2) =

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.

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Lösningsförslag till skrivningen i Vektorgeometri (MAA702) måndagen den 30 maj 2005

Övningstenta 001. Alla Linjär Algebra. TM-Matematik Sören Hector Mikael Forsberg. 1. x 2y z + v = 0 z + u + v = 3 x + 2y + 2u + 2v = 4 z + 2u + 5v = 0

Modul 1: Komplexa tal och Polynomekvationer

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförsag till modelltentamen

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A. (1 p) (c) Bestäm avståndet mellan A och linjen l.

4x az = 0 2ax + y = 0 ax + y + z = 0

TMV036 Analys och linjär algebra K Kf Bt, del C

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

Lösning av tentamensskrivning på kursen Linjär algebra, SF1604, för CDATE, CTFYS och vissa CL, tisdagen den 20 maj 2014 kl

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.

3. Lös det överbestämda systemet nedan på bästa sätt i minsta kvadratmening. x + y = 1 x + 2y = 3 x + 3y = 4 x + 4y = 6

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

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

= e 2x. Integrering ger ye 2x = e 2x /2 + C, vilket kan skrivas y = 1/2 + Ce 2x. Här är C en godtycklig konstant.

SF1624 Algebra och geometri

x 1(t) = x 2 (t) x 2(t) = x 1 (t)

SKRIVNING I VEKTORGEOMETRI

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

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

Tentamen i Linjär algebra (TATA31/TEN1) ,

Vi skalla främst utnyttja omskrivning av en matris för att löas ett system av differentialekvaioner. 2? Det är komplicerat att

Lösning till tentamen i SF1633 Differentialekvationer I för BD, M och P, , kl

19. Spektralsatsen Spektralsatsen SPEKTRALSATSEN

Del 1: Godkäntdelen. TMV142 Linjär algebra Z

1 Linjära ekvationssystem. 2 Vektorer

Institutionen för Matematik TENTAMEN I LINJÄR ALGEBRA OCH NUMERISK ANALYS F1, TMA DAG: Måndag 14 januari 2002 TID:

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Diagonalisering och linjära system ODE med konstanta koe cienter.

LÖSNINGAR TILL LINJÄR ALGEBRA kl 8 13 LUNDS TEKNISKA HÖGSKOLA MATEMATIK. 1. Volymen med tecken ges av determinanten.

A = (3 p) (b) Bestäm alla lösningar till Ax = [ 5 3 ] T.. (3 p)

TMV142/186 Linjär algebra Z/TD

(4 2) vilket ger t f. dy och X = 1 =

Lösningsförslag till skrivningen i Vektorgeometri (MAA702) Måndagen den 13 juni 2005

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen Lördagen den 5 juni, 2010 DEL A

IV, SF1636(5B1210,5B1230).

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

Mat Grundkurs i matematik 1, del I

SF1624 Algebra och geometri Tentamen Torsdag, 9 juni 2016

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

Institutionen för Matematik TENTAMEN I LINJÄR ALGEBRA OCH NUMERISK ANALYS F1, TMA DAG: Fredag 16 januari 2009 TID:

Kontrollskrivning KS1T

Tentamen i Linjär algebra (TATA31/TEN1) ,

} + t { z t -1 - z t (16-8)t t = 4. d dt. (5 + t) da dt. {(5 + t)a} = 4(5 + t) + A = 4(5 + t),

SF1624 Algebra och geometri Tentamen Onsdag, 13 januari 2016

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

LÖSNINGAR LINJÄR ALGEBRA LUNDS TEKNISKA HÖGSKOLA MATEMATIK

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Tentamen i Linjär algebra (TATA31/TEN1) ,

2 Funktioner från R n till R m, linjära, inversa och implicita funktioner

KTH Matematik Tentamensskrivning i Differentialekvationer och transformer III, SF1637.

= y(0) för vilka lim y(t) är ändligt.

2s + 3t + 5u = 1 5s + 3t + 2u = 1 3s 3u = 1

Tentamen SF1633, Differentialekvationer I, den 23 oktober 2017 kl

SF1625 Envariabelanalys Tentamen Måndagen den 12 januari 2015

3 1 = t 2 2 = ( 1) ( 2) 1 2 = A(t) = t 1 10 t

Vektorgeometri för gymnasister

Analys av jämviktslägen till differentialekvationer

Egenvärden och egenvektorer. Linjär Algebra F15. Pelle

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

Frågorna 1 till 6 ska svaras med ett kryss för varje korrekt påstående. Varje uppgift ger 1 poäng. Använd bifogat formulär för dessa 6 frågor.

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen Fredagen den 23 oktober, 2009 DEL A

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

6. Matriser Definition av matriser 62 6 MATRISER. En matris är ett rektangulärt schema av tal: a 11 a 12 a 13 a 1n a 21 a 22 a 23 a 2n A =

0 Allmänt. Följande delar behöver man kunna utöver avsnitten som beskrivs senare i dokumentet.

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

Frågorna 1 till 6 ska svaras med ett kryss för varje korrekt påstående. Varje uppgift ger 1 poäng.

Egenvärden och egenvektorer

Omtentamen i DV & TDV

Mat Grundkurs i matematik 1, del I

TMA 671 Linjär Algebra och Numerisk Analys. x x2 2 1.

Lösningsförslag till Tentamen, SF1629, Differentialekvationer och Transformer II (del 1) 24 oktober 2014 kl 8:00-13:00.

Mat Grundkurs i matematik 3-II

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1624 Algebra och geometri Tentamen Torsdag, 17 mars 2016

Determinanter, egenvectorer, egenvärden.

3x + y z = 0 4x + y 2z = 0 2x + y = Lös det överbestämda systemet nedan på bästa sätt i minsta kvadratmening. x = 1 x + y = 1 x + 2y = 2

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

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Övningar. MATEMATISKA INSTITUTIONEN STOCKHOLMS UNIVERSITET Avd. Matematik. Linjär algebra 2. Senast korrigerad:

Lösningar till tentamen i Matematik II, 5B1116, 5B1136 för Bio. E,I,K,ME, Media och OPEN, tisdagen den 13 april 2004.

DEL I. Matematiska Institutionen KTH. Lösning till tentamensskrivning på kursen Linjär algebra II, SF1604, den 15 mars 2010 kl

SKRIVNING I VEKTORGEOMETRI

Transkript:

Mat-. Grundkurs i matematik Tentamen och mellanförhörsomtagning,..23 Skriv ditt namn, nummer och övriga uppgifter på varje papper! Räknare eller tabeller får inte användas i detta prov! Gripenberg. Skriv tydligt på varje papper vilket prov du avlägger, Tentamensuppgifterna är uppgifter av uppgifterna 2, 3, 6, 8, 9 och. Mellanförhörsomtagningsuppgifterna är: Mf : Uppgifterna, 2, 3 och 4 Mf 2: Uppgifterna, 6, 7 och 8 Mf 3: Uppgifterna 9,, och 2. (a) Skriv det komplexa talet 4 + 7i i formen a + bi där a, b R. 2 + i (b) Vad är det komplexa konjugatet av e 2 πi? Lösning: (a) Genom att förlänga med nämnarens konjugat får vi 4 + 7i 2 + i = (4 + 7i)(2 i) 2 2 + 2 = 8 4i + 4i + 7 = + i = 3 + 2i. (b) Eftersom e 2 πi = cos( π) + i sin( π) = cos(2π + π) + i sin(2π + π) = cos( π) + 2 2 2 2 2 i sin( π) = i är konjugatet i. 2 2. Skär normalen till planet x + 2y + 3z = 2 i punkten (3, 2, ) x-axeln och om den gör det i vilken punkt? Lösning: Planets normal är i+2j+3k och linjens ekvation blir därför 3i 2j+k+t(i+2j+3k). Om denna linje skär x-axeln så finns det ett tal t så att 3i 2j + k + t(i + 2j + 3k) = xi. Detta betyder att 3 + t = x 2 + 2t = + 3t =. Den andra ekvationen ger t = men då kan inte den tredje ekvationen gälla vilket betyder att linjen ifråga inte skär x-axeln. 3. Bestäm alla lösningar till följande ekvationssystem med hjälp av Gauss algoritm: 2x +4x 2 +6x 4 = 8 4x 7x 2 +2x 3 2x 4 = 8 2x +7x 2 +6x 3 +8x 4 = 3 4x 9x 2 2x 3 8x 4 = 28

Lösning: Med hjälp av Gauss algoritm får vi 2 4 6 8 4 7 2 2 8 2 7 6 8 3 4 9 2 8 28 2 4 6 8 2 8 3 6 2 22 2 4 2 2 4 6 8 2 8 2 2 4 4 2 4 6 8 2 8 2 2 r 2 r 2 + 2r r 3 r 3 r r 4 r 4 + 2r r 3 r 3 3r 2 r 4 r 4 + r 2 r 4 r 4 2r 3 Eftersom den sista raden endast består av nollor kan den lämnas bort. Den tredje raden ger ekvationen 2x 4 = 2 vilket innebär att x 4 =. Eftersom det inte finns något pivot-element i den tredje kolumnen kan x 3 väljas fritt och vi skriver x 3 = s. Den andra raden ger ekvationen x 2 + 2x 3 = 8 vilket ger x 2 = 8 2s. Den första raden ger ekvationen 2x + 4x 2 + 6x 4 = 8 vilket ger x = 4 2x 2 3x 4 = 4 6 + 4s + 3 = 9 + 4s. Lösningen kan alltså skrivas i formen x x 2 x 3 x 4 9 4 = 8 + s 2. 4. Antag att A och B är n n matriser så att ingendera av dem är nollmatriser men AB =. Förklara varför det följer av detta att det(a) = det(b) =. Lösning: Om det(a) så är A inverterbar och = A = A AB = IB = B vilket är en motsägelse eftersom vi antog att B. På motsvarande sätt får vi om det(b) att B är inverterbar och därför = B = ABB = A vilket är en motsägelse eftersom A. Detta innebär att det(a) = det(b) =.. Bestäm matrisens A = [ 6 8 ] egenvärden och egenvektorer. Lösning: Först löser vi den karakteristiska ekvationen () ( λ) 6 det(a λi) = det = λ 8 ( λ) 2 λ 2 =.

Som lösningar får vi, λ = 2 ± 4 + 2 = { 2,, av vilket vi ser att egenvärdena är λ = 2 och λ 2 =. I nästa steg räknar vi ut en egenvektor som hör till egenvärdet λ = 2 dvs. vi löser ekvationen (A 2I)X =. Med Gauss metod får vi, 2 6 8 9 r 2 r 2 + 3r 2 2 6 Av detta ser vi att om vi väljer x 2 = så får [ vi] ur ekvationen 2x [ 6x ] 2 = lösningen x =. Som egenvektor kan vi alltså välja 2, eller lika väl X 2 =. 2 En egenvektor som hör till egenvärdet λ 2 = kan vi räkna ut på samma sätt, dvs. vi löser ekvationen (A + I)X =. Med Gauss metod får vi, 9 6 8 2 r 2 r 2 + 2r 9 6 Av detta ser vi att om vi väljer x 2 = så får [ vi] ur ekvationen 9x [ 6x] 2 = lösningen x = 2. Som egenvektor kan vi alltså välja 2 3 2, eller lika väl X 3 2 =. 3 6. Antag att punkterna (x j, y j ) R 2, j =, 2,..., n är givna (och att x j x k då j k) och man skall bestämma konstanterna c, c 2 och c 3 så att summan n j= c e x j + c 2 + c 3 e x j y j 2 är så liten som möjligt. Bestäm en matris A så att lösningen är c = (A T A) A T Y där y Y =.. y n Lösning: Om c e x j + c 2 + c 3 e x j y j = då j =, 2,..., n så är X = c en lösning till ekvationssystemet AX = Y där e x e x e A = x 2 e x 2.... e xn e xn Nu kan man inte vänta sig att det finns en lösning till detta ekvationssystem men man kan minimera längden av vektorn AX Y 2 och det är precis vad som sägs i uppgiften att man c 2 c 3 c 2 c 3

gör. Om man gör detta kommer minimivärdet att uppnås då X = (A T A) A T Y (eftersom A(A T A) A T Y är projektionen av Y på A:s bildrum). 7. Utnyttja resultatet 3 3 = 27 för att med linjär approximation uppskatta 3 3. Lösning: Om f(x) = 3 x = x 3 så är f (x) = 2 x 2 3 och linjär approximation innebär att f(x + h) f(x) + f (x)h. I detta fall väljer vi x = 27 och h = 3 så att 3 3 f(27) + f (27) 3 = 3 27 + 3 3 ( 3 27) + 2 3 = 3 + 2 9 = 28 9. 8. Om man löser ekvationen f(x) =, där f är en viss två gånger deriverbar funktion, med hjälp av Newton-Raphsons metod så får man som resultat följande värden för punkterna x n, n =,,..., 7: -2. -2.7-2.6-2.42-2.32-2.24-2.8-2.3 Det ser alltså ut som om lim n x n = 2. Vad kan du säga om f( 2), f ( 2) och f ( 2)? Motivera dina svar! Lösning: Om lim n x n existerar så är lim n f(x n ) = om inte lim n f (x n ) = vilket inte kan vara fallet här. Därför kan vi dra slutsatsen att f(2) =. Om nu f (2) så skulle talen x n konvergera väldigt snabbt mot 2 (eftersom f är två gånger kontinuerligt deriverbar). Eftersom det inte ser så ut kan vi dra slutsatsen att f (2) = eller åtmintone mycket nära. Beträffande f ( 2) kan man inte säga någonting med stöd av de givna uppgifterna. 9. Använd partiell integrering för att räkna ut integralen Lösning: Med partiell integrering får vi te t dt = / 2 t ( e t) = 2e 2 + ( e t) dt e t dt = 2e 2 / 2 te t dt. e t = 2e 2 e 2 + = 3e 2.

. Beträffande funktionen f känner man till följande värden: x f(x).4.4.6.6.6 2. 2.4.8 3.6 Bestäm, på något förnuftigt sätt, en uppskattning av 3 f(x) dx. Observera att avstånden mellan de givna x-värdena inte alla är lika stora! Lösning: Om vi använder trapetsmetoden approximerar vi funktionen med en funktion som är bitvis linjär och som går genom de givna punkterna och sedan räknar vi ut integralen av denna funktion. Resultatet blir b n f(x) dffx (x j x j ) (f(x 2 j) + f(x j )), så att i detta fall får vi 3 a j= f(x) dx (.4 ) (.4 +.6) + (.6.4) (.6 +.6)+ 2 2 (2.6) (.6 +.) + (2.4 2) (. +.8) + (3 2.4) (.8 +.6) 2 2 2.4. +.2.6 +.4.8 +.4.9 +.6.7 =.2 +.2 +.32 +.36 +.42 =.42.. (a) Lös ekvationen y (t) + 2y(t) = 6, y() = 2. (b) Lös ekvationen y (t) 6y(t) + 9y(t) =, y() = 3, y () = 4. Lösning: (a) Man kan lösa ekvationen på olika sätt, ett är att skriva lösningen i formen y(t) = e 2t y() + t e 2(t s) 6 ds = e 2t 2 + e 2t / t 3e 2s = e 2t 2 + e 2t( 3e 2t 3 ) = 3 e 2t. (b) Den karakteristiska ekvationen (som man erhåller genom att sätta in y(t) = ce rt ) är 3 2 6r + 9 =, och lösningarna är r = 3 ± 9 9 = 3. Eftersom r = r 2 är den allmänna lösningen till differentialekvationen y(t) = c e 3t + c 2 te 3t. Av villkoret y() = 3 följer att 3 = c + c 2 vilket betyder att c = 3. Eftersom y (t) = 3c e 3t + c 2 e 3t + 3c 2 te 3t så betyder villkoret y () = 4 att 4 = 3c + c 2 vilket ger c 2 = 4 9 =. Lösningen är alltså y(t) = 3e 3t te 3t.

2. Behållaren A innehåller 2 liter och behållaren B 4 liter saltvatten. Vid tidpunkten t = är salthalten i behållaren A 2 g och i behållaren B 4 g salt per liter vätska. Till behållaren A pumpas med hastigheten 3 liter per minut vatten som innehåller 4 g salt per liter och liter per minut från behållaren B. Vätskan i behållaren A blandas och 4 liter vätska pumpas per minut över till behållaren B. Till behållaren B pumpas också liter rent vatten per minut, och av den väl blandade vätskan pumpas liter per minut tillbaka till behållaren A och 4 liter per minut pumpas ut. (a) Ge ett differentialekvationssytem ur vilket man kan lösa saltmängderna i behållarna, (men du behöver inte lösa systemet). (b) Bestäm gränsvärdena av saltmängderna då t (men du kan anta att saltmängderna har gränsvärden). Lösning: Låt x(t) vara saltmängden i behållaren A och y(t) saltmängden i behållaren B vid tidpunkten t. Eftersom vätskemängderna hela tiden förblir oförändrade så är salthalterna x(t)/2 och y(t)/4 (g/l). Differentialekvationssystemet blir därför x (t) = x(t) 2 4 + y(t) + 3 4, x() = 4, 4 y (t) = x(t) 2 4 y(t) ( + 4), y() = 6. 4 Om vi skriver ekvationen i formen Y (t) + AY (t) = F (t) så blir koefficentmatrisen [ ] A = 4, och F (t) = 8 [ 4 ]. Om lösningarna har gränsvärden (vilket de har om A:s egenvärden har positiv reell del vilket är fallet här) så gäller [ x(t) 4 lim = A t y(t) ] [ = 8 4 2 2 ] = 4 4 2 7 =. 2 4 2