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

Relevanta dokument
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

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

(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.

UPPSALA UNIVERSITET Matematiska institutionen Pepe Winkler tel

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.

dy dx = ex 2y 2x e y.

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

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

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

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

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

Lösningsförslag obs. preliminärt, reservation för fel

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

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

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

SF1625 Envariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

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

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Thomas Erlandsson, Sebastian Pöder

= y(0) för vilka lim y(t) är ändligt.

y(0) = e + C e 1 = 1

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

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

DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP

TENTAMEN HF1006 och HF1008

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

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

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

MATEMATIK Chalmers tekniska högskola Tentamen , kl och v 4 =

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

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

TENTAMEN TEN2 i HF1006 och HF1008

Tentamensskrivning i Differentialekvationer I, SF1633(5B1206).

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

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

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

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

TENTAMEN HF1006 och HF1008

SF1625 Envariabelanalys Tentamen Lördagen den 11 januari, 2014

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

DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Tisdagen den 12 januari 2016

R LÖSNINGG. Låt. (ekv1) av ordning. x),... satisfierar (ekv1) C2,..., Det kan. Ekvationen y (x) har vi. för C =4 I grafen. 3x.

DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP

} + 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),

TENTAMEN HF1006 och HF1008

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

DIFFERENTIALEKVATIONER. INLEDNING OCH GRUNDBEGREPP

= = i K = 0, K =

Lösningar till MVE017 Matematisk analys i en variabel för I x 3x y = x. 3x2 + 4.

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

Sammanfattning av ordinära differentialekvationer

Lösningsförslag till tentamen i SF1683 och SF1629 (del 1) 18 december xy = y2 +1

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

Lösningsförslag, preliminär version 0.1, 23 januari 2018

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

TENTAMEN HF1006 och HF1008

Tentamen i Envariabelanalys 2

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.

Studietips info r kommande tentamen TEN1 inom kursen TNIU23

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

Tentamen i Matematisk analys MVE045, Lösningsförslag

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

v0.2, Högskolan i Skövde Tentamen i matematik

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. (4p) Para ihop följande ekvationer med deras riktingsfält. 1. y = 2 + x y 2. y = 2y + x 2 e 2x 3. y = e x + 2y 4. y = 2 sin(x) y

MATEMATIK OCH MAT. STATISTIK 6H3000, 6L3000, 6H3011 TEN

Preliminärt lösningsförslag till del I, v1.0

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

TENTAMEN HF1006 och HF1008 TEN2 10 dec 2012

TENTAMEN Kurs: HF1903 Matematik 1, moment TEN2 (analys) Datum: 29 okt 2016 Skrivtid 9:00-13:00

TENTAMEN HF1006 och HF1008

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.

Program: DATA, ELEKTRO

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

Lösningsförslag till tentamen i SF1629, Differentialekvationer och Transformer II (del 1)

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

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

TENTAMEN HF1006 och HF1008

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

SF1625 Envariabelanalys Tentamen Måndagen den 12 januari 2015

ÖVN 2 - DIFFERENTIALEKVATIONER OCH TRANSFORMMETODER - SF1683. Inofficiella mål

1 dy. vilken kan skrivas (y + 3)(y 3) dx =1. Partialbråksuppdelning ger y y 3

, x > 0. = sinx. Integrera map x : x 3 y = cosx + C. 1 cosx x 3. = kn där k är. k = 1 22 ln 1 2 = 1 22 ln2, N(t) = N 0 e t. 2 t 32 N 1.

TENTAMEN HF1006 och HF1008 TEN2 13 jan 2014

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

2x ex dx. 0 = ln3 e

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

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

KTH Matematik Tentamensskrivning i Differentialekvationer I, SF1633.

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

Tentamen: Lösningsförslag

TNA004 Analys II Tentamen Lösningsskisser

TENTAMEN HF1006 och HF1008

Partiella differentialekvationer av första ordningen

Tentamen i Matematik 1 HF aug 2012 Tid: Lärare: Armin Halilovic

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.

Föreläsningen ger en introduktion till differentialekvationer och behandlar stoff från delkapitel 18.1, 18.3 och 7.9 i Adams. 18.

Studietips inför kommande tentamen TEN1 inom kursen TNIU23

ODE av andra ordningen, och system av ODE

Transkript:

Uppsala Universitet Matematiska institutionen Anders Källström Prov i matematik Ordinära differentialekvationer F,Q,W,IT Civilingenjörsutbildningen 1996-6-7 Skrivtid: 15. 21.. Varje problem ger högst 5 poäng. Tillåtna hjälpmedel: Physics Handbook eller Beta. Lösningarna skall vara åtföljda av förklarande tet. 1. Lös differentialekvationen ( 2 + y 2 )d + 2ydy =. 2. Ekvationen y 2 d + (e y)dy = har en integrerande faktor av formen f(ye ), där f C 1. Bestäm denna och lös därefter ekvationen fullständigt. 3. Bestäm de kurvor y = y() i första kvadranten, som har egenskapen att för varje > så är y() omvänt proportionell mot arean mellan kurvan och -aeln i intervallet (, ). 4. Bestäm alla kritiska punkter till systemet = ye y y = ye y. Konstruera även fasporträttet med angivande av riktningen på banorna. 5. Lös systemet = 2 y y = y 2 + 18t. 6. Undersök med hjälp av en lämplig Lyapunovfunktion stabilitetsegenskaperna hos jämviktsläget (, ) till systemet = 2y 3 y = 3 y 5. 7. Ekvationen y (2 + 1)y + 2y = har en lösning på formen y = e a för något värde på konstanten a. Lös ekvationen fullständigt. 8. Bestäm de funktioner u() som gör funktionalen I(y) = 2 e y (y + y 2 ) d, y() =, y(2) = 2 stationär. Visa att vi får samma lösningar om I(y) = 2 e y y 2 d. Förklara varför.

Svar till tentamen i Ordinära differentialekvationer, 2 poäng 1996-6-7 1. 3 3 + y2 = C där C är en godtycklig konstant. 2. f(ye ) = 1 ye. ln y ye = C. (Man ser också att y = är en singulär lösning.) 3. y = A. 4. Kritiska punkter är y =. Fasporträttet: y = 2 2 + C, dvs banorna är parabler. Riktningen inses av att > för y > och < för y <. 5. = C 1 + C 2 e 3t + 3t 2 + 2t och y = 2C 1 C 2 e 3t + 6t 2 2t 2. 6. E(, y) = 4 + 4y 2 (positiv definit) och E = 4 6 8y 6 (negativt definit) vilket visar att (, ) är asymptotiskt stabil. 7. y = C(2 + 1) + Be 2 där B och C är konstanter. 8. u() = (e 1) + 2. Termen e y y är eakt (= d d ey ) vilket innebär att den inte ger något bidrag till Euler- Lagranges ekvation. Den andra funktionalen har således samma etremaler. 2

Lösningar till tentamen i ordinära diff-ekvationer 9667 Lösning till problem 1. Ekvationen är eakt med potential U(, y) = 3 3 + y2 vilket ger lösningarna 3 3 + y2 = C där C är en godtycklig konstant. Lösning till problem 2. f(ye )y 2 d + f(ye )(e y)dy = eakt ger villkor [f(ye )(e y)] = [ f(ye )y 2] y vilket efter derivering ger f (ye )ye = f(ye ). Sätt t = ye och vi får differentialekvationen f (t) = f(t) med lösning f(t) = 1 t t. En integrerande faktor är alltså 1 ye. Multiplikation med denna ger ekvation ( ) 1 ye d + y e dy = med potential U(, y) = ln y ye och lösningarna blir således ln y ye = C. (Man ser också att y = är en singulär lösning.) Lösning till problem 3. Villkoret ger att y() = vi sätter u() = C där C är en konstant. Om y(t) dt y(t) dt så blir u () = y() och u() =. Vi får differentialekvationen u () = C u() eller uu = C vilket ger u 2 /2 = C + D. Begynnelsevillkoret u() = D = och u = 2C. Slutligen ger y = u att 2C y = 2 = A där A är en konstant. Lösning till problem 4. Kritiska punkter är naturligtvis y =. fasporträttet eliminerar vi tidsberoendet genom att beräkna dy d = y = yey ye y = För att konstruera 3

vilket ger att y = 2 2 + C, dvs banorna är parabler. Riktningen inses av att > för y > och < för y <. Lösning till problem 5. y = 2, y = 2 ger insatt i den andra ekvationen 3 = 18t. Karakteristisk ekvation m 2 3m = homogena lösningen H = C 1 + C 2 e 3t. Ansats för partikulär lösning P = (At + B)t = At 2 + Bt insatt i ekvationen ger 2A 3(2At + B) = 18t A = 3, B = 2 vilket ger totallösning = C 1 + C 2 e 3t + 3t 2 + 2t. Sedan fås y = 2 = 2C 1 C 2 e 3t + 6t 2 2t 2. Lösning till problem 6. Ansätt E = A 2m + By 2n. Vi beräknar E = 2mA 2m 1 (2y 3 ) + 2nBy 2n 1 ( 3 y 5 ) = 4mA 2m 1 y 2nB 3 y 2n 1 2mA 2m+2 2nBy 2n+4 Välj 2m 1 = 3 och 2n 1 = 1 dvs (m, n) = (2, 1). Detta ger att E = A 4 + By 2 och E = (8A 2B) 3 y 4A 6 2By 6. Välj A = 1, B = 4 ger E = 4 + 4y 2 (positivt definit) och E = 4 6 8y 6 (negativt definit) vilket visar att (, ) är asymptotiskt stabil. Lösning till problem 7. y = e a insatt i ekvationen ger (efter division med e a ) a 2 (2 + 1)a + 2 = för alla a = 2. Ansätt nu lösning y = e 2 u vilket insatt i ekvationen ger (efter division med e 2 ) ( (u + 4u + 4u) (2 + 1)(u + 2u) + 2u = u + 2 1 ) u =. Med hjälp av integrerande faktor finner man u = Ae 2 och efter ytterligaer en integration u = A 2 e 2 A 4 e 2 + B vilket ger att y = e 2 u = A 4 (2 + 1) + Be2 dvs av formen y = C(2 + 1) + Be 2 där B och C är konstanter. 4

Detta ger Euler-Lagrange- Lösning till problem 8. Sätt F (, y, y ) = e y (y + y 2 ). ekvationen e y (y + y 2 ) d d (ey (1 + 2y )) = e y (y + y 2 ) e y y (1 + 2y ) e y 2y = 2y + y 2 =. Detta ger ger 2y y + y = 2 ln y + y = A. (Den singulära lösningen svarande mot y = kan ej uppfylla villkoren y() = och y(2) = 2.) Vi får (y ) 2 e y = e A e y/2 y = ±e A/2 = B. Integration ger 2e y/2 = B + C. Villkoret y() = B = 2. Sedan ger y(2) = 2 att 2e = 2B +2 B = e 1. Den sökta funktionen är alltså u() = (e 1)+2. Termen e y y är eakt (= d d ey ) vilket innebär att den inte ger något bidrag till Euler- Lagranges ekvation. Den andra funktionalen har således samma etremaler. 5