TMV036 Analys och linjär algebra K Kf Bt, del C

Relevanta dokument
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

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

Hjälpmedel: utdelad ordlista, ej räknedosa Chalmers tekniska högskola Datum: kl

TMV142/186 Linjär algebra Z/TD

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

Lösningar kommer att läggas ut på kurshemsidan första arbetsdagen efter tentamenstillfället. Resultat meddelas via epost från LADOK.

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.

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

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Tisdagen den 12 januari 2016

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

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Måndagen den 16 mars 2015

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Torsdagen den 18 augusti 2016

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen 18 augusti 2011, Svar och lösningsförslag

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

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

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Torsdagen den 20 augusti 2015

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

MATEMATIK Chalmers tekniska högskola Tentamen , kl och v 4 =

1. Vi skriver upp ekvationssystemet i matrisform och gausseliminerar tills vi når trappstegsform,

Tentamen i ETE305 Linjär algebra , 8 13.

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

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.

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Onsdagen den 15 mars 2017

Lösningsförslag till tentamen Onsdagen den 15 mars 2017 DEL A

Tentan , lösningar

Institutionen för Matematik, KTH Torbjörn Kolsrud

SF1624 Algebra och geometri Tentamen Torsdag, 17 mars 2016

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

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Måndagen den 21 mars 2016

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Måndagen den 16 mars 2015

Kontrollskrivning i Linjär algebra ,

Tentamen: Lösningsförslag

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

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

1 x. SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1669 Matematisk och numerisk analys II Lösningsförslag till tentamen DEL A

UPPSALA UNIVERSITET Matematiska institutionen Styf. Exempeltenta med lösningar Programmen EI, IT, K, X Linjär algebra juni 2004

Del 1: Godkäntdelen. TMV142 Linjär algebra Z

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

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Tentamen i Linjär algebra (TATA31/TEN1) ,

TMV166 Linjär Algebra för M. Tentamen

Lösningsförslag till tentamen Torsdag augusti 16, 2018 DEL A

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

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1624 Algebra och geometri Tentamen Torsdag, 9 juni 2016

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

2x + y + 3z = 1 x 2y z = 2 x + y + 2z = 1

Tentamen i Linjär algebra (TATA31/TEN1) ,

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

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)

Lösningsförslag till tentamen TMA043 Flervariabelanalys E2

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.

(x 3 + y)dxdy. D. x y = x + y. + y2. x 2 z z

Lösningsförslag till tentamen TMA043 Flervariabelanalys E2

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Tisdagen den 10 januari 2017

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

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

Chalmers tekniska högskola Datum: Våren MVE021 Linjär algebra I

= ( 1) xy 1. x 2y. y e

IV, SF1636(5B1210,5B1230).

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

ax + y + 4z = a x + y + (a 1)z = 1. 2x + 2y + az = 2 Ange dessutom samtliga lösningar då det finns oändligt många.

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

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. Använd bifogat formulär för dessa 6 frågor.

Institutionen för Matematik, KTH Torbjörn Kolsrud

x +y +z = 2 2x +y = 3 y +2z = 1 x = 1 + t y = 1 2t z = t 3x 2 + 3y 2 y = 0 y = x2 y 2.

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

Tentamen i Linjär algebra (TATA31/TEN1) ,

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Tentamen i Linjär algebra (TATA31/TEN1) , 8 13.

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

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

Tentamen i Linjär algebra (TATA31/TEN1) ,

SF1624 Algebra och geometri Tentamen med lösningsförslag onsdag, 11 januari 2017

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

Lösningsförslag till tentamen Tisdagen den 10 januari 2017 DEL A

Lösning till kontrollskrivning 1A

SF1669 Matematisk och numerisk analys II Lösningsförslag till tentamen DEL A

SKRIVNING I VEKTORGEOMETRI

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

TMV166 Linjär Algebra för M. Tentamen

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

SF1624 Algebra och geometri

Tentamen i Linjär algebra (TATA31/TEN1) ,

2 1 1 s s. M(s) = (b) Beräkna inversen för det minsta positiva heltalsvärdet på s som gör matrisen inverterbar.

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

Omtentamen MVE085 Flervariabelanalys

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

6. Räkna ut integralen. z dx dy dz,

SF1624 Algebra och geometri Lösningsförslag till tentamen DEL A

Skrivtid: Lösningar ska åtföljas av förklarande text. Hjälpmedel: formelsamling och manuella skrivdon. 1. Lös ekvationen z 4 = 16i.

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

Transkript:

MATEMATIK Chalmers tekniska högskola Tentamen 20-0-, kl. 4.00-8.00 TMV036 Analys och linjär algebra K Kf Bt, del C Telefonvakt: Richard Lärkäng, telefon: 0703-088304 Hjälpmedel: Inga, bara papper och penna. För full poäng krävs fullständiga lösningar. Strukturera dina lösningar väl, skriv tydligt och motivera dina påståenden! Betygsgränser: 20 29 p. ger betyget 3, 30 39 p. ger betyget 4, 40 50 p. ger betyget 5. Lösningar läggs ut på kurshemsidan senast första arbetsdagen efter tentamenstillfället. Resultat meddelas via epost från LAOK.. Beräkna dubbelintegralen xe xy dxdy, där är området = {(x, y) R 2 ; 0 x 2, 0 y }. (5p) 2. Låt u, u 2 och v vara vektorerna [ 4 u =, u 2 = [ 3 2 [, v = a) Verifiera att u och u 2 är en bas för R 2. (3p) b) Beräkna koordinatvektorn för v relativt basen {u, u 2 }. (3p) 3. Temperaturen i xy-planet beskrivs av funktionen T (x, y) = xe y. a) Om du står i punkten (2, ln 3), i vilken riktning växer temperaturen mest? (2p) b) Låt C vara nivåkurvan till T genom punkten (2, ln 3), dvs. C = {(x, y) R 2 ; xe y = 6}. Skriv upp ekvationen för tangenten till C i punkten (2, ln 3). (3p) 4. Låt A vara matrisen [ 4 3 2. a) Beräkna egenvärden och tillhörande egenvektorer till matrisen A. (3p) b) Vad är allmänna lösningen till systemet av differentialekvationer x (t) = Ax(t)? (3p).

5. Beräkna trippelintegralen (x 2 + y 2 ) dxdydz, där är området = {(x, y, z) R 3 ; 0 x 2 + y 2 z 2, 0 z }. (Tips: Byt till cylinderkoordinater, x = r cos θ, y = r sin θ, z = z.) (6p) 6. Låt H vara det linjära underrummet (av R 3 ) genererat av vektorerna (, 0, ) T och (,, ) T. a) Beräkna ortogonalprojektionen av vektorn (,, ) T på underrummet H. (2p) b) Beräkna ortogonalprojektionen av vektorn (x, x 2, x 3 ) T på underrummet H. (2p) c) Låt P : R 3 R 3 vara den linjära avbildningen definierad som ortogonalprojektion på underrummet H. Beräkna matrisen för P (relativt standardbasen för R 3 ). 7. Funktionen f(x, y) = (3xy x 2 y 2 )/(x + y) har en extrempunkt, a, i området = {(x, y) R 2 ; x > 0, y > 0}. a) Bestäm extrempunkten a. (3p) b) Beräkna Hessianen av f i punkten a, dvs. beräkna i punkten a. [ x 2 y 2 c) Avgör om f har ett lokalt max, lokalt min eller en sadelpunkt i a. (p) (2p) (2p) 8. Beräkna kurvintegralen ( y 3 )dx + (x 3 + e y2 )dy, Γ där Γ är halvcirkeln (2 cos t, 2 sin t), 0 t π. (Tips: Slut kurvan på lämpligt sätt och använd Greens sats.) 9. Låt v,..., v k vara parvis ortogonala vektorer i R n. Visa att v,..., v k är linjärt oberoende. (5p) (5p) Lycka till!

Lösningsförslag, tentamen 20-0- Analys och linjär algebra K Kf Bt, del C. Vi räknar med upprepar integration: xe xy dxdy = = x=0 y=0 2 [ e x x 0 xe xy dydx = = e 2 3. x=0 [ e xy = e y=0dx x dx x=0 2. a) Efterson två linjärt oberoende vektorer i R 2 automatiskt är en bas räcker det att kolla att u och u 2 är linjärt oberoende. Vi skall alltså kolla att den enda lösningen till x u + x 2 u 2 = 0 är (x, x 2 ) = (0, 0). Vi betraktar alltså ekvationssystemet [ [ 4 3 x = 0, 2 och efter radreduktion ser vi att den enda lösningen är (x, x 2 ) = (0, 0). b) Vi söker ett talpar (x, x 2 ) så att v = x u + x 2 u 2, dvs. vi skall lösa ekvationssystemet [ [ [ 4 3 x =. 2 x 2 Efter radreduktion får vi att (x, x 2 ) = ( /5, 3/5), som är den sökta koordinatvektorn för v relativt basen {u, u 2 }. 3. a) Temperaturen växer mest i gradientens riktning. Vi räknar: T (2, ln 3) = ( T T (2, ln 3), (2, ln 3)) = (3, 6). x y en (normerade) riktning i vilken T växer mest är alltså (, 2)/ 5. b) Gradienten T (2, ln 3) = (3, 6) är vinkelrät mot nivåkurvan C. Tangenten till C i (2, ln 3) är alltså vinkelrät mot (3, 6) = 3(, 2), vilket betyder att tangenten är parallell med (2, ) och alltså har lutning /2. Tangentens ekvation är alltså y ln 3 x 2 = /2, som förenklas till y = x/2 + + ln 3. x 2

4. a) Egenvärden beräknas med karaktäristiska ekvationen: [ 4 λ 3 0 = det A λi = det = (4 λ)(2 λ) 3 = λ 2 6λ + 5, 2 λ som har lösningarna λ =, λ 2 = 5. Egenvektorer hörande till λ i beräknas genom att lösa ekvationssystemet (A λ i I)x = 0. I vårt fall skall vi alltså lösa de två ekvationssystemen [ 3 3 x = 0, [ 3 3 x = 0. essa löses med radreduktion och man får x = (a, a) T och x 2 = (3b, b) T, som är egenvektorerna hörande till λ = och λ 2 = 5 respektive (a och b är fria variabler). b) Allmänna lösningen till x (t) = Ax(t) kan skrivas upp direkt m.h.a. egenvärden och egenvektorer: [ [ 3 x(t) = C e t + C 2 e 5t, där C och C 2 är konstanter. 5. Vi byter till cylinderkoordinater (r, θ, z) definierade genom x = r cos θ y = r sin θ. z = z I de nya koordinaterna beskrivs området som = {(r, θ, z); 0 r z, 0 θ 2π, 0 z } och vi har att x/ r x/ θ x/ z dxdydz = det y/ r y/ θ y/ z z/ r z/ θ z/ z drdθdz cos θ r sin θ 0 = det sin θ r cos θ 0 drdθdz = rdrdθdz. 0 0 Alltså får vi (x 2 + y 2 )dxdydz = = 2π z z=0 r=0 z=0 π θ=0 z r 2 rdθdrdz = 2π r 3 drdz z=0 r=0 z 4 /4 dz = 2π/20 = π/0.

6. Låt u = (, 0, ) T och u 2 = (,, ) T vara vektorerna som genererar H. Eftersom u och u 2 är ortogonala (deras skalärprodukt är 0) kan ortogonalprojektionen, P (v), av en vektor v på H beräknas med formeln a) Vi låter v = (,, ) T i formeln () och får P ( ) = 2 0 + 2 3 P (v) = v u u 2 u + v u 2 u 2 2 u 2. () b) Vi låter v = (x, x 2, x 3 ) T i formeln () och får x P ( x 2 ) = x + x 3 0 + x + x 2 x 3 2 3 x 3 = 3 = c) Vi skriver uttrycket i uppgift b) som en matrismultiplikation: x (5x + 2x 2 + x 3 )/6 P ( x 2 ) = (x + x 2 x 3 )/3 = 5 2 2 2 2 6 x 3 (x 2x 2 + 5x 3 )/6 2 5 och vi kan direkt läsa av matrisen för projektionen P som 5 2 2 2 2. 6 2 5 7. a) Extrempunkter finns där 0 = f = ( f/ x, f/ y ). Vi räknar: f x = = 3 x2 2xy y2, (x + y) 2 f y = = x2 3 y2 2xy (x + y) 2. 4 2. (5x + 2x 2 + x 3 )/6 (x + x 2 x 3 )/3 (x 2x 2 + 5x 3 )/6 Eftersom x och y är 0 i området betyder 0 = f att ekvationerna x x 2 x 3 0 = 3 x 2 2xy, (2). 0 = 3 y 2 2xy (3) skall vara uppfyllda. Subtraktion av ekvation (3) från ekvation (2) ger att x 2 + y 2 = 0, dvs. x = ±y. å x och y är > 0 i måste x = y > 0. Insättning av x = y i ekvation (3) ger att 0 = 3 3y 2, så att y = (då y > 0 i ). Alltså är x = y =, och den enda extrempunkten i området är a = (, ).

b) Vi räknar: x = ( y 2 3 x2 2xy ) = = 2y 2 y2 + 3 2 x (x + y) 2 (x + y) 3 y = ( x 2 3 y2 2xy ) = = 2x 2 x2 + 3 2 y (x + y) 2 (x + y) 3 y x = 2 f = ( x 2 3 y2 2xy ) 3 x 2 y 2 3xy = = 2xy. x (x + y) 2 (x + y) 3 I punkten a = (, ) blir Hessianen då [ x 2 y 2 = [ /2 /2 c) Vi beräknar egenvärdena till Hessianen i punkten a = (, ) m.h.a. den karakteristiska ekvationen:. 0 = ( λ) 2 /4 = λ 2 + 2λ + 3/4. Lösningarna blir λ = 3/2, /2, som båda är negativa. Hessianen i extrempunkten a = (, ) är alltså negativt definit och a måste vara en lokal maxpunkt. 8. Γ är övre delen av cirkeln med radie 2 centrerad i origo; Γ startar i (2, 0) och slutar i ( 2, 0). Vi sluter Γ genom att lägga till linjestycket, γ, som börjar i ( 2, 0) och slutar i (2, 0). å är Γ + γ en kurva, genomlöpt motsols, som innesluter området = {(x, y) R 2 ; y 0, x 2 + y 2 4}. Enligt Greens sats gäller Γ+γ ( y 3 )dx + (x 3 + e y2 )dy = = 3 ( x (x3 + e y2 ) y ( y3 ) ) dxdy (4) x 2 + y 2 dxdy. en sista dubbelintegralen beräknas enkelt t.ex. genom att byta till polära koordinater, och man får π 3 x 2 + y 2 dxdy = 3 r 3 dθdr = 3π r 3 dr = 2π. (5) r=0 θ=0 r=0 Av (4) och (5) följer att den sökta kurvintegralen är ( y 3 )dx + (x 3 + e y2 )dy = 2π ( y 3 )dx + (x 3 + e y2 )dy. Γ Eftersom y och dy är 0 på γ blir integralen på höger sida 0. en sökta kurvintegralen är alltså 2π. 9. Se beviset av sats 6.2:4 i Lay. γ