LUKU 6. Klassiset lauseet
|
|
- Timo-Pekka Halttunen
- 6 vuotta sitten
- Katselukertoja:
Transkriptio
1 LUKU 6 Klassiset lauseet Tässä luvussa näytetään, miten klassiset Stokesin lauseelle lähisukuiset tulokset, Greenin ja Gaussin lauseet, saadaan erikoistapauksena yleisestä Stokesin lauseesta. Ensin tarkastellaan kuitenkin pinta-alamuotoa, joka tarvitaan kaksiulotteisten pintaintegraalien vektorianalyyttisen ja differentiaalimuotoihin perustuvan esityksen vertaamisessa Pinta-alamuoto Olkoot R 3 suunnistettu kaksiulotteinen monisto ja n = n(p) T p () reunan yksikköulkonomaali pisteessä p. ääritellään monistolle 2-muoto ω asettamalla (6.1) (ω(p))(v, w) := det(n(p), v, w), kun v, w T p (). ω(p)(v, w) = 1, kun v, w T p () muodostavat ortonormaalin kannan siten, että [v, w] on tangenttitason T p () suunnistus. Ristitulon määritelmän nojalla saadaan ω(p)(v, w) = (n(p) v w). Tätä 2-muotoa ω merkitään yleensä da ja kutsutaan moniston pinta-alamuodoksi. erkinnästä huolimatta on hyvä pitää mielessä, että da ei yleensä ole eksakti. Lause 6.1. Olkoot R 3 suunnistettu kaksiulotteinen reunallinen monisto ja n = n(p) T p () reunan yksikköulkonomaali pisteessä p. (6.2) da = n 1 dy dz + n 2 dz dx + n 3 dx dy. Lisäksi (6.3) n 1 da = dy dz, n 2 da = dz dx ja n 3 da = dx dy. Todistus. Ensimmäinen kaava (6.2) saadaan kehittämällä determinantti da(v, w) = det(n(p), v, w) ensimmäisen sarakkeen mukaan. Jälkimmäisiä yhtälöitä varten olkoot v, w T p () ja u R 3 p. on olemassa r R siten, että v w = r n(p). Siis (u n(p)) (n(p) v w) = r (u n(p)) = (u r n(p)) = (u v w). Kun valitaan u = e 1, saadaan ensimmäinen kaavan (6.3) yhtälöistä. Kaksi muuta saadaan valitsemalla u = e 2 ja u = e 3. 1 Viimeksi muutettu
2 6.1. PINTA-ALAUOTO 37 Huomautus 6.2. Yhtälöiden (6.3) oikeilla puolilla olevat 2-muodot on määritelty koko R 3 :ssa, vasemman puoleiset muodot vain reunapisteiden tangenttivektoreille. Pinta-alamuodon määrittelevä determinantti voidaan laajentaa kaikille pareille v, w R 3 p, mutta yhtälöt (6.3) ovat voimassa vain tangenttivektoreille v, w T p () Olkoot R n suunnistettu yksiulotteinen monisto ja t = t(p) T p () suunnistuksen määräävä yksikkötangenttivektori pisteessä p. oniston kaarenpituusmuoto on 1-muoto ds, jolle ds(v) := (v t), kun v T p (). Jos γ : [a, b] on C 1 -polku, jolle γ (τ) T γ(τ) () on suunnistuksen määräävä nollasta eroava vektori, on t = γ (τ)/ γ (τ), joten ds(γ (τ)) = γ (τ) Olkoot R k+1 suunnistettu k-ulotteinen monisto (hyperpinta) ja n = n(p) R k+1 p tangenttiavaruutta T p () vastaava kohtisuora yksikkövektori pisteessä p. Tällainen normaalivektori löytyy helpposti: oniston 4.1 määritelmän nojalla hyperpinta voidaan esittää lokaalisti funktion h k+1 : U R tasa-arvojoukkona U = h 1 k+1 (0). h k+1 on moniston normaalivektorikenttä. Yksikkönormaali n(p) määräytyy nyt yksikäsitteisesti ehdoista n(p) = 1 ja det(n(p), v 1,..., v k ) > 0, kun (v 1,..., v k ) on reunan suunnistuksen määräävä kanta. Reunamoniston tilavuusmuoto on k-muoto dv, jolle dv (v 1,..., v k ) := det(n(p), v 1,..., v k ), kun v 1,..., v k T p (). Huomaa, että jos (v 1,..., v k ) on tangenttiavaruuden T p () positiivisesti suunnistettu ortonormeerattu kanta, niin dv (v 1,..., v k ) = 1. Lause 6.3. Olkoot R k+1 suunnistettu k-ulotteinen reunallinen monisto ja n = n(p) T p () reunan yksikköulkonomaali pisteessä p. k+1 (6.4) dv = ( 1) j 1 n j dx 1 dx j dx k+1. Lisäksi j=1 (6.5) n j dv = ( 1) j 1 dx 1 dx j dx k+1, 1 j k + 1. Todistus. Kehitetään tilavuusmuodon määrittelevä determinantti ensimmäisen sarakkeen suhteen. saadaan k+1 det(n(p), v 1,..., v k ) = ( 1) j 1 n j det A j, missä A j on se matriisi, joka saadaan jättämällä matriisista (n(p), v 1,..., v k ) pois ensimmäinen sarake ja j. rivi. utta, jos ω j := dx 1 dx j dx k+1, on ω j (v 1,..., v k ) = det ( (dx is (v t )) s,t=1) k, missä is := s, kun 1 s < j, ja i s := s + 1, kun j s k (vertaa aiempaan harjoitustehtävään). Siis ω j (v 1,..., v k ) = det A j, joten ensimmäinen väite (6.4) seuraa. j=1
3 6.1. PINTA-ALAUOTO 38 Jälkimmäistä väitettä varten tarkastellaan determinanttia kuvauksena ν det(ν, v 1,..., v k ), R k+1 p R. Tämä kuvaus voidaan esittää muodossa det(ν, v 1,..., v k ) = (ν w), missä w R k+1 p. Kun valitaan ν = v j, 1 j k, on (v j w) = det(v j, v 1,..., v k ) = 0, joten w v 1,..., v k = T p (). Siis on olemassa α R siten, että w = α n(p). Nyt kaikille u R k+1 p on (u n(p)) (n(p) w) = α (u n(p)) = (u w). Valitaan erityisesti u = e j. saadaan n j (p) (n(p) w) = w j. Alkuosan nojalla vektorin w komponentit ovat ( 1) j 1 det A j, joten k+1 n j (p) dv (v 1,..., v k ) = n j (p) (n(p) w) = w j = ( 1) j 1 n j ω j (v 1,..., v k ), j=1 mistä jälkimmäinen väite seuraa. Olkoon f : W moniston suunnistuksen säilyttävä lokaali parametriesitys. Asetetaan E j := f (e j ), 1 j k, ja g i,j := (E i E j ), 1 i, j k. moniston tangenttivektoreiden v = f u = k j=1 u j f e j = k j=1 u j E j ja ṽ = f ũ = k j=1 ũj E j sisätulo on (v ṽ) = k u i ũ j (E i E j ) = i,j=1 k g i,j u i ũ j = i,j=1 k g i,j (dx i dx j )(u, ũ), missä x j, 1 j k, ovat koordinaattikuvaukset alueessa W R k. Tässä esiintyvää, moniston tangenttivektoreille märiteltyä symmetristä 2-tensoria kutsutaan yleensä moniston metriseksi perustensoriksi. Tätä tensoria saatetaan myös merkitä ds 2, näin varsinkin vanhemmassa kirjallisuudessa, koska ds 2 (u, u) = f u 2. Siis ds 2 = i,j=1 k g i,j dx i dx j. i,j=1 etrisen perustensorin avulla on voimassa dv (E 1,..., E k ) = det ( (g i,j ) i,j=1) k dx 1 dx k. Vrt. [21, luku 17. Thm. 1]. oniston osajoukon f(w ) tilavuudelle saadaan nyt dv = f dv = det ( (g i,j ) i,j=1) k dx 1 dx k. f(w ) W W
4 6.3. GREENIN LAUSE Analyysin peruslause Isaac Barrow ( ), 2 Sir Isaac Newton ( ), Gottfried Wilhelm von Leibniz ( ) 3 Lause 6.4. Olkoot A R n avoin, γ : [a, b] A C 1 -polku ja g : A R jatkuvasti differentioituva funktio. dg = g = g(γ(b)) g(γ(a)). γ γ Tässä nollaulotteinen integraali g on järkevää tulkita päätearvosijoitukseksi g(γ(b)) g(γ(a)), koska reaaliakselin R 1 luonnollisen suunnistuksen mukaan välin γ [a, b] oikean päätepisteen b ulkonormaali n(b) = 1 ja vasemman päätepisteen a ulkonormaali n(a) = 1. George Green ( ) Greenin lause Lause 6.5. Olkoot R 2 kaksiulotteinen kompakti reunallinen monisto ja P, Q: R jatkuvasti differentioituvia funktioita. ( Q x P ) d(x, y) = P dx + Q dy. y ( Q Todistus. Asetetaan ω = P dx + Q dy. dω = x P ) dx dy. y Huomaa, että reunakäyrän suunta valitaan niin, että pisteessä p tangenttivektorille t T p () ja ulkonormaalille n R 2 p on [n, t] = [e 1, e 2 ] = tason standardisuunnistus. Tämä tarkoittaa, että tangenttivektori t saadaan ulkonormaalista n 90 kierrolla vastapäivään. Greenin An Essay on the Application of athematical Analysis to the Theories of Electricity and agnetism vuodelta 1828 oli ensimmäisiä matemaattisia julkaisuja, joissa yritettiin selittää sähkön ja magnetismin ominaisuuksia (sähköstatiikkaa) matemaattisesti. Työstä ovat peräisin mm. käsitteet vektorikentän potentiaali ja potentiaaliteoriasta tuttu Greenin funktio. Greenin työssään käyttämä Greenin lause on lähinnä sama kuin nykyinen divergenssilause. Tämän seurauksena hän johti kaavat, jotka nykyisin tunnetaan nimillä Greenin I kaava ja Greenin II kaava. Olisi mielenkiintoista verrata Greenin artikkelia sata vuotta myöhemmin julkaistuun klassisen potentiaaliteorian klassikkoon, O. D. Kelloggin Foundations of potential theory, Springer-Verlag, Barrow n versio peruslauseesta löytyy mm. Dirk Struikin toimittamasta kirjasta A Source Book in athematics, , Princeton University Press, yös Leibnizin versio peruslauseesta löytyy tästä mainiosta teoksesta. 3 Latinankieliset julkaisunsa Leibniz signeerasi yleensä G. G. L., Gothofredo Gulielmo Leibnitio. 4 Osittaisderivaatalle tavanomainen symboli,, on peräisin Carl Gustav Jacob Jacobilta ( ) vuodelta Wir Deutsche gebrauchen statt dessen nach Jacobi s Vorgange für partielle Ableitungen das runde. Karl Weierstrass ( ) vuoden 1874 kompleksianalyysin luennoissaan.
5 6.4. GAUSSIN LAUSE Gaussin lause Joseph-Louis Lagrange 1762 ( ), Johann Carl Friedrich Gauss 1813 ( ), George Green 1825(?) ( ), ikhail Vasilevich Ostrogradski 1831 ( ) Lause 6.6. Olkoot R 3 kolmiulotteinen kompakti reunallinen monisto, n = n(p) reunan yksikköulkonomaali pisteessä p ja F jatkuvasti differentioituva vektorikenttä monistolla. div F d(x, y, z) = (F n) da eli ( F 1 x + F 2 y + F 3 ) dv = z (F 1 n 1 + F 2 n 2 + F 3 n 3 ) da. Todistus. Asetetaan ω = F 1 dy dz + F 2 dz dx + F 3 dx dy. dω = div F dx dy dz. Lisäksi lauseen 6.1 nojalla n 1 da = dy dz, n 2 da = dz dx ja n 3 da = dx dy. Reunalla on siis (F n) da = F 1 n 1 da + F 2 n 2 da + F 3 n 3 da Stokesin lauseen 5.6 nojalla div F dv = = F 1 dy dz + F 2 dz dx + F 3 dx dy = ω. dω = ω = (F n) da Olkoot R n suunnistettu reunallinen n-ulotteinen monisto ja n = n(p) R n p reunan yksikköulkonormaali pisteessä p. Olkoot dv n = dx 1 dx n moniston tilavuusmuoto ja dv n 1 reunan tilavuusmuoto kuten kohdassa Lause 6.7 (Divergenssilause). Olkoot, n, dv n ja dv n 1 kuten edellä, sekä F jatkuvasti differentioituva vektorikenttä monistolla. div F dv n = (F n) dv n 1 Todistusidea. Olkoot vektorikentän F komponenttifunktiot F j, 1 j n. Sovelletaan Stokesin lausetta (n 1)-muotoon n ω := ( 1) j 1 F j dx 1 dx j dx n. j=1 Tälle muodolle on dω = div F dv n. Lauseen 6.3 nojalla tilavuusmuodolle dv n 1 on n dv n 1 = ( 1) j 1 n j dx 1 dx j dx n j=1
6 ja 6.5. STOKESIN LAUSE 41 n j dv n 1 = ( 1) j 1 dx 1 dx j dx n. Väite seuraa nyt Stokesin lauseesta 5.6 kuten Gaussin lauseen todistuksessa. Yleisemmin divergenssilause löytyy käsiteltynä mm. Leen kirjasta [8, s ] Stokesin lause George Gabriel Stokes, baronetti, ( ), William Thomson eli Lordi Kelvin ( ) Lause 6.8. Olkoot R 3 suunnistettu kaksiulotteinen kompakti reunallinen monisto, n = n(p) T p () reunan yksikköulkonomaali pisteessä p ja F jatkuvasti differentioituvia vektorikenttä jossakin moniston sisältävässä avoimessa joukossa. Olkoon t reunan yksikkötangenttivektorikenttä siten, että [n, t] on reunan reunasuunnistus. (rot F n) da = (F t) ds eli ( F (n 1 3 y F 2 ( F )+n 2 1 z z F 3 ( F )+n 3 2 x = x F 1 y )) da (F 1 t 1 + F 2 t 2 + F 3 t 3 ) ds. Tässä reaaliarvoisen funktion g : R integraali g ds = b a g(f(t)) f (t) dt, kun f : [a, b] on reunan suunnistuksen säilyttävä lokaali parametriesitys ja supp g f([a, b]). Yleisessä tapauksessa käytetään ykkösen ositusta (tai integraalin additiivisuutta integroimisjoukon suhteen). Todistus. Asetetaan ω := F 1 dx + F 2 dy + F 3 dz ja G := rot F. Reunalla on siis lauseen 6.1 nojalla (rot F n) da = G 1 n 1 da + G 2 n 2 da + G 3 n 3 da Toisaalta, reunalla on myös = G 1 dy dz + G 2 dz dx + G 3 dx dy = dω. t 1 ds = dx, t 2 ds = dy, t 3 ds = dz. Nimittäin, jos v := t T p (), on dx(v) = t 1 = t 1 ds(v). Koska t on reunan tangenttiavaruuden T p () kanta, on t 1 ds = dx. uut kaavat saadaan vastaavasti. Siis Stokesin lauseen 5.6 nojalla (rot F n) da = (F t) ds = F 1 t 1 ds + F 2 t 2 ds + F 3 t 3 ds = F 1 dx + F 2 dy + F 3 dz = ω. dω = ω = (F t) ds.
7 6.5. STOKESIN LAUSE 42 Pikku-Spivakista [18, esipuhe] löytyy lyhyt historia Stokesin lauseen alkuvaiheista. Ensimmäistä kertaa tulos esiintyy Lordi Kelvinin kirjeessä Stokesille heinäkuun 2. päivältä 1850 muodossa (α dx+β dy+γ dz) = ± { l ( dβ dz dγ ) ( dγ + m dy dx dα ) ( dα + n dz dy dβ )} ds. dx Tässä luvut l, m ja n ovat pinnan yksikkönormaalin suuntakosineita, ja oikean puolen derivaatat tarkoittavat osittaisderivaattoja (vrt. Greenin lauseeen yhteydessä olleeseen alahuomautukseen merkinnästä ). Kelvinin löytämä tulos oli julkisesti ensimmäistä kertaa esillä kilpailutehtävänä vuonna 1854 (Smith s Prize Examination, tehtävä 8). Tämä kilpailu oli tarkoitettu parhaille Cambridgen yliopiston matematiikan opiskelijoille, ja vuosina kilpailun järjesti Stokes. Stokesin vuoden 1854 kilpailutehtäväkokoelma löytyy linkitettynä Wikipedian Stokesin lausetta käsittelevään artikkeliin. 5 Stokesin aikana tulokselle esitettiin ainakin kolme eri todistusta; yksi Kelviniltä, yksi Kelvinin ja Peter Guthrie Taitin kirjassa Treatise on Natural Philosophy (1867) and yksi axwellin kirjassa A Treatise on Electricity and agnetism (1873). Stokesin kuoleman aikaan tulos tunnettiin kuitenkin Stokesin lauseena. 5 theorem
8 Analyysin peruslause GALLERIA Galleria Isaac Barrow Gottfried Wilhelm Isaac Newton von Leibniz Greenin lause. Greenin Esseen kansi. George Green Essee on omistettu Newcastlen herttualle
9 6.6. GALLERIA Gaussin lause. Joseph-Louis Lagrange Johann Carl Friedrich Gauss Greenin Esseellä ikhail Vasilevich Ostrogradski oli 51 tilaajaa
10 6.6. GALLERIA Stokesin lause. William Thomson George Gabriel Stokes Tämän gallerian henkilökuvat on lainattu Wikipediasta; Greenistä kuvaa ei ole.
Stokesin lause LUKU 5
LUU 5 Stokesin lause 5.1. Integrointi monistolla Olkoot W R k alue, W kompakti Jordan-joukko ja ω jatkuva k-muoto alueessa W, ω f dx 1 dx k. Asetetaan ω : f, t.s. f dx 1 dx k : f(x dx f(x 1,, x k dx 1
LisätiedotOlkoot f : S R 3 pinnan S jatkuva vektorikenttä ja V U kompakti Jordanjoukko. Tällöin vektorikentän f pintaintegraali yli joukon T := ϕ(v ) S on
1. Differentiaalimuodon integraalista II 1.1. ektorikentän pintaintegraali. (Ks. [2, 2.1] ja [2, 2.2.2] Olkoot S R 3 sileä alkeispinta ja ϕ: U S sen parametriesitys. Pinnan suunnistukseksi valitaan seuraavassa
LisätiedotMonistot LUKU 4. (P ): on olemassa avoin, pisteen x sisältävä joukko U R n, avoin joukko W
LUKU 4 Monistot Muistettakoon, että avointen joukkojen U, V R n välinen diffeomorfismi h: U V on C 1 -kuvaus, jolle myös käänteiskuvaus h 1 on C 1. Jatkossa oletetaan, että tarkasteltavat kuvaukset ovat
LisätiedotMS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 8: Divergenssi ja roottori. Gaussin divergenssilause.
MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 8: Divergenssi ja roottori. Gaussin divergenssilause. Antti Rasila Aalto-yliopisto Syksy 2015 Antti Rasila (Aalto-yliopisto) MS-A0305 Syksy 2015
LisätiedotLUKU 7. Perusmuodot Ensimmäinen perusmuoto. Funktiot E, F ja G ovat tilkun ϕ ensimmäisen perusmuodon kertoimet ja neliömuoto
LUKU 7 Perusmuodot 7 Ensimmäinen perusmuoto Määritelmä 7 Olkoon ϕ: U R 3 tilkku Määritellään funktiot E, F, G: U R asettamalla (7) E := ϕ ϕ, F := ϕ, G := ϕ u u u u Funktiot E, F G ovat tilkun ϕ ensimmäisen
LisätiedotPinnan tangenttivektorit
LUKU 5 Pinnan tangenttivektorit Tästä lähtien oletetaan, että annetut polut, pinnat, funktiot ja vektorikentät ovat C. Vastaavasti, konstruoiduista poluista, pinnoista, funktioista ja vektorikentistä pitää
Lisätiedot11. Poissonin yhtälö Perusratkaisu. Laplacen yhtälöön liittyvää epähomogeenista osittaisdifferentiaaliyhtälöä
. Poissonin yhtälö.. Perusratkaisu. Laplacen yhtälöön liittyvää epähomogeenista osittaisdifferentiaaliyhtälöä u = f kutsutaan Poissonin yhtälöksi ja siihen liittyvvää reuna-arvotehtävää { u = f :ssa, ja
Lisätiedotf(tx + (1 t)y) tf(x) + (1 t)f(y) jokaisella x, y A ja t [0, 1].
Tässä luvussa näytetään divergenssilause konveksin joukon tapauksessa. Määritelmä 4.5.1. 1. Joukko R m on konveksi, jos kaikilla x, y pisteet tx + (1 t)y jokaisella t [0, 1]. 2. Olkoon R m konveksi. Funktio
LisätiedotMS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 7: Pintaintegraali ja vuointegraali
MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 7: Pintaintegraali ja vuointegraali Antti Rasila Aalto-yliopisto Syksy 2015 Antti Rasila (Aalto-yliopisto) MS-A0305 Syksy 2015 1 / 24 Mikä on pinta?
LisätiedotPolkuintegraali yleistyy helposti paloitain C 1 -poluille. Määritelmä Olkoot γ : [a, b] R m paloittain C 1 -polku välin [a, b] jaon
Polkuintegraali yleistyy helposti paloitain C 1 -poluille. Määritelmä 4.1.3. Olkoot : [a, b] R m paloittain C 1 -polku välin [a, b] jaon P = {a = t 1 < < t k = b} ja joukko D R m sellainen, että ([a, b])
LisätiedotMS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 9: Greenin lause
MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 9: Greenin lause Antti Rasila Aalto-yliopisto Syksy 2015 Antti Rasila (Aalto-yliopisto) MS-A0305 Syksy 2015 1 / 19 Esimerkki Olkoon F : R 3 R 3 vakiofunktio
Lisätiedot2.6 Funktioiden kuvaajat ja tasa-arvojoukot
2.6 Funktioiden kuvaajat ja tasa-arvojoukot Olkoon I R väli. Yhden muuttujan funktion g : I R kuvaaja eli graafi on avaruuden R 2 osajoukko {(x, y) R 2 : x I, y = g(x)}. 1 0 1 2 3 1 0.5 0 0.5 1 Kuva 2.1:
LisätiedotDifferentiaalimuodot
LUKU 2 Differentiaalimuodot Olkoot A R n ja p A. Vektori pisteessä p on pari (p; v), missä v R n. Pisteeseen p kiinnitetyn vektorin v p := (p; v) ensimmäinen komponentti p on vektorin v p paikkaosa ja
LisätiedotKäyrän kaarevuus ja kierevyys
Käyrän kaarevuus ja kierevyys LuK-tutkielma Recardt Jua Opiskelijanumero 2435589 Matemaattisten tieteiden laitos Oulun yliopisto Kevät 2017 Sisältö 1 Jodanto 2 2 Esitietoja 3 2.1 Derivointi polulla.........................
LisätiedotJYVÄSKYLÄN YLIOPISTO. Integraalilaskenta 2 Harjoitus Olkoon A := {(x, y) R 2 0 x π, sin x y 2 sin x}. Laske käyräintegraali
JYVÄSKYLÄN YLIOPISTO MTEMTIIKN J TILSTOTIETEEN LITOS Integraalilaskenta Harjoitus 4 5.4.4. Olkoon := {(x, y) R x π, sin x y sin x}. Laske käyräintegraali + (y dx + x dy) a) suoraan; ja b) Greenin lauseen
LisätiedotLUKU 3. Ulkoinen derivaatta. dx i 1. dx i 2. ω i1,i 2,...,i k
LUKU 3 Ulkoinen derivaatta Olkoot A R n alue k n ja ω jatkuvasti derivoituva k-muoto alueessa A Muoto ω voidaan esittää summana ω = ω i1 i 2 i k dx i 1 dx i 2 1 i 1
Lisätiedot3.4 Käänteiskuvauslause ja implisiittifunktiolause
3.4 Käänteiskuvauslause ja implisiittifunktiolause Tässä luvussa käsitellään kahta keskeistä vektorianalyysin lausetta. Esitellään aluksi kyseiset lauseet ja tutustutaan niiden käyttötapoihin. Lause 3.4.1
LisätiedotOletetaan ensin, että tangenttitaso on olemassa. Nyt pinnalla S on koordinaattiesitys ψ, jolle pätee että kaikilla x V U
HY / Matematiikan ja tilastotieteen laitos Vektorianalyysi II, syksy 018 Harjoitus 4 Ratkaisuehdotukset Tehtävä 1. Olkoon U R avoin joukko ja ϕ = (ϕ 1, ϕ, ϕ 3 ) : U R 3 kaksiulotteisen C 1 -alkeispinnan
LisätiedotLUKU 6. Weingartenin kuvaus
LUKU 6 Weingartenin kuvaus 6.1. Vektorikentän derivaatta Seuraavassa määritellään pinnalla määritellyn reaaliarvoisen funktion ja vektorikentän derivaatta. Nämä tulevat olemaan hyvinmääriteltyjä, kunhan
LisätiedotMS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 10: Stokesin lause
MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 10: Stokesin lause Antti Rasila Matematiikan ja systeemianalyysin laitos Aalto-yliopisto Syksy 2016 Antti Rasila (Aalto-yliopisto) MS-A0305 Syksy
LisätiedotF dr = F NdS. VEKTORIANALYYSI Luento Stokesin lause
91 VEKTORIANALYYI Luento 13 9. tokesin lause A 16.5 tokesin lause on kuin Gaussin lause, mutta yhtä dimensiota alempana: se liittää toisiinsa kentän derivaatasta pinnan yli otetun integraalin ja pinnan
LisätiedotKompleksianalyysi, viikko 4
Kompleksianalyysi, viikko 4 Jukka Kemppainen Mathematics Division Reaalimuuttujan kompleksiarvoisen funktion integraali Aloitetaan reaalimuuttujan kompleksiarvoisen funktion integraalin määrittelyllä,
LisätiedotAntti Rasila. Kevät Matematiikan ja systeemianalyysin laitos Aalto-yliopisto. Antti Rasila (Aalto-yliopisto) MS-A0204 Kevät / 16
MS-A0204 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (ELEC2) Luento 5: Gradientti ja suunnattu derivaatta. Vektoriarvoiset funktiot. Taylor-approksimaatio. Antti Rasila Matematiikan ja systeemianalyysin laitos
LisätiedotLUKU 4. Pinnat. (u 1, u 2 ) ja E ϕ 2 (u 1, u 2 ) := ϕ u 2
LUKU 4 Pinnat 4.. Määritelmiä ja esimerkkejä Määritelmä 4.. Epätyhjä osajoukko M R 3 on sileä (kaksiulotteinen) pinta, jos jokaiselle pisteelle p M on olemassa ympäristö V p R 3, avoin joukko U p R 2 ja
LisätiedotMS-A0204 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (ELEC2) Luento 9: Muuttujanvaihto taso- ja avaruusintegraaleissa
MS-A24 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (ELEC2) Luento 9: Muuttujanvaihto taso- ja avaruusintegraaleissa Antti Rasila Matematiikan ja systeemianalyysin laitos Aalto-yliopisto Kevät 216 Antti Rasila
LisätiedotKuva 1: Funktion f tasa-arvokäyriä. Ratkaisu. Suurin kasvunopeus on gradientin suuntaan. 6x 0,2
HY / Matematiikan ja tilastotieteen laitos Vektorianalyysi I, syksy 018 Harjoitus Ratkaisuehdotukset Tehtävä 1. Olkoon f : R R f(x 1, x ) = x 1 + x Olkoon C R. Määritä tasa-arvojoukko Sf(C) = {(x 1, x
Lisätiedot4.3.7 Epäoleellinen integraali
Esimerkki 4.3.16. (Lineaarinen muuttujien vaihto) Olkoot A R m sellainen kompakti joukko, että A on nollajoukko. Olkoon M R m m säännöllinen matriisi (eli det(m) 0) ja f : R m R jatkuva funktio. Tehdään
LisätiedotMS-A0207 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 Luento 5: Gradientti ja suunnattu derivaatta. Vektoriarvoiset funktiot. Taylor-approksimaatio.
MS-A0207 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 Luento 5: Gradientti ja suunnattu derivaatta. Vektoriarvoiset funktiot. Taylor-approksimaatio. Riikka Korte Matematiikan ja systeemianalyysin laitos 1 Aalto-yliopisto
Lisätiedot, on säännöllinen 2-ulotteinen pinta. Määrää T x0 pisteessä x 0 = (0, 1, 1).
HY / Matematiikan ja tilastotieteen laitos Vektorianalyysi II, syksy 017 Harjoitus 4 Ratkaisuehdotukset 4.1. Osoita, että tasa-arvojoukko S F (0), F : R 3 R, F (x) = 3x 1 x 3 + e x + x e x 3, on säännöllinen
LisätiedotVektorianalyysi II MAT21020
Vektorianalyysi II MAT Luennoitsija: Ritva Hurri-Syrjänen Luentoajat: ke: :5-:, to: :5-4: Helsingin yliopisto 4. huhtikuuta 8 Sisältö RHS:n luennoista 3 5 Kertausta vektorifunktioista 4 6 Vektorifunktioiden
LisätiedotLUKU 10. Yhdensuuntaissiirto
LUKU hdensuuntaissiirto Olkoot (M, N) suunnistettu pinta, p M ja v p R 3 p annettu vektori pisteessä p (vektorin v p ei tarvitse olla pinnan M tangenttivektori). Tällöin vektori (v p N(p)) N(p) on vektorin
LisätiedotVektorianalyysi II (MAT21020), syksy 2018
Vektorianalyysi II (MAT21020), syksy 2018 Ylimääräisiä harjoitustehtäviä 1. Osoita, että normin neliö f : R n R, f(x) = x 2 on differentioituva pisteessä a R n ja, että sen derivaatalle on voimassa 2.
LisätiedotInsinöörimatematiikka D
Insinöörimatematiikka D M. Hirvensalo mikhirve@utu.fi V. Junnila viljun@utu.fi Matematiikan ja tilastotieteen laitos Turun yliopisto 2015 M. Hirvensalo mikhirve@utu.fi V. Junnila viljun@utu.fi Luentokalvot
LisätiedotMS-A0205/MS-A0206 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 Luento 10: Napa-, sylinteri- ja pallokoordinaatistot. Pintaintegraali.
MS-A25/MS-A26 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 Luento 1: Napa-, sylinteri- ja pallokoordinaatistot. Pintaintegraali. Jarmo Malinen Matematiikan ja systeemianalyysin laitos 1 Aalto-yliopisto Kevät
LisätiedotEsimerkki 1.1. Kahdeksikkopolku α: u (sin u, sin 2u) on helppo todeta injektioksi
. Pinnoista.. Pinnan määritelmästä. Monisteen [] määritelmän 4.. mukainen pinta S on sama olio, jollaista abstraktimmassa differentiaaligeometriassa kutsutaan avaruuden R n alimonistoksi (tarkemmin upotetuksi
LisätiedotAalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu Matematiikan ja systeemianalyysin laitos
Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu Matematiikan ja systeemianalyysin laitos Malinen/Vesanen MS-A0205/6 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2, kevät 2017 Laskuharjoitus 4A (Vastaukset) alkuviikolla
LisätiedotOletetaan sitten, että γ(i) = η(j). Koska γ ja η ovat Jordan-polku, ne ovat jatkuvia injektiivisiä kuvauksia kompaktilta joukolta, ja määrittävät
HY / Matematiikan ja tilastotieteen laitos Vektorianalyysi II, syksy 18 Harjoitus 6 Ratkaisuehdotukset Tehtävä 1. Osoita, että sileille Jordan-poluille on voimassa : I R n ja : J R n (I) = (J) jos ja vain
LisätiedotMääritelmä Olkoon T i L (V i, W i ), 1 i m. Yksikäsitteisen lineaarikuvauksen h L (V 1 V 2 V m, W 1 W 2 W m )
Määritelmä 519 Olkoon T i L V i, W i, 1 i m Yksikäsitteisen lineaarikuvauksen h L V 1 V 2 V m, W 1 W 2 W m h v 1 v 2 v m T 1 v 1 T 2 v 2 T m v m 514 sanotaan olevan kuvausten T 1,, T m indusoima ja sitä
LisätiedotAalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu Matematiikan ja systeemianalyysin laitos
Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu Matematiikan ja systeemianalyysin laitos Malinen/Ojalammi MS-A0203 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2, kevät 2016 Laskuharjoitus 4A (Vastaukset) alkuviikolla
LisätiedotVEKTORIANALYYSIN HARJOITUKSET: VIIKKO 4
VEKTORIANALYYSIN HARJOITUKSET: VIIKKO 4 Jokaisen tehtävän jälkeen on pieni kommentti tehtävään liittyen Nämä eivät sisällä mitään kovin kriittistä tietoa tehtävään liittyen, joten niistä ei tarvitse välittää
LisätiedotSelvästi. F (a) F (y) < r x d aina, kun a y < δ. Kolmioepäyhtälön nojalla x F (y) x F (a) + F (a) F (y) < d + r x d = r x
Seuraavaksi tarkastellaan C 1 -sileiden pintojen eräitä ominaisuuksia. Lemma 2.7.1. Olkoon S R m sellainen C 1 -sileä pinta, että S on C 1 -funktion F : R m R eräs tasa-arvojoukko. Tällöin S on avaruuden
LisätiedotKonvergenssilauseita
LUKU 4 Konvergenssilauseita Lause 4.1 (Monotonisen konvergenssin lause). Olkoon (f n ) kasvava jono Lebesgueintegroituvia funktioita. Asetetaan f(x) := f n (x). Jos f n
LisätiedotNumeerinen integrointi
Numeerinen integrointi hum 8.0. Numeerinen integrointi Numeerisia integrointimenetelmiä on useita. Käsitellään tässä yhteydessä kuitenkin vain Gauss in integrointia, joka on elementtimenetelmän yhteydessä
LisätiedotTäydellisyysaksiooman kertaus
Täydellisyysaksiooman kertaus Luku M R on joukon A R yläraja, jos a M kaikille a A. Luku M R on joukon A R alaraja, jos a M kaikille a A. A on ylhäältä (vast. alhaalta) rajoitettu, jos sillä on jokin yläraja
LisätiedotVastaa kaikkiin kysymyksiin (kokeessa ei saa käyttää laskinta)
Helsingin yliopisto, Matematiikan ja tilastotieteen osasto Vektorianalyysi II (MAT22, syksy 28 Kurssitentti, Ma 7228 (RATKAISUEHDOTUKSET Tentaattori: Ville Tengvall (villetengvall@helsinkifi Vastaa kaikkiin
LisätiedotGaussin lause eli divergenssilause 1
80 VEKTOIANALYYI Luento 1 8. Gaussin lause eli divergenssilause 1 A 16.4 Kurssin jäljellä olevassa osassa käymme läpi joukon fysiikan kannalta tärkeitä vektorikenttien integrointia koskevia tuloksia, nimittäin
LisätiedotKOMPLEKSIANALYYSI I KURSSI SYKSY 2012
KOMPLEKSIANALYYSI I KURSSI SYKSY 212 RITVA HURRI-SYRJÄNEN 6.1. Poluista. 6. Kompleksinen integrointi Olkoon [α, β] suljettu reaaliakselin väli, α < β, ja olkoon A kompleksitason avoin joukko. Polku on
LisätiedotMS-A0202 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (SCI) Luento 4: Ketjusäännöt ja lineaarinen approksimointi
MS-A0202 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (SCI) Luento 4: Ketjusäännöt ja lineaarinen approksimointi Antti Rasila Aalto-yliopisto Syksy 2015 Antti Rasila (Aalto-yliopisto) MS-A0202 Syksy 2015 1
LisätiedotCantorin joukon suoristuvuus tasossa
Cantorin joukon suoristuvuus tasossa LuK-tutkielma Miika Savolainen 2380207 Matemaattisten tieteiden laitos Oulun yliopisto Syksy 2016 Sisältö Johdanto 2 1 Cantorin joukon esittely 2 2 Suoristuvuus ja
LisätiedotMS-A0205/MS-A0206 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 Luento 8: Newtonin iteraatio. Taso- ja avaruusintegraalit
MS-A25/MS-A26 ifferentiaali- ja integraalilaskenta 2 Luento 8: Newtonin iteraatio. Taso- ja avaruusintegraalit Jarmo Malinen Matematiikan ja systeemianalyysin laitos 1 Aalto-yliopisto Kevät 216 1 Perustuu
Lisätiedot(1.1) Ae j = a k,j e k.
Lineaarikuvauksen determinantti ja jälki 1. Lineaarikuvauksen matriisi. Palautetaan mieleen, mikä lineaarikuvauksen matriisi annetun kannan suhteen on. Olkoot V äärellisulotteinen vektoriavaruus, n = dim
Lisätiedot3.1 Lineaarikuvaukset. MS-A0004/A0006 Matriisilaskenta. 3.1 Lineaarikuvaukset. 3.1 Lineaarikuvaukset
31 MS-A0004/A0006 Matriisilaskenta 3 Nuutti Hyvönen, c Riikka Kangaslampi Matematiikan ja systeemianalyysin laitos Aalto-yliopisto 2292015 Lineaariset yhtälöt ovat vektoreille luonnollisia yhtälöitä, joita
LisätiedotInsinöörimatematiikka D
Insinöörimatematiikka D M. Hirvensalo mikhirve@utu.fi V. Junnila viljun@utu.fi Matematiikan ja tilastotieteen laitos Turun yliopisto 2015 M. Hirvensalo mikhirve@utu.fi V. Junnila viljun@utu.fi Luentokalvot
LisätiedotKOMPLEKSIANALYYSI I KURSSI SYKSY 2012
KOMPLEKSIANALYYSI I KURSSI SYKSY 2012 RITVA HURRI-SYRJÄNEN 8. Integraalilauseiden sovelluksia 1. Analyyttisen funktion sarjaesitys. (eli jokainen analyyttinen funktio on lokaalisti suppenevan potenssisarjan
LisätiedotExcursio Cliordin analyysiin. 13. helmikuuta 2006
Excursio Cliordin analyysiin 13. helmikuuta 2006 1 Sisältö 1 Cliordin algebra 3 2 Monogeeniset funktiot 5 3 Cauchyn integraalikaava monogeenisille funktioille 9 2 1 Cliordin algebra Tutustutaan tässä kappaleessa
LisätiedotTasokäyrän kaarevuus LUKU 1
LUKU Tasokäyrän kaarevuus.. Käyrät Määritelmä.. Polku (eli parametrisoitu käyrä) on jatkuva kuvaus α: I R n, missä I R on väli. Polku α = (α,..., α n ) on (jatkuvasti) derivoituva, jos jokainen α j, j
LisätiedotMat Matematiikan peruskurssi K2
Mat-.3 Matematiikan peruskurssi K Heikkinen/Tikanmäki Kolmas välikoe 6.5. Kokeessa saa käyttää ylioppilaskirjoituksiin hyväksyttyä laskinta. Sivun kääntöpuolelta löytyy integrointikaavoja.. Olkoon F(x,
LisätiedotMS-A0205/MS-A0206 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 Luento 3: Osittaisderivaatta
MS-A0205/MS-A0206 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 Luento 3: Osittaisderivaatta Jarmo Malinen Matematiikan ja systeemianalyysin laitos 1 Aalto-yliopisto Kevät 2016 1 Perustuu Antti Rasilan luentomonisteeseen
LisätiedotLuento 8: Epälineaarinen optimointi
Luento 8: Epälineaarinen optimointi Vektoriavaruus R n R n on kaikkien n-jonojen x := (x,..., x n ) joukko. Siis R n := Määritellään nollavektori 0 = (0,..., 0). Reaalisten m n-matriisien joukkoa merkitään
LisätiedotDerivaatta: funktion approksimaatio lineaarikuvauksella.
Viikko 5 Tällä viikolla yleistetään R 2 :n ja R 3 :n vektorialgebran peruskäsitteet n-ulotteiseen avaruuteen R n, ja määritellään lineaarikuvaus. Tarkastellaan funktioita, joiden määrittelyjoukko on n-ulotteisen
LisätiedotTähän kirjoitelmaan on poimittu joitakin kurssiin Integraalilaskenta 2 liittyviä, kurssin luentomonistetta [2] täydentäviä asioita.
Tähän kirjoitelmaan on poimittu joitakin kurssiin ntegraalilaskenta 2 liittyviä, kurssin luentomonistetta [2] täydentäviä asioita. 1. Differentiaalimuodon integraalista 1.1. Differentiaalien laskusääntöjä.
LisätiedotDeterminantti 1 / 30
1 / 30 on reaaliluku, joka on määritelty neliömatriiseille Determinantin avulla voidaan esimerkiksi selvittää, onko matriisi kääntyvä a voidaan käyttää käänteismatriisin määräämisessä ja siten lineaarisen
LisätiedotAlternoivat multilineaarimuodot
LUKU 1 Alternoivat multilineaarimuodot Vektoriavaruudesta R n käytetään seuraavassa merkintää V. Sen k-kertainen karteesinen tulo on tällöin V V = V k. Määritelmä 1.1. Kuvaus T : V k R on multilineaarinen,
Lisätiedotf x da, kun A on tason origokeskinen yksikköympyrä, jonka kehällä funktion f arvot saadaan lausekkeesta f (x, y) = 2x 3y 2.
13. Erityyppisten integraalien väliset yhteydet 13.1. Gaussin lause 364. Laske A f x da, kun A on tason origokeskinen yksikköympyrä, jonka kehällä funktion f arvot saadaan lausekkeesta f (x, y) = 2x 3y
LisätiedotELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2016)
ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2016) Henrik Wallén / versio 15. syyskuuta 2016 Vektorianalyysi (Ulaby, luku 3) Viiva-, pinta- ja tilavuusalkiot Nablaoperaatiot Gaussin ja Stokesin lauseet Nabla on ystävä
LisätiedotDifferentiaali- ja integraalilaskenta 3 Mallit laskuharjoitusviikkoon 5 /
M-A5 ifferentiaali- ja integraalilaskenta, I/17 ifferentiaali- ja integraalilaskenta Mallit laskuharjoitusviikkoon 5 / 9. 1.1. Alkuviikon tehtävät Tehtävä 1: Määritä (ilman Gaussin lausetta) vektorikentän
Lisätiedotpeitteestä voidaan valita äärellinen osapeite). Äärellisen monen nollajoukon yhdiste on nollajoukko.
Esimerkki 4.3.9. a) Piste on nollajoukko. Suoran rajoitetut osajoukot ovat avaruuden R m, m 2, nollajoukkoja. Samoin suorakaiteiden reunat koostuvat suoran kompakteista osajoukoista. b) Joukko = Q m [0,
LisätiedotOminaisarvo-hajoitelma ja diagonalisointi
Ominaisarvo-hajoitelma ja a 1 Lause 1: Jos reaalisella n n matriisilla A on n eri suurta reaalista ominaisarvoa λ 1,λ 2,...,λ n, λ i λ j, kun i j, niin vastaavat ominaisvektorit x 1, x 2,..., x n muodostavat
LisätiedotLuento 9: Yhtälörajoitukset optimoinnissa
Luento 9: Yhtälörajoitukset optimoinnissa Lagrangen kerroin Oletetaan aluksi, että f, g : R R. Merkitään (x 1, x ) := (x, y) ja johdetaan Lagrangen kerroin λ tehtävälle min f(x, y) s.t. g(x, y) = 0 Olkoon
LisätiedotMS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 3: Vektorikentät
MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 3: Vektorikentät Antti Rasila Matematiikan ja systeemianalyysin laitos Aalto-yliopisto Syksy 2016 Antti Rasila (Aalto-yliopisto) MS-A0305 Syksy 2016
Lisätiedot802118P Lineaarialgebra I (4 op)
802118P Lineaarialgebra I (4 op) Tero Vedenjuoksu Oulun yliopisto Matemaattisten tieteiden laitos 2012 Lineaarialgebra I Yhteystiedot: Tero Vedenjuoksu tero.vedenjuoksu@oulu.fi Työhuone M206 Kurssin kotisivu
Lisätiedot= 5! 2 2!3! = = 10. Edelleen tästä joukosta voidaan valita kolme särmää yhteensä = 10! 3 3!7! = = 120
Tehtävä 1 : 1 Merkitään jatkossa kirjaimella H kaikkien solmujoukon V sellaisten verkkojen kokoelmaa, joissa on tasan kolme särmää. a) Jokainen verkko G H toteuttaa väitteen E(G) [V]. Toisaalta jokainen
LisätiedotIV. TASAINEN SUPPENEMINEN. f(x) = lim. jokaista ε > 0 ja x A kohti n ε,x N s.e. n n
IV. TASAINEN SUPPENEMINEN IV.. Funktiojonon tasainen suppeneminen Olkoon A R joukko ja f n : A R funktio, n =, 2, 3,..., jolloin jokaisella x A muodostuu lukujono f x, f 2 x,.... Jos tämä jono suppenee
Lisätiedotu 2 dx, u A f siten, että D(u) = inf D(U). Tarkemmin: Tarkoitus on osoittaa seuraavat minimointitehtävä ja Dirichlet n tehtävä u A f ja
1. Dirichlet n periaatteesta 1.1. Periaate I. Dirichlet n periaate pohjautuu fysikaaliseen minimienergiaperiaatteeseen ja luo pohjaa osittaisdifferentiaaliyhtälöiden ja variaatiolaskennan välille). Yksinkertaisesti
LisätiedotMatematiikka B1 - avoin yliopisto
28. elokuuta 2012 Opetusjärjestelyt Luennot 9:15-11:30 Harjoitukset 12:30-15:00 Tentti Nettitehtävät Kurssin sisältö 1/2 Osittaisderivointi Usean muuttujan funktiot Raja-arvot Osittaisderivaatta Pinnan
LisätiedotDIFFERENTIAALI- JA INTEGRAALILASKENTA I.1. Ritva Hurri-Syrjänen/Syksy 1999/Luennot 6. FUNKTION JATKUVUUS
DIFFERENTIAALI- JA INTEGRAALILASKENTA I.1 Ritva Hurri-Syrjänen/Syksy 1999/Luennot 6. FUNKTION JATKUVUUS Huomautus. Analyysin yksi keskeisimmistä käsitteistä on jatkuvuus! Olkoon A R mielivaltainen joukko
LisätiedotEnnakkotehtävän ratkaisu
Ennakkotehtävän ratkaisu Ratkaisu [ ] [ ] 1 3 4 3 A = ja B =. 1 4 1 1 [ ] [ ] 4 3 12 12 1 0 a) BA = =. 1 + 1 3 + 4 0 1 [ ] [ ] [ ] 1 0 x1 x1 b) (BA)x = =. 0 1 x 2 x [ ] [ ] [ 2 ] [ ] 4 3 1 4 9 5 c) Bb
LisätiedotJohdatus tekoälyn taustalla olevaan matematiikkaan
Johdatus tekoälyn taustalla olevaan matematiikkaan Informaatioteknologian tiedekunta Jyväskylän yliopisto 3. luento 17.11.2017 Neuroverkon opettaminen (ohjattu oppiminen) Neuroverkkoa opetetaan syöte-tavoite-pareilla
LisätiedotMS-A0204 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (ELEC2) Luento 6: Ääriarvojen luokittelu. Lagrangen kertojat.
MS-A0204 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (ELEC2) Luento 6: Ääriarvojen luokittelu. Lagrangen kertojat. Antti Rasila Matematiikan ja systeemianalyysin laitos Aalto-yliopisto Kevät 2016 Antti Rasila
Lisätiedot1 Tensoriavaruuksista..
1 Tensoriavaruuksista.. Käydään läpi kirjan (1) sivut 126-133. 19.02.2007 Palautetaaieleen viime kerran tärkeä määritelmä: (kirja, Määr. 5.12). Määritelmä 1.1 Olkoon T vektoriavaruus ja Φ : V 1 V 2 V m
LisätiedotTähän kirjoitelmaan on poimittu joitakin kurssiin Vektorifunktioiden analyysi 2B liittyviä, kurssin luentomonistetta [2] täydentäviä asioita.
Tähän kirjoitelmaan on poimittu joitakin kurssiin Vektorifunktioiden analyysi 2B liittyviä, kurssin luentomonistetta [2] täydentäviä asioita. 1. Differentiaalimuodon integraalista 1.1. Differentiaalien
LisätiedotELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2015)
ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2015) Henrik Wallén Luentoviiko 4 / versio 30. syyskuuta 2015 Sähköstatiikka (Ulaby, luku 4.1 4.5) Maxwellin yhtälöt statiikassa Coulombin voimalaki Gaussin laki Potentiaali
LisätiedotKannan vektorit siis virittävät aliavaruuden, ja lisäksi kanta on vapaa. Lauseesta 7.6 saadaan seuraava hyvin käyttökelpoinen tulos:
8 Kanta Tässä luvussa tarkastellaan aliavaruuden virittäjävektoreita, jotka muodostavat lineaarisesti riippumattoman jonon. Merkintöjen helpottamiseksi oletetaan luvussa koko ajan, että W on vektoreiden
Lisätiedot12. Hessen matriisi. Ääriarvoteoriaa
179 12. Hessen matriisi. Ääriarvoteoriaa Tarkastelemme tässä luvussa useamman muuttujan (eli vektorimuuttujan) n reaaliarvoisia unktioita : R R. Edellisessä luvussa todettiin, että riittävän säännöllisellä
LisätiedotKäänteismatriisi 1 / 14
1 / 14 Jokaisella nollasta eroavalla reaaliluvulla on käänteisluku, jolla kerrottaessa tuloksena on 1. Seuraavaksi tarkastellaan vastaavaa ominaisuutta matriiseille ja määritellään käänteismatriisi. Jokaisella
LisätiedotELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2016)
ELEC C4140 Kenttäteoria (syksy 2016) Henrik Wallén / versio 26. syyskuuta 2016 Sähköstatiikka (Ulaby, luku 4.1 4.5) Maxwellin yhtälöt statiikassa Coulombin voimalaki Gaussin laki Potentiaali Dipolin potentiaali
Lisätiedotpuolitasossa R 2 x e x2 /(4t). 4πt
8. Lämmönjohtumisyhtälö II 8.1. Lämpöydin. Tarkastellaan lämmönjohtumisyhtälöä reaaliakselilla, t.s. pyritään ratkaisemaan alkuarvotehtävä u (8.1) t u 2 u puolitasossa R 2 x 2 + R (, ), u(x, ) f(x) kaikille
Lisätiedot1 Sisätulo- ja normiavaruudet
1 Sisätulo- ja normiavaruudet 1.1 Sisätuloavaruus Määritelmä 1. Olkoon V reaalinen vektoriavaruus. Kuvaus : V V R on reaalinen sisätulo eli pistetulo, jos (a) v w = w v (symmetrisyys); (b) v + u w = v
Lisätiedot802320A LINEAARIALGEBRA OSA II
802320A LINEAARIALGEBRA OSA II Tapani Matala-aho MATEMATIIKKA/LUTK/OULUN YLIOPISTO SYKSY 2016 LINEAARIALGEBRA 1 / 64 Sisätuloavaruus Määritelmä 1 Olkoon V reaalinen vektoriavaruus. Kuvaus on reaalinen
LisätiedotMatriisien tulo. Matriisit ja lineaarinen yhtälöryhmä
Matriisien tulo Lause Olkoot A, B ja C matriiseja ja R Tällöin (a) A(B + C) =AB + AC, (b) (A + B)C = AC + BC, (c) A(BC) =(AB)C, (d) ( A)B = A( B) = (AB), aina, kun kyseiset laskutoimitukset on määritelty
LisätiedotLineaarikuvauksen R n R m matriisi
Lineaarikuvauksen R n R m matriisi Lauseessa 21 osoitettiin, että jokaista m n -matriisia A vastaa lineaarikuvaus L A : R n R m, jolla L A ( v) = A v kaikilla v R n. Osoitetaan seuraavaksi käänteinen tulos:
Lisätiedot2.8. Kannanvaihto R n :ssä
28 Kannanvaihto R n :ssä Seuraavassa kantavektoreiden { x, x 2,, x n } järjestystä ei saa vaihtaa Vektorit ovat pystyvektoreita ( x x 2 x n ) on vektoreiden x, x 2,, x n muodostama matriisi, missä vektorit
LisätiedotMS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 1: Moniulotteiset integraalit
MS-A35 ifferentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento : Moniulotteiset integraalit Antti Rasila Matematiikan ja systeemianalyysin laitos Aalto-yliopisto Syksy 26 Antti Rasila (Aalto-yliopisto) MS-A35 Syksy
LisätiedotMatematiikan tukikurssi
Matematiikan tukikurssi Kurssikerta 9 1 Implisiittinen derivointi Tarkastellaan nyt yhtälöä F(x, y) = c, jossa x ja y ovat muuttujia ja c on vakio Esimerkki tällaisesta yhtälöstä on x 2 y 5 + 5xy = 14
Lisätiedot2 Osittaisderivaattojen sovelluksia
2 Osittaisderivaattojen sovelluksia 2.1 Ääriarvot Yhden muuttujan funktiolla f(x) on lokaali maksimiarvo (lokaali minimiarvo) pisteessä a, jos f(x) f(a) (f(x) f(a)) kaikilla x:n arvoilla riittävän lähellä
LisätiedotEsimerkki 19. Esimerkissä 16 miniminormiratkaisu on (ˆx 1, ˆx 2 ) = (1, 0).
Esimerkki 9 Esimerkissä 6 miniminormiratkaisu on (ˆx, ˆx (, 0 Seuraavaksi näytetään, että miniminormiratkaisuun siirtyminen poistaa likimääräisongelman epäyksikäsitteisyyden (mutta lisääntyvän ratkaisun
LisätiedotRatkaisu: Ensimmäinen suunta. Olkoon f : R n R m jatkuva eli kaikilla ε > 0 on olemassa sellainen δ > 0, että. kun x a < δ. Nyt kaikilla j = 1,...
HY / Matematiikan ja tilastotieteen laitos Vektorianalyysi II, syksy 2017 Harjoitus 1 Ratkaisuehdotukset 11 Osoita, että vektorifunktio f = (f 1,, f m ): R n R m, on jatkuva, jos ja vain jos jokainen komponenttifunktio
LisätiedotRistitulolle saadaan toinen muistisääntö determinantin avulla. Vektoreiden v ja w ristitulo saadaan laskemalla determinantti
14 Ristitulo Avaruuden R 3 vektoreille voidaan määritellä pistetulon lisäksi niin kutsuttu ristitulo. Pistetulosta poiketen ristitulon tulos ei ole reaaliluku vaan avaruuden R 3 vektori. Ristitulosta on
LisätiedotLuento 8: Epälineaarinen optimointi
Luento 8: Epälineaarinen optimointi Vektoriavaruus R n R n on kaikkien n-jonojen x := (x,..., x n ) joukko. Siis R n := Määritellään nollavektori = (,..., ). Reaalisten m n-matriisien joukkoa merkitään
LisätiedotLineaarikombinaatio, lineaarinen riippuvuus/riippumattomuus
Lineaarikombinaatio, lineaarinen riippuvuus/riippumattomuus 1 / 51 Lineaarikombinaatio Johdattelua seuraavaan asiaan (ei tarkkoja määritelmiä): Millaisen kuvan muodostaa joukko {λv λ R, v R 3 }? Millaisen
Lisätiedot