MS-A0107 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (CHEM)

Samankaltaiset tiedostot
H5 Malliratkaisut - Tehtävä 1

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 5. viikolle /

MS-A0104 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (ELEC2) MS-A0106 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (ENG2)

Integroimistekniikkaa Integraalifunktio

Muuttujan vaihto. Viikon aiheet. Muuttujan vaihto. Muuttujan vaihto. ) pitää muistaa lausua t:n avulla. Integroimisen työkalut: Kun integraali

Tehtävänanto oli ratkaista seuraavat määrätyt integraalit: b) 0 e x + 1

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 2. viikolle /

a) Mikä on integraalifunktio ja miten derivaatta liittyy siihen? Anna esimerkki = 16 3 =

4 Integrointimenetelmiä

y = 3x2 y 2 + sin(2x). x = ex y + e y2 y = ex y + 2xye y2

Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Laskuharjoitus 7 /

MS-A010{3,4} (ELEC*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 5: Taylor-polynomi ja sarja

Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Ratkaisut viikko 3

Osi+aisintegroin3. Palautetaan mieleen tulon derivoimissääntö:

A B = (1, q, q 2 ) (2, 0, 2) = 2 2q q 2 = 0 q 2 = 1 q = ±1 A(±1) = (1, ±1, 1) A(1) A( 1) = (1, 1, 1) (1, 1, 1) = A( 1) A(1) A( 1) = 1

x n e x dx = n( e x ) nx n 1 ( e x ) = x n e x + ni n 1 x 4 e x dx = x 4 e x +4( x 3 e x +3( x 2 e x +2( xe x e x ))) = e x

Matematiikan tukikurssi

Matematiikan tukikurssi

MS-A Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (CHEM) Harjoitus 6 loppuviikko

MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

2 dy dx 1. x = y2 e x2 2 1 y 2 dy = e x2 xdx. 2 y 1 1. = ex2 2 +C 2 1. y =

Differentiaaliyhtälöt I, kevät 2017 Harjoitus 3

f(x) f(y) x y f f(x) f(y) (x) = lim

Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu Matematiikan ja systeemianalyysin laitos

MATP153 Approbatur 1B Ohjaus 2 Keskiviikko torstai

Talousmatematiikan perusteet: Luento 17. Osittaisintegrointi Sijoitusmenettely

Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu Matematiikan ja systeemianalyysin laitos

MS-A010{3,4} (ELEC*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 3: Jatkuvuus

1.6. Yhteen- ja vähennyslaskukaavat

MS-A0207 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (Chem) Tentti ja välikokeiden uusinta

sin x cos x cos x = sin x arvoilla x ] π

Epäyhtälöt 1/7 Sisältö ESITIEDOT: yhtälöt

F {f(t)} ˆf(ω) = 1. F { f (n)} = (iω) n F {f}. (11) BM20A INTEGRAALIMUUNNOKSET Harjoitus 10, viikko 46/2015. Fourier-integraali:

MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

Osi$aisintegroin, Palautetaan mieleen tulon derivoimissääntö: d

MATEMATIIKAN JA TILASTOTIETEEN LAITOS Analyysi I Harjoitus alkavalle viikolle Ratkaisuehdotuksia (7 sivua) (S.M)

, c) x = 0 tai x = 2. = x 3. 9 = 2 3, = eli kun x = 5 tai x = 1. Näistä

Derivaatan sovellukset (ääriarvotehtävät ym.)

Integrointi ja sovellukset

MS-A010{3,4,5} (ELEC*, ENG*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 11: Lineaarinen differentiaaliyhtälö

Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (CHEM) MS-A0207 Hakula/Vuojamo Kurssitentti, 12.2, 2018, arvosteluperusteet

VI. TAYLORIN KAAVA JA SARJAT. VI.1. Taylorin polynomi ja Taylorin kaava

Ratkaise tehtävä 1 ilman teknisiä apuvälineitä! 1. a) Yhdistä oikea funktio oikeaan kuvaajaan. (2p)

MATEMATIIKAN KOE PITKÄ OPPIMÄÄRÄ Merkitään f(x) =x 3 x. Laske a) f( 2), b) f (3) ja c) YLIOPPILASTUTKINTO- LAUTAKUNTA

MS-A0204 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (ELEC2) Luento 9: Muuttujanvaihto taso- ja avaruusintegraaleissa

Osi*aisintegroin2. Osi*aisintegroin2: esimerkkejä. Osi*aisintegroin2tapauksia 1/29/13. f'(x)g(x)dx=f(x)g(x) f(x)g'(x)dx. f'(x)g(x)dx=f(x)g(x)

5. OSITTAISINTEGROINTI

MATEMATIIKAN KOE PITKÄ OPPIMÄÄRÄ

Monisteessa määritellään integraalifunktio ja esitetään perusominaisuuksia. Tässä pari esimerkkiä. = x x3 + 2 x + C.

Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 TFM Laskuharjoitus 2L

MS-A0003/A0005 Matriisilaskenta Laskuharjoitus 2 / vko 45

Osi$aisintegroin, Palautetaan mieleen tulon derivoimissääntö: d

MATP153 Approbatur 1B Harjoitus 5 Maanantai

Tampere University of Technology

A Lausekkeen 1,1 3 arvo on 1,13 3,3 1,331 B Tilavuus 0,5 m 3 on sama kuin 50 l 500 l l C Luvuista 2 3, 6 7

Mapu I Laskuharjoitus 2, tehtävä 1. Derivoidaan molemmat puolet, aloitetaan vasemmasta puolesta. Muistetaan että:

Insinöörimatematiikka D

MS-A0205/MS-A0206 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 Luento 8: Newtonin iteraatio. Taso- ja avaruusintegraalit

MS-A0107 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (CHEM)

BM20A5800 Funktiot, lineaarialgebra ja vektorit Harjoitus 4, Syksy 2016

Dierentiaaliyhtälöistä

derivaatta pisteessä (YOS11) a) Näytä, että a n+1 > a n, kun n = 1, 2, 3,.

Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Harjoitus 4/ Syksy 2017

Vektoreiden A = (A1, A 2, A 3 ) ja B = (B1, B 2, B 3 ) pistetulo on. Edellisestä seuraa

w + x + y + z =4, wx + wy + wz + xy + xz + yz =2, wxy + wxz + wyz + xyz = 4, wxyz = 1.

4 Yleinen potenssifunktio ja polynomifunktio

Talousmatematiikan perusteet: Luento 18. Määrätty integraali Epäoleellinen integraali

Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu Matematiikan ja systeemianalyysin laitos. MS-A0203 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2, kevät 2016

Sekalaiset tehtävät, 11. syyskuuta 2005, sivu 1 / 13. Tehtäviä

H7 Malliratkaisut - Tehtävä 1

x + 1 πx + 2y = 6 2y = 6 x 1 2 πx y = x 1 4 πx Ikkunan pinta-ala on suorakulmion ja puoliympyrän pinta-alojen summa, eli

Matemaattinen Analyysi

Mat Matematiikan peruskurssi K2

x = π 3 + nπ, x + 1 f (x) = 2x (x + 1) x2 1 (x + 1) 2 = 2x2 + 2x x 2 = x2 + 2x f ( 3) = ( 3)2 + 2 ( 3) ( 3) = = 21 tosi

Matematiikan peruskurssi 2

Luento 3: Liikkeen kuvausta, differentiaaliyhtälöt

Fysiikan matematiikka P

x 7 3 4x x 7 4x 3 ( 7 4)x 3 : ( 7 4), 7 4 1,35 < ln x + 1 = ln ln u 2 3u 4 = 0 (u 4)(u + 1) = 0 ei ratkaisua

MATP153 Approbatur 1B Harjoitus 3, ratkaisut Maanantai

Juuri 7 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty c) sin 50 = sin ( ) = sin 130 = 0,77

b) Määritä/Laske (ei tarvitse tehdä määritelmän kautta). (2p)

LUKU 3. Ulkoinen derivaatta. dx i 1. dx i 2. ω i1,i 2,...,i k

MS-A0202 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (SCI) Luento 1: Parametrisoidut käyrät ja kaarenpituus

MS-A0207 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (Chem) Yhteenveto, osa I

Diplomi-insinööri- ja arkkitehtikoulutuksen yhteisvalinta 2017 Insinöörivalinnan matematiikan koe , Ratkaisut (Sarja A)

MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 1: Moniulotteiset integraalit

Oletetaan, että funktio f on määritelty jollakin välillä ]x 0 δ, x 0 + δ[. Sen derivaatta pisteessä x 0 on

Reaaliarvoisen yhden muuttujan funktion derivaatta LaMa 1U syksyllä 2011

Matematiikan tukikurssi

Matemaattinen Analyysi

MS-A010{3,4} (ELEC*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 4: Derivaatta

Luento 9: Yhtälörajoitukset optimoinnissa

13. Taylorin polynomi; funktioiden approksimoinnista. Muodosta viidennen asteen Taylorin polynomi kehityskeskuksena origo funktiolle

Matematiikan tukikurssi

Dierentiaaliyhtälöistä

Diskreetti derivaatta

(0 desimaalia, 2 merkitsevää numeroa).

8 Potenssisarjoista. 8.1 Määritelmä. Olkoot a 0, a 1, a 2,... reaalisia vakioita ja c R. Määritelmä 8.1. Muotoa

Transkriptio:

MS-A17 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 CHEM) Laskuharjoitus 4lv, kevät 16 1. Tehtävä: Laske cos x dx a) osittaisintegroinnilla, b) soveltamalla sopivaa trigonometrian kaavaa. Ratkaisu: a) Osittaisintegroinnin kaava on fx)g x) dx = fx)gx) f x)gx) dx. Valitaan fx) = cos x ja g x) = cos x, jolloin f x) = sin x ja gx) = sin x. Näin saadaan etsityn integraalin I arvoksi I = cos x dx = cos x sin x sin x sin x dx = cos x sin x+ sin x dx. Koska sin x + cos x = 1, on sin x = 1 cos x, sijoitetaan tämä integraaliin ja huomataan että alkuperäinen integraali I pulpahtaa taas esiin: I = cos x sin x + 1 cos x) dx = cos x sin x + 1 dx cos x dx = cos x sin x + x I. Lausekkeessa on nyt molemmilla puolilla yhtälöä etsitty integraali I. Siirretään ne samalle puolelle, jolloin saadaan I = x + cos x sin x, ja edelleen I = 1 x + cos x sin x) + C. b) Sopiva trigonometrian kaava on kaksinkertaisen kulman kosinin kaava cos x = cos x 1, josta saadaan cos x = 1 + cos x)/. 1 1 I = cos x dx = 1 + cos x) dx = dx + 1 cos x dx. Ratkaistaan näistä jälkimmäinen integraali sijoituksella x = t, josta differentioimalla saadaan dx = dt, eli dx = 1 dt. Saadaan I = 1 x + 1 1 cos t dt = 1 x + 1 4 sin t = 1 x + 1 sin x. 4 Muistetaan vielä että sin x sin x cos x jolloin saadaan sama muoto kuin a)-kohdassa: I = 1 x + 1 sin x cos x + C. 1

MS-A17 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 CHEM) Laskuharjoitus 4lv, kevät 16. Tehtävä: Laske osittaisintegroinnilla a) x cos x dx, b) x 3 e x dx, c) x ax + b dx. Ratkaisu: Tämän tehtävän integraaleissa on kaikissa jonkin x:n funktion tulo x:n potenssin x n kanssa. Tällaisessa tapauksessa valitaan osittaisintegroitaessa fx) = x n, jolloin saatavassa uudessa integraalissa x:n potenssi pienenee yhdellä; tätä toistetaan kunnes saavutetaan funktio jonka integraali tiedetään, tai osataan laskea muuten. a) Valitaan siis fx) = x ja g x) = cos x, jolloin f x) x ja gx) = sin x. I a = x cos x dx = x sin x x sin x dx. Osittaisintegroidaan uudestaan saatu integraali: nyt fx) x ja g x) = sin x, jolloin f x) ja gx) = cos x. x sin x dx = x cos x cos x) dx = x cos x + sin x. Näin saadaan I a = x sin x x cos x + sin x) + C = x sin x + x cos x sin x + C. b) Valitaan fx) = x 3 ja g x) = e x, jolloin f x) = 3x ja gx) = e x. I b = x 3 e x dx = x 3 e x 3x e x ) dx = x 3 e x + 3 x e x dx. Osittaisintegroidaan uudestaan, fx) = x ja g x) = e x, jolloin f x) x ja gx) = e x : x e x dx = x e x x e x ) dx = x e x + xe x dx. Osittaisintegroidaan kolmannen kerran: fx) = x ja g x) = e x, jolloin f x) = 1 ja gx) = e x : xe x dx = xe x 1 e x ) dx = xe x + e x dx = xe x e x. Kootaan tulos: I b = x 3 e x + 3 x e x + ) xe x dx + C = x 3 e x + 3 x e x + xe x e x ) ) + C = x 3 e x 3x e x 6xe x 6e x + C = e x x 3 + 3x + 6x + 6) + C.

MS-A17 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 CHEM) Laskuharjoitus 4lv, kevät 16 c) Kaksi erillistä tapausta: a ja a =. a : Valitaan fx) = x ja g x) = ax + b, jolloin f x) = 1. gx) voidaan laskea sijoituksella t = ax + b, mistä differentioimalla saadaan dt = a dx, eli dx = 1 a dt: ax gx) = g x) dx = + b dx t 1 = a dt = 1 t 1/ dt a = 1 t 3/ a 3/ 3a t3/ 3a ax + b)3/. Varsinaisesta integraalistamme saadaan siis osittaisintegroimalla I c = x ax + b dx 3a xax + b)3/ 1 3a ax + b)3/ dx 3a xax + b)3/ ax + b) 3/ dx. 3a Näin syntynyt integraali voidaan laskea samaan tapaan kuin gx) edellä, samalla sijoituksella; erona on vain t:n potenssi joka edellä oli 1/, nyt 3/. I c 3a xax + b)3/ 3a 5a ax + b)5/ + C 15a ax + b)3/ 5ax ax + b)) + C 15a ax + b)3/ 3ax b) + C a = : Nyt integraali sievenee paljon yksinkertaisemmaksi. I c = x ax + b dx = x x + b dx = x b dx = 3. Tehtävä: Määritä x α ln x dx kaikilla arvoilla α R. Ratkaisu: Oleellista tässä on miten x α integroituu α:n eri arvoilla: kun α 1 : x α dx = 1 α + 1 xα+1, 1 kun α = 1 : x α dx = dx = ln x. x 3 b x + C.

MS-A17 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 CHEM) Laskuharjoitus 4lv, kevät 16 α 1: Osittaisintegrointi, valitaan fx) = ln x ja g x) = x α, jolloin f x) = 1/x ja gx) = 1 α = 1: Nyt α+1 xα+1. I α = x α ln x dx 1 α + 1 ln x x α+1 x α + 1 dx α + 1 ln x 1 x α dx α + 1 α + 1 ln x 1 x α+1 α + 1 α + 1 + C ln x 1 ) + C. α + 1 α + 1 I 1 = 1 ln x dx. x Osittaisintegrointi, valitaan fx) = ln x ja g x) = 1/x, jolloin f x) = 1/x ja gx) = ln x. 1 I 1 = ln x) x ln x dx = ln x) I 1. Siirretään molemmat I 1 :t samalle puolelle, saadaan I 1 = ln x) ja edelleen I 1 = 1 ln x) + C. 4. Tehtävä: Johda osittaisintegroinnilla palautuskaava määrätylle integraalille π/ sin n x dx n =, 1,,... ). Ratkaisu: Lasketaan kaksi ensimmäistä helppoa) tapausta erikseen ja varsinainen palautuskaava n:n arvoille n. n = : n = 1 : I = π/ sin x dx = π/ 1 dx = / π/ x = π. I 1 = π/ sin x dx = / π/ cos x = cos π/) + cos ) = + 1 = 1. 4

MS-A17 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 CHEM) Laskuharjoitus 4lv, kevät 16 n : Kirjoitetaan I n muodossa π/ sin n 1 x sin x dx. Osittaisintegroidaan tämä valitsemalla fx) = sin n 1 x ja g x) = sin x, jolloin f x) = n 1) sin n x cos x ja gx) = cos x. / π/ sin n 1 x cos x ) π/ n 1) sin n x cos x cos x) dx = sin n 1 π ) cos π ) + sinn 1 ) cos ) + n 1) = + + n 1) = n 1) π/ π/ sin n x1 sin x) dx sin n x dx n 1) = n 1)I n n 1)I n. Siirretään I n -termit samalle puolelle yhtälöä: π/ sin n x dx π/ sin n x cos x dx I n + n 1) n 1)I n n n 1)I n n 1 n I n n ) Tällä palautuskaavalla voidaan nyt helposti laskea integraalin I n arvoja eri n:n arvoilla: I 1 I = 1 π = π 4, I 3 = 3 1 3 I 1 3 1 3, I 4 = 4 1 4 I = 3 4 π 4 = 3π 16, I 5 = 5 1 5 I 3 = 4 5 3 = 8 15, jne. 5