Vastaa kaikkiin kysymyksiin (kokeessa ei saa käyttää laskinta)

Samankaltaiset tiedostot
Vektorianalyysi II (MAT21020), syksy 2018

Oletetaan ensin, että tangenttitaso on olemassa. Nyt pinnalla S on koordinaattiesitys ψ, jolle pätee että kaikilla x V U

Ratkaisu: 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,...

Kuva 1: Funktion f tasa-arvokäyriä. Ratkaisu. Suurin kasvunopeus on gradientin suuntaan. 6x 0,2

Tehtävä 1. Näytä, että tason avoimessa yksikköpallossa

, on säännöllinen 2-ulotteinen pinta. Määrää T x0 pisteessä x 0 = (0, 1, 1).

3.4 Käänteiskuvauslause ja implisiittifunktiolause

Oletetaan sitten, että γ(i) = η(j). Koska γ ja η ovat Jordan-polku, ne ovat jatkuvia injektiivisiä kuvauksia kompaktilta joukolta, ja määrittävät

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

a) on lokaali käänteisfunktio, b) ei ole. Piirrä näiden pisteiden ympäristöön asetetun neliöruudukon kuva. VASTAUS:

13. Ratkaisu. Kirjoitetaan tehtävän DY hieman eri muodossa: = 1 + y x + ( y ) 2 (y )

MAT21020 Vektorianalyysi II (5op) Syksy 2018

Antti Rasila. Kevät Matematiikan ja systeemianalyysin laitos Aalto-yliopisto. Antti Rasila (Aalto-yliopisto) MS-A0204 Kevät / 16

HY, MTO / Matemaattisten tieteiden kandiohjelma Todennäköisyyslaskenta IIa, syksy 2018 Harjoitus 3 Ratkaisuehdotuksia.

Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu Matematiikan ja systeemianalyysin laitos

Vektorianalyysi II MAT21020

MS-A0204 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (ELEC2) Luento 6: Ääriarvojen luokittelu. Lagrangen kertojat.

Ville Suomala VEKTORIANALYYSIN JATKOKURSSI

0 kun x < 0, 1/3 kun 0 x < 1/4, 7/11 kun 1/4 x < 6/7, 1 kun x 1, 1 kun x 6/7,

Kuvaus. Määritelmä. LM2, Kesä /160

MS-A0207 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 Luento 5: Gradientti ja suunnattu derivaatta. Vektoriarvoiset funktiot. Taylor-approksimaatio.

MS-A0205/MS-A0206 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 Luento 3: Osittaisderivaatta

MS-A0205/MS-A0206 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 Luento 6: Ääriarvojen luokittelu. Lagrangen kertojat.

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

Matematiikan tukikurssi

Vektorilaskenta, tentti

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

f(x 1, x 2 ) = x x 1 k 1 k 2 k 1, k 2 x 2 1, 0 1 f(1, 1)h 1 = h = h 2 1, 1 12 f(1, 1)h 1 h 2

JYVÄSKYLÄN YLIOPISTO. Integraalilaskenta 2 Harjoitus Olkoon A := {(x, y) R 2 0 x π, sin x y 2 sin x}. Laske käyräintegraali

Lineaarikuvausten. Lineaarikuvaus. Lineaarikuvauksia. Ydin. Matriisin ydin. aiheita. Aiheet. Lineaarikuvaus. Lineaarikuvauksen matriisi

4.3.7 Epäoleellinen integraali

Matematiikan peruskurssi (MATY020) Harjoitus 10 to

peitteestä voidaan valita äärellinen osapeite). Äärellisen monen nollajoukon yhdiste on nollajoukko.

Matriisilaskenta, LH4, 2004, ratkaisut 1. Hae seuraavien R 4 :n aliavaruuksien dimensiot, jotka sisältävät vain

JATKUVUUS. Funktio on jatkuva jos sen kuvaaja voidaan piirtää nostamatta kynää paperista.

Funktioista. Esimerkki 1

Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu Matematiikan ja systeemianalyysin laitos

3.1 Lineaarikuvaukset. MS-A0004/A0006 Matriisilaskenta. 3.1 Lineaarikuvaukset. 3.1 Lineaarikuvaukset

Selvästi. 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

Derivaatan sovellukset (ääriarvotehtävät ym.)

Vektorianalyysi I MAT Luennoitsija: Ritva Hurri-Syrjänen Luentoajat: ti: 14:15-16:00, to: 12:15-14:00 Helsingin yliopisto 23.

Polkuintegraali yleistyy helposti paloitain C 1 -poluille. Määritelmä Olkoot γ : [a, b] R m paloittain C 1 -polku välin [a, b] jaon

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

Analyysi 1. Harjoituksia lukuihin 4 7 / Syksy Tutki funktion f(x) = x 2 + x 2 jatkuvuutta pisteissä x = 0 ja x = 1.

Rautaisannos. Simo K. Kivelä

2.6 Funktioiden kuvaajat ja tasa-arvojoukot

Vektorianalyysi I MAT21003

LUKU 4. Pinnat. (u 1, u 2 ) ja E ϕ 2 (u 1, u 2 ) := ϕ u 2

Topologia I Harjoitus 6, kevät 2010 Ratkaisuehdotus

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

Matematiikan tukikurssi

Pisteessä (1,2,0) osittaisderivaatoilla on arvot 4,1 ja 1. Täten f(1, 2, 0) = 4i + j + k. b) Mihin suuntaan pallo lähtee vierimään kohdasta

Pienimmän neliösumman menetelmä

Mikäli funktio on koko ajan kasvava/vähenevä jollain välillä, on se tällä välillä monotoninen.

Epälineaaristen yhtälöiden ratkaisumenetelmät

l 1 2l + 1, c) 100 l=0 AB 3AC ja AB AC sekä vektoreiden AB ja

3.3 Funktion raja-arvo

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

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

Matematiikka B1 - avoin yliopisto

Tutki, onko seuraavilla kahden reaalimuuttujan reaaliarvoisilla funktioilla raja-arvoa origossa: x 2 + y 2, d) y 2. x + y, c) x 3

Johdatus matemaattiseen päättelyyn

MATEMATIIKAN PERUSKURSSI II

MATP153 Approbatur 1B Harjoitus 5 Maanantai

KOMPLEKSIANALYYSI I KURSSI SYKSY 2012

MATP153 Approbatur 1B Ohjaus 2 Keskiviikko torstai

MATEMATIIKAN JA TILASTOTIETEEN LAITOS

saadaan kvanttorien järjestystä vaihtamalla ehto Tarkoittaako tämä ehto mitään järkevää ja jos, niin mitä?

Matematiikan perusteet taloustieteilij oille I

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

Johdatus reaalifunktioihin P, 5op

Matematiikka B1 - TUDI

MAA7 Kurssikoe Jussi Tyni Tee B-osion konseptiin pisteytysruudukko! Kaikkiin tehtäviin välivaiheet näkyviin! Laske huolellisesti!

MATEMATIIKAN PERUSKURSSI I Harjoitustehtäviä syksy Millä reaaliluvun x arvoilla. 3 4 x 2,

Vektorianalyysi I MAT Luennoitsija: Ritva Hurri-Syrjänen Luentoajat: ti: 14:15-16:00, to: 12:15-14:00 Helsingin yliopisto 21.

Epälineaaristen yhtälöiden ratkaisumenetelmät

MATEMATIIKAN JA TILASTOTIETEEN LAITOS Analyysi I Harjoitus alkavalle viikolle Ratkaisuehdoituksia Rami Luisto Sivuja: 5

Talousmatematiikan perusteet: Luento 14. Rajoittamaton optimointi Hessen matriisi Ominaisarvot Ääriarvon laadun tarkastelu

Derivaatta: funktion approksimaatio lineaarikuvauksella.

4.3 Moniulotteinen Riemannin integraali

VEKTORIANALYYSIN HARJOITUKSET: VIIKKO 4

Tilavuus puolestaan voidaan esittää funktiona V : (0, ) (0, ) R,

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

r > y x z x = z y + y x z y + y x = r y x + y x = r

Algebra I Matematiikan ja tilastotieteen laitos Ratkaisuehdotuksia harjoituksiin 3 (9 sivua) OT

6. Toisen ja korkeamman kertaluvun lineaariset

l 1 2l + 1, c) 100 l=0

MS-C1340 Lineaarialgebra ja differentiaaliyhtälöt

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

MS-A0202 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (SCI) Luento 4: Ketjusäännöt ja lineaarinen approksimointi

Matematiikan ja tilastotieteen laitos Reaalianalyysi I Harjoitus Malliratkaisut (Sauli Lindberg)

Matematiikan tukikurssi

MATP153 Approbatur 1B Harjoitus 6 Maanantai

MAT Laaja Matematiikka 1U. Hyviä tenttikysymyksiä T3 Matemaattinen induktio

JAKSO 2 KANTA JA KOORDINAATIT

1.7 Gradientti ja suunnatut derivaatat

1. Olkoon f :, Ratkaisu. Funktion f kuvaaja välillä [ 1, 3]. (b) Olkoonε>0. Valitaanδ=ε. Kun x 1 <δ, niin. = x+3 2 = x+1, 1< x<1+δ

Ominaisarvoon 4 liittyvät ominaisvektorit ovat yhtälön Ax = 4x eli yhtälöryhmän x 1 + 2x 2 + x 3 = 4x 1 3x 2 + x 3 = 4x 2 5x 2 x 3 = 4x 3.

sin(x2 + y 2 ) x 2 + y 2

LUKU 7. Perusmuodot Ensimmäinen perusmuoto. Funktiot E, F ja G ovat tilkun ϕ ensimmäisen perusmuodon kertoimet ja neliömuoto

Transkriptio:

Helsingin yliopisto, Matematiikan ja tilastotieteen osasto Vektorianalyysi II (MAT22, syksy 28 Kurssitentti, Ma 7228 (RATKAISUEHDOTUKSET Tentaattori: Ville Tengvall (villetengvall@helsinkifi Vastaa kaikkiin kysymyksiin (kokeessa ei saa käyttää laskinta Tarkastellaan reaaliarvoista funktiota f : R 3 R, f(x 4x 2 8x x 2 + 4x 2 2 + x 3 x x 3 (a Määritä funktion f gradientti f(x pisteessä x R 3 (b Määritä funktion f kriittiset pisteet koko avaruudessa R 3 (c Määritä funktion f Hessen matriisi Hes f (x pisteessä x R 3 (d Määritä kohdassa (b löytämiesi kriittisten pisteiden laatu (p (2p (p (2p (a f(x ( f(x, 2 f(x, 3 f(x ( 8x 8x 2 x 3, 8x + 8x 2, x (b Etsitään funktion f kriittiset pisteet (eli gradientin nollakohdat joukossa R 3 : f(x ( 8x 8x 2 x 3, 8x + 8x 2, x (x, x 2, x 3 (,, Eli funktion f ainoa kriittinen piste joukossa R 3 on x (,, (c Hes f (x f(x 2 f(x 3 f(x 2 f(x 2 2 f(x 2 3 f(x 3 f(x 3 2 f(x 3 3 f(x 8 8 8 8 (d Määrätään kriittisen pisteen x (,, laatu luennoilla esitellyn determinanttiehdon (lause 44 avulla Koska det(hes f (x 8 + 8 8 8 ( (x ; f 8 <, niin lauseen 44 nojalla x on satulapiste ja

2 Tarkastellaan avaruuden R 3 osajoukkoa S {x R 3 : x, x 3 > } (a Osoita, että joukko S on avaruuden R 3 sileä, kaksiulotteinen graafipinta (b Määritä pinnan S tangenttitaso T a pisteessä a (, 2, 2 (c Määritä pinnan S normaalisuora N a pisteessä a (, 2, 2 (d Hahmottele joukot S, T a ja N a kuvan avulla (a Määritellään jatkuvasti differentioituva funktio g : B 2 (, R asettamalla g(x, x 2 x 2 x 2 2 Tällöin joukko S G g on sileä, kaksiulotteinen funktion g graafipinta, parametriesityksenään jatkuvasti differentioituva kuvaus ϕ : B 2 (, R 3, ϕ(x ( x, x 2, g(x, x 2 ( x, x 2, x 2 x 2 2, missä rank ( Dϕ(x rank ϕ (x 2 ϕ (x ϕ 2 (x 2 ϕ 2 (x ϕ 3 (x 2 ϕ 3 (x rank x x 2 x2 2 (b Pinnan S pisteessä a ( (, 2, 2 ϕ, 2 }{{} :b tangenttitasolle T a saadaan esitys x 2 x 2 x2 2 2 T a a + span ( ϕ(b, 2 ϕ(b (, 2, 2 + span ( (,,, (,, (c Kohdan (b merkinnöin N a a + span ( ϕ(b 2 ϕ(b ( e, 2, 2 + span e 2 e 3 (, 2, 2 + span(,,

(d x 3 T a N a S a x x 2

3 Olkoot ja polkuja γ :, R 2, γ(t (t, t η :, 2 R 2, η(t (t, t 2 (a Määrittele polkujen γ ja η yhdistetty polku γ η (b Piirrä kuva polun γ η jäljestä (c Laske funktion f : R 2 R, f(x, x 2 x käyräintegraali polun γ η suhteen (a Koska (b γ( (, η(, niin yhdistetty polku γ η voidaan muodostaa ja se on γ η :, + 2 R 2, { γ(t, kun t, (γ η(t η(t, kun t, + 2 { (t, t, kun t, ( t, 2t t 2, kun t, + 2 (, ( 2, (,

(c Koska polut γ ja η ovat selvästi jatkuvasti derivoituvia ja lisäksi yhdistetyt funktiot f γ :, R, (f γ(t t ja f η :, 2 R, (f η(t t ovat suljettujen välien jatkuvina funktioina Riemann-integroituvia, niin funktion f käyräintegraali polun γ η suhteen on määritelty Suora lasku antaa f ds f ds + f ds γ η γ 2 η f(γ(t γ (t dt + t (, dt + ( 2 2 2 + 2 t dt + 2 t 2 t2 + 2 3 8 2 2 f(η(t η (t dt t (, 2t dt t + 4t 2 dt ( 2 ( + 4t 2 3/2 ( 9 3/2 3 2 + 3 6

4 Tarkastellaan yhtälöparia { sin(x + y + cos u sin(y + u + cos v (a Osoita, että kyseisellä yhtälöparilla on pisteen a (,,, ympäristössä muotoa (x, y g(u, v oleva jatkuvasti differentioituva ratkaisu (b Määritä (a-kohdan kuvaukselle g lineaarikuvauksen Dg(, matriisi (a Määritellään jatkuvasti differentioituva kuvaus f : R 4 R 2 asettamalla Tällöin f(x, y, u, v ( sin(x + y + cos u, sin(y + u + cos v Df(x, y, u, v ja erityisesti cos(x + y cos(x + y sin u cos(y + u cos(y + u sin v mat Df(a Koska f on jatkuvasti differentioituva ja lisäksi matriisin mat D x,y f(a aste on kaksi (sillä det D x,y f(a, niin implisiittifunktiolauseen nojalla annetulla yhtälöparilla on pisteen a (,,, ympäristössä (täsmälleen yksi muotoa (x, y g(u, v oleva ratkaisu, (b Lineaarikuvauksen Dg(, matriisi voidaan ratkaista implisiittisellä derivoinnilla: mat Dg(, mat D x,y f(a mat Du,v f(a