dx = L2 (x + 1) 2 dx x ln x + 1 = L 2 1 L + 1 L ( = 1 ((L + 1)ln(L + 1) L) L k + 1 xk+1 = 1 k + 2 xk+2 = 1 10k+1 k + 2 = 7.

Samankaltaiset tiedostot
y 1 x l 1 1 Kuva 1: Momentti

Kuva 1: Tehtävä 1a. = 2π. 3 x3 1 )

BM20A5800 Funktiot, lineaarialgebra ja vektorit Harjoitus 4, Syksy 2016

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

Ristitulolle saadaan toinen muistisääntö determinantin avulla. Vektoreiden v ja w ristitulo saadaan laskemalla determinantti

Tekijä Pitkä matematiikka Suoran pisteitä ovat esimerkiksi ( 5, 2), ( 2,1), (1, 0), (4, 1) ja ( 11, 4).

Kertausosa. 5. Merkitään sädettä kirjaimella r. Kaaren pituus on tällöin r a) sin = 0, , c) tan = 0,

Suora. Hannu Lehto. Lahden Lyseon lukio

102 Käyrä. Piste ( 3,0 ) on käyrällä, jos ja vain jos sen koordinaatit. Siis piste ( 1, 2) Siis piste ( 3,0 ) ei ole käyrällä.

Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Mallit laskuharjoitukseen 3 /

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

π( f (x)) 2 dx π(x 2 + 1) 2 dx π(x 4 + 2x 2 + 1)dx ) = 1016π 15

Suora. Määritelmä. Oletetaan, että n = 2 tai n = 3. Avaruuden R n suora on joukko. { p + t v t R},

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

Trigonometriaa ja solve-komento GeoGebralla

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

Suorat ja tasot, L6. Suuntajana. Suora xy-tasossa. Suora xyzkoordinaatistossa. Taso xyzkoordinaatistossa. Tason koordinaattimuotoinen yhtälö.

Derivaatan sovellukset (ääriarvotehtävät ym.)

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

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

Suoran yhtälöt. Suoran ratkaistu ja yleinen muoto: Suoran yhtälö ratkaistussa, eli eksplisiittisessä muodossa, on

MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Luento 7: Pintaintegraali ja vuointegraali

Kertaus. Integraalifunktio ja integrointi. 2( x 1) 1 2x. 3( x 1) 1 (3x 1) KERTAUSTEHTÄVIÄ. K1. a)

Kartio ja pyramidi

2.1 Yhdenmuotoiset suorakulmaiset kolmiot

Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu Matematiikan ja systeemianalyysin laitos

z Im (z +1) 2 = 0. Mitkä muut kompleksitason pisteet toteuttavat tämän yhtälön? ( 1) 0 z ( 1) z ( 1) arg = arg(z 0) arg(z ( 1)), z ( 1) z ( 1)

x 5 15 x 25 10x 40 11x x y 36 y sijoitus jompaankumpaan yhtälöön : b)

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

Tee konseptiin pisteytysruudukko! Muista kirjata nimesi ja ryhmäsi. Lue ohjeet huolellisesti!

Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu Matematiikan ja systeemianalyysin laitos

MS-A0202 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (SCI) Luento 2: Usean muuttujan funktiot

Suorien ja tasojen geometriaa Suorien ja tasojen yhtälöt

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

a(t) = v (t) = 3 2 t a(t) = 3 2 t < t 1 2 < 69 t 1 2 < 46 t < 46 2 = 2116 a(t) = v (t) = 50

Havainnollistuksia: Merkitään w = ( 4, 3) ja v = ( 3, 2). Tällöin. w w = ( 4) 2 + ( 3) 2 = 25 = 5. v = ( 3) = 13. v = v.

PYÖRÄHDYSKAPPALEEN PINTA-ALA

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

MS-A0207 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (CHEM) Luento 2: Usean muuttujan funktiot

Pythagoraan polku

MS-A0202 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (SCI) Luento 10: Moninkertaisten integraalien sovelluksia

MS-A0205/MS-A0206 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 Luento 10: Napa-, sylinteri- ja pallokoordinaatistot. Pintaintegraali.

Pyramidi 10 Integraalilaskenta harjoituskokeiden ratkaisut sivu 298 Päivitetty

MS-A0202 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (SCI) Luento 10: Moninkertaisten integraalien sovelluksia

Lineaarialgebra MATH.1040 / trigonometriaa

s = 11 7 t = = 2 7 Sijoittamalla keskimmäiseen yhtälöön saadaan: k ( 2) = 0 2k = 8 k = 4

Gaussin lause eli divergenssilause 1

Vektorien pistetulo on aina reaaliluku. Esimerkiksi vektorien v = (3, 2, 0) ja w = (1, 2, 3) pistetulo on

= 9 = 3 2 = 2( ) = = 2

Pinta-alojen ja tilavuuksien laskeminen 1/6 Sisältö ESITIEDOT: määrätty integraali

763306A JOHDATUS SUHTEELLISUUSTEORIAAN 2 Ratkaisut 1 Kevät y' P. α φ

x (t) = 2t ja y (t) = 3t 2 x (t) + + y (t) Lasketaan pari käyrän arvoa ja hahmotellaan kuvaaja: A 2 A 1

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

Lineaarialgebra MATH.1040 / voima

Diplomi-insinööri- ja arkkitehtikoulutuksen yhteisvalinta 2018 Insinöörivalinnan matematiikan koe, , Ratkaisut (Sarja A)

Juuri 4 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty Kertaus. b) B = (3, 0, 5) K2. ( )

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

Ratkaisut vuosien tehtäviin

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

Tekijä Pitkä matematiikka

TRIGONOMETRISTEN FUNKTIOIDEN KUVAAJAT

(a) Järjestellään yhtälöitä siten, että vasemmalle puolelle jää vain y i ja oikealle puolelle muut

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

yleisessä muodossa x y ax by c 0. 6p

Matematiikan taito 9, RATKAISUT. , jolloin. . Vast. ]0,2] arvot.

Tampereen yliopisto Tietokonegrafiikka 2013 Tietojenkäsittelytiede Harjoitus

Juuri 3 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

Differentiaalilaskennan tehtäviä

1 Kompleksiluvut 1. y z = (x, y) Kuva 1: Euklidinen taso R 2

Juuri 3 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

MS-A0003/A0005 Matriisilaskenta Laskuharjoitus 2 / vko 45

Matemaattisen analyysin tukikurssi

Ratkaisuja, Tehtävät

Differentiaaliyhtälöt I, kevät 2017 Harjoitus 3

Tekijä Pitkä matematiikka Poistetaan yhtälöparista muuttuja s ja ratkaistaan muuttuja r.

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

Avaruusgeometrian perusteita

Avaruuden kolme sellaista pistettä, jotka eivät sijaitse samalla suoralla, määräävät

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 5. viikolle /

DYNAMIIKKA II, LUENTO 5 (SYKSY 2015) Arttu Polojärvi

10. Toisen kertaluvun lineaariset differentiaaliyhtälöt

DI matematiikan opettajaksi: Täydennyskurssi, kevät 2010 Luentorunkoa ja harjoituksia viikolle 11: ti klo 13:00-15:30

Integroimistekniikkaa Integraalifunktio

C. Montako prosenttia pinta-ala kasvaa, jos mittakaava suurenee 5%? a) 5 % b) 7 % c) 9 % d) 10 % e) 15 %

1.1 Vektorit. MS-A0007 Matriisilaskenta. 1.1 Vektorit. 1.1 Vektorit. Reaalinen n-ulotteinen avaruus on joukko. x 1. R n. 1. Vektorit ja kompleksiluvut

Suorista ja tasoista LaMa 1 syksyllä 2009

Preliminäärikoe Tehtävät Pitkä matematiikka / 3

Solmu 3/2001 Solmu 3/2001. Kevään 2001 ylioppilaskirjoitusten pitkän matematiikan kokeessa oli seuraava tehtävä:

5 Rationaalifunktion kulku

MS-A0002 Matriisilaskenta Luento 1:Vektorit ja lineaariyhdistelyt

Geometrian kertausta. MAB2 Juhani Kaukoranta Raahen lukio

Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Mallit 2 (alkuviikko) / Syksy 2016

Vapaus. Määritelmä. jos c 1 v 1 + c 2 v c k v k = 0 joillakin c 1,..., c k R, niin c 1 = 0, c 2 = 0,..., c k = 0.

Sovellutuksia Pinta-alan ja tilavuuden laskeminen Keskiö ja hitausmomentti

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

Transkriptio:

BM2A582 - Integraalilaskenta ja sovellukset Harjoitus 5, Kevät 26. a Lumikuiorman massa-alkio kohdassa on λd L2 + 2 d, joten kokonaismassa on Momentti suoran suhteen on L L 2 L m d L2 + 2 d + 2 / L L 2 + L 2 L + + L 2 L + L L 2 M + 2 d / L L 2 + ln + + L 2 + lnl + L + Painopiste on siis c M m L2 L+ + lnl + L 2 + L+ + L + lnl + L L + L + lnl + L L b Nt massa-alkio on dm λd k d, joten kokonaismassa on m k d Momentti suoran suhteen on Painopiste on siten M k+ d M m k+2 k+2 k+ / / k + k+ k + k+ k + 2 k+2 k + 2 k+2 + k k+ k + 2 7.5 k + 7.5k + 5 2.5k 5 k 2

2 6 4 Kuva : Tehtävä 2a 2. a Seinän pinta-ala-alkio on da hds h + 2 d + 4 2 d, joten pinta-ala välillä [, 4] on A 8 4 / 4 da + 4 2 2 d 2 3 + 42 3 2 2 65 65 + 4 2 d b Aikavälillä [,5] ämpärin ja siinä olevan veden massa noudattaa funktiota mt 6 t. Olkoon ämpärin korkeus hetkellä t t. Ämpäriä nostetaan nopeudella v 2 min m, joten 2t ja t 2. Siten ämpärin massa korkeuden funktiona on m 6 2. Kun ämpäriä nostetaan d verran, tehdään tötä dw Fd mgd 6 2 gd. Nostettaessa ämpäri metrin korkeuteen tehdään tötä W g dw g / 6 4 2 g6 25 35g 35 9.8 324.35 6 2 d

2,4, 3 3 5 + 4 5 2 2 3, Kuva 2: Tehtävä 3a 3. a Olkoon levn pinta-alatihes k. Kolmion pinta-ala on A / 3 d + 3 2 d 3 5 + 4 5 + 3 d + 4 3 2 + 4 / 2 5 d + 26 3 + 42 5 28 + 28 5 7 Siten levn massa on m ka 7k. Levn momentti -suunnassa on M k k k 3 5 + 4 5 2 7 2 + 4 5 d k 3 d + k 3 2 d 4 5 + 4 d + k 7 5 5 + 4 5 / 4 45 3 + 7 / 2 5 2 + k 7 5 3 + 7 5 2 42 5 63 5 56 5 + 28 5 7 3 k d d Ratkaistaan suorat, 2, 3 :n suhteen, jolloin saadaan, 2 2 ja 3 5 3 4 3. Levn momentti -suunnassa on siis M k 2 d + k 2 3 d 4 k 2 + 3 d + k 2 5 3 + 4 d 3 / 7 / 4 k 6 3 + k 78 3 + 46 2 7 k 6 224 9 + 2 3 + 7 8 4 6 35 3 k

Levn painopisteen -koordinaatti on ja -koordinaatti c M m 7 3 k 7k 3 c M m 35 3 k 7k 5 3 Painopisteestä nähdään, että levn tihes k ei vaikuta siihen. Näin kä aina, kun painopistettä lasketaan homogeeniselle, tasapaksulle levlle, jolloin tihettä ei tarvitse ottaa huomioon ja massan tilalla painopisteen laskemisessa voi kättää suoraan pinta-alaa. a 2 a b Kuva 3: Tehtävä 3b b Oletetaan ksinkertaistamisen vuoksi, että a > ja b >. Levn pinta-ala on A b Levn momentti -akselin suunnassa on ja -suunnassa M M ab 2 / ab 2 b Painopisteen -koordinaatti on a 2 d a 2 d b b d a 2 b2 2 5 a 5 2 / b a 3 3 a 3 b3 a 3 d ab 2 / b a 4 4 a 4 b4 b 3 2 d a 2 a2 b 5 2 5 a2 b 5 a2 b 5 ja -koordinaatti c M a A 4 b 4 a 3 3 b3 4 b c M A a 2 b 5 a 3 3 b3 ab2 Tulos pätee, vaikka a tai b olisivat negatiivisia.

5. Kuvassa 5 öljtankin keskikohta on sijoitettu origoon, joten tankki ja putki lttävät korkeudelle 3 ja tankin alin kohta on pisteessä,. 8 4 d Kuva 4: Tehtävä 4 4. a Kun nostetaan d osuus ketjua s matkan verran, tehdään tötä dw sdf sgdm sgρd.8gsd. Kun ketju nostetaan katolle, jokainen d nostetaan korkeudelta korkeudelle 8, joten s 8. Tehtävä tö on W 8.8g dw / 8 8 8 2 2.9 8 2 g 576g.8g8 d b Nt ketjusta nostetaan katolle vain puolet. Voidaan ajatella, että alempi puolisko ketjusta nostetaan katolle ja lempi ps paikoillaan, joten tö on W.8g dw / 4 8 2 2.8 24g 432g.8g8 d 3, 2 + 2 dv, Kuva 5: Tehtävä 5

Kun tankissa korkeudella oleva tilavuus dv nostetaan korkeudelle 3, tehtävä tö on dw sdf sgdm sgρdv sgρ π 2 d gρπ3 2 d gρπ3 3 2 + 3 d. Kun kaikki ölj nostetaan maanpinnalle, tehdään tö W dw gρπ 3 3 2 + 3 d 4 2 d 2 2 Kuva 6: Tehtävä 6 6. Koska kappale on -akselin suhteen smmetrinen, sijaitsee sen painopiste -akselilla. -koordinaatin selvittämiseksi lasketaan kappaleen massa ja momentti -suunnassa. Kappaleen massa-alkio on dm ρda k 2d 2k 4 d, joten kokonaismassa on Kappaleen momentti on M m 2k 2k / 4 / 4 Painopisteen -koordinaatti on siten dm 2k 24 3/2 5 4 d dm 2k 2 4 d 24 3/2 5 c M m 8 2k 28 5 5 2 + 48 + 28 2k 248 5 248 2k 5 2k 28 5 7. a Smmetrian perusteella voidaan todeta painopisteen - ja z-koordinaattien olevan nolla. - koordinaatin laskemiseksi on selvitettävä paaden tilavuus koska paasi on homogeeninen, ei tarvitse laskea massaa ja paateen -suunnassa vaikuttava momentti eli momentti suoran suhteen. Paaden tilavuus on V 2 d 4 2d / 2 6 7 4 2 4π

Momentti on M / 2 Painopisteen -koordinaatti on siten ja painopiste on, 2 3,. π 2 d 2 2 23 3 8 3 π c M V 8 3 π 4π 2 3 4 2d b Edelleen smmetrian perusteella ja z. Nt on laskettava paaden massa, sillä vuori ei ole homogeeninen. m ρdv + 4 2d + 4 2 + 4 + 2 d + Momentti on M / 2 / 2 6πln3 dm 4 2 + 4ln + 2 ln + + 4 2d + 4 2 2 + 4 + 2 2 d + 2 2 2 3 3 + 4 ln + 2 32 3 6ln3 Painopisteen -koordinaatti on ja painopiste on, 6 9ln3,. 2 c M m 32 3 6ln3 6 6π ln3 9ln3.62 2 + ln + 8. a P kαa k π 3

α Kuva 7: Tehtävä 8b 2 + 2 r 2 b Tapaus : Auringonsäteet tulevat vaakasuoraan luotaimen vaippaan nähden: Säteet tulevat vaakasuoraan lieriön vaippaan nähden, joten niitä osuu vain puolikkaalle vaipasta. Kuvassa 7 on esitett neljäsosa vaipasta ja tulokulman α muodostuminen. Koska vaippa on smmetrinen -akselin suhteen, voidaan laskea teho neljäsosalle vaipasta ja kertoa se kahdella. Koska säteet tulevat -akselin suuntaisesti, on tanα f, joten α arctan, r 2 2 missä vaipan säde r.5 m. Kun auringonsäteet osuvat pinta-alaan da, tuotetaan tehoa dp kαda kαhds kharctan + 2 r 2 2 r 2 2 d missä h.6 m on luotaimen korkeus. Luotaimen aurinkopaneelit tuottavat siis tehon r r P 2 dp 2kh arctan + 2 r 2 2 r 2 2 d Tapaus 2: Auringonsäteet tulevat 4 kulmassa luotaimen kattoon nähden: Nt on ajateltava auringonsäteitä suorina l avaruudessa. Tulokulma α on tämän suoran ja luotaimen vaipan tangenttitason välinen kulma. Kulma voidaan laskea vähentämällä suorasta kulmasta tangenttitason normaalivektorin ja suoran l suuntavektorin välinen kulma. Tangenttitason normaalivektori on samalla tangenttisuoran normaalivektori. Eräs tangenttisuoran suuntavektori on i + f j, joten eräs normaalivektori on n f i + j. Jos tahdotaan pitää laskelmat mahdollisimman samanlaisena kuin edellisessä tapauksessa, oletetaan että suoran l suuntavektorin v v i + v 2 j + v 3 k j komponentin kerroin v 2. Tällöin suuntavektorin ja vektorin i välinen kulma on 4 2π 9. Olkoon v, jolloin v cos 2π 9 ja v3 cos 2 2π 9. Siten kulmalle α saadaan vektoreiden n ja v välisen kulman kosinin kaavaa kättäen π f cos 2 α cos 2π 9 + f 2 α f 2 arccos cos 2π 9 + f 2 2 arccos cos 2π r 2 2 9 + 2 r 2 2

Vaipassa olevien paneelien tuottama teho on siis r r P 2 dp 2kh π 2 arccos cos 2π r 2 2 9 + 2 + 2 r 2 2 d r 2 2 Lisäksi luotaimen kattoon tulevat auringon säteet tuottavat tehon P kαa k 2 9 π π.52 8 kπ2