MATP153 Approbatur 1B Harjoitus 3, ratkaisut Maanantai

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

MATP153 Approbatur 1B Harjoitus 6 Maanantai

3 Lukujonon raja-arvo

Todista raja-arvon määritelmään perustuen seuraava lause: Jos lukujonolle a n pätee lima n = a ja lima n = b, niin a = b.

Analyysi 1. Harjoituksia lukuihin 1 3 / Syksy Osoita täsmällisesti perustellen, että joukko A = x 4 ei ole ylhäältä rajoitettu.

MATP153 Approbatur 1B Ohjaus 2 Keskiviikko torstai

3 Lukujonon raja-arvo

MS-A0102 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1

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

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

Perustehtävät. Kompleksitehtävät, 10/9/2005, sivu 1 / 10. Tehtävä 1. Sievennä 1.

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

1. Piirrä kompleksitasoon seuraavat matemaattiset objektit/alueet.

Jonot. Lukujonolla tarkoitetaan ääretöntä jonoa reaalilukuja a n R, kun indeksi n N. Merkitään. (a n ) n N = (a n ) n=1 = (a 1, a 2, a 3,... ).

Kompleksiluvut., 15. kesäkuuta /57

A = (a 2x) 2. f (x) = 12x 2 8ax + a 2 = 0 x = 8a ± 64a 2 48a x = a 6 tai x = a 2.

MATP153 Approbatur 1B Harjoitus 4 Maanantai

1.1 Vektorit. MS-A0004/A0006 Matriisilaskenta. 1.1 Vektorit. 1.1 Vektorit. Reaalinen n-ulotteinen avaruus on joukko. x 1. R n.

Äärettömät raja-arvot

Valintakoe

2 Funktion derivaatta

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

5 Differentiaalilaskentaa

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

1 Kompleksiluvut. Kompleksiluvut 10. syyskuuta 2005 sivu 1 / 7

a) z 1 + z 2, b) z 1 z 2, c) z 1 z 2, d) z 1 z 2 = 4+10i 4 = 10i 5 = 2i. 4 ( 1)

Matematiikan peruskurssi 2

Luku 4. Derivoituvien funktioiden ominaisuuksia.

MS-A0003/A0005 Matriisilaskenta Laskuharjoitus 2 / vko 45

Matemaattisen analyysin tukikurssi

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

Matematiikan peruskurssi 2

Lukujoukot. Luonnollisten lukujen joukko N = {1, 2, 3,... }.

Analyysi I. Visa Latvala. 3. joulukuuta 2004

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 2. viikolle /

5 Funktion jatkuvuus ANALYYSI A, HARJOITUSTEHTÄVIÄ, KEVÄT Määritelmä ja perustuloksia. 1. Tarkastellaan väitettä

(a) Kyllä. Jokainen lähtöjoukon alkio kuvautuu täsmälleen yhteen maalijoukon alkioon.

3 Derivoituvan funktion ominaisuuksia

Juuri 12 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

Kompleksiluvut Kompleksitaso

Vastaus: 10. Kertausharjoituksia. 1. Lukujonot lim = lim n + = = n n. Vastaus: suppenee raja-arvona Vastaus:

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

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

LASKIN ON SALLITTU ELLEI TOISIN MAINITTU! TARKISTA TEHTÄVÄT KOKEEN JÄLKEEN JA ANNA PISTEESI RUUTUUN!

6. Toisen ja korkeamman kertaluvun lineaariset

1. Viikko. K. Tuominen MApu II 1/17 17

Täydellisyysaksiooman kertaus

MATP153 Approbatur 1B Harjoitus 5 Maanantai

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)

5 Funktion jatkuvuus ANALYYSI A, HARJOITUSTEHTÄVIÄ, KEVÄT Määritelmä ja perustuloksia

H5 Malliratkaisut - Tehtävä 1

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

2 Yhtälöitä ja epäyhtälöitä

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

Matemaattisen analyysin tukikurssi

Derivaattaluvut ja Dini derivaatat

Sarjoja ja analyyttisiä funktioita

Toispuoleiset raja-arvot

Matemaattisen analyysin tukikurssi

Matriisilaskenta Luento 10: Polaarimuoto ja kompleksilukujen geometriaa

Matematiikan tukikurssi

2 Funktion derivaatta

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 3

(a) avoin, yhtenäinen, rajoitettu, alue.

Funktiojonot ja funktiotermiset sarjat Funktiojono ja funktioterminen sarja Pisteittäinen ja tasainen suppeneminen

BM20A5800 Funktiot, lineaarialgebra ja vektorit Harjoitus 4, Syksy 2016

Funktion raja-arvo ja jatkuvuus Reaali- ja kompleksifunktiot

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

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

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

Funktio 1. a) Mikä on funktion f (x) = x lähtöjoukko eli määrittelyjoukko, kun 0 x 5?

HY / Avoin yliopisto Johdatus yliopistomatematiikkaan, kesä 2015 Harjoitus 5 Ratkaisuehdotuksia

KERTAUS KERTAUSTEHTÄVIÄ K1. P( 1) = 3 ( 1) + 2 ( 1) ( 1) 3 = = 4

Kompleksiluvut. JYM, Syksy /99

Yhtälön oikealla puolella on säteen neliö, joten r. = 5 eli r = ± 5. Koska säde on positiivinen, niin r = 5.

Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu Matematiikan ja systeemianalyysin laitos

Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu Matematiikan ja systeemianalyysin laitos

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

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

1 Reaaliset lukujonot

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

Olkoon funktion f määrittelyjoukkona reaalilukuväli (erityistapauksena R). Jos kaikilla määrittelyjoukon luvuilla x 1 ja x 2 on voimassa ehto:

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

HY / Avoin yliopisto Lineaarialgebra ja matriisilaskenta II, kesä 2015 Harjoitus 1 Ratkaisut palautettava viimeistään maanantaina klo

Käy vastaamassa kyselyyn kurssin pedanet-sivulla (TÄRKEÄ ensi vuotta ajatellen) Kurssin suorittaminen ja arviointi: vähintään 50 tehtävää tehtynä

Tehtävä 2. Osoita, että seuraavat luvut ovat algebrallisia etsimällä jokin kokonaislukukertoiminen yhtälö jonka ne toteuttavat.

Tehtävien ratkaisut

Helsingin, Itä-Suomen, Jyväskylän, Oulun, Tampereen ja Turun yliopisto Matematiikan valintakoe klo 10 13

1.6. Yhteen- ja vähennyslaskukaavat

Injektio (1/3) Funktio f on injektio, joss. f (x 1 ) = f (x 2 ) x 1 = x 2 x 1, x 2 D(f )

10. Toisen kertaluvun lineaariset differentiaaliyhtälöt

määrittelyjoukko. log x piirretään tangentti pisteeseen, jossa käyrä leikkaa y-akselin. Määritä millä korkeudella tangentti leikkaa y-akselin.

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

Funktiot. funktioita f : A R. Yleensä funktion määrittelyjoukko M f = A on jokin väli, muttei aina.

Kompleksilukujen alkeet

MS-A0107 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (CHEM)

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

Korkeamman asteen polynomifunktio

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

Tehtävä 1. Oletetaan että uv on neliö ja (u, v) = 1. Osoita, että kumpikin luvuista u ja v on. p 2j i. p j i

Transkriptio:

MATP53 Approbatur B Harjoitus 3, ratkaisut Maanantai 6..5. (Teht. 5 ja s. 4.) Olkoot z = + y i ja z = + y i. Osoita, että (a) z + z = z +z, (b) z z = z z, (c) z z = z ja (d) z = z z, kun z. (a) z + z = + y i + + y i = + + (y + y )i = + (y + y )i = y i + y i = z + z (b) z z = ( + y i)( + y i) = y y + ( y + y )i = y y ( y + y )i = ( y i) + y ( y i) = ( y i) + y ( i + y )i = ( y i) + y i( + y i) = ( y i)( y i) = z z (c) z z = ( + y i)( y i) = y i + y i y i = y i = + y = z (d) Olkoon z. Edellisen kohdan nojalla z = z z z = z z. Toinen tapa (suoraan laskemalla): z = + y i = y i ( + y i)( y i) = y i + y. (Teht. 7 s. 4.) Sievennä (eli esitä muodossa + yi): = z z. (a) ( + i) 3, (b) i (+i)( 3i), (c), (d) 3 + ja (e) +. +i ( i)(3+i) i 5i +i i (a) (+i) 3 = (+i)(+i)(+i) = 3 +3 i+3 i +i 3 = 8+i 6 = +i (b) i + i = ( i) ( + i)( i) = i + i = 4 4i i 4 + = 3 4i 5 = 3 5 4 5 i (c) (d) (e) ( + i)( 3i) ( i)(3 + i) 3i + 4i 6i = 6 + 4i 3i i = 8 + i 8 + i = (= + i) 3 i + 5i = 3i i + i 5i = 3i + i 5 = 5i 5 i 5 = 7i 5 = 7 5 i + i + i = i i + + i i = + i + i + =

3. (Teht. 3 s. 4.) Olkoon z = + 3i. Määrää (a) luvun z napakoordinaattiesitys, (b) luvut z, z 3 ja z sekä (c) luku w, jolle w = z. (a) Napakoordinaatit r ja θ ovat r = z = ( ) + ( 3) = 4 + 4 3 = 4 ja θ = arg(z) eli sin θ = 3 = 3 ja cos θ = =, josta nähdään, että r r θ = π π = π. Siis napakoordinaattimuodossa z = 4(cos π + i sin π). 3 3 3 3 (b) De Moivren kaavan ja kohdan (a) avulla ja z = r (cos θ + i sin θ) = 4 (cos 4π 3 + i sin 4π 3 ) = 6(cos 4π 3 + i sin 4π 3 ) = 6( 3 i) = 8 8 3i z 3 = r 3 (cos 3θ + i sin 3θ) = 4 3 (cos 6π + i sin 6π ) = 64(cos π + i sin π) = 64 3 3 sekä vielä z = z (z 3 ) 3 = 64 3 ( + 3i) = 5488 + 5488 3i. (c) Arvataan (yksi) ratkaisu w = s(cos φ + i sin φ) de Moivren kaavan avulla: etsitään φ ja s, joille w = s (cos φ + i sin φ) = z. Käyttäen (a)-kohdan tulosta saadaan φ = θ = π 3, s = r = eli w = (cos π 3 + i sin π 3 ) = + 3i. Toinenkin ratkaisu löytyy, w = 3i. (Tarkista, että molemmat ovat ratkaisuja.) 4. (Teht. 4 s. 4.) Olkoon w C siten, että w = ja arg(w) = π. Osoita, että 5 (a) w toteuttaa yhtälön z 5 =, (b) myös luvut w, w,..., w 4 toteuttavat yhtälön z 5 =. Piirrä kuva. (a) Merkitsemällä r = w = ja θ = arg(w) = π saadaan de Moivren kaavan 5 avulla w 5 = r 5 (cos 5θ + i sin 5θ) = (cos π + i sin π) =. (b) Vastaavasti w n = r n (cos nθ + i sin nθ), joten edelleen de Moivren kaavaa soveltaen saadaan (w n ) 5 = (r n ) 5 (cos 5nθ + i sin 5nθ) = (cos nπ + i sin nπ) = kaikilla n =, 3,..., 4 ja itse asiassa muillakin n N, n. Kuvassa w punaisella, w vihreällä ja w 3,... w 4 sinisellä:

.5.5 -.5 - -.5 - - -.5 - -.5.5.5 5. (Teht. 6 s. 4.) Määrää vakio a niin, että = on yhtälön 3 a +a = ratkaisu. Mitkä ovat tällöin muut ratkaisut (myös kompleksiset)? Kun =, yhtälö on a + a = eli a a =. Tästä saadaan ratkaistuksi arvot a = ja a =. Arvolla a = alkuperäinen yhtälö on 3 =, josta saadaan ratkaisut (ks. myös tehtävä 4 ja piirrä vastaava kuva ykkösen juurista) =, = cos π 3 + i sin π 3 tai = cos 4π 3 + i sin 4π 3. Arvolla a = alkuperäinen yhtälö on 3 + = ( ) + ( ) = ( + )( ) = + = tai = = tai = = ±i tai =. 6. (Teht. 7 s. 4.) Ratkaise yhtälöryhmä { + y =, + y = 3. Sijoittamalla ylemmästä yhtälöstä saatu y = alempaan saadaan + ( ) = 3 + + = 3 = 6 =, josta joko jakamalla tekijöihin tai ratkaisukaavalla saadaan = 3 tai =. Yhtälön y = avulla saadaan siis yhtälöparin ratkaisuiksi parit = 3, y = ja =, y = 3. Miten tämä liittyy seuraavaan kuvaan?

4 3 - - -3-4 -4-3 - - 3 4 7. (Opiskeluteht. s. 44.) Olkoon n = 3n, n =,,... 4n (a) Havainnollista jonoa ( n ) piirtämällä (i) funktion : {,,...} R, (n) = n kuvaaja sekä (ii) joukko { n : n =,,...}. (b) Onko jono ( n ) kasvava, vähenevä, monotoninen, aidosti kasvava, aidosti vähenevä, aidosti monotoninen, ylhäältä rajoitettu, alhaalta rajoitettu tai rajoitettu? (c) Suppeneeko jono, ja mitä raja-arvoa kohti? Perustele väitteesi kahdella tavalla: (i) laskusääntöjen avulla ja (ii) määritelmää käyttäen. (a) (Osa pisteistä puuttuu.).5.5 - -.5 3 4 5 6 -.5.5.75 (b) Koska n = 3n 4n = 3 4 4n

ja >, on 4n 4(n+) n < n+ eli jono on (aidosti) kasvava ja siten aidosti monotoninen. Lisäksi < 3 < 3 kaikilla n =,,..., joten jono on 4 4n 4 sekä ylhäältä että alhaalta rajoitettu ja siten rajoitettu. (c) (i) laskusääntöjen avulla: Koska n, kun n, saadaan n = 3n = 3 = 3 3 = 3, kun n. 4n 4 4n 4 4 n 4 4 4 (ii) määritelmää käyttäen: Olkoon ε >. Nyt n 3 4 = 3 4 4n 3 4 = 4n < ε aina, kun n > 4ε. 8. (Teht. 3 s. 59.) Määrää funktion f() = 3 toispuoleiset raja-arvot nollassa. 4 Onko f() olemassa? Funktion f oikeanpuoleinen raja-arvo nollassa on 3 f() = + + 4 + + ja vasemmanpuoleinen raja-arvo 3 ( ) f() 4 =. 4 ( ) + 6 + 3 3 Koska + f() = 3 olemassa. f(), raja-arvoa f() ei ole 9. (Teht. 4, 7 ja 8 s. 59.) Määrää cos + cos (a), (b) ja (c). + sin (a) Kaksinkertaisen kulman kosinin ja Pythagoraan lauseen avulla saadaan joten cos = cos( ) = cos ( ) sin ( ) = sin ( ), cos sin ( ) sin ( = ) =, koska sin, kun (ja ). Toinen tapa: lavennetaan lausekkeella cos +, jolloin Pythagoraan lauseen avulla saadaan cos cos (cos + ) sin = sin cos + sin (cos + ) = =.

(b) Ensin huomataan, että + cos ( + cos ) ( + cos ) = + cos. Koska cos, on myös cos, ja koska, saadaan voileipälauseen nojalla myös Siis cos + cos, kun. = + cos (c) Koska sin, kun, on myös sin + sin + =. sin = = ja siten, kun (koska = kaikilla > ). Siten ( + sin + Toinen tapa: ) sin sin sin + + + + sin sin + sin = =. + sin + = = ( ) sin + sin + sin. (Teht., ja 3 s. 59.) Määrää ( ) (a) + ), (b) ja (c) ( +. 4 3 (a) Koska on ( ) = = + 3 3 ( + ) =. ja =,

(b) Laventamalla sopivasti, jakamalla tekijöihin ja supistamalla nollaan menevä tekijä pois saadaan -tilanne käsiteltyä: 4 3 ( )( 3 + ) 4 ( 3 )( 3 + ) 3 + ) ( )( 4 4 ( )( 3 + ) 4 ( )( + ) ( 3 + ) 4 = 4 =. ( + ) (Voit myös laventaa lausekkeella + ja sen jälkeen supistaa, jos tekijöihin jakaminen ei tunnu luontevalta.) (c) Laventamalla sopivasti saadaan -tilanne muokattua muotoon, josta raja-arvo voidaan selvittää: ) ) ) ( + ( ( + + + ) ( + + koska ja + + ( + ) ( ) + + + +, kun. =,