1. Laske sivun 104 esimerkin tapaan sellainen likiarvo luvulle e, että virheen itseisarvo on pienempi kuin 10 5.

Samankaltaiset tiedostot
MS-A0107 Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 (CHEM)

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

exp(x) = e x x n n=0 v(x, y) = e x sin y

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

Muutoksen arviointi differentiaalin avulla

jakokulmassa x 4 x 8 x 3x

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

n. asteen polynomilla on enintään n nollakohtaa ja enintään n - 1 ääriarvokohtaa.

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

Matematiikan tukikurssi

S SÄHKÖTEKNIIKKA Kimmo Silvonen

3 TOISEN KERTALUVUN LINEAARISET DIFFERENTIAALIYHTÄLÖT. y + p(x)y + q(x)y = r(x) (1)

Differentiaaliyhtälöt, Syksy 2015 Harjoitus 2, Ratkaisut Ratkaise separoituvat differentiaaliyhtälöt. a) y = y

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

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

BM20A5810 Differentiaalilaskenta ja sovellukset Harjoitus 5, Syksy 2016

ELEMENTTIMENETELMÄN PERUSTEET SESSIO 19: Gaussin integrointi emojanan alueessa.

Jakso 10. Tasavirrat. Tasaantumisilmiöt. Vaihtovirrat. Sarja- ja lineaaripiirit. Maxwellin yhtälöt. (Kuuluu kurssiin Sähkömagnetismi, LuTK)

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

4 KORKEAMMAN KL:N LINEAARISET DIFFERENTIAALIYHTÄLÖT

Rahoitusriskit ja johdannaiset Matti Estola Luento 5. Termiinihinnan määräytyminen

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

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

Insinöörimatematiikka D

x j x k Tällöin L j (x k ) = 0, kun k j, ja L j (x j ) = 1. Alkuperäiselle interpolaatio-ongelmalle saadaan nyt ratkaisu

Funktion määrittely (1/2)

Juuri 12 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

Ax 0 mm Bx mm Cx 1800 Ay 0 mm By mm Cy 0

Integroimistekniikkaa Integraalifunktio

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,

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

Matematiikan tukikurssi: kurssikerta 12

Numeeriset menetelmät TIEA381. Luento 11. Kirsi Valjus. Jyväskylän yliopisto. Luento 11 () Numeeriset menetelmät / 37

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

Numeerinen integrointi ja derivointi

Kaikkia alla olevia kohtia ei käsitellä luennoilla kokonaan, koska osa on ennestään lukiosta tuttua.

3 = Lisäksi z(4, 9) = = 21, joten kysytty lineaarinen approksimaatio on. L(x,y) =

Luku 4. Derivoituvien funktioiden ominaisuuksia.

Matematiikan tukikurssi

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

Numeeriset menetelmät Pekka Vienonen

x 4 e 2x dx Γ(r) = x r 1 e x dx (1)

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

6. Toisen ja korkeamman kertaluvun lineaariset

MATP153 Approbatur 1B Harjoitus 5 Maanantai

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

4. Funktion arvioimisesta eli approksimoimisesta

Juuri 12 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

Ratkaisu: Tutkitaan derivoituvuutta Cauchy-Riemannin yhtälöillä: f(x, y) = u(x, y) + iv(x, y) = 2x + ixy 2. 2 = 2xy xy = 1

Numeerinen analyysi Harjoitus 3 / Kevät 2017

Tee kokeen yläreunaan pisteytysruudukko. Valitse kuusi tehtävää seuraavista kahdeksasta. Perustele vastauksesi!

Matematiikan tukikurssi

S , FYSIIKKA III (ES), Syksy 2002, LH 4, Loppuviikko 39. Partitiofunktiota käyttäen keskiarvo voidaan kirjoittaa muotoon

MS-A0204 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (ELEC2) Luento 7: Pienimmän neliösumman menetelmä ja Newtonin menetelmä.

Ensimmäisen kertaluvun differentiaaliyhtälö on lineaarinen, jos se voidaan kirjoittaa muotoon. + p(x)y = r(x) (28)

MAT Laaja Matematiikka 1U. Hyviä tenttikysymyksiä T3 Matemaattinen induktio

Matemaattinen Analyysi

Matematiikan tukikurssi

5. OSITTAISINTEGROINTI

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

LIITE 8A: RAKENNELUVUN 137 YHTÄLÖITÄ

Matematiikan tukikurssi

MAB3 - Harjoitustehtävien ratkaisut:

Insinöörimatematiikka D

Testaa taitosi Piirrä yksikköympyrään kaksi erisuurta kulmaa, joiden a) sini on 0,75 b) kosini on

Derivaatan sovelluksia

Talousmatematiikan perusteet, ORMS1030

Harjoitus 7 -- Ratkaisut

Numeeriset menetelmät TIEA381. Luento 12. Kirsi Valjus. Jyväskylän yliopisto. Luento 12 () Numeeriset menetelmät / 33

MATP153 Approbatur 1B Harjoitus 3, ratkaisut Maanantai

Puolijohdekomponenttien perusteet A Ratkaisut 1, Kevät Tarvittava akseptoridouppaus p-tyypin kerrokseen saadaan kaavalla

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

5 Differentiaalilaskentaa

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

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

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

( ds ) A (2) ψ ξ dv + ψ 2 ξ dv = ψ 2 ξ ξ 2 ψ ) V

Insinöörimatematiikka D

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

PRELIMINÄÄRIKOE PITKÄ MATEMATIIKKA

Pyramidi 9 Trigonometriset funktiot ja lukujonot HK1-1. Dsin3 x. 3cos3x. Dsinx. u( x) sinx ja u ( x) cosx. Dsin. Dsin

Johdantoa. Jokaisen matemaatikon olisi syytä osata edes alkeet jostakin perusohjelmistosta, Java MAPLE. Pascal MathCad

Reaalilukuvälit, leikkaus ja unioni (1/2)

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

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

Esimerkki 1, Perusmalli (1)

MS-A010{3,4} (ELEC*) Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Luento 6: Alkeisfunktioista

Variations on the Black-Scholes Model

Energian säilymislain perusteella elektronin rekyylienergia on fotnien energioiden erotus: (1)

Jakso 15. Vaihtovirrat. Sarja- ja lineaaripiirit. Maxwellin yhtälöt

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 1

1. Määritä funktion f : [ 1, 3], f (x)= x 3 3x, suurin ja pienin arvo.

Numeeriset menetelmät

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 3

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

Numeeriset menetelmät

Esimerkkejä derivoinnin ketjusäännöstä

MATP153 Approbatur 1B Ohjaus 2 Keskiviikko torstai

Matematiikan ja tilastotieteen laitos Algebra I - Kesä 2009 Ratkaisuehdoituksia harjoituksiin 8 -Tehtävät sivua Heikki Koivupalo ja Rami Luisto

Ratkaisu: a) Koroton takaisinmaksuaika on 9000 = 7,5 vuotta b) Kun vuosituotot pysyvät vakiona, korollinen takaisinmaksuaika määräytyy

Transkriptio:

MATEMATIIKAN JA TILASTOTIETEEN LAITOS Analyysi II Harjoitus Ratkaisuhdotuksia Aapo Tvanlinna. Lask sivun 4 simrkin tapaan sllainn likiarvo luvull, ttä virhn itsisarvo on pinmpi kuin 5. Huomataan nsin, ttä funktioll f() = pät f C (R) ja f (n) = kaikilla R ja n N. Näin olln asttamalla = saadaan kaikilla R funktioll f sitys Taylorin kaavasta f() = T (; ) + R n (; ), missä R n (; ) = f (n) (ξ) ( ) n on Lagrangn jäännöstrmi ja ξ on lukujn ja välissä. Sijoittaan nyt =, jolloin äskisstä saadaan = f() = T (; ) + R n (; ) T (; ) = R n (; ) = T (; ) = R n (; ). Etsitään sittn sllainn n N, ttä R n (; ) < 5 : R n (; ) = f (n) (ξ) ( ) n = ξ n < < 3 <, 85 5 < 5, kun n 9. Näin olln siis T 8 (; ) arvioi lukua halutun tarkasti ja sn arvo voidaan laska: T 8 (; ) = f() + 8 f (k) () ( ) k = + 8 = + /! + /! + + /8! = 96 43 =, 78787.., jossa virh <, 85 5. Kun luku pyöristtään kuudn dsimaalin tarkkuutn on pyöristysvirh <, 5 5, jolloin kokonaisvirh < (, 85 +, 5) 5 < 5, joka tarkoittaa, ttä, 7879 on riittävä arvio.. Lask sivun simrkin tapaan sllainn likiarvo intgraalill 3 d, ttä virhn itsisarvo on pinmpi kuin,.

Taylorin kaavasta saadaan y = T (y; ) + R n (y; ) = + y + y! + + y (n )! + ξ yn, missä luku ξ on lukujn ja y välissä. Sijoittamalla y = 3 saadaan 3 = T ( 3 ; ) + R n ( 3 ; ) = + 3 + 6! + + 3() (n )! + ξ 3n, < ξ < 3 Nyt < = < ξ < 3 = R n ( 3 ; ) = ξ (3 ) n 3n, jotn virhtrmin intgraalill saadaan arvio R n ( 3 ; )d 3n d = <, 9 <, n 4. Näin olln hatuksi likiarvoksi intgraalill klpaa / 3n+ 3n + = (3n + ) T 3 ( 3 ; )d = ( + 3 + 6! + 9 3! )d = + 4 + 4 + 6 = 4496 =, 33895.., 336 joka voidaan pyöristää kolmn dsimaalin tarkkuutn, sillä silloin kokonaisvirh < (, 5 +, 9) <,. Arvioksi intgraalill klpaa siis, 338. 3. Muodosta funktioll f() = ln Taylorin polynomi T (; ) ja slvitä sn avulla ln ( ). Osaatko slvittää myös raja-arvon ln ( )? Kun > on f () () =, f () =, f (3) = 3 T (; ) = + ja f() =. Tällöin f (k) () ( ) k = + ( ) ( )

ja R 3 (; ) = f (3) (ξ) ( ) 3 = 3! ξ 3 ( )3 3! jollain lukujn ja välissä olvalla luvulla ξ. Haluttu raja-arvo on siis ln ( ) (T (; ) + R 3 (; )) ( ) T (; ) R 3 (; ) ( ) ( ) ( + ( ) ( ) ) ( ) ξ 3 3! ( )3 ( ) ( ) + ( ) ( ) ( ) ξ 3 3! =. ( ) ( ) Toinn raja-arvo ratkaa dllisstä huomaamalla, ttä ln ( ) = ( ln ( ) ) = =. 4. Muodosta funktioll f() = Taylorin polynomi T (; ) ja slvitä sn avulla ( ). Edtään kutn dllisssä thtävässä: ja T (; ) = f() + f (k) () ( ) k = + ( ) + ( ) R 3 (; ) = f (3) (ξ) ( ) 3 = ξ 3! 6 ( )3, 3

jollain luvulla ξ, joka on lukujn ja välissä. Raja-arvo voidaan nyt laska: ( ) T (; ) + R 3 (; ) ( ) T (; ) R 3 (; ) ( ) + ( ) + ( ) + ( ) ξ 6 ( )3 ( ) + ( ) =. ( ) ( ) + ξ ( ) 6 5. Muodosta funktioll f() = Taylorin polynomi T (; 4) ja slvitä sn avulla raja-arvo 4 ( + 4) 4 ( 4). Edtään jälln samaan tyyliin. f () () =, f () () = 4 3 ja f (3) () = 3 8 5, jotn ja T (; 4) = f(4) + f (k) (4) ( 4) k = + 4 ( 4) 4 4 3 ( 4) = + 4 ( 4) ( 4) 64 R 3 (; 4) = 3 8 ξ 5 ( 4) 3 = ξ 5 3! 6 ( 4)3, 4

jollain luvulla ξ, joka on lukujn 4 ja välillä. Lasktaan sittn raja-arvo 4 ( + 4) 4(T (; 4) + R 3 (; 4)) ( + 4) 4 ( 4) 4 ( 4) 4T (; 4) ( + 4) 4R 3 (; 4) 4 ( 4) + 4 ( 4) 4 4( + 4 ( 4) 64 ( 4) ) ( + 4) ( 4) 4( ξ 5 6 + ( 4)3 ) 4 ( 4) 4 8 + 4 6 ( 4) ) 4 ( 4) + = 6 6. Funktioidn cos ja cosh kuvaajat kulkvat lähllä toisiaan kun on lähllä kohtaa =. (Piirrä jos mahdollista näidn kuvaajat sim. välillä [ /, /].) Yritä slittää ilmiö tutkimalla Taylorin polynomin avulla rotusfunktiota f() = cos ( cosh ). Tutkitaan funktion h : R R, h() = cosh ja g : R R, g() = cos Taylorin kaavoja khityskskukslla. Tunntusti D cosh = sinh ja D sinh = cosh, jotn T(; h ) + Rn(; h ) = h() + = + h (k) () a k k + h(n) (ξ ) n, ( ) k + h(n) (ξ ) n missä krtoimt a k vastaavat jonon (a k ) = ( sinh, cosh, sinh,...) = (,,,,,,...) jäsniä, ja luku ξ on lukujn ja välissä. Kosinill on myös sitys Taylorin kaavana T g (; ) + Rg n(; ) = g() + = + b k g (k) () k + g(n) (ξ ) n, ( ) k + g(n) (ξ ) n missä krtoimt b k arvot vastaavat jonon (b k ) = (,,,,,,...) jäsniä ja ξ on lukujn ja välissä. 5

Tutkitaan suraavaksi rotusfunktiota f() = g() h() Taylorin kaavoilla T g (; ) + Rg n(; ) T h (; ) R h n(; ) = (T g (; ) T h (; )) + (R g n(; ) R h n(; )) b k a k = ( + k ( + k )) + (Rn(; g ) Rn(; h )) = b k a k k + (R g n(; ) Rn(; h )). Huomataan, ttä b k = a k, kun k = 4, 8,,... ja b k = a k muulloin. Jos nyt simrkiksi n = 6 saadaan äskisll kohtalaisn hyvä arvio 6 b k a k k +(R g 6 (; ) Rh 6 (; )) = 4! 4 + ( g(6) (ξ ). = 4! 4 + ( cos ξ 6 cosh ξ 6 ) = 4 + cos ξ + cosh ξ 6 = 4 + cos ξ + cosh ξ 6 Olttaan nyt lisäksi, ttä <, jolloin 4 + cos ξ + cosh ξ 6 4 + + ξ + ξ 6 4 + + 3+ 6 = 4 + 4 6 = 4 + 88 6. 6 h(6) (ξ ) 6 ) Eli thtävän funktio f kulk nollan ja polynomin 4 + 88 6 välillä, kun <. Jääköön lukijall tsittäväksi parmpia arvioita (niitä nimittäin löytyy kunhan vain kasvattaa n:ää), mikäli milnkiintoa tähän aikaan vuodsta vilä riittää :-) HYVÄÄ KESÄÄ KAIKILLE! 6