Hertentamen WISN102 Wiskundige Technieken 2 Di 17 april 13:30 16:30

Vergelijkbare documenten
Tentamen WISN102 Wiskundige Technieken 2 Do 1 feb :00 12:00

Tentamen WISN102 Wiskundige Technieken 2 Ma 26 jan :30 16:30

Hertentamen Wiskundige Technieken 1 Donderdag 4 jan 2018, 9-12 uur

Tentamen WISN101 Wiskundige Technieken 1 Ma 7 nov :30 16:30

Hertentamen WISN101 Wiskundige Technieken 1 Do 5 jan :30 16:30

Wiskundige Technieken 1 Uitwerkingen Tentamen 3 november 2014

Wiskundige Technieken 1 Uitwerkingen Hertentamen 23 december 2014

Tentamen Wiskundige Technieken 1 Ma 6 nov 2017 Uitwerkingen

Tentamen WISN101 Wiskundige Technieken 1 Ma 2 nov :30 16:30

Examen G0O17D Wiskunde II (6sp) maandag 10 juni 2013, 8:30-12:30 uur

Math D2 Gauss (Wiskunde leerlijn TOM) Deelnemende Modules: /FMHT/ / A. Oefententamen #2 Uitwerking

Infi A tentamen 8 nov :30 16:30

Vectoranalyse voor TG

Topologie in R n 10.1

Wiskundige Technieken 1 Uitwerkingen Tentamen 4 november 2013

1 Eigenwaarden en eigenvectoren

Wiskundige Technieken 1 Uitwerkingen Hertentamen 2 januari 2014

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica

Vectoranalyse voor TG

Tussentoets Analyse 2. Natuur- en sterrenkunde.

2 Kromming van een geparametriseerde kromme in het vlak. Veronderstel dat een kromme in het vlak gegeven is door een parametervoorstelling

Examen G0O17E Wiskunde II (3sp) maandag 10 juni 2013, 8:30-11:30 uur. Bachelor Geografie en Bachelor Informatica

Math D2 Gauss (Wiskunde leerlijn TOM) Deelnemende Modules: /FMHT/ / A. Oefententamen #1 Uitwerking.

Bekijk nog een keer het stelsel van twee vergelijkingen met twee onbekenden x en y: { De tweede vergelijking van de eerste aftrekken geeft:

Analyse I. 1ste Bachelor Ingenieurswetenschappen Academiejaar ste semester 10 januari 2008

Vectoranalyse voor TG

Wiskundige Technieken

Vectoranalyse voor TG

Laatste nieuws 2DN60 Lineaire algebra en vectorcalculus

UITWERKINGEN 1 2 C : 2 =

Appendix: Zwaartepunten

Tentamen Functies en Reeksen

TENTAMEN INFINITESIMAALREKENING 1C

Vectoranalyse voor TG

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica

Mathematical Modelling

tentamen Analyse (deel 3) wi TH 21 juni 2006, uur

1e bachelor ingenieurswetenschappen Modeloplossing examen oefeningen analyse I, januari y = u sin(vt) dt. wordt voorgesteld door de matrix

WI1708TH Analyse 3. College 5 23 februari Challenge the future

Opgaven Functies en Reeksen. E.P. van den Ban

Lineaire algebra I (wiskundigen)

Tentamen Vectorcalculus voor N (2DN06), dinsdag 24 januari 2006, uur.

De parabool en de cirkel raken elkaar in de oorsprong; bepaal ook de coördinaten van de overige snijpunten A 1 en A 2.

Analyse I. f(x)dx + f(x)dx =

Complexe eigenwaarden

(10 pnt) Bepaal alle punten waar deze functie een relatief extreem of een zadelpunt heeft. Opgave 3. Zij D het gebied gegeven door

Wiskunde voor relativiteitstheorie

Wiskunde voor relativiteitstheorie

2 Kromming van een geparametriseerde kromme in het vlak

6. Lineaire operatoren

Radboud Universiteit Nijmegen Tentamen Calculus 1 NWI-NP003B 4 januari 2013,

Je mag Zorich deel I en II gebruiken, maar geen ander hulpmiddelen (zoals andere boeken, aantekeningen, rekenmachine etc.)!

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica. Tentamen Functietheorie (2Y480) op 23 januari 2002,

ONBETWIST ONderwijs verbeteren met WISkunde Toetsen Voorbeeldtoetsen Lineaire Algebra Deliverable 3.10 Henk van der Kooij ONBETWIST Deliverable 3.

Examenvragen Meetkunde en lineaire algebra Eerste examenperiode

Infi A oefententamen ψ

Examen Wiskunde II Bachelor Biochemie & Biotechnologie en Chemie maandag 11 juni 2012, 8:30 13:00 Auditorium 200C. Aud A en 200 C.

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica

Tentamen Lineaire Algebra

0 0 e 1 = = = = 1 2 Voor A nemen we nu de matrix 2 1 T ten opzichte van de geordende basis e 1, e 2, e 3, e 4.

1 Oppervlakteberekeningen

Vectormeetkunde in R 3

Eerste huiswerkopdracht Lineaire algebra 1

Opgaven bij de cursus Relativiteitstheorie wiskunde voorkennis Najaar 2018 Docent: Dr. H. (Harm) van der Lek

Technische Universiteit Delft Tentamen Calculus TI1106M - Uitwerkingen. 2. Geef berekeningen en beargumenteer je antwoorden.

Huiswerk Hints&Tips Analyse 2, College 26

dx; (ii) * Bewijs dat voor elke f, continu ondersteld in [0, a]: dx te berekenen.(oef cursus) Gegeven is de bepaalde integraal I n = π

G Biochemie & Biotechnologie, Chemie, Geografie. K Geologie, Informatica, Schakelprogramma s

Wiskundige Technieken 2 Uitwerkingen Tentamen 26 januari 2015

Wiskundige Technieken

Definities, stellingen en methoden uit David Poole s Linear Algebra A Modern Introduction - Second Edtion benodigd voor het tentamen Matrix Algebra 2

Reeksnr.: Naam: t 2. arcsin x f(t) = 2 dx. 1 x

Lineaire Algebra voor ST

Integratie voor meerdere variabelen

Examenvragen Meetkunde en lineaire algebra Tweede examenperiode

Voorbereiding toelatingsexamen arts/tandarts

Eerste orde partiële differentiaalvergelijkingen

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica. Uitwerking Tentamen Calculus, 2DM10, maandag 22 januari 2007

Eigenwaarden en Diagonaliseerbaarheid

In dit college bekijken we een aantal technieken om integralen te bepalen van trigonometrische functies en van rationale functies.

Tussentijdse evaluatie Analyse I

Aanvullingen van de Wiskunde

Technische Universiteit Delft Uitwerking Tentamen Analyse 3, WI 2601 Maandag 11 januari 2010,

Uitwerkingen van het Tentamen Moleculaire Simulaties - 8C Januari uur

Analyse 1 November 2011 Januari 2011 November 2010

TENTAMEN LINEAIRE ALGEBRA 1 donderdag 23 december 2004,

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica. Tentamen Lineaire Algebra voor ST (2DS06) op , uur.

Oefentoets Versie A. Vak: Wiskunde Onderwerp: Meetkunde Leerjaar: 1 (2017/2018) Periode: 3

Analyse I. 2. Formuleer en bewijs de formule van Taylor voor een functie f : R R. Stel de formules op voor de resttermen van Lagrange en Liouville.

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica

Oefeningen Wiskundige Analyse III

16.0 Voorkennis. Voorbeeld 1: Los op in 2x + 3i = 5x + 6i -3x = 3i x = -i

Tentamen WISN102 Wiskundige Technieken 2 Do 2 feb :30 11:30

2E HUISWERKOPDRACHT CONTINUE WISKUNDE 2

2010-I. A heeft de coördinaten (4 a, 4a a 2 ). Vraag 1. Toon dit aan. Gelijkstellen: y= 4x x 2 A. y= ax

Relevante vragen , eerste examenperiode

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica

Vectoranalyse voor TG

UNIVERSITEIT TWENTE Faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica

Lineaire Algebra (2DD12) Laatste nieuws in 2012

Transcriptie:

Hertentamen WIN12 Wiskundige Technieken 2 Di 17 april 13:3 16:3 Normering voor 4 pt vragen (andere vragen naar rato): 4pt Goed begrepen en goed uitgevoerd met voldoende toelichting, eventueel enkele onbelangrijke rekenfoutjes. 3pt Grote lijn begrepen, maar technische vaardigheid schiet tekort; signaleert onmogelijke tussenresultaten maar is niet in staat deze weg te werken; maakt meerdere fouten (al dan niet door slordigheid); geeft wel enige tekstuitleg maar zeker niet voldoende; gebruikt verwerpelijke notaties. 2pt Weet ongeveer wat te doen maar lijdt aan gebrek aan vaardigheid en/of inzicht; mist belangrijke gevalsonderscheidingen of uitzonderingen etc.; herkent evident foute tussenresultaten niet; toont onvoldoende vaardigheid/controle/zelfreflectie. Een combinatie van meerdere bij 3pt genoemde tekortkomingen kan ook leiden tot deze normering. 1pt Aardig beginnetje, maar het levert niet echt wat op. pt Geen idee wat te doen, dit wordt niks; of: toelichting bij formules ontbreekt volledig (en de opgave vereiste meer dan alleen simpel rekenwerk). NB: indien ernstige fouten gemaakt worden op het gebied van vwo-voorkennis (kettingregel vergeten, slechte beheersing gonio,... ) kan de normering een punt lager uitvallen dan anders het geval zou zijn geweest. ( ) cos θ sin θ 1. Zij A =. sin θ cos θ a. Vind van A alle eigenwaarden en geef bij elke eigenwaarde minstens één eigenvector. Oplossing: We berekenen het karakteristieke polynoom: det(a λi) = λ 2 cos 2 θ sin 2 θ = λ 2 1. Dit polynoom heeft nulpunten λ = ±1, dit zijn de eigenwaarden. Eigenvectoren bij λ = 1 zijn de oplossingen x van (A + I)x =, d.w.z.: ( ) ( ) 1 + cos θ sin θ x1 = sin θ 1 cos θ x 2 ( ).

( ) ( ) x1 sin θ Hieraan wordt voldaan bijv als = of elk scalair x 2 1 + cos θ veelvoud daarvan; dit zijn de eigenvectoren bij λ = 1. Op dezelfde manier vinden we bij eigenwaarde λ = 1 als eigenvectoren ( ) ( ) x1 sin θ = en veelvouden daarvan. 1 cos θ x 2 b. Geef een meetkundige interpretatie van A als lineaire afbeelding in het 2 pt. vlak. Oplossing: Dit is een spiegeling in de lijn door de oorsprong en het punt (sin θ, 1 cos θ). Immers alle punten op deze lijn corresponderen met een eigenvector bij eigenwaarde 1 en worden dus op zichzelf afgebeeld, terwijl de eigenvectoren bij eigenwaarde 1 loodrecht op die lijn staan (check het inproduct ( sin θ, 1 + cos θ) (sin θ, 1 cos θ) = ). 2. Zij A = (a ij ) een vierkante n n-matrix en f het vectorveld f(x) = Ax op R n. Laat zien dat div f = tr A, waarin tr A het spoor van A is, dwz de som van de elementen op de hoofddiagonaal. Je kunt deze opgave voor alleen n = 3 doen, dan krijg je max 2 punten. Oplossing: Je kunt de opgave natuurlijk ook voor n = 3 doen op een kladblaadje, zien hoe het werkt, en tenslotte je uitwerking voor algemene n opschrijven ;-)). Neem eerst n = 3 en kijk wat 1 toegepast op de eerste coordinaat van f(x) = Ax oplevert: 1 (a 11 x 1 +a 12 x 2 +a 13 x 3 ) = a 11 1+a 12 +a 13 = a 11, aangezien we alleen naar x 1 differentiëren. Op dezelfde manier levert 2 toegepast op de tweede coordinaat a 22, en 3 op de derde coordinaat a 33. Voor algemene n begrijpen we nu dat de j-de operator j, werkend op de j-de coordinaat van Ax namelijk a j1 x 1 + a j2 x 2 + + a jn x n, precies a jj overlaat. Dus we zien inderdaad dat div Ax = 1 (Ax) 1 + 2 (Ax) 2 + + n (Ax) n = a 11 +a 22 + +a nn = tr A. 3. Bereken de booglengte van de kromme gegeven door x 2/3 + y 2/3 = 1. Page 2

Oplossing: Aan het voorschrift zien we dat 1 x 1, 1 y 1 en dat de kromme symmetrisch is in de x- en de y-as. De totale booglengte is dus 4 de lengte in het eerste kwadrant, die we kunnen vinden met een geschikte parametrisering. Een voor de hand liggende keuze is x = t, y = (1 t 2/3 ) 3/2 voor t 1, maar die leidt tot vrij veel werk. Mooier is x = t 3/2, y = (1 t) 3/2, want dan krijg je achtereenvolgens: = 3 dt 2 t, dy dt = 3 2 1 t, ds = ( dt s = ) 2 + ( dy dt ds = 3 2 ) 2dt = 9 4 t + 9 4 (1 t)dt = 3 2 dt, dt = 3 2. De lengte van de hele kromme is dus 4 3 2 = 6. Een andere parametrisering waar je makkelijk mee wegkomt is x = cos 3 t, y = sin 3 t. Als je de hint wilt gebruiken dan kun je als volgt doen: impliciet differentieren van x 2/3 + y 2/3 = 1 geeft 2 3 x 1/3 + 2 3 y 1/3 dy = waaruit volgt dat ( ) 1/3 dy x ( y ) 1/3 = =, y x en daarna ds = 1 + ( dy 2 ) = 1 + ( y 2/3 x) x 2/3 + y = 2/3 x 2/3 = x 1/3, zodat s = 4 ds = 4 x 1/3 = 4 3 2 x2/3 1 = 6. Terzijde: deze kromme heet astroïde omdat hij lijkt op een vierpuntige ster. Page 3

4. Integreer x 2 y 2 over de schijf met middelpunt (x, y) = (, ) en straal 1. Oplossing: Vanwege de schijf is het wellicht handig om hier poolcoördinaten te gebruiken (met Jacobiaan r): x 2 y 2 d(x, y) = schijf = De eerste integraal hierin is r 5 cos 2 θ sin 2 θ dθdr r 5 dr cos 2 θ sin 2 θ dθ. r 5 dr = 1 1 6 r6 = 1. 6 Voor de tweede integraal passen we eerst een verdubbelingsformule toe, daarna een substitutie u = 2θ en tenslotte de periodiciteit op het integratieinterval: cos 2 θ sin 2 θ dθ = 1 2 4π = 1 4 = 1 2 sin 2 2θ dθ sin 2 u du sin 2 u du = π 4, waarbij we de uitkomst vinden door te bedenken dat sin 2 u du = cos 2 u du = 1 2π sin 2 u + cos 2 u du = 1 de oppervlakte van de eenheidscirkel. 2 2 Het eindantwoord van de opgave is dus 1 6 π 4 = π 24. 5. Zij het oppervlak beschreven door de vergelijking x 2 1 + x 2 2 + 4x 2 3 = 16, zij u = (u 1, u 2, u 3 ) een punt op, en V u het raakvlak aan in u. Bepaal alle punten u waarvoor V u door het punt (,, 4) gaat. Oplossing: Een normaalvector n op het oppervlak in het punt u is n = grad(u 2 1 + u 2 2 + 4u 2 3) = (2u 1, 2u 2, 8u 3 ), Page 4

of elk scalair veelvoud daarvan. Dit geeft als vergelijking voor het raakvlak: u 1 x 1 + u 2 x 2 + 4u 3 x 3 = 16. De eis is dat het punt (x 1, x 2, x 3 ) = (,, 4) hieraan voldoet, en daaruit volgt dat u 3 = 1. Om te zorgen dat u ook werkelijk op ligt, moeten we nog zorgen dat u 2 1 + u 2 2 = 16 4 1 2 = 12. Dus de punten u die we zoeken zijn de punten op de cirkel met middelpunt (,, 1) en straal 2 3 en evenwijdig aan het xy-vlak. 6. Laat F = (F 1, F 2, F 3 ) een glad vectorveld zijn waarvoor zowel curl F = als div F =. Laat zien dat F 1, F 2 en F 3 harmonische functies zijn. Oplossing: Omdat curl F = geldt: y F 3 = z F 2, z F 1 = x F 3, x F 2 = y F 1. Verder betekent div F = dat 1 F 1 + 2 F 2 + 3 F 3 =. We gaan eerst na of F 1 harmonisch is: xx F 1 + yy F 1 + zz F 1 = x ( x F 1 ) + y ( y F 1 ) + z ( z F 1 ) = x ( x F 1 ) + y ( x F 2 ) + z ( x F 3 ) = x ( x F 1 ) + x ( y F 2 ) + x ( z F 3 ) = x ( x F 1 + y F 2 + z F 3 ) =, dus F 1 is harmonisch. Hierin hebben we achtereenvolgens gebruik gemaakt van curl F =, de verwisselbaarheid van gemengde afgeleiden, en div F =. Voor F 2 en F 3 gaat de berekening op dezelfde manier. 7. Beschouw het R 3 -vectorveld F = r r 3, waarin r = xî + yĵ + zˆk en r = r. Verder hebben we de sfeer B t met middelpunt en straal t. Page 5

a. Laat zien dat div F = in alle punten r. Oplossing: We berekenen eerst de partiële afgeleide van de eerste coördinaat met de product- en kettingregel: x F 1 = x (xr 3 ) = r 3 3xr 4 x r waarin x r = x x2 + y 2 + z 2 = x r, dus Zo ook Dus x F 1 = r 3 3x 2 r 5. y F 2 = r 3 3y 2 r 5 en z F 3 = r 3 3z 2 r 5. div F = x F 1 + y F 2 + z F 3 = 3r 3 3(x 2 + y 2 + z 2 )r 5 =, omdat binnen de haakjes r 2 staat. b. Bereken de uitwaartse flux van F door B t. Oplossing: Zij r een punt op B t, dan is r = r = t en dan is 1 t r een eenheidsnormaalvector op B t in dat punt. De flux is dus B t F (r) r t da = B t r r t 4 da = 1 t 2 B t da = 1 t 2 4πt 2 = 4π, waarbij we de laatste integraal herkend hebben als de oppervlakteintegraal van de sfeer B t. (De flux is dus inderdaad onafhankelijk van t). c. Bepaal met een integraalstelling de uitwaartse flux van F door een geslo- ten oppervlak in R 3. Oplossing: We nemen aan dat voldoet aan de voorwaarden van de divergentiestelling van Gauss. Zij V het gebied dat door omsloten wordt. tel eerst dat het punt niet omvat. Volgens de div.-stelling is de Page 6

flux door : F d = V div F dv =, gebruik makend van (a) waar we gezien hebben dat div F = op V. tel vervolgens dat het punt wel omvat (zodanig dat niet precies op ligt). Leg om een klein bolletje B t, met t zo klein dat B t geheel binnen ligt. Het gebied tussen B t en voldoet weer aan de div.- stelling, bovendien is div F = in dit gebied, dus de flux door is opnieuw. Met (b) krijgen we nu: = F d = F d F d = F d 4π, B waaruit volgt dat F d = 4π. (Let op: de uitwaartse flux door B is inwaartse flux door, vandaar het minteken!) Page 7