Kiegészítő feladatok a Többváltozós analízis 2. tárgyhoz tavaszi félév

Hasonló dokumentumok
Debreceni Egyetem. Feladatok a Matematika II. tárgy gyakorlataihoz. Határozatlan integrál

3. előadás. Elemi geometria Terület, térfogat

Területszámítás Ívhossz számítás Térfogat számítás Felszínszámítás. Integrálszámítás 4. Filip Ferdinánd

Koordináta-geometria feladatok (középszint)

x 2 e x dx c) (3x 2 2x)e 2x dx x sin x dx f) x cosxdx (1 x 2 )(sin 2x 2 cos 3x) dx e 2x cos x dx k) e x sin x cosxdx x ln x dx n) (2x + 1) ln 2 x dx

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Megoldások

10. Differenciálszámítás

Többváltozós függvények Feladatok

Az egyenlőtlenség mindkét oldalát szorozzuk meg 4 16-al:

Érettségi feladatok Koordinátageometria_rendszerezve / 5

Érettségi feladatok: Koordináta-geometria 1/5

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉP SZINT Síkgeometria

MATEMATIKA PRÓBAÉRETTSÉGI 2013 I. rész

Koordinátageometria. , azaz ( ) a B halmazt pontosan azok a pontok alkotják, amelynek koordinátáira:

Koordináta-geometria feladatok (emelt szint)

Koordináta geometria III.

5. fejezet. Differenciálegyenletek

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK EMELT SZINT Koordinátageometria

egyenletrendszert. Az egyenlő együtthatók módszerét alkalmazhatjuk. sin 2 x = 1 és cosy = 0.

9. Írjuk fel annak a síknak az egyenletét, amely átmegy az M 0(1, 2, 3) ponton és. egyenessel;

Tehetetlenségi nyomatékok

1. Számsorok, hatványsorok, Taylor-sor, Fourier-sor

b) Ábrázolja ugyanabban a koordinátarendszerben a g függvényt! (2 pont) c) Oldja meg az ( x ) 2

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉPSZINT Függvények

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI május 29. KÖZÉPSZINT

0-49 pont: elégtelen, pont: elégséges, pont: közepes, pont: jó, pont: jeles

Az integrálszámítás néhány alkalmazása

Feladatok matematikából 3. rész

cos 2 (2x) 1 dx c) sin(2x)dx c) cos(3x)dx π 4 cos(2x) dx c) 5sin 2 (x)cos(x)dx x3 5 x 4 +11dx arctg 11 (2x) 4x 2 +1 π 4

I. feladatsor. 9x x x 2 6x x 9x. 12x 9x2 3. 9x 2 + x. x(x + 3) 50 (d) f(x) = 8x + 4 x(x 2 25)

Helyvektorok, műveletek, vektorok a koordináta-rendszerben

VIK A1 Matematika BOSCH, Hatvan, 5. Gyakorlati anyag

Matematika 11 Koordináta geometria. matematika és fizika szakos középiskolai tanár. > o < szeptember 27.

Érettségi feladatok: Síkgeometria 1/6

Többváltozós analízis gyakorlat, megoldások

1. Ábrázolja az f(x)= x-4 függvényt a [ 2;10 ] intervallumon! (2 pont) 2. Írja fel az alábbi lineáris függvény grafikonjának egyenletét!

Függvények Megoldások

MATEMATIKA HETI 5 ÓRA. IDŐPONT: június 8.

ANALÍZIS II. Példatár

Érettségi feladatok: Trigonometria 1 /6

10. Koordinátageometria

Differenciálegyenletek

Koordinátageometriai gyakorló feladatok I ( vektorok )

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

NULLADIK MATEMATIKA ZÁRTHELYI

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Síkbeli egyenesek. 2. Egy egyenes az x = 1 4t, y = 2 + t parméteres egyenletekkel adott. Határozzuk meg

Matematika II. 1 sin xdx =, 1 cos xdx =, 1 + x 2 dx =

sin x = cos x =? sin x = dx =? dx = cos x =? g) Adja meg a helyettesítéses integrálás szabályát határozott integrálokra vonatkozóan!

Egyenes mert nincs se kezdő se végpontja

Exponenciális és logaritmusos kifejezések, egyenletek

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉP SZINT Függvények

(d) a = 5; c b = 16 3 (e) b = 13; c b = 12 (f) c a = 2; c b = 5. Számítsuk ki minden esteben a háromszög kerületét és területét.

Fizika feladatok - 2. gyakorlat

3 függvény. Számítsd ki az f 4 f 3 f 3 f 4. egyenlet valós megoldásait! 3 1, 3 és 5 3 1

2) Írja fel az alábbi lineáris függvény grafikonjának egyenletét! (3pont)

Tömegpontok mozgása egyenes mentén, hajítások

1. ábra. 24B-19 feladat

, D(-1; 1). A B csúcs koordinátáit az y = + -. A trapéz BD

Feladatok az 5. hétre. Eredményekkel és teljesen kidolgozott megoldásokkal az 1,2,3.(a),(b),(c), 6.(a) feladatokra

Matematika II. Feladatgyűjtemény GEMAN012B. Anyagmérnök BSc szakos hallgatók részére

Matematika II képletek. 1 sin xdx =, cos 2 x dx = sh 2 x dx = 1 + x 2 dx = 1 x. cos xdx =,

Matematikai analízis II.

Hatvány, gyök, normálalak

Meghatározás: Olyan egyenlet, amely a független változók mellett tartalmaz egy vagy több függvényt és azok deriváltjait.

NULLADIK MATEMATIKA szeptember 13.

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Függvények

A +Q töltés egy L hosszúságú egyenes szakasz mentén oszlik el egyenletesen (ld ábra ábra

Kisérettségi feladatsorok matematikából

I. A gyökvonás. cd c) 6 d) 2 xx. 2 c) Szakaszvizsgára gyakorló feladatok 10. évfolyam. Kedves 10. osztályos diákok!

Matematika 8. osztály

Skaláris szorzat: a b cos, ahol α a két vektor által bezárt szög.

Feladatok a májusi emelt szintű matematika érettségi példáihoz Hraskó András

A kör. A kör egyenlete

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI május 8. EMELT SZINT

Az f ( xy, ) függvény y változó szerinti primitív függvénye G( x, f xydy= Gxy + C. Kétváltozós függvény integrálszámítása. Primitívfüggvény.

Differenciálegyenletek december 13.

NULLADIK MATEMATIKA ZÁRTHELYI

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI EMELT SZINT Paraméter

b) B = a legnagyobb páros prímszám B = 2 Mivel csak egyetlen páros prímszám van, és ez a kettő, így egyben ő a legnagyobb is.

HASONLÓSÁGGAL KAPCSOLATOS FELADATOK. 5 cm 3 cm. 2,4 cm

EÖTVÖS LORÁND SZAKKÖZÉP- ÉS SZAKISKOLA TANÍTÁST SEGÍTŐ OKTATÁSI ANYAGOK MÉRÉS TANTÁRGY

Minimum követelmények matematika tantárgyból 11. évfolyamon

Q 1 D Q 2 (D x) 2 (1.1)

1/1. Házi feladat. 1. Legyen p és q igaz vagy hamis matematikai kifejezés. Mutassuk meg, hogy

Síkbeli egyenesek Egy egyenes az x = 1 4t, y = 2 + t parméteres egyenletekkel adott. Határozzuk meg

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

Hatvani István fizikaverseny Döntő. 1. kategória

2. REZGÉSEK Harmonikus rezgések: 2.2. Csillapított rezgések

1. Határozd meg az a, b és c értékét, és az eredményeket közönséges tört alakban írd a megfelelő helyre!

Geometria 1 összefoglalás o konvex szögek

Gyakorló feladatok. 2. Matematikai indukcióval bizonyítsuk be, hogy n N : 5 2 4n n (n + 1) 2 n (n + 1) (2n + 1) 6

IV. INTEGRÁLSZÁMÍTÁS Feladatok november

Koordináta-geometria feladatgyűjtemény

Integr alsz am ıt as. 1. r esz aprilis 12.

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Függvények

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉP SZINT Függvények

KÖRMOZGÁS, REZGŐMOZGÁS, FORGÓMOZGÁS

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉP SZINT. Koordináta-geometria

1. tétel. 1. Egy derékszögű háromszög egyik szöge 50, a szög melletti befogója 7 cm. Mekkora a háromszög átfogója? (4 pont)

Átírás:

Kiegészítő feladatok a Többváltozós analízis 2. tárgyhoz 218. tavaszi félév

1. Közönséges differenciálegyenletek 1.1 Oldjuk meg a következő szétválasztható változójú differenciálegyenleteket! a) (x + 1)y = 1 b) y = e y x c) (1 + x 3 )y + x 2 y = d) y 4y = x(y 3) e) e y x y + e x y = 1.2 Szétválasztható változójúra visszavezetéssel oldjuk meg a következő differenciálegyenleteket! a) y = (x + y) 2 b) (2x + y)y = 1 c) xy + x y = d) x 2 y = xy + x 2 + y 2 e) (x + y)y + 2x + y = 1.3 Oldjuk meg a következő elsőrendű differenciálegyenleteket! a) y + y = e x b) y + 2y x = x3 c) y + y tg x = 1 cos x d) y + y = cos x e) y xy = x 3 1.4 Oldjuk meg a következő homogén másodrendű differenciálegyenleteket! a) y + 2y = b) y + 2y = c) y 5y + 6y = d) y 5y + 8y = e) y 2y + y = 1.5 Oldjuk meg a következő inhomogén másodrendű differenciálegyenleteket! a) y y 2y = e x b) y 6y + 13y = 2x + 1 c) y 6y + 9y = 5x d) y 2y + 4y = 12x e) y 3y 1y = 2 cos x 1.6 Egy baktériumtenyészetben a baktériumok számának növekedési sebessége arányos a baktériumok számával. Ha a baktériumok száma 48 óra alatt 1-ról 1-re nőtt, megállapítható-e, hogy hány baktérium volt az első 24 óra végén? 2

1.7 A sörélesztő gyártásában nagy szerepet játszó enzimmennyiség növekedési sebessége arányos a folyamatban részt vevő enzimmennyiséggel. Az enzim kezdeti mennyisége egy óra alatt megkétszereződött. Hányszorosára nő 3 óra alatt? 1.8 A kemencéből kivett kenyér hőmérséklete 2 perc alatt 1 C-ról 6 C-ra csökken. A levegő hőmérséklete 25 C. Newton lehűlési törvénye szerint a hűlés sebessége arányos a meleg test és a hidegebb környezete közötti hőmérséklet-különbséggel. A hűtés kezdetétől számítva mennyi idő alatt csökken a kenyér hőmérséklete 3 C-ra? 1.9 Egy edényben V liter víz van. Az edénybe egy csapból r liter/perc sebességgel c gramm/liter koncentrációjú sóoldat folyik. Az oldat azonnal elkeveredik a vízzel, és a felesleges elegy az edény alján található nyíláson keresztül r liter/perc sebességgel kifolyik. Mennyi az edényben lévő sóoldat koncentrációja t idő múlva? 1.1 Egy testet függőlegesen felfelé hajítanak v kezdősebességgel. Határozzuk meg a mozgás útidő függvényét a kezdeti pillanatban elfoglalt helyétől számítva, feltéve, hogy a test csakis a nehézségi erő hatására mozog. 1.11 Melyek azok a (, )-en értelmezett függvények, amelyeknél a grafikonhoz húzott érintőre igaz, hogy az érintési pont felezi az érintőnek a koordinátatengelyek közti darabját? 1.12 Határozzuk meg azokat a (, )-en értelmezett függvényeket, amelyekre a következő állítás igaz: a grafikon tetszőleges pontjának az origótól mért távolsága ugyanakkora, mint annak a szakasznak a hossza, amelyet a pontban a görbéhez húzott érintő az y tengelyből lemetsz. 1.13 Egy motorcsónak sebessége állóvízben v = 18 km/h. Teljes sebességgel halad, majd a motor leáll, ezután 4 s alatt a csónak sebessége v 1 = 9 km/h-ra csökken. A víz ellenállása arányos a csónak sebességével. Mekkora a csónak sebessége 2 perccel a motor kikapcsolása után? 1.14 Egy m tömegű test h magasságból esik le. Esés közben a testre kv nagyságú, felfele mutató közegellenállási erő hat, ahol v a test pillanatnyi sebessége. Határozzuk meg a test sebességét az idő függvényében! 1.15 Egy téli napon valamely időpontban elkezdett állandó intenzitással esni a hó. Délben egy hókotró elindult, hogy letakarítsa az autópályát. A hókotró egyenlő időközök alatt egyenlő mennyiségű havat kotort el, és így az első két óra végére 2 km-t utat takarított le, a következő két óra elteltével pedig még további 1 km-t. Mikor kezdett el esni a hó? 1.16 Egy rakétát v = 1 km/s kezdősebességgel lőnek ki függőlegesen felfelé. A légellenállásból származó lassulása kv 2, ahol v a rakéta pillanatnyi sebessége, k pedig arányossági tényező. Határozzuk meg, hogy mennyi idő múlva éri el a rakéta legmagasabb helyzetét! 1.17 A rezgőmozgást végző m tömegű testre egy, a sebességgel arányos fékező erő hat (csillapított rezgőmozgás). Ilyen csillapítást végez például az autó kerekén a lengéscsillapító. Ekkor a mozgás differenciálegyenlete my + cy + ky =, ahol k > a rugóállandó, c > a csillapítási tényező. Keressük meg az egyenlet megoldásait és vizsgáljuk meg a megoldások menetét! 1.18 Vizsgáljuk meg az my + ky = M sin(ω k t) egyenlettel leírt kényszerrezgést (ahol M sin(ω k t) a kényszererő nagysága)! 3

2. Jordan-mérték 2.1 Legyen H R 2 tetszőleges halmaz. Bizonyítsuk be, hogy az alábbi tulajdonságok ekvivalensek: (i) H korlátos; (ii) H lefedhető origó középppontú (nyílt vagy zárt) gömbbel; (iii) H lefedhető valamilyen középpontú (nyílt vagy zárt) gömbbel; (iv) H lefedhető téglával. 2.2 Legyen H R p tetszőleges halmaz. Mutassuk meg, hogy x cl H pontosan akkor, ha x minden környezetében van H-beli pont. 2.3 Van-e a síkon olyan, az üreshalmaztól és a síktól különböző halmaz, amely egyszerre nyílt és zárt is? 2.4 Mi a logikai kapcsolat az alábbi kijelentések között, ha H R 2 korlátos halmaz? P: H nullmértékű. Q: H nullmértékű 2.5 Mi a logikai kapcsolat az alábbi kijelentések között, ha H R 2 korlátos halmaz? P: H mérhető. Q: H mérhető. 2.6 Igazoljuk, hogy ha H véges halmaz a síkon, akkor nullmértékű. 2.7 Igaz-e, hogy ha az f : [a, b] R függvény grafikonja nullmértékű a síkon, akkor f Riemannintegrálható? 2.8 Bizonyítsuk be, hogy ha H háromszöglap a síkon, amelynek egyik oldala az x tengellyel párhuzamos, akkor területe a m a /2, ahol a az x tengellyel párhuzamos oldalt, m a pedig a hozzá tartozó magasságot jelöli. 2.9 Igazoljuk, az x 2 /a 2 + y 2 /b 2 = 1 (a, b > ) egyenletű ellipszis területe abπ. 2.1 Mérhető-e a H = {(x, y) : x = 1/n, n N +, y 1} halmaz ( 1/n fésű ) a síkon, és ha igen, mennyi a területe? 2.11 Van-e olyan korlátos H halmaz a síkon, amelyre b(h) = 1 és k(h) = 2? 2.12 Számítsuk ki a (,, ), (1,, ), (1, 1, ), (, 1, ), (1/2, 1/2, 1) csúcsok által meghatározott négyzet alapú gúla térfogatát. 2.13 Mi a kapcsolat az alábbi kijelentések között, ha H R 3 korlátos halmaz? P: A H halmaz mérhető R 3 -ben. Q: Minden z esetén H-nak a z magasságú szekciója mérhető R 2 -ben. 2.14 Igaz-e, hogy ha az A, B R 3 korlátos halmazok z magasságú szekciói minden z esetén egyenlő mértékűek, akkor A és B térfogata egyenlő? 4

2.15 Tekintsünk két végtelen hengert, amelyek sugara R és a tengelyeik merőlegesen metszik egymást. Bizonyítsuk be, hogy a metszetükként előálló test térfogata kétszer akkora, mint annak a testnek a térfogata, amelyet úgy kapunk, hogy egy 2R alapélű, R magasságú négyzetalapú hasábból elhagyunk ( mint dinnyéből a léket ) egy fejtetőre állított 2R alapélű, R magasságú négyzetalapú gúlát. 3. Többváltozós integrál 3.1 Legyen f : [, 1] [, 1] R, amelyre f(, ) = 1 és f(x, y) = különben. Integrálható-e f? Ha igen, mennyi az integrálja? 3.2 Legyen f : [, 1] [, 1] R, amelyre f(x, y) = 1, ha x = y, különben pedig f(x, y) =. Integrálható-e f? Ha igen, mennyi az integrálja? 3.3 Legyen f : [, 1] [, 1] R, amelyre f(1/n, 1/n) = n, ha n pozitív egész és f(x, y) = különben. Mutassuk meg, hogy 1 1 f(x, y) dx dy = de f nem integrálható a [, 1] [, 1] négyzeten. 1 1 f(x, y) dy dx, 3.4 Ismert, hogy egy m tömegű tömegpontnak egy adott tengelyre vonatkozó tehetetlenségi nyomatéka mr 2, ahol r a pont távolsága a tengelytől. Mutassuk meg, hogy az xy síkban fekvő ϱ(x, y) sűrűségű H lemeznek a z tengelyre vonatkozó tehetetlenségi nyomatéka r 2 (x, y)ϱ(x, y) dx dy, ahol r(x, y) az (x, y) pont távolsága az origótól. H 4. Sík- és térgörbék 4.1 Rajzoljuk le az alábbi síkgörbéket. a) (t, t 2 ) (t [ 1, 1]) b) (t 2, t) (t [ 1, 1]) c) (t 2, t 3 ) (t R) (szemikubikus parabola) d) (a cos t, b sin t) (t [, 2π]) e) (ch t, sh t) (t R) f) (t cos t, t sin t) (t ) (arkhimédészi spirál) g) (e t cos t, e t sin t) (t R) (logaritmikus spirál) ( ) cos t h) max( cos t, sin t ), sin t (t [, 2π]) max( cos t, sin t ) 4.2 Adjuk meg az alábbi halmazok egy paraméterezését. 5

a) {(x, y) R 2 : x, y, x + y = 2} b) {(x, y) R 2 : (x 1) 2 + (y + 2) 2 = 4} c) {(x, y) R 2 : y 2 = x, x 1} 4.3 Adjuk meg az f : [ 1, 1] R, f(x) = x függvény grafikonjának egy folytonos paraméterezését. Van-e a grafikonnak differenciálható paraméterezése? Ha van, adjunk meg egyet; ha nincs, bizonyítsuk be. 4.4 Számítsuk ki az f : [, 1] R, f(x) = x 3 2 függvény grafikonjának ívhosszát. 4.5 Igazoljuk, hogy ha f : [, 1] [, 1] folytonos és monoton függvény, akkor a grafikonjának ívhossza a) legalább 1; b) legfeljebb 2. Lehet-e a fentieknél jobb alsó vagy felső korlátot adni az ívhosszra? 4.6 Számítsuk ki a (cos 3 t, sin 3 t) (t [, 2π]) paraméterezéssel megadott asztrois ívhosszát. Rajzoljuk le a görbét. 4.7 Mutassuk meg, hogy az asztrois érintőinek a koordinátatengelyek közé eső szakasza állandó hosszúságú. 4.8 Számítsuk ki a (cos t, sin t, t) (t [, 2π]) csavarvonal ívhosszát. Mutassuk meg, hogy a görbe egy hengerfelületre tekeredik fel. Bizonyítsuk be, hogy a görbe bármely érintője az érintési ponton átmenő vízszintes síkkal mindig ugyanakkora szöget zár be. Mekkora ez a szög? 4.9 Adjunk meg olyan folytonos térgörbét, amely a z = x 2 + y 2 kúpfelületre tekeredik fel. 4.1 Egy egyenlőszárú derékszögű háromszög befogói egységnyi hosszúságúak. A háromszög 2 hosszú átfogójára az 1. ábrán látható módon egy olyan lépcsőszerű töröttvonalat rajzoltunk, amely n darab, a befogókkal párhuzamos és egyenlő hosszúságú szakaszból áll. Ekkor a töröttvonal s n hossza a két befogó hosszának összege, azaz s n = 2. Ha n, akkor a töröttvonal az átfogóhoz tart, így s n 2, tehát 2 = 2. Hol a hiba az iménti érvelésben? 4.11 Egy egység sugarú félkör átmérőjére a 2. ábrán látható módon n darab egymáshoz csatlakozó egybevágó félkörívet rajzoltunk. Ekkor a félkörívek összhossza megegyezik az eredeti félkörív hosszával, azaz s n = π. Ha n, akkor a félkörívekből álló görbe az átmérőhöz tart, így s n 2, tehát 2 = π. Hol a hiba az iménti érvelésben? 1. ábra. 2. ábra. 6