1. feladatsor: Vektorfüggvények deriválása (megoldás)

Hasonló dokumentumok
VIK A2 Matematika - BOSCH, Hatvan, 3. Gyakorlati anyag. Mátrix rangja

Vektorterek. =a gyakorlatokon megoldásra ajánlott

Trigonometrikus függvények azonosságai

Feladatsor A differenciálgeometria alapja c. kurzus gyakorlatához

Feladatok a Gazdasági matematika II. tárgy gyakorlataihoz

LINEÁRIS ALGEBRA. matematika alapszak. Euklideszi terek. SZTE Bolyai Intézet, őszi félév. Euklideszi terek LINEÁRIS ALGEBRA 1 / 40

1. Vektorterek és lineáris leképezések

17. előadás: Vektorok a térben

1. feladatsor: Vektorterek, lineáris kombináció, mátrixok, determináns (megoldás)

= e i1 e ik e j 1. tenzorok. A k = l = 0 speciális esetben e az R egységeleme. A. e q 1...q s. = e j 1...j l q 1...q s

Matematika (mesterképzés)

1. Bázistranszformáció

Diszkrét matematika II., 8. előadás. Vektorterek

Kalkulus 2., Matematika BSc 1. Házi feladat

Lineáris leképezések. Wettl Ferenc március 9. Wettl Ferenc Lineáris leképezések március 9. 1 / 31

Matematika III előadás

Számítási feladatok a Számítógépi geometria órához

VEKTORTEREK I. VEKTORTÉR, ALTÉR, GENERÁTORRENDSZER október 15. Irodalom. További ajánlott feladatok

Kalkulus I. gyakorlat Fizika BSc I/1.

Lin.Alg.Zh.1 feladatok

Haladó lineáris algebra

Robotika. Kinematika. Magyar Attila

A fontosabb definíciók

VIK A1 Matematika BOSCH, Hatvan, 5. Gyakorlati anyag

Testek. 16. Legyen z = 3 + 4i, w = 3 + i. Végezzük el az alábbi. a) (2 4), Z 5, b) (1, 0, 0, 1, 1) (1, 1, 1, 1, 0), Z 5 2.

Vektorgeometria (1) First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

1. feladatsor Komplex számok

1.1. Feladatok. x 0 pontban! b) f(x) = 2x + 5, x 0 = 2. d) f(x) = 1 3x+4 = 1. e) f(x) = x 1. f) x 2 4x + 4 sin(x 2), x 0 = 2. általános pontban!

Integrálszámítás. a Matematika A1a-Analízis nevű tárgyhoz november

λx f 1 (x) e λx f 2 (x) λe λx f 2 (x) + e λx f 2(x) e λx f 2 (x) Hasonlóan általában is elérhető sorműveletekkel, hogy csak f (j)

Megoldott feladatok november 30. n+3 szigorúan monoton csökken, 5. n+3. lim a n = lim. n+3 = 2n+3 n+4 2n+1

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

Lin.Alg.Zh.1 feladatok

1. Az euklideszi terek geometriája

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Összeállította: dr. Leitold Adrien egyetemi docens

Felügyelt önálló tanulás - Analízis III.

Fourier sorok február 19.

Matematika A2 vizsga mgeoldása június 4.

1. Házi feladat. Határidő: I. Legyen f : R R, f(x) = x 2, valamint. d : R + 0 R+ 0

1. zárthelyi,

Gyakorló feladatok I.

Számítási módszerek a fizikában 1. (BMETE90AF35) tárgy részletes tematikája

Matematika szigorlat június 17. Neptun kód:

9. feladatsor: Többváltozós függvények deriválása (megoldás)

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

Vektorok, mátrixok, lineáris egyenletrendszerek

Többváltozós, valós értékű függvények

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

Egybevágósági transzformációk. A geometriai transzformációk olyan függvények, amelyek ponthoz pontot rendelnek hozzá.

Funkcionálanalízis. n=1. n=1. x n y n. n=1

1. Transzformációk mátrixa

10. Feladat. Döntse el, hogy igaz vagy hamis. Név:...

Matematika alapjai; Feladatok

Differenciálszámítás. 8. előadás. Farkas István. DE ATC Gazdaságelemzési és Statisztikai Tanszék. Differenciálszámítás p. 1/1

Matematika I. Vektorok, egyenesek, síkok

Matematika I. NÉV:... FELADATOK:

Kinematika szeptember Vonatkoztatási rendszerek, koordinátarendszerek

Boros Zoltán február

(2) Határozzuk meg a következő területi integrálokat a megadott halmazokon: x sin y dx dy, ahol T : 0 x 1, 2 y 3.

Alkalmazott algebra. Lineáris leképezések EIC. Wettl Ferenc ALGEBRA TANSZÉK BMETE90MX57 (FELSŐBB MATEMATIKA INFORMATIKUSOKNAK )

1. A komplex számok ábrázolása

Az egyenlőtlenség mindkét oldalát szorozzuk meg 4 16-al:

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

9. Trigonometria. I. Nulladik ZH-ban láttuk: 1. Tegye nagyság szerint növekvő sorrendbe az alábbi értékeket! Megoldás:

VIK A3 Matematika, Gyakorlati anyag 2.

Mat. A2 3. gyakorlat 2016/17, második félév

Integrálszámítás (Gyakorló feladatok)

Vektorterek. Wettl Ferenc február 17. Wettl Ferenc Vektorterek február / 27

Vektorok. Wettl Ferenc október 20. Wettl Ferenc Vektorok október / 36

Valasek Gábor Informatikai Kar. 2016/2017. tavaszi félév

Matematika A2H Vizsga feladatsor M

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)

Tartalom. Nevezetes affin transzformációk. Valasek Gábor 2016/2017. tavaszi félév

2. Hogyan számíthatjuk ki két komplex szám szorzatát, ha azok a+bi alakban, illetve trigonometrikus alakban vannak megadva?

Matematika III előadás

1. Generátorrendszer. Házi feladat (fizikából tudjuk) Ha v és w nem párhuzamos síkvektorok, akkor generátorrendszert alkotnak a sík vektorainak

Miért fontos számunkra az előző gyakorlaton tárgyalt lineáris algebrai ismeretek

1. Absztrakt terek 1. (x, y) x + y X és (λ, x) λx X. műveletek értelmezve vannak, és amelyekre teljesülnek a következő axiómák:

Szili László. Integrálszámítás (Gyakorló feladatok) Analízis 3. Programtervező informatikus szak BSc, B és C szakirány

Konjugált gradiens módszer

HÁZI FELADATOK. 1. félév. 1. konferencia A lineáris algebra alapjai

3. FELADATSOR. n(n 1) Meggondolható, hogy B képtere az összes alternáló 4-lineáris függvény tere, magja pedig R. Hesse(f)(X, Y ) = X(Y (f)) X Y (f).

Ipari matematika 2. gyakorlófeladatok

Gyakorlati példák Dr. Gönczi Dávid

Skalár: egyetlen számadattal (+ mértékegység) jellemezhető mennyiség. Azonos dimenziójú skalár mennyiségek - mértékegység-konverzió után -

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

{ } x x x y 1. MATEMATIKAI ÖSSZEFOGLALÓ. ( ) ( ) ( ) (a szorzás eredménye:vektor) 1.1. Vektorok közötti műveletek

ANALÍZIS III. ELMÉLETI KÉRDÉSEK

12. Mikor nevezünk egy részhalmazt nyíltnak, illetve zártnak a valós számok körében?

1. Határozzuk meg, hogy mikor egyenlő egymással a következő két mátrix: ; B = 8 7 2, 5 1. Számítsuk ki az A + B, A B, 3A, B mátrixokat!

Hajder Levente 2017/2018. II. félév

2. ELŐADÁS. Transzformációk Egyszerű alakzatok

Ortogonalizáció. Wettl Ferenc Wettl Ferenc Ortogonalizáció / 41

Gyakorló feladatok I.

Fourier-sorok. néhány esetben eltérhetnek az előadáson alkalmazottaktól. Vizsgán. k=1. 1 k = j.

MATEMATIKA 2. dolgozat megoldása (A csoport)

Fizika 1 Mechanika órai feladatok megoldása 7. hét

Matematika A1a Analízis

Átírás:

Matematika A gyakorlat Energetika és Mechatronika BSc szakok 016/17 ősz 1. feladatsor: Vektorfüggvények deriválása megoldás) 1. Tekintsük azt az L : R R lineáris leképezést ami az 1 0) vektort az 1 0 ) vektorba a 0 1) vektort pedig a 10 1) vektorba viszi. Mi a mátrixa a standard bázisban? Tekintsük R -ben az ) és ) vektorokat R -ben pedig az 1 ) 1 ) és 1 ) vektorokat. Ellenőrizzük hogy ezek ortonormált bázisok és írjuk fel L mátrixát ezekre nézve is. Megoldás. A standard bázisban a mátrix 1 0 10. 1 A megadott vektorok + és 1 + + miatt egységnyi hosszúak. + ) 0 és 1) )+ 1+ ) 1) + + ) 1 ) +1 + 1 0 alapján páronként ortogonálisak így lineárisan függetlenek. Számuk a dimenzióval egyezik meg így tehát bázist is alkotnak. A leképezés mátrixa az új bázisban 1 1 1 1 1 [ 0 10 1 ] 7.. Tegyük fel hogy egy M mátrix antiszimmetrikus része 0 A 0 1. 1 0 Határozzuk meg OMO 1 antiszimmetrikus részét ha a) O az x y síkra való tükrözés mátrixa; b) O az x tengely körüli α szögű forgatás mátrixa. Hogyan változik az antiszimmetrikus részből képzett vektor a két esetben? Megoldás. O mindkét esetben ortogonális tehát OMO 1 OMO T antiszimmetrikus része OAO T. Az első esetben az új antiszimmetrikus rész T 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 0 a másodikban pedig T 1 0 0 0 1 0 0 0 cos α sin α 0 1 0 cos α sin α 0 sin α cos α 1 0 0 sin α cos α 0 cos α + sin α cos α + sin α cos α sin α 0 1. cos α sin α 1 0 Az első esetben a vektor a z tengelyre tükröződik a másodikban pedig az x tengely körül α szöggel elfordul. 1

. Legyen f : R R fx y z) 1 x + y + z ). Határozzuk meg a grad f vektormezőt és a f skalármezőt. Megoldás. grad fx y z) f x f f ) x y z). div grad f f x + f + f.. Legyen f 1 x y) e x cos y és f x y) e x sin y. Számoljuk ki a grad f 1 grad f vektormezőket és a f 1 f skalármezőket. Megoldás. grad f 1 x y) e x cos y e x sin y) grad f x y) e x sin y e x cos y) div grad f 1 x y) e x cos y e x cos y 0 div grad f x y) e x sin y e x sin y 0. Legyen f : R + R differenciálható függvény és legyen vx y z) f x + y ) yi+xj). Bizonyítsuk be hogy rot v minden pontban párhuzamos a k vektorral és nagysága csak a z tengelytől mért távolságtól függ. Megoldás. Számoljuk ki a rotációt: i j k rot vx y z) x y z yf x + y ) xf x + y ) 0 ) xf x + y ) i + ) yf x + y ) j ) + xf x x + y ) + yf x + y )) ) k ) f x + y ) + xf x x + y x + y + yf x x + y x + y ) k ) f x + y ) + x + y f x + y ) k 6. Egy v vektormező rotációja rot vx y z) y xyz)i + xz )j + x + yz )k. Írjuk fel O v O 1 rotációját ha O az x y síkra való tükrözés. Megoldás. O tükrözés tehát a tanultak szerint az új vektormező Or pontbeli rotációja ugyanaz mintha az eredeti r pontbeli rotációra a O forgatást alkalmaznánk. Tehát fel kell cserélni az első két komponenst ellentettjére változtatni a vektort és x-et y-nal fel kell cserélni: roto v O 1 )x y z) yz i + x + xyz)j + y xz )k. 7. Bizonyítsuk be az alábbi Leibniz-szabályokat: a) gradfg) grad f)g + f grad g b) fg) f)g + grad f) grad g) + f g) Megoldás. A gradiens i. komponense: fx 1... x n )gx 1... x n )) x i ) ) fx 1... x n ) gx 1... x n ) + fx 1... x n ) gx 1... x n ) x i x i

ez valóban grad f)g + f grad g i. komponensével egyenlő. n i1 x i fg) ) n f g + f ) g + f g x i x i x i x i i1 További gyakorló feladatok 8. Számoljuk ki a sík α szögű forgatásának Rα) mátrixát és ellenőrizzük ennek segítségével a szögfüggvényekre vonatkozó addíciós képleteket. Legyen A egy lineáris leképezés -es) mátrixa a standard bázisban. Hogyan változik az antiszimmetrikus rész mátrixa ha az α szöggel pozitív irányban elforgatott bázisban írjuk fel? És ha a két bázisvektort felcseréljük? Megoldás. 1 0) képe cos α sin α) 0 1) képe sin α cos α) tehát cos α sin α Rα). sin α cos α Rα + β) Rα)Rβ) miatt cosα + β) sinα + β) cos α sin α cos β sin β sinα + β) cosα + β) sin α cos α sin β cos β cos α cos β sin α sin β sin α cos β cos α sin β sin α cos β + cos α sin β cos α cos β sin α sin β ami az addíciós képletekkel ekvivalens. Ha O ortogonális mátrix akkor az O oszlopaiból képzett bázisban ugyanennek a leképezésnek a mátrixa O 1 AO O T AO. Ha A antiszimmetrikus része A as akkor O T AO antiszimmetrikus része O T A as O. A antiszimmetrikus mátrixok egydimenziós vektorteret alkotnak X O T XO lineáris leképezés tehát elég egy nemnulla elem képét megnézni. Az elforgatott bázisnál O Rα) tehát [ 0 1 Rα) T Rα) 1 0 0 sin α cos α sin α + cos α 0 vagyis az antiszimmetrikus rész nem változik. hasonlóan T 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 1 0 1 0 tehát az antiszimmetrikus rész az ellentettjére változik. ] 0 1 1 0 Ha a két bázisvektort felcseréljük akkor 9. Legyen f : C C analitikus függvény és definiáljuk az f 1 f síkbeli skalármezőket a következő módon: f 1 x y) Re fx + iy) és f x y) Im fx + iy). Bizonyítsuk be hogy grad f minden pontban grad f 1 elforgatottja π/ szöggel és f 1 f 0. Megoldás. Először komplex együtthatós polinomokra látjuk be az állítást. Mivel a szereplő differenciáloperátorok és az elforgatás lineáris leképezések elegendő a polinomok vektorterének egy R feletti bázisára belátni az állítást. Válasszuk ennek az fz) az n polinomokat ahol n N a {1 i}. Ha n 0 akkor mindkét függvény konstans tehát már a gradiensek is nullvektorok ha viszont n 1 akkor az első esetben grad f 1 x y) x Re ax + iy)n ) Re ax + iy)n Re anx + iy) n 1 ianx + iy) n 1) n Re ax + iy) n 1 n Im ax + iy) n 1)

és grad f x y) x Im ax + iy)n ) Im ax + iy)n Im anx + iy) n 1 ianx + iy) n 1) n Im ax + iy) n 1 n Re ax + iy) n 1) ezek valóban merőlegesek egymásra. Másrészt és f 1 x y) x Re ax + iy)n + Re ax + iy)n Re ann 1)x + iy) n + i ann 1)x + iy) n ) 0 f x y) x Im ax + iy)n + Im ax + iy)n Im ann 1)x + iy) n + i ann 1)x + iy) n ) 0. Legyen z 0 tetszőleges pont és írjuk fel f Taylor-sorát z 0 körül. Ha ennek konvergenciasugara R akkor minden r < R sugarú z 0 körüli körlapon a Taylor-sor tagonkénti k. deriváltja egyenletesen konvergál f k. deriváltjához. A sor részletösszegei polinomok és a konvergencia öröklődik f 1 f parciális deriváltjaira is tehát a fenti tulajdonságok f-re is igazak. 10. Legyen f : R + R differenciálható függvény és legyen vx y z) f x + y + z )xi + yj + zk). Mutassuk meg hogy rot v 0. Megoldás. Vezessük be az r x + y + z jelölést és számoljuk ki a rotációt: i j k rot vx y z) x y z xfr) yfr) zfr) zfr) ) yfr) i + xfr) ) x zfr) j + x yfr) ) xfr) k [ f r) z r y r ) i + x r z r ) j + y r ) ] x x xr k 0 mivel grad rx y z) x + y + z ) 1/ xi + yj + zk). 11. Bizonyítsuk be az alábbi azonosságokat f : R R u v : R R ): a) divfu) gradf) u + f divu) b) rotfu) gradf) u + f rotu) c) divu v) rotu) v u rotv) Megoldás. Legyen ux 1... x n ) u 1 x 1... x n )e 1 + + u n x 1... x n )e n stb. n fu i n f divfu) u i + f u ) i x i x i x i i1 i1 rotfu)x y z) x fu z fu y f u z f u uz y + f u ) y

ami éppen gradf) u + f rotu) első komponense stb. divu v) u yv z u z v y ) x + u zv x u x v z ) + u xv y u y v x ) u y x v z u z x v y + u z v x u x v z + u x v y u y v x v y v x v z + u y x u z x + u z u x rotu) v u rotv). v z + u x v y u y v x