A Maple és a határozott integrál alkalmazásai

Hasonló dokumentumok
Integrálszámítás (Gyakorló feladatok)

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

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

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉP SZINT Függvények

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉPSZINT Függvények

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉP SZINT Függvények

Integrálszámítás. a Matematika A1a-Analízis nevű tárgyhoz november

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

Egyenletek, egyenlőtlenségek grafikus megoldása TK. II. kötet 25. old. 3. feladat

Matematika példatár 5.

Matematika példatár 5.

IV. INTEGRÁLSZÁMÍTÁS Feladatok november

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

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Függvények

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

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Függvények

I. feladatsor i i i i 5i i i 0 6 6i. 3 5i i

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

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

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

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

Függvények Megoldások

VIK A1 Matematika BOSCH, Hatvan, 5. Gyakorlati anyag

Matematika I. Vektorok, egyenesek, síkok

Maple: Deriváltak és a függvény nevezetes pontjai

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

ANALÍZIS II. Példatár

Feladatok megoldásokkal a 9. gyakorlathoz (Newton-Leibniz formula, közelítő integrálás, az integrálszámítás alkalmazásai 1.

függvény grafikonja milyen transzformációkkal származtatható az f0 : R R, f0(

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉP SZINT Függvények

Lengyelné Dr. Szilágyi Szilvia április 7.

2 (j) f(x) dx = 1 arcsin(3x 2) + C. (d) A x + Bx + C 5x (2x 2 + 7) + Hx + I. 2 2x F x + G. x

20. Integrálszámítás

Bevezető. Mi is az a GeoGebra? Tények

MATEMATIKA HETI 5 ÓRA

Az egyenlőtlenség mindkét oldalát szorozzuk meg 4 16-al:

Maple: Bevezetés. A Maple alapjai

JPTE PMMFK Levelező-távoktatás, villamosmérnök szak

Érettségi feladatok: Függvények 1/9

FELVÉTELI VIZSGA, szeptember 12.

2012. október 9 és 11. Dr. Vincze Szilvia

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

Numerikus integrálás

Differenciálszámítás és integrálszámítás oktatása a középiskolában Maple szoftver segítségével

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

Feladatok matematikából 3. rész

Matematika osztályozó vizsga témakörei 9. évfolyam II. félév:

A Föld középpontja felé szabadon eső test sebessége növekszik, azaz, a

Határozott integrál és alkalmazásai

6. Függvények. 1. Az alábbi függvények közül melyik szigorúan monoton növekvő a 0;1 intervallumban?

Többváltozós függvények Feladatok

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

Alkalmazott matematika és módszerei I Tantárgy kódja

Analízis házi feladatok

NULLADIK MATEMATIKA ZÁRTHELYI

Matematikai analízis II.

Baran Ágnes, Burai Pál, Noszály Csaba. Gyakorlat Differenciálegyenletek numerikus megoldása

Matematika A2 vizsga mgeoldása június 4.

Abszolútértékes és gyökös kifejezések Megoldások

Matematika gyógyszerészhallgatók számára. A kollokvium főtételei tanév

Az integrálszámítás néhány alkalmazása

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

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit. (L Hospital szabály, Taylor-polinom,

Megjegyzés: jelenti. akkor létezik az. ekkor

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)

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Megoldások. alapfüggvény (ábrán: fekete)

1. Oldja meg a z 3 (5 + 3j) (8 + 2j) 2. Adottak az A(1,4,3), B(3,1, 1), C( 5,2,4) pontok a térben.

Baran Ágnes. Gyakorlat Halmazok, függvények, Matlab alapok. Baran Ágnes Matematika Mérnököknek Gyakorlat 1 / 34

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK EMELT SZINT Koordinátageometria

YBL - SGYMMAT2012XA Matematika II.

2. Házi feladat és megoldása (DE, KTK, 2014/2015 tanév első félév)

5. fejezet. Differenciálegyenletek

Osztályozóvizsga és javítóvizsga témakörei Matematika 9. évfolyam

Hatványsorok, Fourier sorok

Széchenyi István Egyetem

1. Fuggveny ertekek. a) f (x) = 3x 3 2x 2 + x 15 x = 5, 10, 5 B I. x = arcsin(x) ha 1 x 0 x = 1, arctg(x) ha 0 < x < + a) f (x) = 4 x 2 x+log

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

Régebbi Matek B1 és A1 zh-k. deriválás alapjaival kapcsolatos feladatai. n )

Baran Ágnes. Gyakorlat Függvények, Matlab alapok

Függvények július 13. f(x) = 1 x+x 2 f() = 1 ()+() 2 f(f(x)) = 1 (1 x+x 2 )+(1 x+x 2 ) 2 Rendezés után kapjuk, hogy:

a) A logaritmus értelmezése alapján: x 8 0 ( x 2 2 vagy x 2 2) (1 pont) Egy szorzat értéke pontosan akkor 0, ha valamelyik szorzótényező 0.

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI EMELT SZINT Abszolútértékes és Gyökös kifejezések

Követelmény a 7. évfolyamon félévkor matematikából

Osztályozó- és javítóvizsga témakörei MATEMATIKA tantárgyból 2016 / tanév

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI EMELT SZINT Paraméter

Hármas integrál Szabó Krisztina menedzser hallgató. A hármas és háromszoros integrál

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Descartes-féle, derékszögű koordináta-rendszer

Osztályozó- és javítóvizsga. Matematika tantárgyból

MATEMATIKA EMELT SZINTŰ SZÓBELI VIZSGA TÉMAKÖREI (TÉTELEK) 2005

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit. (Derivált)

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

Analízis III. gyakorlat október

Egyenletek, egyenletrendszerek, egyenlőtlenségek Megoldások

Numerikus módszerek: Nemlineáris egyenlet megoldása (Newton módszer, húrmódszer). Lagrange interpoláció. Lineáris regresszió.

Nagy András. Feladatok a logaritmus témaköréhez 11. osztály 2010.

Matematika I. NÉV:... FELADATOK: 2. Határozzuk meg az f(x) = 2x 3 + 2x 2 2x + 1 függvény szélsőértékeit a [ 2, 2] halmazon.

Differenciál - és integrálszámítás. (Kreditszám: 7) Tantárgyfelelős: Dr. Losonczi László egyetemi tanár. Meghirdető tanszék: Analízis Tanszék

Átírás:

A Maple és a határozott integrál alkalmazásai A Maple programcsomag egy nagyon jól kidolgozott algebrai és vizuális megjelenítésre alkalmas rendszer. A gondosan megszerkesztett súgók köszönhetõen könnyen elsajátítható. Tökéletes környezetet biztosít szimbolikus formula manipulációhoz, algebrai kifejezésekkel való operáláshoz, gyakorlatilag tetszõleges pontosságú számoláshoz, két- és háromdimenziós ábrák elkészítéséhez, differenciál- és integrálszámításokhoz. A Maplelel C vagy Fortran program is generálható, ezenkívül saját programnyelvvel is rendelkezik. Egyik fõ ereje, hogy a rendszer lehetõségeit és tudását szinte korlátlanul lehet bõvíteni. Így széles körben alkalmazható a matematika legkülönbözõbb ágaiban, az oktatásban, ezen kívül a statisztikában, a mérnöki, üzleti és gazdasági életben egyaránt. Lássuk, hogyan alkalmazható a Maple az oktatás területén, konkrétan az integrálszámításban. Az alaputasítás integrálok meghatározására az int parancs. Ha például ki akarjuk számítani a következõ kifejezés integrálját, akkor gépeljük be az alábbi parancssorokat: > f:=x*exp(5*x^2+1); 2 (5 x + 1) f : = xe > int(f,x); Amint látható, a Maple az aktuális parancssor alá írja ki a válaszait (számítási eredményeit, hibaüzeneteit, stb.). Ha a parancssort kettõsponttal zárjuk le, akkor a válasz nem jelenik meg a képernyõn. Most nézzük, mit kell tennünk határozott integrál esetén: > int(f,x=0..1); Meg kellett adnunk a változási intervallumot. Megtörténhet, hogy egy kifejezés integrálját nem találja meg a Maple. Nézzük az alábbi esetet: > h:=sin(x^2*sqrt(1+x)); > int(h,x); Megközelíthetjük ezt az integrált például x = 0 és x = 3 közötti értékekre a következõképpen: > evalf(int(h,t=0..3)); Határozott integrál esetén figyelnünk kell a megadott változási intervallumra, hogy minden pontjában értelmezett legyen a kifejezés, különben a következõ eset fog fennállni: > z:=1/(x^2-1); >.int(z, x=0..2); 2002-2003/1 9

A Maple praktikus lehetõségeket ad területszámítási problémák tárgyalására, térfogat-, felszín-, és ívhossz számolására, átlagok és súlypontok meghatározására. Egyszerûségének és szemléletességének köszönhetõen azokon a XII-es diákokon is segít, akik nehezebben boldogulnak az ábrázolásokkal, komplexebb függvények integráljainak kiszámításával. Sikerélményt nyújt a diákoknak, segítségével rövid idõ alatt elvégezhetõk a számítások, így a határozott integrál felhasználásának lehetõségei teret nyernek. Éppen ezért ajánlanám a használatát a határozott integrál alkalmazásai tanulásánál. Kiragadnék egy pár paragrafust a XII-es analízis tankönyv ezen fejezetének Maplevel való bemutatására (feladatokon keresztül). 1. Pozitív függvények határozott integráljának mértani értelmezése a) Határozzuk meg az f(x) = x sin(x) függvény grafikus képe és az 0x tengely közötti rész területét a [0, π]intervallumon. > f:=x->x*sin(x); > int(f(x),x=0..pi); Ki is lehet rajzoltatni a függvény grafikonját alkalmazva a plot parancsot. > plot(f(x),x=0..pi); b) Adva van két függvény: Számítsuk ki az f(x) és g(x) függvények grafikus képe által közrezárt halmaz területét. A következõképpen járunk el: ábrázoljuk a függvényeket ugyanabban a koordináta rendszerben, meghatározzuk a metszéspontjaikat (az fsolve paranccsal), ezután kiszámítjuk a határozott integrált. Ez Mapleben a következõképpen mutat: > a:=fsolve(f(x)=g(x),x=-2..0); > b:=fsolve(f(x)=g(x),x=4..6); > int(f(x)-g(x),x=a..b); 10 2002-2003/1

2. Forgástestek térfogata a.) Számítsuk ki az y = ln(x) egyenletû görbe által meghatározott forgástest térfogatát, ha x 0-tól 3-ig változik. > plot(ln(x),x=1..3); > V:=int(Pi*ln(x)^2,x=1..3); Megközelítõ értéket is kaphatunk az evalf parancs segítségével. > evalf(%); A rotxplot és a rotyplot eljárások alkalmazásával megrajzolhatóak a forgástestek az 0x, illetve 0y tengelyek körül. Az eljárások beszerezhetõk az Internetrõl, az alábbi címrõl: http://www.csc.vill.edu/math/archives/maple/calcplot.txt b.) Határozzuk meg az f(x) = x 3 -x+1egyenletû parabola 0x tengely körüli forgatásából származó test térfogatát, tudva, hogy x-1 és 1 között változik. > f:=x->x^3-x+1; > plot(f(x),x=-1..1); > rotxplot(f(x), x=-1..1,y=0); > Int(Pi*f(x)^2, x=-1..1)=int(pi*f(x)^2, x=-1..1); 3. Forgásfelületek felszíne Feladat: Számítsuk ki az f(x) = sin(x) + cos(2x) függvény által meghatározott forgásfelület felszínét a [0, π] intervallumon. > f:=x->sin(x)+cos(2*x); > rotxplot(f(x),x=0..pi,y=0); Szimmetria okokból elég kiszámítanunk a [0, π/2] intervallumon meghatározott felület felszínét, majd az eredményt szorozzuk 2-vel. 2002-2003/1 11

> felszin:=4*pi*int(f(x)*sqrt(1+(d(f)(x))^2),x=0..pi/2); > evalf(felszin); 4. Súlypont Mapleben egyszerû megszerkeszteni a súlypontokat is, ha ismerjük a koordinátákat megadó képleteket. Végül ábrázolni is tudjuk a síklemezt a súlypontjával együtt. a.) Adva van a q(x) függvény. Határozzuk meg a függvény grafikus képe és az 0x tengely -3 és 4 pontja közötti síkidom súlypontjának koordinátáit (xs, ys). > q:=x->-3*x^2+3*x+36; > terulet:=int(q(x),x=-3..4); > xs:=int(x*q(x),x=-3..4)/terulet; > ys:=int(q(x)^2,x=- 3..4)/(2*terulet); Ábrázolni fogjuk, hogy lássuk az eredményt. Hívnunk kell a plots csomagot, mivel ugyanabban a koordináta rendszerben szeretnénk kirajzoltatni a függvény grafikus képét és a kiszámított súlypontot. > with(plots): > display({plot(q,x=-3..4,style=line), plot([[xs,ys]],style=point)}); b.) Adva van két függvény: Határozzuk meg az alábbi f(x) és g(x) egyenletû parabolák által közrezárt síkrész súlypontjának koordinátáit. > f:=x->2*sqrt(1-x^2)+x; > g:=x->3*x^2; > a:=fsolve(f(x)=g(x),x=-1..0); 12 2002-2003/1

> b:=fsolve(f(x)=g(x),x=0.5..1); > xs:=int(x*(f(x)-g(x)),x=a..b)/int(f(x)-g(x),x=a..b); > ys:=(1/2)*int(f(x)^2-g(x)^2,x=a..b)/int(f(x)-g(x),x=a..b); > display({plot({f(x),g(x)},x = -1..1,style=line), plot([[xs,ys]], style = point)}); 5. A határozott integrálok közelítõ kiszámítása a) Írjunk eljárást a határozott integrál téglalapmódszerrel való megközelítésére. A sum paranccsal számítjuk a sor összegét, a limit segítségével pedig határértéket határozunk meg. > tegl:=proc(f,a,b) > deltax:=(b-a)/n; > s:=sum(subs(x=a+i*deltax,f)*deltax,i=1..n); > limit(s,n=infinity); > end; Warning, `deltax` is implicitly declared local Warning, `s` is implicitly declared local tegl(x^2+3*x,-1,3); > A Maple egyébként a student programcsomagban tartalmaz olyan utasításokat, amelyek segítségével határozott integrálokat közelíthetünk meg, sõt szemléltethetünk is. > with(student): > t:=middlesum(x^2+3*x, x=-1..3); > evalf(t); > middlebox(x^2+3*x, x=-1..3,25); Egy kis ízelítõt próbáltam adni e pár példán keresztül a Maple használatához. Akit érdekel ez a téma, még sok csodálatos dolgot fedezhet fel és próbálhat ki és tapasztalni fogja, hogy megéri idõt szánni rá. Egri Edit 2002-2003/1 13