(x + 1) sh x) (x 2 4) = cos(x 2 ) 2x, e cos x = e

Hasonló dokumentumok
ANALÍZIS II. Példatár

Analízis III. gyakorlat október

GYAKORLAT. 1. Egyváltozós függvények deriválása (ismétlés)

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

Határozott integrál és alkalmazásai

Határozatlan integrál, primitív függvény

Az egyenlőtlenség mindkét oldalát szorozzuk meg 4 16-al:

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

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

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

1. Folytonosság. 1. (A) Igaz-e, hogy ha D(f) = R, f folytonos és periodikus, akkor f korlátos és van maximuma és minimuma?

n n (n n ), lim ln(2 + 3e x ) x 3 + 2x 2e x e x + 1, sin x 1 cos x, lim e x2 1 + x 2 lim sin x 1 )

Szélsőérték feladatok megoldása

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

Matematika I. NÉV:... FELADATOK:

Feladatok a Gazdasági matematika II. tárgy gyakorlataihoz

(1 + (y ) 2 = f(x). Határozzuk meg a rúd alakját, ha a nyomaték eloszlás. (y ) 2 + 2yy = 0,

5. fejezet. Differenciálegyenletek

Matematika A2 vizsga mgeoldása június 4.

DIFFERENCIÁLEGYENLETEK. BSc. Matematika II. BGRMA2HNND, BGRMA2HNNC

Függvények vizsgálata

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

Kalkulus 2., Matematika BSc 1. Házi feladat

Határozatlan integrál

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

Példatár Lineáris algebra és többváltozós függvények

Utolsó el adás. Wettl Ferenc BME Algebra Tanszék, Wettl Ferenc (BME) Utolsó el adás / 20

Integrálszámítás. a Matematika A1a-Analízis nevű tárgyhoz november

Feladatok matematikából 3. rész

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:

Dierenciálhányados, derivált

Többváltozós függvények Feladatok

25 i, = i, z 1. (x y) + 2i xy 6.1

Kalkulus I. gyakorlat, megoldásvázlatok

Figyelem, próbálja önállóan megoldani, csak ellenőrzésre használja a következő oldalak megoldásait!

Matematika A1a Analízis

Gazdasági matematika II. vizsgadolgozat megoldása, június 10

Határozatlan integrál

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

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

y + a y + b y = r(x),

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

Feladatok a Diffrenciálegyenletek IV témakörhöz. 1. Határozzuk meg következő differenciálegyenletek általános megoldását a próba függvény módszerrel.

1. Monotonitas, konvexitas

2. SZÉLSŽÉRTÉKSZÁMÍTÁS. 2.1 A széls érték fogalma, létezése

(!), {z C z z 0 < R} K (K: konv. tart.) lim cn+1

Határozatlan integrál (2) First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

VIK A1 Matematika BOSCH, Hatvan, 5. Gyakorlati anyag

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)

IV. INTEGRÁLSZÁMÍTÁS Feladatok november

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.

Matematikai analízis II.

Kalkulus I. gyakorlat Fizika BSc I/1.

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

Egyváltozós függvények 1.

Integrálszámítás (Gyakorló feladatok)

Függvény differenciálás összefoglalás

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!

Differenciálegyenletek december 13.

A derivált alkalmazásai

1. Analizis (A1) gyakorló feladatok megoldása

A gyakorlatok HF-inak megoldása Az 1. gyakorlat HF-inak megoldása. 1. Tagadások:

= x2. 3x + 4 ln x + C. 2. dx = x x2 + 25x. dx = x ln 1 + x. 3 a2 x +a 3 arctg x. 3)101 + C (2 + 3x 2 ) + C. 2. 8x C.

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)

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

Matematika I. Vektorok, egyenesek, síkok

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

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

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

6. Folytonosság. pontbeli folytonosság, intervallumon való folytonosság, folytonos függvények

Polinomok maradékos osztása

IV. INTEGRÁLSZÁMÍTÁS Megoldások november

Matematika A1. 9. feladatsor. A derivált alkalmazásai. Függvény széls értékei

6. feladatsor: Inhomogén lineáris differenciálegyenletek (megoldás)

Kalkulus I. NÉV: Határozzuk meg a következő határértékeket: 8pt

Segédanyag az A3 tárgy gyakorlatához

Feladatok megoldásokkal az ötödik gyakorlathoz (Taylor polinom, szöveges szélsőérték problémák)

A képzetes számok az isteni szellem e gyönyörű és csodálatos hordozói már majdnem a lét és nemlét megtestesítői. (Carl Friedrich Gauss)

1. Parciális függvény, parciális derivált (ismétlés)

Obudai Egyetem RKK Kar. Feladatok a Matematika I tantárgyhoz

Függvények csoportosítása, függvénytranszformációk

Matematika III előadás

Differenciálegyenletek

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉP SZINT Függvények

Matematika III. harmadik előadás

Matematika M1 Gyakorlat

A L Hospital-szabály, elaszticitás, monotonitás, konvexitás

3. Lineáris differenciálegyenletek

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

valós számot tartalmaz, mert az ilyen részhalmazon nem azonosság.

HÁZI FELADATOK. 2. félév. 1. konferencia Komplex számok

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI EMELT SZINT Paraméter

A dierenciálszámítás alapjai és az érint

MATEMATIKA 2. dolgozat megoldása (A csoport)

5 1 6 (2x3 + 4) 7. 4 ( ctg(4x + 2)) + c = 3 4 ctg(4x + 2) + c ] 12 (2x6 + 9) 20 ln(5x4 + 17) + c ch(8x) 20 ln 5x c = 11

Gyakorlo feladatok a szobeli vizsgahoz

Speciális függvénysorok: Taylor-sorok

Szélsőérték-számítás

6. Függvények. Legyen függvény és nem üreshalmaz. A függvényt az f K-ra való kiterjesztésének

Átírás:

Az. gyakorlat HF-inak megoldása. Deriváljuk az alábbi függvényeket. sin x cos x = cos x sin x, x ln x = x / ln x + x x x, x x = x / = x/ = = e x cos x+e x sin x e x cos x cos x, x sin x ln x = + x x, x + sh x = sh x + x + ch x, = x sin x x cos x, sin x e x x+ = e x x+ e x x+, x+ x 4 = x 4 x+ x, sinx x 4 = cosx x, e cos x = e cos x sin x, ctg e x = e sin x sin e x, x = sin x cos x, + x 6 = 6 + x5, sin x = sin x = cos x ln sin x, + x = x, ln 4x +x = 4 4x, ln x +x 4 = x+ ln x +x 4, cos x = sin x = sin x tg x cos x, = cos x, e x = e x, x + = x +, x = x / = sin x, x e x = cos x e x sin x e x, cos x = sin x cos x, +x = e, x shx e +x x = x shx+ e x chxx / / ex shx x /, x x + x = + x + x + x / x = + x + x, +x cosx = sinx x cos x, + e x / = + e x / e x, x =, x x + cos 4x + = x + cos 4x + x 4 sin 4x, x = x, x x 5/ = 5x x /, +x 4 = + x 4 / = x + x 4 /, x = x =, = x, x +x +x x = +x x = x x, +x +x +x +x = x = x / x x / x / x e x = x e x, ex = +x ln x +x xe x +x +x x +x, +x = x / +x x / x x e x + = x +x x 4ex, e x + +x = = e x +xe x +x xe x +x. x,. Számítsuk ki az alábbi deriváltakat! a Ha c Ha s = t, akkor ds dt u = e T, akkor du dt = e T T. = t. b Ha T = V, akkor dt dv =.. Számítsuk ki az alábbi határértékeket! L'Hospital-szabállyal:

FONTOS: Mindegyik határérték típusú, így alkalmazhatjuk a L'Hospital-szabályt. sin x lim x x cos x lim x x x sin x lim x x = lim cos x = cos = ; x sin x = lim x x cos x = lim x x = lim cos x = ; x sin x = lim x 6x = lim cos x = x 6 6 ; lim x e x x x x e = lim x x x x e = lim x x 6x = lim x e x 6 = e 6 = 6.

A. gyakorlat HF-inak megoldása rajzok nélkül. Keressük meg az alábbi f : R R függvények lokális minimum- és maximumhelyeit, valamint hogy mely intervallumokon növ k/csökken k! Határozzuk meg a limeszüket ± -ben, végül rajzoljuk fel a grakonjukat! a fx := x x + 5; f x := x 6x = xx f x > el tt, f x < és közt, f x > után f n el tt, csökken és közt, n után -ban lok. max., -ben lok. min. Határértékek: a f együttható el jele pozitív, így f limeszei megegyeznek x limeszeivel: lim f =, lim f = +. + b fx := x 4 x ; f x := 8x x = x4x. Itt 4x < x <, azaz ha < x <, és 4x > x >, azaz ha x < vagy x >. Így f x < el tt, f x > és közt, f x < és közt, f x > után -ben lok. min., -ban lok. max., -ben lok. min. Határértékek: a f együttható el jele pozitív, így f limeszei megegyeznek x 4 limeszeivel: lim f = lim f = +. + c fx := 5x x 5 ; f x := 5 5x 4 = 5 x 4 Itt x 4 > x <, azaz ha < x <, és x 4 < x >, azaz ha x < vagy x >. Így f x < - el tt, f x > - és közt, f x < után... f csökken - el tt, n - és közt, csökken után --ben lok. min., -ben lok. max. Határértékek: a f együttható el jele negatív, így f limeszei megegyeznek x 5 limeszeivel: lim f = +, lim f =. +. Igaz-e, hogy az alábbi f : R R függvények lokális maximumhelye egyben globális maximumhely is? a A fenti.b pontbeli fx := x 4 x esetén: nem igaz, hiszen amiatt, hogy lim f = lim f = +, a függvény akármilyen nagy értéket felvehet. + b fx := x e x. Útmutatás: itt is el ször keressük meg a lokális minimum/maximumhelyeket a tanult módszerrel. f x := e x x e x = e x x. f x > el tt, f x < után f n el tt, csökken után Itt e x > x-re, így

-ben lok. max., és ez globális is, mivel el tte f végig n, utána végig csökken azaz csak kisebb értékei vannak. A válasz itt tehát "igen".. Keressük meg az alábbi f : R R függvények lokális minimum- és maximumhelyeit!. deriválttal. a fx := x 6 + 6x +. f x := 6x 5 + 6 = 6x 5 +. Itt f x = x =. f x := x 4, így f := > --ben lok. min. van b fx := 4 + x x. f x := x = x. Itt f x = x = vagy x =. f x := 6x, így f := 6 > --ben lok. min. van, f := 6 < --ben lok. max. van. 4

. A függvények grakonját az ismert függvények grakonja segítségével, valamint a végtelenben és a szakadási helyeken vett határértékek kiszámításával tudjuk meghatározni. a fx = x 4. Ez a függvény az függvény negyedik hatványa. A képe két hiperbolához hasonló ág. ÉT: R \. ÉK: R x + b fx = x. Ez a függvény az függvény harmadik hatványa. A képe hiperbolához x hasonló. ÉT: R \. ÉK: R \. c fx = x 5/. Ez a függvény az x függvény -nél nagyobb hatványa, x < x 5/ < x. A fv. képe hasonló egy parabola jobb oldali feléhez. ÉT: R +. ÉK: R. d fx = x /. Ez a függvény az függvény -nél nagyobb hatványa. A képe egy x hiperbolaághoz hasonló. ÉT: R +. ÉK: R. e A logaritmus alapja -nél nagyobb szám. A függvény szig. növ, + -ban vett határértéke mínusz végtelen, a plusz végtelenben vett határértéke pedig plusz végtelen. Az -a-e feladatokhoz külön le-ban ábrák is találhatók.. a A mínusz végtelenben vett határérték, a plusz végtelenben vett határérték plusz végtelen. A függvény mindenütt pozitív, és szigorúan monoton nô. b Mínusz végtelenben a kitevô mínusz végtelenhez tart, tehát a határérték ; plusz végtelenben szintén. Deriváltja f x = e x / x, ami x = esetén, el tte pozitív, utána negatív. Így f a el tt szig. növ, utána szig. csökken, így a -ban lok. maximuma van és ez. A függvény páros, azaz szimmetrikus az y tengelyre. c Ennek a függvénynek a grakonja az elôzô függvény grakonjának az x tengely irányú, egységnyi eltolásával kapható.. a f x = x = x, ennek zérushelye x =, ez bele is esik az adott intervallumba, itt f =. A végpontokban f =, f =, így min =, I max =. I b f x = x = 4 x, ennek zérushelyei x = és x =. Ezekb l esik az adott intervallumba, itt f = 5. A végpontokban f =, f = 8, így min =, max = 5. I I c f x = 5x 4 5 = 5x 4, ennek zérushelyei x = és x =. Mindkett beleesik az adott intervallumba, itt f =, ez egyben végpont is, ill. f = 6. A másik végpontban f =, így min = 6, max =. I I 4. a A feladat annak meghatározása, hogy a T t = t t függvénynek az [8, ] 6 intervallumon hol van és mennyi a maximuma és minimuma. T t = t, ennek zérushelye t = 6. Ez beleesik az adott intervallumba, itt 8 T 6 = 6. A végpontokban T 8 = és T = 5. Így a legkisebb h mérséklet 8 órakor C, a legnagyobb h mérséklet 6 órakor 6 C volt. b Ha a kerület, a félkerület 5. Az egyik oldalt x-szel jelölve a terület x5 x. Az x5 x = 5x x kifejezés maximumát a derivált segítségével határozzuk meg: f x = 5 x, így f x =, azaz x = 5 esetén lehet szélsôérték, itt a terület 5. Innen:. módszer: x [, 5], a végpontokban x5 x értéke, így x = 5 esetén maximális a terület amikor négyzet.. módszer: f x =, ami 5-ben is negatív, ezért ott lokális maximum van. Mivel az els derivált sehol máshol nem, így f végig n 5 el tt és végig csökken 5 után, így 5-ben globális maximum is van. 5

c N t = λn e λt <, így a függvény végig szigorúan csökken. N = N >, a + -ben pedig a határérték. 6

A 4. gyakorlat HF-inak megoldása x. Számítsuk ki az alábbi határozatlan integrálokat! x 4 dx = x5 5 + c, mert x 5 5 = x 4 ; x dx = x dx = 4 x 4 + c; x 9 5x + dx = x 9 dx 5 x dx + x dx = x 5x + x + c = 5x + x + c; x + 6 x 8 dx = x x 6 dx + x dx 8 x dx = x 5 5 + ln x 8x + c = = 5 x 5 + ln x x + c; cos x e x + sin x dx = cos x dx e x dx + sin x dx = sin x e x + cos x + c; e x + cos x e x + sin x dx =? útm.: a számláló a nevez deriváltja: ex + sin x = e x + cos x, így e x + cos x e x e x + sin x dx = + sin x e x + sin x dx = ln ex + sin x + c; x x x dx = x dx = ln x + c, ugyanis x = x; x x dx = x x dx = x x dx = ln x + c; x x 4 + dx = 4x 4 x 4 + dx = x 4 + 4 x 4 + dx = 4 ln x4 + + c; sin x sin x cos x tg x dx = cos x dx = cos x dx = dx = ln cos x + c; cos x sin x dx = cos x + c; e 4x dx = 4 e4x + c; e x dx = e x = e x + c; e x 4 dx = e x x 4 + c = 4e 4 + c; 4 cos x dx = dx = x cos x dx = sin x + c; x dx = x 7 + c = x + c;

e x dx = e x + c; x dx = e x x dx = x = x + c; e x + dx =? útmutatás: a számláló a nevez deriváltja-e? e x + = e x e x e x + dx = e x e x + dx = ln e x + + c.. Számítsuk ki az alábbi, racionális törtfüggvényekre vonatkozó határozatlan integrálokat! 4x + dx = ln 4x + + c; 4 x dx = ln x + c; dx =? x 6x + 8 x dx = ln 4 x + c; 4 x 6x+8 = x 4x, = x 6x+8 4 x 4 x így x 6x + 8 dx = x 4 dx x dx = ln x 4 ln x + c = ln x 4 +c; x x + x dx =? x + x = x x +, =, x +x + x x+ így x + x dx = x dx x + dx = ln x ln x + + c = ln x +c; x + x x dx =? x x = xx, =, így x x x x x x dx = x dx+ x dx = ln x + ln x +c = ln x +c; x x dx = x dx =? x = x x +, =, x x x+ így x dx = ln x +c; x + x + 9 dx = x x + 9 dx = x dx x + dx = x x + 9 dx = lnx + 9 + c., = x + dx ln x ln x + +c = x + dx = arc tgx + c;. Adjunk megoldóképletet az alábbi integrálokra, ahol u adott állandó! 8

x u dx =? x u = x ux + u. Nézzük a következ kifejezést: = x+u x u = u. Tehát =, így x u x+u x ux+u x u x u u x u x+u x u dx = u x u dx x + u dx = ln x u ln x + u +c = u u ln x u +c; x + u dx =? x u útm.: az fkx + b dx tanult típusba esik, ahol fx = = x, k =, b = u és x F x = x = x. Az órai anyag alapján fkx + b dx = F kx + b + c, azaz k x u dx = x u + c. 4. Integrálás más változó szerint. Számítsuk ki az alábbi határozatlan integrálokat! t + e t dt = t dt + e t dt = t + et + c; c R + s ds = s + s + c. 9

Az 5. gyakorlat HF-inak megoldása lesz:. Számítsuk ki az alábbi határozatlan integrálokat! cos x dx = + cos 6x dx = x + 6 sin 6x + c. x + sin x dx =? Legyen gx = x + és f x = sin x, így fx = cos x jó sin x x + dx = cos x x + x + x dx =? Itt x = t kiejti a gyököt: dx = dt t, így dx = t dt. Ezeket beírva: dx = t dt = x + x t + t = ln x + + c. e x cose x dx =? beírva: e x cose x dx = Ha x = ln t, akkor e x = t, ill. t cos t t dt = cos x dx = x + cos x + sin x + c. x = t vehet t >, ekkor + t dt = ln t+ +c = ln x+ +c dx dt cos t dt = sin t + c = sine x + c. = t, így dx = dt. Ezeket t. a Mekkora az y = x x parabola és az x tengely közti terület? Útm.: a x értékekre lesz a görbe alatti rész. [ x T = x x ] dx = x := = = 6. b Egy l hosszú inhomogén s r ség vékony rúd tömege a s r ségfügvény. Ha l = és ϱx = [ + x dx = ln + x ] +x = ln ln = ln.. Számítsuk ki az alábbi határozott integrálokat! e x dx = [ e x] = e + e = e +. x e x dx = l, mekkora a rúd tömege? ϱx dx, ha ϱ : [, l] R e x x dx = [ e x x ] e x dx = [ e x x ] [ e x] = e + e e = e +. Parc. integrálás volt, fx := e x és gx := x. π/ [ π/ cos x] x cos x dx = π/ cos x x dx = [ sin x x] π/ π/ sin x dx = [ sin x x] π/

4 beírva: 4 = π + = π. Parc. integrálás volt, fx := sin x és gx := x. e x x dx =? Itt x = t kiejti a gyököt: x = t vehet t >, ekkor dx dt = t, így dx = t dt. Végpontok: ha x = vagy 4, akkor t = x = vagy. Ezeket e x e t dx = t dt = x t x e x dx = t e t t dt = e t dt = [ e t] = e e = e. e t dt = [ e t ] = e e = e, ahol az x = dx t helyettesítést használtuk; = dt, ill. az x = és végpontokból t t = x = és lesz, azaz most nem változnak. megadott x = sin t helyettesítést használjuk a [, π ] intervallumon. dx =? A x Mint a gyakorlaton: ez a helyettesítés a t =, t = π végpontokat x = -ba és x = -be viszi; = cos t, így dx = cos t dt; dx dt felhasználjuk, hogy ha t [, π ], akkor sin t = cos t = cos t = cos t. Ezeket beírva: π/ dx = x π/ sin t cos t dt = cos t cos t dt = π/ dt = [t] π/ = π.

. + + + [ x dx = x / e x dx = [e x [ ] + x dx = ln x [ x dx = x ] A 6. gyakorlat HF-inak megoldása ] + ] + = lim x + x = = ; = lim x + e e = = ; = lim ln x ln = + = + ; x + = =.. Számítsuk ki az alábbi függvények els parciális deriváltjait! a fx, y := e x sin y fx, y = e x sin y, fx, y = e x cos y; fx, y := x y 4 fx, y =, fx, y = ; fx, y := x y + xy fx, y = xy + y, fx, y = x + xy; fx, y := x y 5 xy 4 + 7y fx, y = x y 5 y 4, fx, y = 5x y 4 xy + 7; fx, y := e x y fx, y = e x y, fx, y = e x y ; fx, y := e x y fx, y = e x y x, fx, y := x y fx, y = x y, fx, y = e x y y; fx, y = x y ; fx, y := lnx + y fx, y = x, x +y fx, y = y ; x +y fx, y := lnx 4 + y 4 fx, y = 4x, x 4 +y 4 fx, y = 4y ; x 4 +y 4 fx, y := x + y + fx, y = x x = x +y + x, fx, y = +y + y x +y + ; fx, y := x + y 4 / fx, y = x + y 4 / x, fx, y = x + y 4 / y; b fu, v := 4u + 9v fx, y = 4 4u+9v, fx, y = 9 4u+9v ; fm, T := mt fx, y =, m T fx, y = ; mt c fx, y, z := x + y + z fx, y, z = x, fx, y, z = y, fx, y, z = z;

fx, y, z := xy z fx, y, z = y z, fx, y, z = xy z, fx, y, z = xy z.. Második parc. deriváltak=? Felhasználjuk, hogy f = f. fx, y = e x sin y. Ekkor fx, y = e x sin y fx, y = e x sin y, fx, y = e x cos y; fx, y = e x cos y fx, y = e x sin y. fx, y = lnx + y. Ekkor fx, y = x x +y fx, y = x +y x x x +y = y x x +y, fx, y = x y x +y = 4xy x +y ; fx, y = y x +y fx, y = x +y y y x +y = x y x +y. fx, y, z = xyz. Ekkor fx, y, z = yz fx, y, z =, fx, y, z = z, fx, y, z = y; fx, y, z = xz fx, y, z =, fx, y, z = x; és fx, y, z = xy fx, y, z =. 4. f x, y =? fx, y = lnx + y f x, y = x x +y fx, y = x 5y, x 4 y + x f x, y = y x +y ; x 5 8x y + 6x 4 y.

A 7. gyakorlat HF-inak megoldása. Írjuk fel az alábbi f : R R függvények Hesse-mátrixát; els - és másodfokú Taylor-polinomját! a., fx, y := e x cos y. e f x, y := e x cos y, e x sin y, f x, y = x cos y e x sin y e x sin y e x cos y u f, =,, T u, v := +, = + u; v f, =, ennek kvadr. alakja: u u u u = = u v, ebb l v v v v ; T u, v = + u + u v. b., fx, y := ln + x + y. f x, y := +x+y, +x+y, f x, y = +x+y +x+y 4 +x+y +x+y = u + v; u f, =,, T u, v := +, v f, =, ennek kvadr. alakja: 4 u u u v u = = u 4 4uv 4v, ebb l v v u 4v v T u, v = u + v u + 4uv + 4v. ; c., fx, y := + x y. 6 + x y 6 + x y f x, y := +x y, +x y, f x, y = 6 + x y 6 + x y u f, =,, T u, v := +, = + u v; v 6 6 f, =, ennek kvadr. alakja: 6 6 6 6 u u 6u 6v u = = 6u 6 6 uv + 6v, ebb l v v 6u + 6v v ; T u, v = + u v + 6u uv + 6v = + u v + u 6uv + v. 4

. Számítsuk ki azaz írjuk fel z = a + ib algebrai alakban: + i + + i = 4 + i, + i + i = + i + i + i = + 5i = + 5i, + i = 4 + 4i + i = 4 + 4i = + 4i.. Ábrázoljuk a komplex síkon: z = i: a sík, vektorának feleltethet meg, z = i + 6: a sík 6, vektorának feleltethet meg, z = 5e i π : azaz r = 5 és ϕ = π. Ekkor z = 5cos π +i sin π = 5 +i = 5+ 5 i, vagyis a sík 5, 5 vektorának feleltethet meg. 4. Oldjuk meg! x + 4x + = x, = 4± 6 5 = 4± 6 = 4±6i = ± i. x 4x + 9 = x, = 4± 6 6 = 4± i = ± 5 4 4 i. x + = x = x, = ±i. Kijön a megoldóképletb l is. 5. Írjuk fel polárkoordinátákkal, majd annak exponenciális alakjában! z = i : a jobb alsó negyedsíkban van, a valós rész a képzetesnek -szerese, így ϕ = 7π 4 ; r = + =. Ebb l z = cos 7π + i sin 7π = 4 4 ei 7π 4. z = + i: a bal fels negyedsíkban van, a valós rész a képzetesnek -szerese, így ϕ = π 4 ; r = + =. Ebb l z = cos π + i sin π = e i π 4. 4 4 z = i: A sík, vektorának feleltethet meg ϕ = π, r = + =. Ebb l z = cos π + i sin π = ei π. z = : A sík, vektorának feleltethet meg ϕ = π, r = + =. Ebb l z = cos π + i sin π = e iπ. 6. Írjuk fel algebrai azaz a + ib alakban! z = e i π : azaz r = és ϕ = π. Ekkor z = cos π + i sin π = + i = i. z = e i π 6 : azaz r = és ϕ = π 6. Ekkor z = cos π 6 + i sin π 6 = + i. z = e 4iπ : azaz r = és ϕ = 4π. Ekkor z = cos 4π + i sin 4π = + i =. z = e iπ : azaz r = és ϕ = π. Ekkor z = cos π + i sin π = + i =. 7. Legyen z = e i π 4. Ábrázoljuk a z, z, z,..., z 8 hatványokat! Útmutatás: itt z n = e iϕ n = e inϕ. z n = e i nπ 4, azaz az egységkörön az nπ szögnél lev pontba mutató vektor. Itt z tehát 4 a π = 4 45 szög egységvektor, és n növelésével ezt forgatjuk tovább mindig 45 -kal. Ha n = 8, akkor visszajutunk az pontba, azaz z 8 = e 8i π 4 = e πi =. Menet közben a páros hatványok: z = i, z 4 =, z 6 = i, z 8 =. A páratlan hatványokra z n == ±±i megfelel el jelekkel. 5

A 8. gyakorlat HF-inak megoldása Számítsuk ki az alábbi függvényt! Γ f vonalintegrálokat! Ahol lehet, használjunk primitív a ϕ : [, ] R, ϕt := t +, t; fx, y := x y, x + y. Itt f x, y = f x, y =, így nincs primitív függvény. fϕt =, 5t +, ϕ t :=,, fϕt ϕ t =, 5t +, = + 5t + = 5t + 4 [ 5 f = 5t + 4 dt = t + 4t] =. Γ b ϕ : [, π] R, ϕt := cos t, sin t; fx, y := x y, x + y. fϕt = cos t sin t, cos t + sin t, ϕ t := sin t, cos t, fϕt ϕ t = cos t sin t, cos t+sin t sin t, cos t = cos t sin t+ sin t+ cos t + sin t cos t = sin t + cos t = t π f = dt = 4π. Γ c ϕ : [, π] R, ϕt := cos t, sin t; fx, y := x y, x + y. Itt f x, y = = f x, y, így van primitív függvény. F x, y = x y dx = x4 4 xy + cy x 4 xy + cy = x + c y = 4 x + y, azaz c y = y, így F x, y = x4 4 xy + y4 4 + c. Itt ϕ = cos, sin =,, és hasonlóan ϕπ =,, így + 4 4 + 4 =. 4 4 4 Γ f = 4 4 d ϕ : [, ] R, ϕt := t, t; fx, y := x, y. Itt f x, y = = f x, y, így van primitív függvény. F x, y = x + y + c. Itt ϕ =, és ϕ =,, így f = =. Γ A tanult módszerrel e ϕ : [, π] R, ϕt := cos t, sin t; fx, y := x x +y, y x +y. xy Itt f x, y = f x, y =, így van primitív függvény. A iii mintapéldához hasonlóan, most az α = / esetben, F x, y = x + y + c. x +y / Mint a c feladatban, ϕ =, és ϕπ =,, így f = =. Γ 6

f ϕ : [, ] R, ϕt := t, t; fx, y := x x +y +, xy y x +y +. Itt f x, y = f x, y =, így van primitív függvény. A iii mintapélda módszerét használjuk: most ht =, így Ht = ln t + c. Ebb l F x, y = x +y + t lnx + y + + c. Itt ϕ =, és ϕ =,, így f = ln ln = ln. g ϕ : [a, b] R, melynek Γ képe ellipszis; fx, y := x x +y +, Γ y x +y +. Az el z f feladat szerint van primitív függvény. Mivel Γ zárt görbe, így Γ f =. 7

A 9. gyakorlat HF-inak megoldása. Számítsuk ki div f-et és rot f-et! a fx, y := x + y, x y div fx, y = x y, rot fx, y = x y. b fx, y := x y, x + y div fx, y = 4, rot fx, y = 6. c fx, y, z := x + y, y + z, x + z div fx, y, z = x + y + z, rot fx, y, z = z, x, y T. c fx, y, z := x + y + z, xyz, div fx, y, z = + xz, rot fx, y, z = xy,, yz T. A T transzponáltat jelent, azaz sor helyett a megfelel oszlopvektort.. Számítsuk ki az alábbi f Riemann-integrált! T := [ π, π ] [, π], fθ, ϕ := cos θ. f = T π π π A bels integrál: Ebb l T f = T cos θ dθ dϕ =? π π π cos θ dθ = [ ] π sin θ θ= π dϕ = π = 4π. = =.. Rajzoljuk fel az alábbi r függvények által meghatározott forgástesteket, majd számítsuk ki a térfogatukat a tanult képletb l! a Legyenek R, m > számok és r : [, m] R +, Ez egy R sugarú, m magasságú henger. m m [ V = π r x dx = π R dx = π R x ] m x= b r : [, ] R +, rx := + x. V = π r x dx = π +x dx = π [x+ x = π +. 4. Számítsuk ki az alábbi f felszíni integrálokat! a S egy sugarú gömbfelület, f. S = πr m. ] x= A gyakorlaton szerepelt, hogy ha c R állandó, akkor rx R konstans. = π + = S c = c AS, ahol AS az S felszíne. Most c =, és tudjuk, hogy az sugarú gömbfelszíne A = 4r π = 4π; így 4π = π. = S b S egy sugarú gömbfelület, melyet vízszintes felez síkkal az S alsó és S fels félgömbre bontunk; 8

{, ha x S, fx :=, ha x S. Útmutatás: S f = f + S f. S Itt AS = π, a félgömb felszínére vonatkozó r π képlet alapján, így AS = π. Ugyanígy AS = π. π + π = π. Így S = AS = π. Vagyis S f = S = f + f = S S c Az egyes oldalak felszíne 4, így az egyes oldalakon vett integrálok értéke a megfelel konstans 4-szerese. Az S-en vett integrál értéke ezek összege, azaz f = 4 + + 7 =. 5. Ellen rizzük az alábbi példákon a vektoranalízis ismert azonosságait! a rot f = f, ahol legyen D az egységkörlap és Γ annak határa azaz az D Γ egységkörvonal pozitív irányítással, valamint fx, y := y, x. Útmutatás: A jobboldali integrál: a kérdéses vonalintegrált már kiszámoltuk, ill. rot f konstans lesz. Legyen ϕ : [, π] R, ϕt := cos t, sin t egységkörív, Γ a képe, fx, y := y, x. Ekkor f = π. A 8. gyakorlaton számoltuk ki. Γ A baloldali integrál: rot f = f f = D D D = D = AD = π. Ugyanis D az egységkörlap, így a területe: AD = π = π. b div f = f ν, ahol legyen D az egységgömb és S annak felülete, valamint D fx, y, z := x, y, z. Útmutatás: S az el adáson láttuk, hogy f ν ; másrészt div f is konstans lesz. A jobboldali integrál: f ν = = AS = 4π. S S A baloldali integrál: div f = f + f + f = D D D + + = ugyanis az egységgömb térfogata: V D = 4 π = 4π. D = V D = 4π S = 4π, 9

. y = Ky alakú egyenletek. A. gyakorlat HF-inak megoldása i Megoldás: Az egyenlet: y =, 4y. Megoldása: a modell miatt y >, ebb l dy dx =, 4 y dy y =, 4 dx ln y =, 4 x + c c R tetsz. y = e c e,4 x = c e,4 x, azaz yx = c e,4 x c > tetsz. A kezdeti értékb l y := y = c e = c, így yx = y e,4 x. ii Megoldás: Az egyenlet: y = λy, azaz y =, 45 y. A modell miatt y >, ebb l dy dx =, 45 y dy y =, 45 dx ln y =, 45 x + c c R tetsz. y = e c e,45 x = c e,45 x, azaz yx = c e,45 x c > tetsz. A kezdeti értékb l = y = c e = c, így yx = e,45 x. Ha x = 5568: y5568 = e,45 5568 = e,696, 5 = 5. Azaz, kb. 5568 év a felezési id.. y = ay + b alakú egyenletek i Megoldás: Az egyenlet: y =, y, 45.. lépés: konstans megoldás y, 45, de ez nem felel meg a megadott y =, 8 kezdeti feltételnek.. lépés: ha y, 45, azaz a kezdeti feltétel miatt mindvégig y >, 45. Ekkor dy dx =, y, 45 dy y, 45 =, dx lny, 45 =, x + c c R tetsz. y, 45 = e c e, x = c e, x, azaz yx =, 45 + c e, x c > tetsz. A kezdeti értékb l, 8 = y =, 45 + c, azaz c =, 5. Tehát yx =, 45 +, 5 e, x. ii Megoldás: Az egyenlet: T =, 66 T.. lépés: konstans megoldás T, de ez nem felel meg a megadott T = kezdeti feltételnek.. lépés: ha T, azaz a kezdeti feltétel miatt mindvégig T >. Ekkor dt dt =, 66 T dt T =, 66 dt ln T =, 66 t + c c R tetsz.

T = e c e,66 t = c e,66 t c > tetsz., azaz T = c e,66 t c R tetsz., azaz T t = c e,66 t c R tetsz. A kezdeti értékb l = T = c, azaz c = 9. Tehát T t = + 9 e,66 t, végül ebb l T 6 = + 9 e,66 6 4 C.. y = ay + by + d alakú egyenletek i Megoldás: Az egyenlet: y = KyM y.. lépés: konstans megoldások y nincs bakt. és y M egyensúlyi állapot.. lépés: ha < y < M, akkor dy dx = KyM y dy ym y = K dx dy yy M = K dx. Integrálunk: a bal oldal nevez je y-nak másodfokú polinomja a és M valós gyökökkel, így a tanult képlet használható, amib l M ln y M = Kt + c c R tetsz., ez a < y < M feltétel miatt y M ln M y y M y y = Kt + c c R tetsz. Ebb l kell kifejeznünk y-t: = e KMt+c = c e KMt c > tetsz. Ez y-nal szorozva lineáris egyenlet, megoldása: y = M + c e KMt. Észrevétel: yt id ben növ függvény, és t esetén y tart az M eltartóképességhez. ii Megoldás: Az egyenlet: y =, 5 y y.. lépés: a konstans megoldások y és y, de ezek nem felelnek meg a megadott y < feltételnek.. lépés: y < miatt leoszthatunk. Azaz: dy dy =, 5 y y dx y y =, 5 dx dy y y =, 5 dx. Integrálunk: a bal oldal nevez je y-nak másodfokú polinomja a és valós gyökökkel, így a tanult képlet használható, amib l ln y =, 5 t + c c R tetsz., ez a y < feltétel miatt y ln y y =, 5 t + c c R tetsz. Ebb l kell kifejeznünk y-t: y y = et+c = c e t c > tetsz. Ez y-nal szorozva lineáris egyenlet, megoldása: y = c e t c e t. A kezdeti értékb l = y = c c, így c =. Tehát y = et e t.

A. gyakorlat HF-inak megoldása. Adjuk meg az alábbi KDE-k általános megoldását! a Megoldás: Az egyenlet karakterisztikus polinomja: λ +6λ 8 =, melynek megoldása: 4,. Így a megoldása általános alakja: c e 4t + c e t. b Megoldás: Az karakterisztikus polinom: λ + λ + =, melynek megoldása: 6 4 kétszeres gyök. Így a megoldása általános alakja: c e 4 t + c te 4 t. c Megoldás: Az egyenlet karakterisztikus polinomja: 4λ + 9 =, melynek megoldása: ± ß,. Így a megoldása általános alakja: c cos t + c sin t = A cos t ϕ. d Megoldás: Az egyenlet karakterisztikus polinomja: λ λ+7 =, melynek. Rezg körök. megoldása: 4ß, + 4ß. Így a megoldása általános alakja: e c t cos4t + c sin4t = Ae t cos 4t ϕ. a Megoldás: Az egyenlet karakterisztikus polinomja: Lλ + =, melynek C megoldása: ±ß C L. Így az általános megoldás c cos t+c CL sin t = CL A cos CL t ϕ. b Megoldás: Az egyenlet karakterisztikus polinomja: λ + =, melynek megoldása: ß/, ß/. Így a megoldása általános alakja: c cos t + c sin t = A cos t ϕ. c Megoldás: Az egyenlet karakterisztikus polinomja: λ + λ + 4 =, mely- ±ß nek megoldása:. Így a megoldása általános alakja: e c t cos t + c sin t = Ae t cos t ϕ. d Megoldás: Az egyenlet karakterisztikus polinomja: λ + λ +,8 =, melynek egy kétszeres megoldása:, 5. Így a megoldása általános alakja: c e,5t + c te,5t. e Megoldás: Az egyenlet karakterisztikus polinomja: λ + 4, 5λ + =, melynek megoldása:,, 5. Így a megoldása általános alakja: c e t + c e,5t.. Megoldás: a A KDE karaktersiztikus egynelete: λ + 6 =, amelynek két megoldása ±4ß, azaz a megoldás általános alakja: yt = c cos4t + c sin4t, ebb l az y = feltételt felhasználva kapjuk, hogy c =, továbbá y = = 4c, azaz c =. Megoldás: b Láttuk, hogy az általános megoldás yt = c e t + c e 4t, ebb l y = = c + c és y = = c 4c következik. Az egyeletrendszert megoldva c = és c = adódik.

4. Megoldás: a Az dierenciálegyenlet rendszer mátrixa:, melynek 4 karakterisztikus polinomja: λ + λ 6 =, amelynek megoldásai λ =, λ =. Egy-egy konkrét sajátvektor pedig: és. A megoldás tehát: xt = c yt e t + c e t 4c e = t + c e t c e t + c e t Megoldás: b Hasonlóan, az egyenletrendszer mátrixa:, melynek karakterisztikus polinomja: λ 6λ + 5 =, amelynek megoldásai λ = 5, λ =. 4 Egy-egy konkrét sajátvektor pedig: és. A megoldás tehát: xt = c yt e 5t + c e t c e = 5t + c e t c e 5t c e t..