här
Transcription
här
TEKNISKA HÖGSKOLAN Matematik Blandade A-uppgifter Matematisk analys 1. Låt u = 2 − 2i och v = 1 + i. Skriv det komplexa talet z = u/v på den polära formen reiϕ π Svar: 2e−i 2 2. Bestäm de reella tal x för vilka |x − 5| ≤ |x + 1|. Svar: x ≥ 2 3. Bestäm Re(z), Im(z) samt z på formen a + ib om (1 − i)z = 7 + i. Svar: z = 3 + 4i 4. Bestäm sin ϕ och cos ϕ om ϕ = arctan 34 . Svar: sin ϕ = 35 , cos ϕ = 4 5 √ 4+h−2 5. Bestäm gränsvärdet lim · h→0 h Svar: 14 · Z 3 (2x − 3) dx 6. Beräkna · 2 2 x − 4x + 5 Svar: ln 2 + π4 7. Lös begynnelsevärdesproblemet (1 + x2 )y ′ (x) = y med villkoret y(0) = 1. Svar: y(x) = earctan(x) 8. Bestäm det λ för vilket funktionen ( f (x) = λ arctan 1, 1 x2 , x 6= 0 x=0 blir kontinuerlig i origo. Svar: λ = π2 · 9x − 5 . x+3 Svar: x < −3, 1 ≤ x ≤ 5 9. Lös olikheten x ≤ 10. Bestäm en primitiv funktion till f (x) = x2008 sin(x2009 + 3) . 1 Svar: − 2009 cos(x2009 + 3) 1 3 11. Beräkna sin arcsin + arccos . 4 4 Svar: 3 16 + √ 7 4 √ · 15 4 10 12. Låt f (x) = ln x + 4 + . Bestäm Df . x−3 Svar: x ∈ Df ⇔ −2 < x < 1 eller x > 3. A-uppgifter Matematisk analys 13. Skissa kurvan y = toter. sid. 2 av 5 x2 + x + 9 med angivande av eventuella extrempunkter och asympx+1 Svar: Stationära punkter x = 2 (lok. min) och x = −4. (lok. max); lodrät asymptot x = −1; sned asymptot y = x då x → ±∞ 14. Lös differentialekvationen y ′′ − 6y ′ + 9y = 27x2 + 4 . Svar: y = yh + yp = (C1 x + C2 )e3x + 3x2 + 4x + 22 9 15. Lös ekvationen tan (arccos x) = −1 . Svar: − √12 √ 16. Undersök om en invers funktion f −1 existerar till funktionen f (x) = 2x + 6. Bestäm i så fall den inversa funktionen samt även definitions- och värdemängd till både f och f −1 . Svar: f −1 (y) = y 2 −6 2 ; Df −1 = Vf = [0, ∞[ och Vf −1 = Df = [−3, ∞[ . √ 17. Bestäm en primitiv funktion till f (x) = x( x + sin(2x)) . Svar: 25 x5/2 − x cos(2x) + 2 sin(2x) 4 18. Använd derivatans definition för att bestämma f ′ (x) om f (x) = 19. Bestäm en primitiv funktion till funktionen f (x) = Svar: 3 ln |x − 3| + 2 ln |x + 3| + C √ 2x + 1. 5x + 3 . x2 − 9 20. Bestäm samtliga lösningar till ekvationen z 3 = 8i. Ge lösningarna på formen z = a + bi. √ π 2π 2π π Svar: 3 8ei 6 +n· 3 = 2ei 6 +n· 3 , n = 0, 1, 2. 21. Lös differentialekvationen xy ′ − 2y = x2 + 1 för x > 0 med begynnelsevillkoret y(1) = 0. Svar: y = x2 ln x − 1 2 + Cx2 y = x2 ln x + x2 −1 2 22. Bestäm värdet av den generaliserade integralen Svar: 1 Z 1 ln 0 1 x dx. 23. Bestäm samtliga lösningar till differentialekvationen y ′′ + 3y ′ − 4y = ex . Svar: y = yp + yh = xe5 + C1 e−4x + C2 ex = √ 2 24. Bestäm f ′ π16 om f (x) = ln | sin x |. x Svar: (x+C)ex 5 + C1 e−4x 2 π· 25. Lös ekvationen ex − 12e−x = 4. Svar: x = ln 6 26. (a) Visa (genom att sätta in i ekvationen) att z = 1 + 2i är en lösning till ekvationen z 4 + 12z − 5 = 0. (b) Lös ekvationen z 4 + 12z − 5 = 0 fullständigt. √ √ Svar: (b) z1,2 = 1 ± 2i, z3,4 = −1 ± 1 + 1 = −1 ± 2 A-uppgifter Matematisk analys 27. Beräkna gränsvärdet lim x→π sid. 3 av 5 (x − π) sin x . tan2 x Svar: -1 28. Använd implicit derivering för att hitta ett värde på parametern β för vilket kurvan x3 + y 3 − xy = 1 + β ln(x) har en vågrät tangent i punkten (1, 1). Svar: β = 2 29. Bestäm alla stationära punkter och alla asymptoter till funktionen f (x) = Bestäm också funktionens värdemängd. 3x + 3 . 3x − x2 Svar: Lodräta asymptoter: Linjen x = 0 (dvs. y-axeln) och linjen x = 3. Vågrät asymptot: linjen y = 0 (dvs. x−axeln) Stationära punkter är x = 1 och x = −3. Värdemängden är Vf =] − ∞, 13 ] ∪ [3, ∞[. 1 30. Lös differentialekvationen y ′ = y 2 cos x, y > 0 med begynnelsevillkoret y(0) = . 2 1 1 Svar: y = − sin x−2 = 2−sin x Z ∞ 31. Beräkna värdet av den generaliserade integralen (2 + 3x) e−x dx. 0 Svar: 5 32. Bestäm samtliga lösningar till differentialekvationen y ′′ − 5y ′ + 6y = 52 cos 2x. Svar: y = yp + yh = −5 sin 2x + cos 2x + C1 e2x + C2 e3x x+3 . x−1 Svar: x ≤ −1, 1 < x ≤ 3 33. Lös olikheten x ≤ 34. Låt z = 3 − 4i . 1 + 2i (a) Skriv z på fomen a + bi. (b) Beräkna |z|. Svar: (a) z = −1 − 2i (b) |z| = √ 12 + 22 = √ 5 35. Ange den allmänna lösningen till differentialekvationen y ′′ (x) − y ′ (x) − 2y(x) = 2x2 + 2x − 3. Svar: y(x) = C1 e2x + C2 e−x − x2 + 12 · R 36. Bestäm den primitiva funktionen x2 ln x dx. Svar: x3 ln x 3 − x3 9 +C 37. Bestäm ekvationen för en tangent till kurvan y = y(x) som definieras av sambandet x3 − 5xy + y 2 + 1 = 0 i punkten (2, 1). 7 3 Svar: y = x − 8 4 38. Lös differentialekvationen y ′ + Svar: y = x 2 − 1 2x = y x = 1, x > 0 med begynnelsevillkoret y(1) = 0. x2 −1 2x 39. (a) Skriv på polär form det komplexa talet z = √ 3+i 2 · A-uppgifter Matematisk analys sid. 4 av 5 (b) Ange på (a + ib)–form talet w = z 11 . Svar: (a) z = √ 3+i 2 = cos π6 + i sin π6 = eiπ/6 (b) z 11 = e11πi/6 = e−πi/6 = √ 3−i 2 40. Bestäm samtliga lösningar till differentialekvationen y ′′ − 6y ′ + 9y = ex . Svar: y = yp + yh = 14 ex + (C1 x + C2 )e3x . p p 41. Beräkna gränsvärdet lim x2 + 3x − x2 + 1 . x→∞ Svar: 3 2 42. Ekvationen 3z 3 − 5z 2 + 13z + 5 = 0 har en lösning 1 − 2i. Lös ekvationen fullständigt. Svar: z1,2 = 1 ± 2i, z3 = − 13 √ 43. Bestäm f ′ 14 om f (x) = ln arcsin( x ) . Svar: √ 4 3 π · 44. Bestäm gränsvärdena √ x2 − 2x + 3 (a) lim · x→∞ 3x − 4 sin(4x) (b) lim · x→0 ln(1 + 3x) Svar: (a) 13 ; (b) 43 Z 3 dx 45. Beräkna · 2 2 x − 4x + 5 Svar: π4 √ 46. Låt z = 3 + i. (a) Ange z på polär form (dvs bestäm r > 0 och ϕ, sådana att z = r eiϕ ). (b) Låt w = z2 · Ange talet w11 på formen a + ib. Svar: (a) 2 eiπ/6 ; (b) √ 3 2 − 2i · 47. Skissa kurvan till funktionen f (x) = ter och samtliga asymptoter. 3x2 − 2x + 2 · Ange speciellt samtliga extrempunkx−1 Svar: Lodrät asymptot x = 1; sned asymptot y = 3x + 1 då x → ±∞; Lok. max i x = 0, lok. min i x = 2 48. Lös olikheten 2|x − 2| > |x + 4| . Svar: x < 0 eller x > 8. 49. Lös ekvationen z 4 = −16. Lösningarna skall vara på formen x + iy . √ √ Svar: ± 2 ± i 2 (alla 4 fall) 50. Lös differentialekvationen y ′′ + 7y ′ + 10y = 12 sin(2x) + 28 cos(2x) . Svar: y = yh + yp = C1 e−2x + C2 e−5x + 2 sin(2x) A-uppgifter Matematisk analys sid. 5 av 5 x+8 51. Bestäm en primitiv funktion till funktionen f (x) = 2 . x + 4x x2 Svar: 2 ln |x| − ln |x + 4| + C = ln x+4 +C 52. Ekvationen z 4 − 6z 3 + 10z 2 + 2z = 15 har lösningen z = 2 + i. Finn övriga tre rötter. Svar: z1,2 = 2 ± i, z3 = 3, z4 = −1 √ 9 + 7h − 4h2 − 3 53. Bestäm gränsvärdet lim · h→0 h Svar: 76 · 54. Beräkna integralen Svar: 4π 27 Z 2π 3 x2 cos 3x dx. 0 55. Bestäm samtliga asymptoter och stationära punkter till funktionen f (x) = Skissa funktionens graf. x3 . (x + 1)2 Svar: Lodrät asymptot: x = −1, sned asymptot: y = x − 2. Stationära punkter: x = 0, x = −3. 56. Bestäm samtliga lösningar till differentialekvationen y ′′ + 2y ′ + 5y = sin x. Svar: y = yp + yh = 1 5 sin x − 1 10 cos x + e−x (C1 sin 2x + C2 cos 2x) 57. Ange realdelen, imaginärdelen och beloppet |z| för lösningen z till ekvationen (1−3i)z = 3 + i. Svar: z = 3+i 1−3i = i Realdel=0, imaginärdel=1. |z| = 1,. 58. Bestäm sin ϕ om ϕ = arctan 43 · Svar: 45 · 59. Ange inversen f −1 till funktionen f (x) = ln(1 + ex ). Svar: f −1 (x) = ln(ex − 1). 60. Bestäm gränsvärdet lim x→0 ln(1 + 3x) · sin(2x) Svar: 32 · 2 61. Använd partialbråksuppdelning för att bestämma en primitiv funktion till f (x) = 2 · x −4 q x−2 Svar: ln x+2 62. Lös det separabla begynnelsevärdesproblemmet (1+ x2 )y ′ = 2xy med villkoret y(0) = 1. Svar: y(x) = 1 + x2 . 63. Polynomet P (z) = 2z 4 − 3z 3 + 3z 2 + 77z − 39 har en rot z0 = 2 + 3i. Bestäm dess övriga nollställen. Svar: P (z) = (2z 2 + 5z − 3)(z 2 − 4z + 13) = (2z − 1)(z + 3)(z 2 − 4z + 13) 64. Ange den allmänna lösningen till differentialekvationen y ′′ (t) + 2y ′ (t) − 3y(t) = et . Svar: y(x) = c1 e−3t + (c2 + 4t )et