763101P Fysiikan matematiikkaa kesä 2015 Jakso 6 Näytä laskut
Transcription
763101P Fysiikan matematiikkaa kesä 2015 Jakso 6 Näytä laskut
763101P Fysiikan matematiikkaa kesä 2015 Jakso 6 Näytä laskut viimeistään torstaina 28.5. tai palauta ne viimeistään perjantaina 29.5. Kompleksiluvut 1. Osoita de Moivren kaavalla, että cos3 4cos3 3cos ja sin 3 3sin 4sin3 . 2. Laske kolmannet juuret luvuille a) 1 ja b) 8i . 3. Ratkaise yhtälö z 4 81 0 . Näytä myös juurten paikat kompleksitasossa. Differrentiaaliyhtälöt 4. Eksponentiaalinen kasvu ja vaimeneminen luonnossa (esimerkki differentiaaliyhtälöstä). Jos y y(t ) on jonkin ajasta t riippuvan suureen arvo ja jos tämän arvon muutosnopeus on verrannollinen itse arvoon y, niin arvon aikakehitystä kuvaa differentiaaliyhtälö dy ky , dt missä k on vakio (verrannollisuuskerroin). a) Ratkaise tai osoita muuten, että differentiaaliyhtälön ratkaisu on y y0ekt , missä y0 on y:n arvo ajan hetkellä nolla, ts. y0 y(t 0) . b) Radioaktiivisen hajoamisen seurauksena erästä radioaktiivista näytettä on 90% jäljellä 182:n vuoden kuluttua sen valmistamisesta. Laske verrannollisuuskertoimen k (hajoamisvakion) arvo ja sen jälkeen näytteen puoliintumisaika (aika, jonka kuluttua näytettä on jäljellä 50%). 5. Mitkä seuraavista differentiaaliyhtälöistä ovat lineaarisia ja mitkä epälineaarisia. Perustele. a) 5 d2 x dx dy y (2 3x) dx 5 9 x 2cos3t , b) , c) k (4 x)(1 x) , k vakio 2 dt dt dt dx x(1 3 y ) 6. Määrääkö x 2 y 2 4 yhtälön 7. Ratkaise differentiaaliyhtälö dy x ratkaisun implisiittisesti? dx y dy x 2 1 2 dx y Vastaukset 1. Osoita 2. a) 1 2 (1 i 3) , 1 , 12 (1 i 3) 3 i , 2i , 3 i b) (1 i) , 3. 3 2 4. a) b) 5. a) lineaarinen b) epälineaarinen c) epälineaarinen 6. Ei määrää, koska ..... 7. a) y( x) x3 3x K 3 2 (1 i) , 3 2 (1 i) , 3 2 (1 i) ratkaise yhtälö tai sijoita ratkaisu yhtälöön k 0,579 103 a 1 ja t1/ 2 1200 a (a = vuosi) 1/ 3