Løsningsforslag - Institutt for matematiske fag
Transcription
Løsningsforslag - Institutt for matematiske fag
Oppfriskingskurs Sommer 2015 Norges teknisk–naturvitenskapelige universitet Institutt for matematiske fag Løsningsforslag til prøve x og g(x) = 1−x . Finn følgende komposisjoner (f ◦ f )(x), (f ◦ g)(x), (g ◦ f )(x) og (g ◦ g)(x), og spesifisér definisjonsmengden til komposisjonen (f ◦ f )(x). 1 La f (x) = 2 x Løsningsforslag: 2 =x (f ◦ f )(x) = f (f (x)) = f x 2(1 − x) x = (f ◦ g)(x) = f (g(x)) = f 1−x x 2 2 (g ◦ f )(x) = g = x x−2 x x = (g ◦ g)(x) = g 1−x 1 − 2x D(f ◦ f ) = {x : x 6= 0} 2 Skissér funksjonen e−|x| for alle x ∈ R. Løsningsforslag: Se figur 1. Figur 1: Grafen til e−|x| . 3 Løs ulikhetene for x. a) 6x2 − 5x > 0 6. august 2015 Side 1 av 4 b) x 2 ≥1+ 4 x−1 Løsningsforslag: Del a). Vi skriver om uttrykket til x(6x − 5) > 0. Ved hjelp av fortegnsskjema fåes x ∈ (−∞, 0) ∪ ( 65 , ∞). Del b). Vi skriver om uttrykket: 4 x ≥1+ 2 x−1 8 − 2 ≥ 0 ganger opp med 2 og flytter alt over x−1 x(x − 1) − 8 − 2(x − 1) ≥ 0 setter på felles brøkstrek x−1 x2 − 3x − 6 ≥ 0 ganger ut og trekker sammen. x−1 x− Ved abc-formelen og Teorem 1 får vi 2 x − 3x − 6 = x− √ !! 33 3 + x− 2 2 Analyse av fortegnsskjemaet gir da x ∈ h 3 2 √ − 33 2 ,1 ∪ √ !! 3 33 − . 2 2 h 3 2 √ + 33 2 ,∞ . 4 Skissér følgende implisitte uttrykk. Nevn også noen av egenskapene til figurene; nyttige ord kan være sentrum, radius, eller halvakser. a) 4(x − 3)2 + (y+2)2 4 =4 b) 2x2 + 2y 2 − 16x + 8y + 40 ≤ 4 Løsningsforslag: 2 Del a). Ved å dele uttrykket på 4 fåes (x − 3)2 + (y+2) = 1. Dette er dermed ei ellipse 16 med sentrum i (3, −2) og halvakser (1, 4). Del b). Bruk sammenhengene 2x2 − 16x = 2(x2 − 8x) = 2((x − 4)2 − 16) og 2y 2 + 8y = 2(y 2 + 4y) = 2((y + 2)2 − 4) til å se at 2x2 + 2y 2 − 16x + 8y + 40 = 2(x − 4)2 + 2(y + 2)2 . √ Dermed har vi at (x − 4)2 + (y + 2)2 ≤ 2 = ( 2)√2 . Dette er altså en disk (hvor randen er inkludert) med sentrum i (4, −2) og radius 2. 5 Skriv polynomet x6 − 3x4 + 3x2 − 1 som et produkt av lineære faktorer. (Hint: x = 1 løser ligningen x3 −3x2 +3x−1 = 0.) Løsningsforslag: Bruk substitusjonen u = x2 til å redusere polynomet til u3 − 6. august 2015 Side 2 av 4 3u2 + 3u − 1. Fra hintet (eller innsetting) ser vi at u = 1 er en rot. Ved polynomdivisjon fåes u3 − 3u2 + 3u − 1 = u2 − 2u + 1. u−1 Polynomet u2 − 2u + 1 har en rot u = 1 (med multiplisitet 2) som kan finnes ved abc-formelen: √ 2± 4−4 u1,2 = = 1. 2 Dermed finner vi at u3 − 3u2 + 3u − 1 = (u − 1)3 . Siden u = x2 og x2 − 1 = (x − 1)(x + 1), konkluderer vi med at x6 − 3x4 + 3x2 − 1 = (x2 − 1)3 = (x − 1)3 (x + 1)3 . 2 6 La f (x) = |x − 1| sin( x2 ). Finn alle løsninger av ligningen f (x) = 0. Løsningsforslag: f (x) = 0 ⇐⇒ |x − 1| sin Enten er x = 1, eller så er sin x2 2 x2 2 =0 = 0: x2 sin =0 2 x2 = 0 + πn n∈N 2 x2 = 2πn n∈N √ |x| = 2πn n∈N √ x = ± 2πn n ∈ N. √ Løsningene av ligningen er derfor x = 1, og x = ± 2πn hvor n ∈ N. Merk spesielt 2 at n ikke kan være negativ (dvs. n 6∈ Z) siden x2 ≥ 0 for alle x, og merk også at her er N = {0, 1, 2, 3, 4, . . .}. 7 Vis at |a + b| ≤ |a| + |b| for alle a, b ∈ R. (Hint: Bruk at |x|2 = x2 for alle x ∈ R.) Løsningsforslag: Vi gjør følgende: |a + b|2 = (a + b)2 hintet 2 = a + 2ab + b2 kvadratsetningen ≤ a2 + 2|a||b| + b2 2 x ≤ |x| 2 = |a| + 2|a||b| + |b| = (|a| + |b|)2 hintet kvadratsetningen. Siden begge sider er positive, tar vi roten og får |a + b| ≤ |a| + |b|. 6. august 2015 Side 3 av 4 8 Bevis ved induksjon at 2n+2 + 32n+1 er delelig med 7 for alle naturlige tall n ≥ 1. Løsningsforslag: 1. GRUNNSTEGET. Sjekker for n = 1: 21+2 + 32·1+1 = 35 = 7 · 5. Grunnsteget stemmer. 2. INDUKSJONSSTEGET. Vi antar nå at påstanden stemmer for n = k, dvs., 2k+2 + 32k+1 er delelig med 7. (1) Ønsker så å vise påstanden for n = k + 1: 2(k+1)+2 + 32(k+1)+1 = 2k+3 + 32k+3 = 2 · 2k+2 + 9 · 32k+1 = 2 · 2k+2 + (2 + 7) · 32k+1 = 2 · (2k+2 + 32k+1 ) + 7 · 32k+1 . Første ledd på høyre side er delelig med 7 per antagelse (1), og andre ledd er helt klart delelig med 7. Påstanden er dermed bevist. 6. august 2015 Side 4 av 4