• No results found

Tentamen i Matematik 3: M0031M.

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Tentamen i Matematik 3: M0031M."

Copied!
6
0
0

Loading.... (view fulltext now)

Full text

(1)

Tentamen i Matematik 3: M0031M.

Datum: 2009-10-26 Skrivtid: 09:00–14:00

Antal uppgifter: 6 ( 30 po¨ang ).

Jourhavande l¨arare: Norbert Euler Telefon: 0920-492878

Till˚atna hj¨alpmedel: Inga

Till alla uppgifterna skall fullst¨andiga l¨osningar l¨amnas.

Resonemang och utr¨akningar ska vara tydligt presenterade.

Aven endast delvis l¨¨ osta problem kan ge po¨ang.

Enbart svar ger 0 po¨ang.

(2)

ENGLISH VERSION:

Problem 1: Find all solutions of the equation z6 + 1 = 0,

where z are complex numbers and display your solutions on a circle in the complex plane.

[5 points]

Problem 2: Let T denote a transformation such that T : P2 → P4,

where P2 is the vector space of 2nd-degree polynomial functions and P4 the vector space of 4th-degree polynomial functions, such that

T : p(t) 7→ t2p(t), i) Show that T is a linear transformation.

ii) Find the matrix representation for T realtive to the bases B and C, where B = {1, 2t, −2 + 4t2} for P2

C= {1, t, t2, t3, t4} for P4

iii) Is T : p(t) 7→ p(t) + p(t)2, with p(t) ∈ P2, a linear transformation? Explain.

[5 points]

Problem 3: Consider the following vectors in R4:

y= (3, −1, 1, 13), v1 = (1, −2, −1, 2), v2 = (−4, 1, 0, 3).

i) Find the shortest distance from y to the subspace W of R4 spanned by v1 and v2.

ii) Find the orthogonal projection of y onto the orthogonal complement, W, of W.

[5 points]

(3)

Problem 4: Find an orthonormal basis for the column space of the matrix A and give the rank of this matrix:

A=

3 −5 1

1 1 1

−1 5 −2

3 −7 8

.

[5 points]

Problem 5:

a) Consider the following differential equation:

x2dy

dx = y2+ 2xy .

i) Find the general solution of the given differential equation for all x ∈ ℜ using the substitution y(x) = x v(x).

ii) Solve the initial-value problem for the given differential equation, with y(1) = 2.

b) Consider the differential equation dy

dx = x+ 3y − 4 3x − y − 2. Assume the following change of variables,

z = x − 1 v(z) = y − 1,

where z is the new independent variable and v the new dependent variable. Show that the differential equation in terms of the new variables v and z is a separable 1st-order differential equation.

[5 points]

Problem 6:

Solve only one of the following three problems:

1) Show that

eix = cos x + i sin x, for all x ∈ ℜ

(4)

by considering the function

f(x) = (cos x + i sin x)e−ix and its derivative. Here i :=√

−1.

2) Let A be an n × n matrix. Prove that A is invertible if and only if λ = 0 is not an Eigenvalue for A.

3) Consider a general n-dimensional vector space V with basis B and a general m-dimensional vector space W with basis C. Let T be a linear transformation,

T := V → W,

Derive the matrix representation of T relative to B and C.

[5 points]

SWEDISH VERSION:

Problem 1:

Best¨am alla l¨osningar till ekvationen

z6+ 1 = 0

d¨ar z ¨ar komplexa tal, och markera dina l¨osningar p˚a en cirkel i det komplexa talplanet. fullst¨andigt.

[5 po¨ang]

Problem 2: L˚at T beteckna en avbildning, s˚a att T : P2 → P4,

d¨ar P2 ¨ar vektorrummet med polynom av grad 2 och P4 ¨ar vektorrummet med polynom av grad 4, s˚a att

T : p(t) 7→ t2p(t), i) Visa att T ¨ar en linj¨ar avbildning.

(5)

ii) Best¨am matrisrepresentationen av T relativt baserna B och C, d¨ar B = {1, 2t, −2 + 4t2} f¨or P2

C= {1, t, t2, t3, t4} f¨or P4

iii) ¨Ar T : p(t) 7→ p(t) + p(t)2, d˚a p(t) ∈ P2, en linj¨ar avbildning? F¨orklara.

[5 po¨ang]

Problem 3: Givet f¨oljande vektorer i R4:

y= (3, −1, 1, 13), v1 = (1, −2, −1, 2), v2 = (−4, 1, 0, 3).

i) Best¨am det kortaste avst˚andet fr˚an y till underrummet W till R4 som sp¨anns upp av v1 och v2.

ii) Best¨am den ortogonala projektionen av y p˚a det ortogonala komplementet, W, till W .

[5 po¨ang]

Problem 4: Best¨am en ortonormerad bas f¨or kolonnrummet till matrisen A and ange matrisens rang:

A=

3 −5 1

1 1 1

−1 5 −2

3 −7 8

.

[5 po¨ang]

Problem 5:

a) Givet f¨oljande differentialekvation:

x2dy

dx = y2+ 2xy .

i) Best¨am den allm¨anna l¨osningen till differentialekvationen f¨or alla x ∈ ℜ genom att anv¨anda substitutionen y(x) = x v(x).

ii) L¨os initialv¨ardesproblemet f¨or den givna differentialekvationen d˚a y(1) = 2.

(6)

b) Givet differentialekvationen dy

dx = x+ 3y − 4 3x − y − 2. Anv¨and f¨oljande variabelbyten,

z = x − 1 v(z) = y − 1,

d¨ar z ¨ar den nya oberoende variabeln och v ¨ar den nya beroende varabeln. Visa att differentialekvationen uttryckt i de nya variablerna v och z ¨ar en separabel f¨orsta ordningens differentialekvation.

[5 po¨ang]

Problem 6:

L¨os endast ett av de f¨oljande tre problemen:

1) Visa att

eix = cos x + i sin x, for all x ∈ ℜ genom att betrakta funktionen

f(x) = (cos x + i sin x)e−ix och dess derivata. H¨ar ¨ar i :=√

−1.

2) L˚at A vara en n ×n matris. Visa att A ¨ar inverterbar om och endast om λ = 0 inte ¨ar ett egenv¨arde till A.

3) Givet ett allm¨ant n-dimensionellt vektorrum V med bas B och ett allm¨ant m-dimensionellt vektorrum W med bas C. L˚at T vara en linj¨ar avbildning

T := V → W,

H¨arled matrisrepresentationen av T relativt B och C.

[5 po¨ang]

References

Related documents

Detta kan till exempel inses genom att noderna med nummer större än eller lika med 4 bara kan förekomma som ändpunkter eller intill någon av noderna 1 eller 2 (de har högst en

På hur många sätt kan man färga siffrorna 0 till 9 med två olika färger (säg röd och blå), om färgningar räknas som samma när de kan över- föras i varandra genom att man

På hur många sätt kan man färga sidoytorna på en kub med tre fär- ger, om färgningar räknas som samma när de kan överföras i varandra genom rotationer av

Resonemang, införda beteck- ningar och uträkningar får inte vara så knapphändigt redovisade att de blir svåra att följa. Även delvis lösta uppgifter bör emellertid lämnas

Antag att alla l¨osningar till det homogena ekvations- systemet Ax = 0 kan skrivas som en linj¨arkombination av tv˚ a linj¨art oberoende vektorer i

Resonemang, inf¨ orda beteck- ningar och utr¨ akningar f˚ ar inte vara s˚ a knapph¨ andigt presenterade att de blir sv˚ ara att f¨ olja.. ¨ Aven endast delvis l¨ osta problem kan

Resonemang, inf¨ orda beteck- ningar och utr¨ akningar f˚ ar inte vara s˚ a knapph¨ andigt presenterade att de blir sv˚ ara att f¨ olja.. ¨ Aven endast delvis l¨ osta problem kan

H¨ ast¨ agaren ska indela inh¨ agnaden i tre rektangul¨ ara sektioner genom en l˚ ang och fyra kortare staketdelar.. Unders¨ ok hur h¨ ast¨ agaren ska v¨ alja l¨ angden av den