Kurs: M0065M — Envariabelanalys 1 Datum: 2021-08-18 Källa: originaltentamen och lärarens lösningar (m0047m_210818.pdf, m0047m_210818solsny.pdf) M0047M är föregångaren till M0065M med samma innehåll.

Översikt

  • Uppgift 1: induktionsbevis för och en koefficient i binomialutvecklingen av
  • Uppgift 2: tre gränsvärden, vid , en trigonometrisk kvot vid och i oändligheten
  • Uppgift 3: inverterbarhet, inversens värde och inversens första och andra derivata för
  • Uppgift 4: fritt fall med kvadratiskt luftmotstånd, kontroll av en lösning och gränshastigheten
  • Uppgift 5: extremvärden, asymptoter och konvexitet för
  • Uppgift 6: optimering av en stadionform med given omkrets

Så använder du sidan

Försök själv först. Ledtråd 1 säger vilken sorts uppgift det är, ledtråd 2 (inuti ledtråd 1) ger modellen och ledtråd 3 (inuti ledtråd 2) nyckelsteget. Lösning är hela uträkningen, kontrollerad mot lärarens facit.


1. En logaritmsumma och en binomialkoefficient

(a) Bevisa, exempelvis med induktion, att det för alla positiva heltal gäller att

(4p)

(b) Bestäm koefficienten för -termen i binomialutvecklingen av

Motivera! (1p)

Totalpoäng: 5


2. Tre gränsvärden

Avgör huruvida följande (även oegentliga) gränsvärden existerar och om så, bestäm dem (utan hjälp av l’Hôpitals regler):

(a)

(1p)

(b)

(2p)

(c)

(2p)

Totalpoäng: 5


3. Inversen till och dess derivator

Låt

(a) Visa att funktionen är inverterbar. (1p)

(b) Finn

(1p)

(c) Beräkna

(2p)

(d) Beräkna

Ledning: gör ytterligare en implicit derivering. (1p)

Totalpoäng: 5


4. Fritt fall med luftmotstånd

Ett objekt med massa som faller under inverkan av jordaccelerationen i en atmosfär där luftmotståndet är proportionellt mot objektets hastighet i kvadrat uppfyller rörelseekvationen

där är objektets hastighet, tiden och en proportionalitetskonstant.

(a) Visa att

är lösning till rörelseekvationen om objektet släpps från vila (dvs. ). (3p)

(b) När kommer objektets hastighet att gå mot en konstant hastighet, den så kallade gränshastigheten . Bestäm (uttryckt i storheterna , och ). Antag här att objektet faller i all oändlighet. (2p)

Totalpoäng: 5


5. Kurvan

Definiera funktionen

Bestäm lokala extremvärden, inflexionspunkter och asymptoter till kurvan. Ställ upp ordentligt teckenschema över derivatan. Ange i vilka intervall kurvan är konvex respektive konkav. Skissera kurvan. Ledning: man kan ha hjälp av standardgränsvärdet

(5p)

Totalpoäng: 5


6. Optimal stadionform

En stadion är en tvådimensionell geometrisk figur konstruerad av en rektangel och två halvcirklar på motsatta sidor av rektangeln, se nedanstående figur.

Figuren i tentan: en rektangel med den vågräta sidan och den lodräta sidan , med en halvcirkel med diametern fäst på vardera kortsidan. Stadions rand består alltså av två raka sträckor med längden och två halvcirkelbågar.

För en stadion med given omkrets , finn rektangelns sidor och (uttryckta i ) som

(a) ger maximal area på rektangeln. Hur stor är då rektangelns maximala area uttryckt i ? (3p)

(b) ger maximal total innesluten area av stadion. Hur stor är då inneslutna områdets maximala area uttryckt i ? (2p)

Totalpoäng: 5


Se även