Písemná zkouška z Matematiky II pro FSV vzor

Podobné dokumenty
Uzavřené a otevřené množiny

EXTRÉMY FUNKCÍ VÍCE PROMĚNNÝCH

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium 2014

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium 2018

MATEMATIKA. Příklady pro 1. ročník bakalářského studia. II. část Diferenciální počet. II.1. Posloupnosti reálných čísel

Příklady na konvexnost a inflexní body. Funkce f (x) = x 3 9x. Derivace jsou f (x) = 3x 2 9 a f (x) = 6x. Funkce f je konvexní na intervalu (0, )

5. cvičení z Matematiky 2

1 Množiny, výroky a číselné obory

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium 2015

Matematika I A ukázkový test 1 pro 2014/2015

Matematika I A ukázkový test 1 pro 2011/2012. x + y + 3z = 1 (2a 1)x + (a + 1)y + z = 1 a

Zimní semestr akademického roku 2014/ prosince 2014

Derivace a průběh funkce příklady z písemných prací

Matematická analýza 1, příklady na procvičení (Josef Tkadlec, )

APLIKACE. Poznámky Otázky

f(x) = arccotg x 2 x lim f(x). Určete všechny asymptoty grafu x 2 2 =

5. Lokální, vázané a globální extrémy

Nalezněte hladiny následujících funkcí. Pro které hodnoty C R jsou hladiny neprázdné

Hledáme lokální extrémy funkce vzhledem k množině, která je popsána jednou či několika rovnicemi, vazebními podmínkami. Pokud jsou podmínky

Matematika 1 pro PEF PaE

9. přednáška 26. listopadu f(a)h < 0 a pro h (0, δ) máme f(a 1 + h, a 2,..., a m ) f(a) > 1 2 x 1

10 Funkce více proměnných

Pro jakou hodnotu parametru α jsou zadané vektory kolmé? (Návod: Vektory jsou kolmé, je-li jejich skalární součin roven nule.)

I. Diferenciální rovnice. 3. Rovnici y = x+y+1. převeďte vhodnou transformací na rovnici homogenní (vzniklou

Přednáška 11, 12. prosince Část 5: derivace funkce

NMAF 051, ZS Zkoušková písemná práce 4. února 2009

Požadavky k ústní části zkoušky Matematická analýza 1 ZS 2014/15

Diferenciální počet funkcí více proměnných

MATEMATIKA II V PŘÍKLADECH

Definice globální minimum (absolutní minimum) v bodě A D f, jestliže X D f

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium 2018

MATEMATIKA II - vybrané úlohy ze zkoušek (2015)

Funkce v ıce promˇ enn ych Extr emy Pˇredn aˇska p at a 12.bˇrezna 2018

3. ledna list a odevzdejte tento zvláštní list (listy) i všechny ostatní listy, které jste při řešení

Napište rovnici tečné roviny ke grafu funkce f(x, y) = xy, která je kolmá na přímku. x = y + 2 = 1 z

y H = c 1 e 2x + c 2 xe 2x, Partikularni reseni hledam metodou variace konstant ve tvaru c 1(x)e 2x + c 2(x)xe 2x = 0

Význam a výpočet derivace funkce a její užití

7.1 Extrémy a monotonie

14. Monotonnost, lokální extrémy, globální extrémy a asymptoty funkce

NMAF 051, ZS Zkoušková písemná práce 26. ledna x. x 1 + x dx. q 1. u = x = 1 u2. = 1 u. u 2 (1 + u 2 ) (1 u 2 du = 2.

verze 1.3 x j (a) g k 2. Platí-li vztahy v předchozím bodu a mají-li f, g 1,..., g s v a diferenciál K = f + j=1

Otázky k ústní zkoušce, přehled témat A. Číselné řady

Diferenciální počet funkcí jedné proměnné

Implicitní funkce. 2 + arcsin(x + y2 ) = arccos(y + x 2 ), [0, 0] , 5] stacionární bod?

EXTRÉMY FUNKCÍ VÍCE PROMĚNNÝCH

Teorie. Hinty. kunck6am

Zkouška ze Základů vyšší matematiky ZVMTA (LDF, ) 60 minut. Součet Koeficient Body

Matematická analýza I Martin Klazar (Diferenciální počet funkcí jedné reálné proměnné)

IX. Vyšetřování průběhu funkce

MATEMATIKA I. Požadavky ke zkoušce pro skupinu C 1. ročník 2014/15. I. Základy, lineární algebra a analytická geometrie

Matematika pro informatiky

Funkce jedn e re aln e promˇ enn e Derivace Pˇredn aˇska ˇr ıjna 2015

Matematika 5 FSV UK, ZS Miroslav Zelený

Funkce jedné proměnné

I. Úvod. I.1. Množiny. I.2. Výrokový a predikátový počet

Derivace funkce Otázky

Teorie. Hinty. kunck6am

Základy matematiky pro FEK

LEKCE10-RAD Otázky

Derivace funkce DERIVACE A SPOJITOST DERIVACE A KONSTRUKCE FUNKCÍ. Aritmetické operace

Diferenciální počet - II. část (Taylorův polynom, L Hospitalovo pravidlo, extrémy

ÚSTAV MATEMATIKY A DESKRIPTIVNÍ GEOMETRIE. Matematika 0A1. Cvičení, zimní semestr. Samostatné výstupy. Jan Šafařík

Matematika I pracovní listy

MATEMATIKA A Metodický list č. 1

Definice. Na množině R je dána relace ( R R), operace sčítání +, operace násobení a množina R obsahuje prvky 0 a 1 tak, že platí

To je samozřejmě základní pojem konvergence, ale v mnoha případech je příliš obecný a nestačí na dokazování některých užitečných tvrzení.

Derivace funkce. Přednáška MATEMATIKA č Jiří Neubauer

Funkce zadané implicitně

III. Diferenciál funkce a tečná rovina 8. Diferenciál funkce. Přírůstek funkce. a = (x 0, y 0 ), h = (h 1, h 2 ).

1. POJMY 1.1. FORMULE VÝROKOVÉHO POČTU

MATEMATIKA I. prof. RNDr. Gejza Dohnal, CSc. II. Základy matematické analýzy

fakulty MENDELU v Brně (LDF) s ohledem na disciplíny společného základu (reg. č. CZ.1.07/2.2.00/28.

Příklad 4.1 Zapište pomocí kvantifikátorů definice minima, maxima, infima a suprema podmnožiny R. Čemu se rovná sup a inf? 2n M = 3n + 1 n N.

{ } Ox ( 0) 4.2. Konvexnost, konkávnost, inflexe. Definice Obr. 52. Poznámka. nad tečnou

I. VRSTEVNICE FUNKCE, OTEV ENÉ A UZAV ENÉ MNOšINY

NMAF 051, ZS Zkoušková písemná práce 17. února ( sin (π 2 arctann) lim + 3. n 2. π 2arctan n. = lim + 3.

Extrémy funkce dvou proměnných

Přednáška z MA. Michal Tuláček 16. prosince IV.7 Průběhy funkce 3. 2 Vyšetřování průběhu funkce- KUCHAŘKA 4

LOKÁLNÍ A GLOBÁLNÍ EXTRÉMY FUNKCÍ A JEJICH UŽITÍ

Derivace a monotónnost funkce

10. cvičení - LS 2017

PRIMITIVNÍ FUNKCE. Primitivní funkce primitivní funkce. geometrický popis integrály 1 integrály 2 spojité funkce konstrukce prim.

MATEMATIKA I Požadavky ke zkoušce pro 1. ročník, skupina A 2017/18

= 2x + y, = 2y + x 3. 2x + y = 0, x + 2y = 3,

Matematika. Obálka ČESKÉ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V PRAZE MASARYKŮV ÚSTAV VYŠŠÍCH STUDIÍ. Bakalářský program: Ekonomika a management

Kapitola 2: Spojitost a limita funkce 1/20

ÚSTAV MATEMATIKY A DESKRIPTIVNÍ GEOMETRIE. Matematika I/1 BA06. Cvičení, zimní semestr

Matematická analýza pro informatiky I. Derivace funkce

Určete (v závislosti na parametru), zda daný integrál konverguje, respektive zda konverguje. dx = t 1/α 1 dt. sin x α dx =

x 2(A), x y (A) y x (A), 2 f

PRIMITIVNÍ FUNKCE DEFINICE A MOTIVACE

+ 2y. a y = 1 x 2. du x = nxn 1 f(u) 2x n 3 yf (u)

LDF MENDELU. Simona Fišnarová (MENDELU) Průběh funkce ZVMT lesnictví 1 / 21

verze 1.4 Ekvivalentní podmínkou pro stacionární bod je, že totální diferenciál je nulový

4.1 Řešení základních typů diferenciálních rovnic 1.řádu

Vlastní (charakteristická) čísla a vlastní (charakteristické) Pro zadanou čtvercovou matici A budeme řešit maticovou

1 Funkce dvou a tří proměnných

8.1. Určete všechny lokální extrémy funkce f(x, y) = x 2 + arctg 2 x + y 3 + y, x, y R.

Sbírka příkladů z matematické analýzy II. Petr Tomiczek

Zlín, 23. října 2011

Transkript:

Písemná zkouška z Matematik II pro FSV vzor. (0 bodů) Určete a nakreslete definiční obor funkce sin x f(x, ) = (Kalenda 00/) spočtěte její parciální derivace podle všech proměnných všude, kde existují, a napište rovnici funkce, jejímž grafem je tečná rovina ke grafu funkce f v bodě [0, 5, f(0, 5)].. (0 bodů) Ukažte, že rovnice cos(x + ) + sin(x + ) = určuje v jistém okolí bodu [, ] implicitně zadanou funkci = f(x). Spočtěte f ( ) a f ( ) a napište rovnici tečn ke grafu f v bodě.. (8 bodů) Nalezněte supremum a infimum funkce f na množině M a zjistěte, zda f těchto hodnot nabývá. f(x,, z) = x, M = {[x,, z] R : x + + z = 4, xz } 4. (0 bodů) Spočtěte hodnost následující matice v závislosti na parametrech x, R: 4 0 + x 4 4. 4 4 4 40 + 5. ( bodů) Všetřete, zda následující řada konverguje absolutně, konverguje neabsolutně nebo diverguje. ( ) n ( n n 7 ) n n=

Řešení. úloh Definiční obor je Řešení D f = {[x, ] R : ( > 0 & sin x ) nebo ( < 0 & sin x )}. Uvnitř definičního oboru, tj. v bodech, kde sin x máme x (x, ) = cos x = cos x a sin x (x, ) = sin x sin x sin x = sin x sin x. Pro bod na hranici definičního oboru, tj. v bodech, kde = sin x, je situace následující: / neexistuje, protože [x, + ε], [x, ε] nebo [x, ] neleží v D f. / x neexistuje kromě lokálních extrémů funkce sinus, protože [x ε, ] nebo [x + ε, ] neleží v D f. Zbývá všetřit / x v bodech lokálních extrémů funkce sinus, tj. [π/ + kπ, ], [kπ π/, ]. Ukážeme, že v těchto bodech se nerovnají derivace zprava a zleva, tj. derivace neexistuje. Máme Takže a x (x, ) = cos x sin x (kπ + π/, ) = x + (kπ + π/, ) = x Podobně v bodech kπ π/ máme = cos x + sin x sin x = cos x + sin x cos x. lim x π/+kπ+ lim x π/+kπ x (x, ) = cos x + sin x = cos x sin x sin x Takže jednostranné derivace vjdou ±/. Tečná rovina v bodě [0, 5, f(0, 5)] je (x, ) = x (x, ) =. x = sin x sgn(cos x). T (x, ) = f(0, 5) + (0, 5)(x 0) + x (0, 5)( 5) = 0 x. Bodování: bod - definiční obor + obrázek, bod - parciální derivace uvnitř D f, 5 bodů - derivace na hranici ( bod mimo extrémů sinu, 4 bod za výpočet jednostranných derivací), bod - tečná rovina.

Řešení. úloh Pro funkci F (x, ) = cos(x+ )+sin(x +) jistě platí:. F C (R ),. F (, ) = cos 0 + sin 0 = 0 a. F (x, ) = sin(x + ) + cos(x + ), takže F/ (, ) = sin 0+cos 0 = 0. Takže dle vět o implicitní funkci definuje rovnice ze zadání na okolí bodu [, ] funkci = (x) C (U). Zderivováním rovnice podle x dostaneme cos(x + (x) ) + sin(x + (x)) = 0 sin(x + )( + ) + cos(x + )(x + ) = 0. () Po dosazení x =, ( ) = máme sin(0)( ( )) + cos(0)( + ( )) = 0, tj. ( ) =. Zderivujme ještě jednou rovnici () cos(x+ )(+ ) sin(x+ )( + ) sin(x +)(x+ ) +cos(x +)(+ ) = 0. Po dosazení x =, ( ) =, ( ) = máme ( 4) 0 0 + ( + ( )) = 0, tj. ( ) = 7. Bodování: 4 bod - ověření předpokladů vět o IF, bod - ( ), 4 bod - ( ). Řešení. úloh Množina M je uzavřená, protože je průnikem dvou množin, které jsou uzavřené podle Vět : {[x,, z] : x + + z = 4} a {[x,, z] : xz }. Množina je omezená, protože x,, z. Je ted kompaktní a protože f je spojitá, nabývá na M svého maxima a minima. Nalezneme bod podezřelé z extrémů nejprve na množině M = {[x,, z] : x + + z = 4, xz > } a pak na množině M = {[x,, z] : x + + z = 4, xz = }. Na M : Dle vět o multiplikátoru musí platit buď g = o, nebo f + λ g = o, kde g(x,, z) = x + +z 4. Protože g = (x,, 4z), je g = o, jen pokud x = = z = 0, a [0, 0, 0] M. Druhá rovnost odpovídá soustavě x + λx = 0 () x + λ = 0 () 4λz = 0 (4) x + + z = 4. (5)

Ze třetí rovnice máme buď λ = 0 (pak ale x = 0, takže není splněna podmínka xz > ) nebo z = 0 (pak opět není splněna podmínka xz > ). Takže v množině M žádné podezřelé bod nejsou. Na M : Dle vět o multiplikátorech musí platit buď g, g lineárně závislé nebo f + a g + b g = o, kde g (x,, z) = x + + z 4 a g (x,, z) = xz. Vektor (x,, 4z) a (z, 0, x) jsou lineárně závislé jen pokud = 0, x = cz a 4z = cx, tj. c = ± a x = ± z. Protože xz =, máme x = ± 4 a z = ±/ 4, což ovšem nevhovuje rovnici x + + z = 4. Zbývá vřešit soustavu x + ax + bz = 0 (6) x + a = 0 (7) 4az + bx = 0 (8) x + + z = 4 (9) xz =. (0) Jistě x, z 0, ted ani 0 a získáváme z = /x a a = x / a b = 4az/x = 4a/x = /. Po dosazení do první a čtvrté rovnice máme neboli Vjádříme z druhé rovnice x a dosadíme do první: tj. Ted x x / + /x = 0 () x + + /x = 4, () x x 4 + = 0 () x 4 + x + = 4x. (4) x 4 4 + 8x x 4 + = x 4 + 8x = 0, x = 6 ( 8 ± 64 4) = (4 ± 0). z = (4 0) a = ( 4 ± 0) Protože 0, máme 4 + 0 4 0 x = ±, z = ± Evidentně, maximum je v bodě 4 + 0 ±, 0 4, ± a = ± 4 0 0 4. 4

a má hodnotu 9 4 + 5 0 a minimum v bodě ± 4 + 0, 0 4, ± 4 0 a má hodnotu 9 4 + 5 0. Bodování: 4 bod - nabývání extrémů (uzavřenost bod, omezenost bod, spojitost bod), 4 bod - M ( g = o bod, soustava bod), 0 bodů - M (lineární nezávislost bod, vřešení soustav 6 bodů, odpověď bod). Řešení 4. úloh Provedeme řádkové a sloupcové úprav: 4 4 0 + x 4 4 4 + x 4 4 6 8 4 4 4 40 + 6 9 6 + 4 x 4 4 6 8 6 9 6 4 4 x 4 4 x 4 0 4 + x 0 0 0 6 + x 0 4 0 + x 0 0 0 6 + x 0 4 0 + x 0 0 0 4 + x 0 0 4 4 x 0 0 0 + x 0 0 4 6 + x. 0 0 0 4 + x Nní rozlišíme několik případů:. x a 4, pak je hodnost matice rovna 4,. x = a 4, pak je hodnost matice rovna,. x a = 4, pak matice není schodovitá a poslední řádek lze vnulovat, takže hodnost je, 4. x = a = 4, pak je hodnost matice. Bodování: 6 bodů - úprav matice, 4 bod - závěrečná diskuse. Poznámka: Pokud v prvním kroku odečtete první řádek jednou od každého ze zbývajících, dostanete elegantnější řešení. Zkuste si to. 5

Řešení 5. úloh Upravujme výraz n ( n 7 ) n = n = 6 n n 4 n 7 (n ) n 7 + n 7 n + n 7 n + 7 n + n = 6 n A n, n kde A n = 7 n + 7 n + n. n Všetříme absolutní konvergenci: označíme-li člen zadané řad a n, pak a n = 6/n A n (pro n, ab A n blo kladné). Tuto řadu srovnáme s b n = /n, spočtěme a n lim n b n = lim 6A n = 6 = (0, + ) n + + podle Heineho vět aplikované na posloupnost /n a spojitosti funkce f(x) = 7x + 7x x + x v nule. Protože harmonická řada diverguje, diverguje také řada a n, tj. řada a n není absolutně konvergentní. Nní všetřeme konvergenci: Ukážeme, že řada konverguje, pomocí Leibnizova kritéria. Jistě lim a n = lim 6 n A n = lim n = 0 podle aritmetik limit. Nní ukážeme monotonii posloupnosti 6 n A n. Jistě /n je klesající, ted /n je rostoucí a také 7 n + 7 n n + n je rostoucí (pro n ), A n je ted klesající a po vnásobení /n je také klesající. Předpoklad Leibnizova kritéria jsou splněn a řada ted konverguje. Bodování: 7 bodů - absolutní konvergence ( bod odvození správné srovnávací řad, bod výpočet limit, bod aplikování srovnávacího kritéria), 5 bodů - konvergence ( bod limita, bod monotonie, bod aplikování Leibnizova kritéria). 6