Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Harjoitus 3 / Syksy 2015
Transcription
Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Harjoitus 3 / Syksy 2015
MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Rasila / Majander Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Harjoitus 3 / Syksy 2015 Tehtävät 1-3 lasketaan alkuviikon harjoituksissa. Tehtävät 4-6 ratkaistaan ennen loppuviikon harjoituksia, joissa ratkaisut esitetään taululla. Tehtävien 7 ja 8 ratkaisut palautetaan kirjallisesti seuraaviin alkuviikon harjoituksiin mennessä. Lisäksi tällä viikolla on kaksi verkkotehtävää. Tuntitehtävä 1: Tutki onko vektorikenttä F (x, y, z) = xi − 2yj + 3zk konservatiivinen. Myönteisessä tapauksessa etsi vektorikenttään F liittyvä skalaaripotentiaali φ. Tuntitehtävä 2: Metallilanka seuraa parametrisoinnin r(t) = 3t i + 3t2 j + 2t3 k, (0 ≤ t ≤ 1) määräämää käyrää C. Määritä langan massa, kun sen tiheys pisteessä r(t) on 1 + t grammaa pituusyksikköä kohden. Vihje: Tämä saadaan laskettua kaavalla Z 1 f (r(t))|r0 (t)|dt, 0 jossa f (r(t)) on kappaleen tiheys pisteessä r(t). Ks. luento 5 s.16. Tuntitehtävä 3: Laske viivaintegraali Z x2 ds, C kun käyrä C on tasojen x−y +z = 0 ja x+y +2z = 0 leikkaussuoran pisteitä (0, 0, 0) ja (3, 1, −2) yhdistävä osa. Vihje. Etsi ensin C:n parametrisointi C(t). Tämän jälkeen integraali lasketaan vastaavasti kuin edellisessä tehtävässä. Tiedostoa viimeksi muokattu: September 10, 2015 1/2 MS-A0305 Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Rasila / Majander Taulutehtävä 4: Osoita, että parametrisoinnin r(t) = a cos t sin ti + a sin2 tj + a cos tk, (0 ≤ t ≤ π ), 2 määräämä käyrä C on origokeskisen pallon pinnalla. Määritä Z x ds. C Taulutehtävä 5: Tutki, onko vektorikenttä F (x, y) = 2(xi − yj) x2 + y 2 konservatiivinen. Jos se on konservativinen, määritä skalaaripotentiaali φ. Taulutehtävä 6: Laske vektorikentän viivaintegraali Z F(x, y, z) · dr, C kun F(x, y, z) = (y +z)i+x(j+k) ja C on pisteitä (0, 1, 1) ja (0, −1, −1) yhdistävä osa sylinterin x2 + y 2 = 1 ja tason z = y leikkauksesta. Vihje: Tutki aluksi, onko F konservatiivinen. Palautettava tehtävä 7: Metallilanka C on taivutettu parametrisoinnin x(t) = cos t, y(t) = sin t, z(t) = t, t ∈ [0, T ], määräämän helix-käyrän (kierrejousi) muotoon. Määritä C:n massa, kun tiheys on δ(x, y, z) = y. Palautettava tehtävä 8: Määritä voimakentän F(x, y, z) = (x + yz)i + xzj + (z + xy)k tekemä työ kappaleen liikkuessa kyseisessä kentässä pisteestä (0, 2, −1) pisteeseen (4, 5, 0) laskemalla integraali Z F(x, y, z) · dr, W = C missä C on pisteitä yhdistävä polku. Integraalin arvo ei riipu valitusta polusta C. Miksi? Tiedostoa viimeksi muokattu: September 10, 2015 2/2