Wydział Mechatroniki i Lotnictwa

Semestr 2 Rok akad. 2012 / 2013

ZADANIA Z MATEMATYKI III

1. Oblicz pochodne cząstkowe rzędu pierwszego funkcji:

y

x·y

f (x, y) = x · sin y , f (x, y) = x · cos x , f (x, y) = e 1+x2 , f (x, y) = e 1+x2

x

y

f (x, y) = x · 2y + y · ex, f (x, y) = (x + 2y)(3x+xy), f (x, y) = cos(x + 2y)sin(3x+y)

−x

f (x, y) = xy, f (x, y) = e y , f (x, y) = ln(x + px2 + y2)

√

f (x, y, z) = z · cos x+y ,

f (x, y, z) = x x2+y4+z6+1

z

2. Oblicz pochodne cząstkowe rzędu drugiego funkcji:

f (x, y) = 2x + 3y + 5, f (x, y) = −5y3 + x2 + y2 + x + 1, f (x, y) = e3x+2y f (x, y, z) = x2 + y3 + z5, f (x, y, z) = xy + yz + xz, f (x, y, z) = xy2 + xyz f (x, y, z) = exyz, f (x, y, z) = sin(x + 2y + 3z), f (x, y, z) = xy2 + xez 3. Wyznacz ekstrema lokalne funkcji:

f (x, y) = x2 + xy + y2 − 2x − y, f (x, y) = x2 + xy + y2 − 2x − y

(*)

f (x, y, z) = x2 + y2 + z2 − xy + x + 2z

4. Wyznacz wartość najmniejszą i największą funkcji:

f (x, y) = x2 + y3 − 2x − 3y + 1

w obszarze domkniętym

D = {(x, y) ∈

2

R : x ≥ 0, y ≥ 0, x + y ≤ 1}.

Wydział Mechatroniki i Lotnictwa

Semestr 2 Rok akad. 2012 / 2013

ZADANIA Z MATEMATYKI III

Zestaw 2

1. Zmienić kolejność całkowania:

a) R 4 dx R 12x f (x, y)dy,

0

3x2

b) R 1 dx R 3x f (x, y)dy,

0

2x

c) R 1 dy R 1−y

√

f (x, y)dx.

0

−

1−y2

2. Obliczyć całkę RR x dxdy, gdzie S jest trójkątem

S

o wierzchołkach (0, 0), (1, 1), (0, 1).

√

3. Opisując obszar D, ograniczony przez krzywe y = 0, y =

x, x + y = 2,

jako normalny względem obu osi, obliczyć dwoma sposobami całkę

Z Z

2ydxdy.

D

4. Obliczyć pole obszarów określonych granicami całkowania

z przykładu 1c.

Wydział Mechatroniki i Lotnictwa

Semestr 2 Rok akad. 2012 / 2013

ZADANIA Z MATEMATYKI III

Zestaw 3

1. Oblicz całki:

a) RR e−x2−y2dxdy, gdzie D : x2 + y2 ≤ a2,

D

b) RR x dxdy, gdzie D : x2 + y2 ≤ 2x.

D

Wskazówka: W obu przykładach zastosuj zmienne biegunowe.

2. Oblicz objętość bryły ograniczonej powierzchniami

z = 2x2 + y2 + 1, x + y = 1 oraz płaszczyznami układu współrzędnych.

3. Oblicz całki potrójne:

a) RRR x3y2z dxdydz,

gdzie V : 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ x, 0 ≤ z ≤ xy,

V

b) RRR px2 + y2 + z2 dxdydz,

gdzie V : x2 + y2 + z2 ≤ x.

V

Wskazówka: Zastosuj zmienne sferyczne.

4. Oblicz objętość bryły ograniczonej powierzchniami x2 + y2 + z2 = 2z, x2 + y2 = z2.

Wskazówka: Zastosuj zmienne cylindryczne.

Wydział Mechatroniki i Lotnictwa

Semestr 2 Rok akad. 2012 / 2013

ZADANIA Z MATEMATYKI III

Zestaw 4

1. Sprawdzić potencjalność całkowanego pola wektorowego i obliczyć całkę Z

(2,1)

2xydx + x2dy

(0,0)

2. Sprawdzić twierdzenie Greena na przykładzie

I

(x + y)2dx − (x − y)2dy,

K

gdzie K = K1 ∪ K2, przy czym K1 - odcinek prostej od (0, 0) do (1, 1), a K2 - łuk paraboli y = x2 od (1, 1) do (0, 0). (Porównać wyniki obliczenia powyższej całki z i bez zastosowania tw. Greena)

3. Oblicz skierowane całki krzywoliniowe:

a) R xydx + (y − x)dy, gdzie K łuk krzywej y = x3 od (0, 0) do (1, 1), K

b) R ydx + xdy, gdzie K łuk okręgu o środku w (0, 0) i promieniu R

K

od (0, R) do (−R, 0),

c) R xdx + ydy + (x + y + 1)dz, gdzie K odcinek prostej

K

od (1, 1, 1) do (2, 3, 4).

4. Sprawdzić potencjalność całkowanych pól wektorowych i obliczyć całki krzywoliniowe

a) R (2,1,3) xdx + y2dy + zdz,

(1,−1,2)

b) H yzdx + zxdy + xydz, gdzie K - okrąg o środku (1, 2, 3) i promieniu K

r = 2, zawarty w płaszczyźnie π : x + y + z = 6.

Wydział Mechatroniki i Lotnictwa

Semestr 2 Rok akad. 2012 / 2013

ZADANIA Z MATEMATYKI III

Zestaw 5

1. Oblicz nieskierowane całki krzywoliniowe:

a) R (x + y)dl , gdzie L jest obwodem trójkąta

L

o wierzchołkach A(0, 0), B(1, 0), C(0, 1).

b) R x2ydl, gdzie L jest górną częścią okreęgu x2 + y2 = a2.

L

zawartą pomiędzy punktami A(a, 0) i B(0, −a), a > 0.

2. Obliczyć niezorientowane całki powierzchniowe

a) RR (6x + 4y + 3z) dS, gdzie S - część płaszczyzny π : x + 2y + 3z = 6

S

położona w pierwszej ósemce 3-wymiarowego układu współrzędnych

√

kartezjańskich.

Odp. 54 14

b) RR (8 − 2z) dS, gdzie S : z = 4 − 1 x2 − 1 y2 dla z ≥ 0.

Odp. 1192 π

S

2

2

15

3. Obliczyć strumień pola wektorowego [x, y, 0] przez powierzchnię sfery S : x2 + y2 + z2 = a2, a > 0, w kierunku normalnej zewnętrznej. Wynik otrzymany w rezultacie obliczenia (niezorientowanej) całki powierzchniowej porównać z wynikiem otrzymanym z pomocą twierdzenia Gaussa.

(Odp.

8 πa3)

3

Wydział Mechatroniki i Lotnictwa

Semestr 2 Rok akad. 2012 / 2013

ZADANIA Z MATEMATYKI III

Zestaw 6

1. Sprawdzić holomorficzność funkcji zespolonej f (z) = z3 + z2 + 1.

2. Znaleźć wszystkie funkcje holomorficzne f (x + jy) = u(x, y) + jv(x, y) takie, że u(x, y) = 6x2y − 2y3, f (0) = 0.

3. Obliczyć całkę R z2dz, gdzie K : z(t) = t + j t,

t ∈< 0, 1 >.

K

4. Sprawdzić tw. Cauchy’ego na przykładzie R

dz , gdzie K - dodatnio

K z

zorientowany brzeg kwadratu o wierzchołkach z1 = 2−j, z2 = 4−j, z3 = 4+j, z4 = 2 + j.

5. Sprawdzić wzór całkowy Cauchy’ego na przykładzie R

dz , gdzie K - do-

K z

datnio zorientowany brzeg kwadratu o wierzchołkach z1 = 1, z2 = j, z3 = −1, z4 = −j.

6. Stosując wzór całkowy Cauchy’ego obliczyć całki:

a) R

ejz dz , gdzie K : |z + j| = 5 okrąg zorientowany dodatnio,

K

z+1

b) R

ejz dz , gdzie K : |z + j| = 2 okrąg zorientowany dodatnio.

K z2+4

Wydział Mechatroniki i Lotnictwa

Semestr 2 Rok akad. 2012 / 2013

ZADANIA Z MATEMATYKI III

Zestaw 7

1. Porównaj rozwinięcia funkcji f (z) =

1

w podanych obszarach:

1−z2

a) w szereg Taylora w kole |z| < 1,

b) w szereg Laurenta w pierścieniu 1 < |z| < ∞.

2. Wyznaczyć punkty osobliwe i określić typ osobliwości:

1

a)

z

, b)

z

, c) sin z ,

d) e (1−z)2 .

(z2−1)(z2−4)3

sin z

z2

3. Wyznaczyć residua funkcji w podanym punkcie:

a) res

z+1

z=±j

,

z2+1

b) res

z+1

z=0

.

(1−z)z2

4. Obliczyć całki:

a) d)H

z3dz ,

K(0,2) z4−1

b) H

ez dz

,

K(0,2) z2(z2+1)

1

c) d)H

z5e z dz.

K(0,1)

Wydział Mechatroniki i Lotnictwa

Semestr 2 Rok akad. 2012 / 2013

ZADANIA Z MATEMATYKI III

Zestaw 8

x

1. Zmienna losowa X typu skokowego ma rozkład

i

0

1

2

3 .

p

1

2

1

1

i

5

5

5

5

Obliczyć prawdopodobieństwa P (X ≤ 1), P (1 ≤ X ≤ 2, 5), P (X > 1, 5) oraz wartość oczekiwaną E(X) i wariancję D2(X).

2. Niech X będzie liczbą wyrzuconych orłów w pieciu rzutach monetą. Znaleźć rozkład zmiennej losowej X (w postaci tabelki) oraz obliczyć: P (X ≥ 3), P (X ≤ 4), P (X > 1), E(X), D2(X).

3. Gęstość prawdopodobieństwa zmiennej losowej X dana jest wzorem

√

α x , x ∈ [0, 1]

f (x) =

0

,

x /

∈ [0, 1] .

Wyznaczyć α, a następnie obliczyć: P (x > 1 ), E(X), D2(X).

4

x

4. Zmienna losowa X typu skokowego ma rozkład

i

0

1

2 .

p

1

2

1

i

4

4

4

Wyznaczyć dystrybuantę zmiennej losowej X i narysować jej wykres.

5. Zmienna losowa X ma rozklad wykładniczy z parametrem λ > 0 o gęstości

λe−λx , x ≥ 0

f (x) =

0

,

x < 0 .

Obliczyć wartość oczekiwaną E(X) i wariancję D2(X). Wyznaczyć dystrybuantę F (x) i narysować jej wykres.

6. Zmienna losowa X ma rozkład N (100, 20). Obliczyć prawdopodobieństwa: P (X < 90), P (X > 127), P (70 < X ≤ 130).

7. Średnica wytwarzanych masowo detali ma rozkład N (55mm; 0, 4mm).

Detale, których średnica odchyla sie od 55mm o mniej niż 0, 5mm są kwa-lifikowane jako I gatunek, przy większej różnicy, nie przekraczającej jednak 1mm, jako II gatunek, a przy różnicy większej od 1mm detale sa kwalifiko-wane jako braki. Jaka część produkowanych detali należy do poszczególnych grup ?