Transcript Blad 1
VEKTORANALYS - FMFF01 VT 2015 ¨ Ovningar Blad 1 1. Inledande Avsnitt 1.1 Rita f¨alten A = (x, y, 0) och B = (y, −x, 0). Best¨am de f¨altlinjer som startar i punkten (1,1,0). Vi kommer att titta mer p˚ a dessa f¨alt senare. 1.2 Griffiths s. 4, Problem 1.1: Anv¨and definitionerna i ekvationerna (1.1) och (1.4) och l¨ampliga figurer i kursboken av Griffiths f¨or att illustrera grafiskt att skal¨arprodukten och vektorprodukten (kryssprodukten) a¨r distributiva n¨ar alla tre vektorerna ligger i samma plan. 1.3 Griffiths s. 4, Problem 1.2: ¨ vektorprodukten associativ, (A × B) × C = A × (B × C) ? Ar Om s˚ a a¨r fallet, bevisa det. Om inte, hitta ett motexempel. 1.4 Griffiths s. 8, Problem 1.5: Bevisa regeln BAC−CAB, genom att skriva ut b˚ ada sidor i komponent form. 1.5 Griffiths s. 8, Problem 1.6: Bevisa att [A × (B × C)] + [B × (C × A)] + [C × (A × B)] = 0. Under vilka f¨oruts¨attningar g¨aller A × (B × C) = (A × B) × C? 1.6 Ramgard, Problem 1: = A(u) × R(u) d¨ar A(u) Vektorn R(u) satisfierar differentialekvationen dR(u) du a¨r en given vektorv¨ard funktion. Visa att R:s absoluta belopp a¨r konstant. Ledning: Derivera R · R 1.7 Griffiths s. 15, Problem 1.11: Ber¨akna gradienten f¨or f¨oljande funktioner: a) f (x, y, z) = x2 + y 3 + z 4 . b) f (x, y, z) = x2 y 3 z 4 . c) f (x, y, z) = ex sin (y) ln (z). 1.8 Ramgard, Problem 5: Temperaturen i ett rum beskrivs av skal¨arf¨altet T = x2 + 2yz − z [◦ C]. En frusen mygga befinner sig i punkten (1,1,2). a) I vilken riktning skall myggan flyga om den vill bli varm s˚ a fort som m¨ojligt? b) Hur snabbt (uttryckt i ◦ C/s) ¨okar temperaturen om myggan flyger med hastigheten 3 l¨angdenheter/s i riktningen (−2, 2, 1)? 1.9 Ramgard, Problem 7: Andragradsytan x2 + 2xy + 2zx − 2x + 2y + 2z − 2 = 0 sk¨ars av planet x − y + z + 1 = 0. Vilken vinkel bildar de b˚ ada ytorna med varandra i punkten (0,1,0)? 1.10 Ramgard, Problem 2: Ange en enkel parameterframst¨allning r = r (u) f¨or kurvan ( 4x − y 2 = 0 x2 + y 2 − z = 0, fr˚ an punkten (0, 0, 0) till (1, 2, 5). Best¨am tangentriktningen i punkten (1/4, 1, 17/16). 2. Operatorkalkyl 2.1 Varf¨or finns (B × ∇) · A men ej B × (∇ · A) ? 2.2 Griffiths s. 18, Problem 1.15: Ber¨akna divergensen f¨or f¨oljande vektorfunktioner: ˆ + 3xz 2 y ˆ − 2xzˆz. a) va = x2 x ˆ + 3zxˆz. b) vb = xyˆ x + 2yz y ˆ + (2xy + z 2 ) y ˆ + 2yzˆz. c) vc = y 2 x 2.3 Griffiths s. 20, Problem 1.18: Ber¨akna rotationen f¨or vektorfunktionerna va , vb och vc fr˚ an uppgift 2.2. 2.4 Griffiths s. 22, Problem 1.24: (a) Kontrollera produktregeln (iv) p˚ a sidan 21 i kursboken f¨or vektorfunktionerna A = xˆ x + 2yˆ y + 3zˆz; B = 3yˆ x − 2xˆ y. (b) Kontrollera p˚ a liknande s¨att produktregel (ii) (sidan 21 i kursboken). (c) Samma f¨or produktregel (vi) (sidan 21 i kursboken). 2.5 Visa att rot grad φ = 0. 2.6 Visa att div rot A = 0. 2.7 Ber¨akna grad r samt div r och rot r. Kursliteratur: D.J. Griffiths, Introduction to Electrodynamics (3rd edition) (f¨orsta kapitlet), Pearson education (2008); A. Persson and L.-C. B¨ oiers, Analys i flera variabler, 3. uppl., Studentlitteratur (2005); A. Ramgard, Vektoranalys, 2. uppl., Teknisk h¨ogskolelitteratur i Stockholm, 1992. (ISBN 9185484-35-0)