\documentclass[12pt, a4paper, article, oneside, oldfontcommands, norsk]{memoir} \usepackage[utf8]{inputenc} \usepackage[T1]{fontenc} \usepackage{lmodern} \usepackage[scaled]{beramono} \usepackage[final]{microtype} \usepackage{amssymb} \usepackage{mathtools} \usepackage{amsthm} \usepackage{thmtools} \usepackage{babel} \usepackage{csquotes} \usepackage{listings} \lstset{basicstyle = \ttfamily} \usepackage{textcomp} \usepackage{siunitx} \usepackage{xcolor} \usepackage{graphicx} \usepackage[colorlinks, allcolors = uiolink]{hyperref} \renewcommand*{\chaptitlefont}{\Large\bfseries\sffamily\raggedright} \setsecheadstyle{\large\bfseries\sffamily\raggedright} \setsubsecheadstyle{\large\bfseries\sffamily\raggedright} \setsubsubsecheadstyle{\normalsize\bfseries\sffamily\raggedright} \setparaheadstyle{\normalsize\bfseries\sffamily\raggedright} \setsubparaheadstyle{\normalsize\bfseries\sffamily\raggedright} \setbeforesubsubsecskip{2ex} \setaftersubsubsecskip{1ex} \pretolerance = 2000 \tolerance = 6000 \hbadness = 6000 \renewcommand{\sfdefault}{phv} \definecolor{uiolink}{HTML}{0B5A9D} \declaretheorem[style = definition]{oppgave} \begin{document} \begin{titlingpage} \vspace*{-8em} \setlength{\parskip}{1.5ex plus 0.5ex minus 0.2ex} \setlength{\parindent}{0pt} \begin{flushright} \small\today \end{flushright} \begin{center} \vspace{2em} { \bfseries\sffamily\huge MAT1110 %% Alternativt: %% EMNEXXXX \textthreequartersemdash\ NAVN P{\AA} EMNE } \vskip0.2ex \Large Obligatorisk oppgave 1 av 2 \\ \vspace{1ex} \end{center} \subsubsection*{Innleveringsfrist} Torsdag 2. mars \the\year, klokken 14:30 i Canvas (\href{https://canvas.uio.no}{\underline{canvas.uio.no}}). \subsubsection*{Instruksjoner} Merk at man har \textbf{ett forsøk} på å få oppgaven godkjent. Dette betyr at det ikke lenger gis andregangsforsøk. Du velger selv om du skriver besvarelsen for h{\aa}nd og scanner besvarelsen eller om du skriver l{\o}sningen direkte inn p{\aa} datamaskin (for eksempel ved bruk av \LaTeX). Besvarelsen skal leveres som {\'e}n PDF-fil. Scannede ark m{\aa} v{\ae}re godt lesbare. Besvarelsen skal inneholde navn, emne og oblignummer. Det forventes at man har en klar og ryddig besvarelse med tydelige begrunnelser. Husk {\aa} inkludere alle relevante plott og figurer. Samarbeid og alle slags hjelpemidler er tillatt, men den innleverte besvarelsen skal v{\ae}re skrevet av deg og reflektere din forst{\aa}else av stoffet. Er vi i tvil om du virkelig har forst{\aa}tt det du har levert inn, kan vi be deg om en muntlig redegj{\o}relse. I oppgaver der du blir bedt om {\aa} programmere m{\aa} du legge ved programkoden og levere den sammen med resten av besvarelsen. Det er viktig at programkoden du leverer inneholder et kj{\o}reeksempel, slik at det er lett {\aa} se hvilket resultat programmet gir. \subsubsection*{S{\o}knad om utsettelse av innleveringsfrist} Hvis du blir syk eller av andre grunner trenger {\aa} s{\o}ke om utsettelse av innleverings\-fristen, m{\aa} du ta kontakt med studieadministrasjonen ved Matematisk institutt (e-post: \href{mailto:studieinfo@math.uio.no}{studieinfo@math.uio.no}) senest samme dag som innleveringsfristen. For {\aa} f{\aa} adgang til avsluttende eksamen i dette emnet, m{\aa} man best{\aa} alle obliga\-toriske oppgaver i ett og samme semester. \subsubsection*{For fullstendige retningslinjer for innlevering av obligatoriske oppgaver, se her:} \begin{center} \href{http://www.uio.no/studier/admin/obligatoriske-aktiviteter/mn-math-oblig.html} {\underline{www.uio.no/studier/admin/obligatoriske-aktiviteter/mn-math-oblig.html}} \vspace{1ex} x \vfill LYKKE TIL! \end{center} \end{titlingpage} \noindent %% Korrekt typesetting av prosent: \SI{60}{\percent} \noindent F\o r vi starter minner vi om at standard basisvektorer for $\mathbb R^3$ er gitt ved $$ {\bf e}_1= \begin{bmatrix} 1\\ 0\\ 0\\ \end{bmatrix}, {\bf e}_2= \begin{bmatrix} 0\\ 1\\ 0\\ \end{bmatrix}, {\bf e}_3= \begin{bmatrix} 0\\ 0\\ 1\\ \end{bmatrix}. $$ For enhver vektor $$ {\bf a}= \begin{bmatrix} a_1\\ a_2\\ a_3\\ \end{bmatrix} $$ har vi da at $$ {\bf a} = a_1\cdot{\bf e}_1 + a_2\cdot{\bf e}_2 + a_3\cdot{\bf e}_3. $$ \medskip \noindent{\bf NB:} Husk MATLAB/Python-utskrifter. \begin{oppgave} Vi definerer vektorer i $\mathbb R^3$: $$ {\bf v}_1= \begin{bmatrix} 1\\ 1\\ 1\\ \end{bmatrix}, {\bf v}_2= \begin{bmatrix} 1\\ 1\\ -2\\ \end{bmatrix}, {\bf v}_3= \begin{bmatrix} 1\\ -1\\ 0\\ \end{bmatrix}. $$ %og lar $l:\mathbb R^3\rightarrow\mathbb R$ v\ae re gitt ved %$$ %l({\bf x})={\bf x\cdot v_1}. %$$ %Sett %$$ %V=\{{\bf x}\in\mathbb R^3: l({\bf x})=0\}. %$$ % \medskip {\bf a)} Bruk MATLAB/Python til \aa{} vise at vektorene ${\bf v}_j$ st\aa r innbyrdes vinkelrett p\aa{} hverandre. \medskip {\bf b)} Finn en $(3\times 3)$-matrise $A$ slik at $A{\bf e}_j={\bf v}_j$ for $j=1,2,3$. \ Vis at for en vektor $$ {\bf a}=\begin{bmatrix} a_1\\ a_2\\ a_3\\ \end{bmatrix} $$ s\aa{} har vi at $$ A\cdot {\bf a} = a_1\cdot{\bf v_1} + a_2\cdot{\bf v_2} + a_3\cdot{\bf v_3}. $$ %\begin{itemize} %\item $2{\bf v}_1+{\bf v}_2 + 3{\bf v}_3 = 6{\bf e}_1$. %\item $2{\bf v}_1+{\bf v}_2 - 3{\bf v}_3 = 6{\bf e}_2$. %\item ${\bf v}_1- {\bf v}_2 = 3{\bf e}_3$. %\end{itemize} \medskip {\bf c)} Bruk MATLAB/Python til \aa{} finne den inverse matrisen $B$ til $A$. Verifiser i MATLAB/Python at $B{\bf v}_j={\bf e}_j$ for $j=1,2,3$. \medskip {\bf d)} La ${\bf b}\in\mathbb R^3$. Definer en vektor ${\bf a}\in\mathbb R^3$ ved $$ \begin{bmatrix} a_1\\ a_2\\ a_3\\ \end{bmatrix} = B \begin{bmatrix} b_1\\ b_2\\ b_3\\ \end{bmatrix}. $$ Forklar hvorfor vi har at $$ {\bf b} = a_1\cdot{\bf v_1} + a_2\cdot{\bf v_2} + a_3\cdot{\bf v_3}. $$ \medskip % %$$ %A=\begin{bmatrix} %1 & 1 & 1\\ %1 & 1 & -1\\ %1 & -2 & 0\\ %\end{bmatrix} %$$ %$$ %B=\begin{bmatrix} %1/3 & 1/3 & 1/3\\ %1/6 & 1/6 & -1/3\\ %1/2 & -1/2 & 0\\ %\end{bmatrix} %$$ % \end{oppgave} \begin{oppgave} Vi definerer en $(3\times 3)$-matrise $C$ ved $$ C=\begin{bmatrix} 2/3 & 1/6 & 1/6\\ 1/6 & 2/3 & 1/6\\ 1/6 & 1/6 & 2/3\\ \end{bmatrix} $$ \medskip {\bf a)} Vis at vektorene ${\bf v}_j$ fra oppgave {\bf a} er egenvektorer for matrisen $C$ og finn de tilh\o rende egenverdiene. \medskip {\bf b)} Sett $$ {\bf b} = \begin{bmatrix} 3\\ 7\\ 2\\ \end{bmatrix} $$ Finn $$ \lim_{n\rightarrow\infty} C^n{\bf b}. $$ Her er $C^n$ matrisen du f\aa r hvis du komponerer/multipliserer matrisen $C$ med seg selv $n$ ganger: $$ C^n = \underset{\mbox{$n$ ganger}}{C\cdot C\cdot ...\cdot C}. $$ \end{oppgave} \begin{oppgave} Vi parametriserer en kurve $\mathcal C$ i $\mathbb R^3$ ved $$ {\bf r}(t) = (\cos(t),\sin(t), 4\sin^2(4t)), t\in [0,\pi]. $$ \medskip {\bf a)} Tegn kurven i MATLAB/Python. %\medskip % %Vi setter %$$ %\phi(x,y,z) = x^5 + x^2y^3 -e^{xyz} %$$ \medskip {\bf b)} Vi definerer et vektorfelt ${\bf F}:\mathbb R^3\rightarrow\mathbb R^3$ ved $$ {\bf F}(x,y,z) = (5x^4 + 2xy^3 - yze^{xyz}, 3x^2y^2 - xze^{xyz},-xye^{xyz}) $$ Beregn $$ \int_{\mathcal C} {\bf F}\cdot d{\bf r}. $$ \end{oppgave} \vskip 2cm \noindent {\bf SLUTT} \end{document}