Name: Matrikelnummer: Ergänzungsprüfung January 29, 2016

Ähnliche Dokumente
Name: Matrikelnummer: Ergänzungsprüfung January 29, 2016

Finite Difference Method (FDM)

FEM Isoparametric Concept

Magic Figures. We note that in the example magic square the numbers 1 9 are used. All three rows (columns) have equal sum, called the magic number.

Unit 4. The Extension Principle. Fuzzy Logic I 123

Introduction FEM, 1D-Example

Worksheet 2. Problem 4. (a) 1 x x 2 2. dx 4 x2 + b ( x2. x 2 + 3c ] dx 4 + 3b ) (b) Since the points. f(x i, y i )

Aufgabe 1 (12 Punkte)

Introduction FEM, 1D-Example

Mathematics (M4) (English version) ORIENTIERUNGSARBEIT (OA 11) Gymnasium. Code-Nr.:

Übungsblatt 6. Analysis 1, HS14

Allgemeine Mechanik Musterlösung 11.

Copyright by Hildegard Heilmann IAG Diese Unterlagen stelle ich den SchülerInnen des V. Bachilleratos des IAG zur Verfügung.

Josh Engwer (TTU) Line Integrals 11 November / 25

Übungen zur Analysis 2

FEM Isoparametric Concept

1D-Example - Finite Difference Method (FDM)

Ewald s Sphere/Problem 3.7

On Euler s attempt to compute logarithms by interpolation

Interpolation Functions for the Finite Elements

Dekohärenz und die Entstehung klassischer Eigenschaften aus der Quantenmechanik

A Classification of Partial Boolean Clones

Wie wir in Mathematik für alle die Welt der Mathematik sehen Folie 1 Prof. Dr. Dörte Haftendorn, Leuphana Universität Lüneburg, 2013

Musterlösung 3. D-MATH Algebra I HS 2015 Prof. Richard Pink. Faktorielle Ringe, Grösster gemeinsamer Teiler, Ideale, Faktorringe

Integral- und Differentialrechnungen für USW Lösungen der Beispiele des 9. Übungsblatts

Weather forecast in Accra

Mathematik 3 für Informatik

Prof. Dr. Rolf Linn

Fakultät III Univ.-Prof. Dr. Jan Franke-Viebach

4. Übungsblatt Aufgaben mit Lösungen

Unit 1. Motivation and Basics of Classical Logic. Fuzzy Logic I 6

Schachaufgabe 05: Ma-Übung Chess Problem 05: Mate training

Tube Analyzer LogViewer 2.3

Final Exam. Friday June 4, 2008, 12:30, Magnus-HS

EVANGELISCHES GESANGBUCH: AUSGABE FUR DIE EVANGELISCH-LUTHERISCHE LANDESKIRCHE SACHSEN. BLAU (GERMAN EDITION) FROM EVANGELISCHE VERLAGSAN

Accelerating Information Technology Innovation

DAS ERSTE MAL UND IMMER WIEDER. ERWEITERTE SONDERAUSGABE BY LISA MOOS

Level 1 German, 2014

Mathematischer Vorbereitungskurs für das MINT Studium

Handbuch der therapeutischen Seelsorge: Die Seelsorge-Praxis / Gesprächsführung in der Seelsorge (German Edition)

DYNAMISCHE GEOMETRIE

Level 2 German, 2015

prorm Budget Planning promx GmbH Nordring Nuremberg

Klausur Mathematik I

Prüfungsklausur zum Modul Höhere Mathematik für Ingenieure 1

C Aufgabe 1 [6 Punkte] Bestimmen Sie den Winkel α im Trapez ABCD. 5. = 4 + i, z 2. = i

Einführung in die Finite Element Methode Projekt 2

Allgemeine Mechanik Musterlösung 5.

Brandbook. How to use our logo, our icon and the QR-Codes Wie verwendet Sie unser Logo, Icon und die QR-Codes. Version 1.0.1

Martin Luther. Click here if your download doesn"t start automatically

g(x) := (x 2 + 2x + 4) sin(x) für z 1 := 1 + 3i und z 2 := 1 + i. Geben Sie das Ergebnis jeweils

Statistics, Data Analysis, and Simulation SS 2015

DAS ZUFRIEDENE GEHIRN: FREI VON DEPRESSIONEN, TRAUMATA, ADHS, SUCHT UND ANGST. MIT DER BRAIN-STATE-TECHNOLOGIE DAS LEBEN AUSBALANCIEREN (GE

Mathematik 3 für Informatik

KTdCW Artificial Intelligence 2016/17 Practical Exercises - PART A

Englisch-Grundwortschatz

Lösungen zu Mathematik I/II

Rev. Proc Information

Analysis III Serie 13 Musterlösung

PELTIER-HOCHLEISTUNGSMODULE

Slide 3: How to translate must not and needn t with two sentences to illustrate this.

Algorithm Theory 3 Fast Fourier Transformation Christian Schindelhauer

MATHEMATIK in englischer Sprache (immersiv)

Where are we now? The administration building M 3. Voransicht

FACHKUNDE FüR KAUFLEUTE IM GESUNDHEITSWESEN FROM THIEME GEORG VERLAG

Prof. Dr. Dörte Haftendorn, Leuphana Universität Lüneburg, 2013

PONS DIE DREI??? FRAGEZEICHEN, ARCTIC ADVENTURE: ENGLISCH LERNEN MIT JUSTUS, PETER UND BOB

Schachaufgabe 17: Pa-Übung. Chess Problem 17: Stalemate training. Stufe / Level: 2

a) Name and draw three typical input signals used in control technique.

Optimierung als Ziel. Optimierung als Ziel. Optimierung als Ziel. Optimization as a Goal. Optimization as a Goal. Optimization as a Goal

Mathematikaufgaben zur Vorbereitung auf das Studium

Analysis1-Klausuren in den ET-Studiengängen (Ba) ab 2007

Rätsel 1: Buchstabensalat klassisch, 5 5, A C (10 Punkte) Puzzle 1: Standard As Easy As, 5 5, A C (10 points)

Fachübersetzen - Ein Lehrbuch für Theorie und Praxis

Geometrie und Bedeutung: Kap 5

Mercedes OM 636: Handbuch und Ersatzteilkatalog (German Edition)

Application Note. Import Jinx! Scenes into the DMX-Configurator

Labor Demand. Anastasiya Shamshur

BRUUDT Kennzeichenhalter für die Honda NC750X ab 2016 BRUUDT Tail Tidy for the Honda NC750X 2016 and onwards.

Die Bedeutung neurowissenschaftlicher Erkenntnisse für die Werbung (German Edition)

Serie 12 - Integrationstechniken

Mathematikaufgaben zur Vorbereitung auf das Studium

Schachaufgabe 37: Schachma in 2 Zügen Chess Problem 37: Checkmate in 2 Moves. Stufe / Level: 5

Im Fluss der Zeit: Gedanken beim Älterwerden (HERDER spektrum) (German Edition)

Algebra. Übungsblatt 2 (Lösungen)

Mathematik II für Studierende der Informatik (Analysis und lineare Algebra) im Sommersemester 2018

Was heißt Denken?: Vorlesung Wintersemester 1951/52. [Was bedeutet das alles?] (Reclams Universal-Bibliothek) (German Edition)

PONS DIE DREI??? FRAGEZEICHEN, ARCTIC ADVENTURE: ENGLISCH LERNEN MIT JUSTUS, PETER UND BOB

FAHRZEUGENTWICKLUNG IM AUTOMOBILBAU FROM HANSER FACHBUCHVERLAG DOWNLOAD EBOOK : FAHRZEUGENTWICKLUNG IM AUTOMOBILBAU FROM HANSER FACHBUCHVERLAG PDF

Die einfachste Diät der Welt: Das Plus-Minus- Prinzip (GU Reihe Einzeltitel)

) ein lokales Minimum, oder ein lokales Maximum, oder kein Extremum? Begründen Sie das mit den ersten und zweiten Ableitungen.

Grade 12: Qualifikationsphase. My Abitur

Wer bin ich - und wenn ja wie viele?: Eine philosophische Reise. Click here if your download doesn"t start automatically

DENTAL IMPLANTS BY CAMLOG medical

Brückenkurs Mathematik zum Sommersemester 2015

Can I use an older device with a new GSD file? It is always the best to use the latest GSD file since this is downward compatible to older versions.

Offenes Lernen 1. Klasse Your Turn 1, Unit 12: Big break 3 Name: Offenes Lernen 1: Pflichtaufgaben

Höhere Mathematik II. Variante A

Transkript:

ANWEISUNG: Diese Prüfung besteht aus 30 Seiten einschließlich dieser Titelseite und 9 Fragen die jeweils 10 Punkte wert sind. Stellen Sie sicher, dass Sie keine Frage übersehen. Bitte schreiben Sie Ihren Namen und Matrikelnummer auf jede Seite. Sie dürfen auf dem zustzlichen Papier, dass zur Verfügung gestellt ist, Rechnungen ausführen, aber nur Antworten die auf das Prüfungspapier geschrieben sind werden bewertet. Aus diesem Grund, sollen Sie Ihre vollständige Antwort so ordentlich wie möglich direkt in den vorgesehenen Raum schreiben. Sie dürfen auch auf die Rückseite des Prüfungspapiers schreiben, aber Sie müssen es deutlich anmerken wenn Sie das tun. Taschenrechner sind nicht erforderlich und sind verboten. Mobiltelefone und andere elektronische Geräte sind ebenfalls verboten. Sie dürfen weder Ihre Aufzeichnungen noch Lehrbücher während der Prüfung verwenden. Sie haben 3 Stunden um alle Fragen zu beantworten. Sie dürfen zu jeder Zeit die Prüfung beenden und den Prüfungssaal verlassen. 1/30

1. a) (5 Punkte) Löse das Gleichungssystem für (x, y, z) mit einer beliebigen Methode. A. 2x + 4y z =2 B. x + 2y 3z = 4 C. 3x y + z =1 2/30

b) (5 Punkte) Hat das folgende Gleichungssystem: a) keine Lösung; b) genau eine Lösung; c) unendlich viele Lösungen? Unterstütze die Antwort mit einem Graph. Falls es genau eine Lösung gibt, finde diese Lösung. Falls es unendlich viele Lösungen gibt, gebe eine spezifische Lösung an. A. 3y 21x =6 B. x + 7y =28 3/30

4/30

Solution: 1. a) Subtract 2 times equation B. from A. to get 5z = 10 or equivalently z = 2. Plug this into equations B. and C to get the following system of two equations and two unknowns: I. x + 2y =2 II. 3x y = 1 Now add 2 times II. to I. to get 7x = 0 or equivalently x = 0. Plugging this into I. gives y = 1. We may check that (x, y, z) = (0, 1, 2) satisfies all equations and is therefore our solution. b) We write the equations in familiar slope-intercept form A. y =7x + 2 B. y = 1 7 x + 4 which shows that the equations represent perpendicular lines as shown in Figure 1. They intersect at only one point ( 7, 99 25 25), which is the unique solution to our linear system. 10 2 4 6 8 8 6 4 2 0 y = 7x + 2 y ( 7, ) 99 25 25 y = 1 7 x + 4 10 10 8 6 4 2 0 2 4 6 8 10 Figure 1: The lines are perpendicular and intersect at ( 7, ) 99 25 25 x 5/30

2. a) (5 Punkte) Eine quadratische Funktion hat die Formel ( y = 2 x + 1 ) (x ) 2 3 r, und nimmt den Wert y = 1 für x = 1 an. Gebe die Formel, in der Form y = c + bx + ax 2, von der Funktion an. Das Zeichen r sollte nicht in der Formel vorkommen. Zeichne den Graph der Funktion und gebe alle Nullstellen und die Koordinaten des Scheitelpunkts an. 6/30

7/30

b) (5 Punkte) Löse die folgende kubische Gleichung x 3 x 2 4x + 4 = 0 8/30

Solution: 2. a) We plug in the point (1, 1) into the equation that defines our function and solve for r. This yields r = 2/3. Expanding then gives To graph the function, we complete the square to get y = 2 ( x 3 ) 2 25 3 4 24 y = 2 3 x + 2 3 x2 (0.1) Plotting is then just a matter of applying the transformations a) scale by 2/3 (blue in Figure 2 ) b) shift right by 3/4 (red) c) shift down by 25/24 (green, final) to the graph of x 2 (black). We can check that the resulting graph (green line) passes through the points ( 1/2, 0), (2, 0), and (1, 1). We also know that the vertex, or minimum in this case, must lie at (3/4, 25/24) since this is how much we have shifted the vertex of the graph of x 2 which lies at (0, 0). 2 1.5 1 0.5 0.5 0 ( 1 2, 0) (2, 0) 1 1.5 ( 3 4, 25 24 ) 2 1.5 1 0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Figure 2: Graph of y = 2 3 x + 2 3 x2 9/30

b) We write the equation in the form x(x 2 x 4) = 4 which shows that any integer solution must divide 4 exactly. Trying the divisors of 4 we see that 1 is a solution. Now we do polynomial division: x 2 4 x 1 ) x 3 x 2 4x + 4 x 3 + x 2 4x + 4 4x 4 Factoring, we get x 2 4 = (x + 2)(x 2) so our solution set is { 2, 1, 2}. 0 10/30

3. a) (5 Punkte) Abgebildet ist der Einheitskreis. Trage die gefragten Koordinaten, entsprechend des gegebenen Winkels, ein. (0, 1) (, ) (, ) 5π 6 π 4 ( 1, 0) (1, 0) 7π 6 11π 6 (, ) (, ) (0, 1) 11/30

12/30

b) (5 Punkte) Zeichne den Graph der Funktion y = 1 cos ( ( )) 1 2 2 x + π 2 so, dass eine ganze Periode sichtbar ist. Gebe die Periode, alle Nullstellen, die Extremwerte und die x-koordinaten aller Extremwerte an. 13/30

Solution: 3. a) See Figure 3 b) Apply the transformations: a) scale vertically by 1/2 (blue in Figure 4); b) scale horizontally by 2 (red) c) shift left by π/2 (green) to the function cos(x) (black). The resulting function has maximum value 1/2 at points {(8k 1)π/2} k Z and minimum value -1/2 at points {(8k+3)π/2} k Z, zeros at points {(4k + 1)π/2} k Z, and period 4π. 14/30

Figure 3: The unit circle 1 Period: 4π 0.8 0.6 ( π 2, 1 2 ) 0.4 0.2 0 0.2 3π 2 π 2 5π 2 0.4 0.6 ( 3π 2, 1 2 ) 0.8 1 6 4 2 0 2 4 6 8 Figure 4: Graph of y = 1 2 cos ( 1 2 ( )) x + π 2 15/30

4. a) (5 Punkte) Überprüfe ob der Grenzwert als reelle Zahl existiert. Wenn er existiert, finde den Grenzwert. Wenn er nicht als reelle Zahl existiert, bestimme ob der Grenzwert ± ist. (i) lim θ π 2 sin(θ) sec(θ) tan(θ) (ii) lim x 2 log 2 (x 5 ) ln(e ln(x) ) 16/30

b) (5 Punkte) Die Funktion f erfüllt die Gleichung Bestimme lim x 1 f(x). f(x) 8 lim x 1 x 1 = 10. 17/30

Solution: 4. a) (i) We rewrite the function as follows cos(θ) sin(θ) ( sin(θ) cos(θ) ) = 1 and since the limit of a constant is the constant, the limit is one. (ii) We are being asked to take the limit of the product of two continuous functions. Therefore the limit is just the product of the two functions evaluated at x = 2. This gives b) We proceed as follows log 2 (2 5 ) ln(e ln(2) ) = 2 ln(2) lim f(x) = lim f(x) 8 + 8 x 1 x 1 = lim(x 1) f(x) 8 + 8 x 1 x 1 ( ) ( ) = lim (x 1) f(x) 8 lim x 1 x 1 x 1 = 0 10 + 8 = 8 + lim x 1 8 18/30

5. Bestimme y. a) (3 Punkte) y = x cos 1 (x) b) (3 Punkte) y = ln(x ln(x)) 19/30

c) (4 Punkte) y = (x 2 +1) 4 (2x+1) 3 (3x 1) 5 20/30

Solution: 5. a) This just requires an application of the product rule, and the fact that d dx cos 1 (x) = 1 This yields y = cos 1 (x) x 1 x 2. 1 x 2. b) First applying the chain rule gives y = 1 d (x ln(x)), x ln(x) dx and then we can complete the differentiation by applying the product rule 1 d x ln(x) dx (x ln(x)) = 1 x ln(x) (1 + ln(x)) = 1 + ln(x) x ln(x). c) Theoretically, we could use the quotient rule here, but this will be quite messy. Rather, we use logarithmic differentiation, that is, we take the natural logarithm of both sides first to get ln(y) = 4 ln(x 2 + 1) 3 ln(2x + 1) 5 ln(3x 1). Now we differentiate both sides with respect to x, which gives y y = 8x x 2 + 1 6 2x + 1 15 3x 1 so that y = ( (x 2 + 1) 4 8x (2x + 1) 3 (3x 1) 5 x 2 + 1 6 2x + 1 15 ). 3x 1 I would accept this answer as adequately simplified. 21/30

6. (10 Punkte) Eine Abenteurerin fährt mit dem Motorrad über eine Rampe mit einer Geschwindigkeit von 30 m/s. Die Rampe entspricht dem Dreieck das in Figure 5 abgebildet ist. Wie schnell steigt die Abenteurerin als ihr Motorrad die Rampe verlässt? y = 4 x = 15 Figure 5: Dimensionen der Rampe 22/30

Solution: 6. We label the hypotenuse z and treat x and y as variables of time (t) which are equal to 15 and 4 respectively as the daredevil leaves the ramp. We observe that as long as the daredevil is on the dz dt = 30 y = 4 x = 15 Figure 6: Ramp ramp we have the relationship y z = y x2 + y = 4 2 241 which follows from the Pyathagorean identity for triangles and an argument involving similar triangles. Multiplying through by z and differentiating with respect to t gives dy dt = 30 4 dz 241 dt = 120. 241 We conclude that the daredevil is rising at a speed of 120 241 m/s as she leaves the ramp. 23/30

7. Integriere: a) (3 Punkte) 2 1 x5 ln(x)dx b) (3 Punkte) 1 0 x dx (2x+1) 3 24/30

c) (4 Punkte) 1+x 1 x dx Hinweis: Versuche erst Zähler und Nenner des Integranden mit 1 + x zu multiplizieren. 25/30

Solution: 7. a) We use integration by parts with u = ln(x), du = x 1 dx, dv = x 5 dx, and v = x 6 /6. Then 2 1 x 5 ln(x)dx = x6 6 ln(x) x=2 x=1 2 1 x 5 64 dx = 6 6 x6 36 b) We use the substitution u = 2x + 1, and du = 2dx. Then 1 0 x (2x + 1) dx = 1 3 u 1 du = 1 3 4 1 u 3 4 3 1 x=2 x=1 = 32 3 ln(2) 7 4 ( 1 u 1 ) du = 1 ( 1 2 u 3 4 u + 1 ) u=3 = 1 2u 2 u=1 18. c) Making use of the hint, we get 1 + x 1 x dx = 1 + x 1 + x dx = 1 x 1 + x 1 + x = 1 x 2 dx + 1 x 2 xdx 1 x 2 = sin 1 x 1 x 2 + c, where the evaluation of the last integral relies on the substitution u = x 2 1, and du = 2xdx. 26/30

8. (10 Punkte) Der folgende Integral beschreibt das Volumen eines dreidimensionalen Objektes. Beschreibe dieses Objekt. 1 1 π(1 x 2 )dx. 27/30

Solution: 8. We can write the integrand as ( 1 x 2 ) 2. We recognize the term inside the brackets as the formula for the upper half of the unit circle (recall this is described by the equality y 2 + x 2 = 1). Therefore we are integrating the area function A(x) = π( 1 x 2 ) 2, which describes the area of a circle with radius 1 x 2, over the interval [ 1, 1]. In other words, the integral describes the volume of a sphere of radius 1. 28/30

9. a) Ereignisse A und B sind unabhängig bezüglich dem Wahrscheinlichkeitsmaß P. Beweise, dass A c and B c auch unabhängig sind. b) Zwei unabhängige Ereignisse treten mit Wahrscheinlichkeit 0.1 und 0.3 ein. Was ist die Wahrscheinlichkeit, dass: i) keines von den beiden Ereignissen eintritt; und ii) mindestens eins von den beiden Ereignissen eintritt? 29/30

Solution: 9. a) We start out with the definition of independence for A and B P(A B) = P(A)P(B) 1 P((A B) c ) = (1 P(A c ))(1 P(B c )) 1 P(A c B c ) = 1 P(A c ) P(B c ) + P(A c )P(B c ) P(A c ) + P(B c ) P(A c B c ) = P(A c )P(B c ) P(A c A c ) = P(A c )P(B c ) where the third equality follows from De Morgan s Laws and the last equality from the inclusionexclusion identity. b) b) We call the events A and B respectively. Then, i) P( neither event occurs ) = P((A B) c ) = P(A c B c ) = P(A c )(B c ) = (1 P(A))(1 P(B)) = (0.9)(0.7) = 0.63. ii) P( at least one event occurs ) = P(A B) = P(A) + P(B) P(A B) = P(A) + P(B) P(A)P(B) = 0.1 + 0.3 0.03 = 0.37, where we have use part a) in the third equality of part i). 30/30