Author Topic: Lösungen zur Klausurensammlung  (Read 54894 times)

goshina

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Lösungen zur Klausurensammlung
« on: August 12, 2010, 05:07:15 pm »
Es wäre schön wenn hier mal ein paar Vergleiche stattfinden könnten zu den Lösungen der aktuellen Klausurensammlung. Ich rechne gerade an der Aufgabe 3  WS2001/2002 (komplexe Zahlen) und komm zu keinem Punkt. Jemand nen Tipp?

Grüße.

mgl

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« Reply #1 on: August 12, 2010, 07:29:32 pm »
zu 3.

auf das Ergebnis x=y bin ich auch gekommen, allerdings ist da noch nicht Schluss. Die beiden Gleichungen beschreiben jeweils einen Kreis und meiner Meinung nach soll nun der Schnittpunkt dieser beiden ausgerechnet werden.

mein Ergebnis: x1,2= 1/2(1+-wurzel(2d*d -1)), das dann noch in z=x+ix einsetzen und Definitionsbereich für d angeben (d>=wurzel1/2) da d ein reeller Parameter ist.

kann auch falsch liegen :laugh:

Steven

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« Reply #2 on: August 12, 2010, 06:01:33 pm »
Bräuchte ebenfalls die Lösung zur oben genannten Aufgabe, sowie der Aufgabe 4.
Das Polynom lautet p(x)=x, sieht man ja auch schon anhand der gegebenen Punkte.
Integriert man das ganze... I[g]=1/2x^2.
b)Hornerschema und und Taylorentwicklung an der Stelle x0=0 liefert doch überall nur 0. Komm da nicht weiter.

tobi0123

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« Reply #3 on: August 12, 2010, 06:10:53 pm »
Quote from: goshina
Ich rechne gerade an der Aufgabe 3  WS2001/2002 (komplexe Zahlen) und komm zu keinem Punkt.
meine idee: beide gleichung gleichsetzen, für z=x+iy einsetzen und dann eben quadrieren wegen beträge:

(x-1)^2+y^2 = x^2+(y-1)^2
...
y=x , also z=x+ix=x(1+i)
was besseres fällt mir auch nich ein...


tobi0123

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« Reply #4 on: August 12, 2010, 06:22:10 pm »
Quote from: Steven
Das Polynom lautet p(x)=x, sieht man ja auch schon anhand der gegebenen Punkte.
Integriert man das ganze... I[g]=1/2x^2.
wie siehst du das an den gegebenen punkten?
(-1,f(-1)) --> y=f(-1)
das ist doch was anderes als (-1,-1), (0,0) , (1,1) (wo man ja die gerade y=x durchlegen könnte)
ich versteh unter Interpolationspolynom NIEDRIGSTEN grades p(x)=ax^2+bx+c, also höchste potenz x^2, weil ich 3 punkte gegeben hab...


schaumi22

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« Reply #5 on: August 12, 2010, 06:49:21 pm »
Also zu 4 a;

Wir haben das Newton-Verfahren angewendet und für yi halt dann f(-1); f(0); f(1) beibehalten. Das ganze haben wir mitgeschleppt und kommen schließlich zu einem Polynom p(x)= 0,5(x²+x)(f(1)+f(-1)-2f(0))+(x+1)(f(0)-f(-1))+f(-1) =g(x)
Das ganze integriert und die Grenzen eingesetzt ergibt:
I[g]=1/3(f(1)+f(-1)-2f(0)) + 2(f(0)-f(-1)) + 2f(-1)
Wir haben das ganze mit y=x² kontrolliert und es ging auf, also sollte das Ganze doch zu einer hohen Wahrscheinlichkeit richtig sein.

bei b; keine Ahnung

tobi0123

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« Reply #6 on: August 12, 2010, 08:35:10 pm »
Quote from: mgl
zu 3.
... nun der Schnittpunkt dieser beiden ausgerechnet werden.
mein Ergebnis: x1,2= 1/2(1+-wurzel(2d*d -1)) ...
'tschuldige, wenn ich so blöd frage, aber kannst du mir genau erklären, wie du den schnittpunkt ausrechnest?


mgl

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« Reply #7 on: August 12, 2010, 10:50:36 pm »
x=y

das in eine Ausgangsgleichung einsetzen (zB d=|x+ix-1|) und dann so umstellen das auf einer Seite null steht und man die pq Formel anwenden kann...

0=2x*x-2x+1-d*d

dann kommt man auf das Ergebnis x1,2=...

Rollo-derWikinger

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« Reply #8 on: August 13, 2010, 11:22:09 am »
Februar 2002

3. hab ich so wie mgl, d.h. y=x und daraus folgt

[latex] $x = \frac{1}{2} \pm \sqrt{-\frac{3}{4}+d^2}$ [/latex]

4. in bin auch der meinung, dass man f(1), f(0) und f(-1) die ganze zeit mitschleppen muss

[latex]
a) $g(x) = f(-1) + [f(0) - f(-1)]\cdot(x+1) + \frac{f(1) - 2f(0) + f(-1)}{2}\cdot(x+1)\cdot x$

b) $T_{2}(x_{0}=0) = f(0) + f'(0)\cdot x + \frac{f''(0)}{2}\cdot x^2$[/latex]

c) hier ist mir allerdings nicht klar was der gute mann überhaupt will. wie soll ich denn hier den fehler abschätzen, wenn ich kein f(x) habe? einfach nur einsetzen von f(x) und g(x) aus b wird ja nich der sinn dahinter gewesen sein oder? hat wer ne idee?

[latex]
d) \\
$f(0) = 1 \\
f(1) = f(-1) = \frac{1}{e} \\
g_{a}(x) = \frac{1}{e} + (1 - \frac{1}{e})(x+1) + (\frac{1}{e} - 1)(x-1)\cdot x \\
f(0) = 1 \\
f'(0) = 0 \\
f''(0) = -2 \\
g_{b}(x) = 1 - x^2$ [/latex]

mich würd noch interessieren was eure lösung für 6. is.
ich hab sowas ziemlich hässliches raus

[latex] $ \lambda_{1} = -1 \\ \lambda_{2} = 2 + i \\ \lambda_{3} = 2 - i \\
\vec{EV_{1}} \left(\begin{array}{c}0\\0\\1 \end{array}\right)\\
\vec{EV_{2}} \left(\begin{array}{c}1\\-i\\i + 2 \end{array}\right)\\
\vec{EV_{3}} \left(\begin{array}{c}1\\i\\2 - i \end{array}\right)$[/latex]

entsprechend hässlich die lösung
[latex]
$C_1 = 0\\
C_2 = \frac{1}{2}(1 + i) \\
C_3 = \frac{1}{2}(1 - i) \\
\vec{y}(x) = \frac{1}{2}e^{(2 + i)x}\left(\begin{array}{c}1 + i\\1 - i\\1 + 3i \end{array}\right) + \frac{1}{2}e^{(2 - i)x}\left(\begin{array}{c}1 - i\\1 + i\\1 - 3i \end{array}\right)$[/latex]

hat da jemand was schöneres? schmeiß ich den imaginärteil noch irgendwie raus?

aviator-sbh

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« Reply #9 on: August 13, 2010, 02:00:33 pm »
Quote from: Rollo-derWikinger
Februar 2002

3. hab ich so wie mgl, d.h. y=x und daraus folgt

[latex] $x = \frac{1}{2} \pm \sqrt{-\frac{3}{4}+d^2}$ [/latex]

4. in bin auch der meinung, dass man f(1), f(0) und f(-1) die ganze zeit mitschleppen muss

[latex]
a) $g(x) = f(-1) + [f(0) - f(-1)]\cdot(x+1) + \frac{f(1) - 2f(0) + f(-1)}{2}\cdot(x+1)\cdot x$

b) $T_{2}(x_{0}=0) = f(0) + f'(0)\cdot x + \frac{f''(0)}{2}\cdot x^2$[/latex]

c) hier ist mir allerdings nicht klar was der gute mann überhaupt will. wie soll ich denn hier den fehler abschätzen, wenn ich kein f(x) habe? einfach nur einsetzen von f(x) und g(x) aus b wird ja nich der sinn dahinter gewesen sein oder? hat wer ne idee?

[latex]
d) \\
$f(0) = 1 \\
f(1) = f(-1) = \frac{1}{e} \\
g_{a}(x) = \frac{1}{e} + (1 - \frac{1}{e})(x+1) + (\frac{1}{e} - 1)(x-1)\cdot x \\
f(0) = 1 \\
f'(0) = 0 \\
f''(0) = -2 \\
g_{b}(x) = 1 - x^2$ [/latex]

mich würd noch interessieren was eure lösung für 6. is.
ich hab sowas ziemlich hässliches raus

[latex] $ \lambda_{1} = -1 \\ \lambda_{2} = 2 + i \\ \lambda_{3} = 2 - i \\
\vec{EV_{1}} \left(\begin{array}{c}0\\0\\1 \end{array}\right)\\
\vec{EV_{2}} \left(\begin{array}{c}1\\-i\\i + 2 \end{array}\right)\\
\vec{EV_{3}} \left(\begin{array}{c}1\\i\\2 - i \end{array}\right)$[/latex]

entsprechend hässlich die lösung
[latex]
$C_1 = 0\\
C_2 = \frac{1}{2}(1 + i) \\
C_3 = \frac{1}{2}(1 - i) \\
\vec{y}(x) = \frac{1}{2}e^{(2 + i)x}\left(\begin{array}{c}1 + i\\1 - i\\1 + 3i \end{array}\right) + \frac{1}{2}e^{(2 - i)x}\left(\begin{array}{c}1 - i\\1 + i\\1 - 3i \end{array}\right)$[/latex]

hat da jemand was schöneres? schmeiß ich den imaginärteil noch irgendwie raus?

Kannst Du mir mal die Gleichung für deine Lambdas in 6. nennen? Ich komme auf L^3-L^2+2L+5=0. Dabei ist 1 keine Lösung.

Die komplexen Vektoren in deiner Lösung, die sich aus den komplexen Eigenwerten alpha + i*beta ergeben, kannst Du in einen realen Vektor und einen imaginären zerlegen: z = a +- ib mit z,a,b Spaltenvektoren mit reellen Indizes. Dann kannst Du die Formel von Vetters S. 81 (das Extrablatt) anwenden:
yh wird dann c1*e^(alpha*x)*(a*cos(beta*x)-b*sin(beta*x)) + das gleiche nochmal mit sin und cos vertauscht. Komplexe Eigenwerte treten offenbar immer konjugiert paarweise auf. Dann hast Du eben die beiden oben genannten Summanden für das Paar in deinem yh(x).

Zu 4:
Das mit dem Mitschleppen der f(0) usw. hab ich auch so gemacht. Ich glaube, was Herr Grossmann bei der Fehlerschätzung sehen will, ist ein Ausdruck für den Fehler, also was ist gleich der Differenz zwischen dem wahren und dem angenäherten Integral. Der Trick ist es, bei dem Taylorpolynom, das Du ja irgendwo vorher bestimmt hat, noch das Restglied R(x) dazuzuschreiben. (Bei b fehlt bei dir übrigens noch die Integration von T2. Die hab ich dann ohne dem Restglied gemacht.)
Bei c) hab ich das Integral über g(x), was gleich dem über T2(x) ist, mitsamt dem Summand R(x) genommen. Ziehst Du dann die Integrale über f (Originalfunktion) und g (deine Näherung unter b)) voneinander ab, erhältst Du Integral über R(x) von -1 bis 1.
Ich nehme an, dass das die Lösung ist, die Grossmann sehen will.
Nichts ist \"sooo schwer\" oder \"unschaffbar\"! Die, die sowas erzählen, haben es schließlich auch geschafft. Lasst euch also keine Bären aufbinden!

aviator-sbh

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« Reply #10 on: August 13, 2010, 02:09:17 pm »
Hat eigentlich jemand eine Lösung für Aufgabe 5 (Feb 2002)?

Ich hab die charakteristische Gleichung
(L=Lambda)
L^5-12*L^4+53*L^3-104*L^2+80*L=0 (praktisch abgelesen)

Nun ist ja eine Lösung der homogenen DGL mit y1(x) = x*e^(4*x) gegeben. Daraus kann man ablesen, dass 4 eine doppelte Lösung der char. Gleichung sein muss. Nachdem man die 0 als Lösung schnell ersehen hat, könnte man vom Polynom dann zweimal die 4 als Nullstelle abspalten und kommt dann auf ein quadratisches, welches man schnell lösen kann. Allerdings gelingt mir die Abspaltung der 4 nur einmal. Als Ergebnis erhalte ich dann nach Abspaltung von 0 und 4:
0=L^3-8*L^2+21*L+20. Dies ist wie gesagt kein weiteres Mal mehr durch (L-4) teilbar.

b) ist ohne die homogene Lösung natürlich auch nicht lösbar, weil man nicht weiß, ob Resonanz auftritt.
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Rollo-derWikinger

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« Reply #11 on: August 13, 2010, 03:05:35 pm »
danke für den tipp mit dem restglied, denke das macht sinn
also die gleichung für die eigenwerte is das polynom

[latex]$(2-x)(2-x)(-1-x)+(-1-x)\\
= (4-4x+x^2)(-1-x)+(-1-x)\\
= (x^2-4x+4+1)(-1-x) = 0$[/latex]

also sieht man schon den ersten eigenwert -1

[latex]$x^2-4x+5 = 0\\
\Leftrightarrow x_{1/2} = 2 \pm \sqrt{4-5} = 2 \pm i$[/latex]

die formel für komplexe eigenwerte und vektoren hab ich inzwischen auch gefunden, allerding wird das dann logischerweise ein ellenlanger therm, der über 3 zeilen geht. ob das nun des pudels kern is... ich weiß nich. möglicherweise sind meine werte auch einfach falsch.

was sagstn du zu 04.03.2005?
1.a) krieg ich mit biegen und brechen was aus, aber mehr mit raterei welches x nun der grenzübergang zu größer 1/2 is (mit exponentialform)
b) komm ich auf überhaupt kein gescheites ergebnis, nur auf zwei gleichungen mit jeweils quotienten von x oder y als lösung...

der rest ging ja eigentlich

Rollo-derWikinger

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« Reply #12 on: August 13, 2010, 03:27:44 pm »
ach und aufgabe 5 is übrigens ganz einfach:
machst du homogene lösung

charakteristische gleichung

[latex]$r^5 - 12r^4 + 53r^3 - 104r² + 80r = 0$[/latex]

offensichtlich ist r = 0 eine lösung und durch die eine lösung ist außerdem bekannt, dass 4 mindestens 2-fache lösung ist

[latex]$r^4 - 12r^3 + 53r^2 - 104r + 80 = 0$
Polynomdivision mit $(r-4)(r-4) = r^2 - 8r + 16\\
(r^4 - 12r^3 + 53r^2 - 104r + 80):(r^2 - 8r + 16) = r^2 - 4r + 5\\
r^2 - 4r + 5 = 0 \Leftrightarrow r_{4/5} = 2 \pm \sqrt{4-5} = 2 \pm i\\ \\
y_1 = 1\\
y_2 = e^{4x}\\
y_3 = xe^{4x}\\
y_4 = e^{2x}cos(x)\\
y_5 = e^{2x}sin(x)\\
y(x) = C_1\cdot 1 + C_2\cdot e^{4x} + C_3\cdot xe^{4x} + C_4\cdot e^{2x}cos(x) + C_5\cdot e^{2x}sin(x)\\$[/latex]

Konstanten mit VdK

aviator-sbh

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« Reply #13 on: August 13, 2010, 03:43:22 pm »
Quote from: Rollo-derWikinger
ach und aufgabe 5 is übrigens ganz einfach:
machst du homogene lösung

charakteristische gleichung

[latex]$r^5 - 12r^4 + 53r^3 - 104r² + 80r = 0$[/latex]

offensichtlich ist r = 0 eine lösung und durch die eine lösung ist außerdem bekannt, dass 4 mindestens 2-fache lösung ist

[latex]$r^4 - 12r^3 + 53r^2 - 104r + 80 = 0$
Polynomdivision mit $(r-4)(r-4) = r^2 - 8r + 16\\
(r^4 - 12r^3 + 53r^2 - 104r + 80):(r^2 - 8r + 16) = r^2 - 4r + 5\\
r^2 - 4r + 5 = 0 \Leftrightarrow r_{4/5} = 2 \pm \sqrt{4-5} = 2 \pm i\\ \\
y_1 = 1\\
y_2 = e^{4x}\\
y_3 = xe^{4x}\\
y_4 = e^{2x}cos(x)\\
y_5 = e^{2x}sin(x)\\
y(x) = C_1\cdot 1 + C_2\cdot e^{4x} + C_3\cdot xe^{4x} + C_4\cdot e^{2x}cos(x) + C_5\cdot e^{2x}sin(x)\\$[/latex]

Konstanten mit VdK

Danke! Hab den Fehler jetzt gefunden. Meine Polynomdivision war falsch. Die Klausur von 2005 hab ich noch nicht gemacht. Werde es wahrscheinlich Anfang nächste Woche tun.
Hast Du die Klausur auch unter Prüfungsbedingungen gerechnet (2h)?

PS: Wie machst Du eigentlich deine Formeln hier in den Posts?
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Rollo-derWikinger

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« Reply #14 on: August 13, 2010, 03:47:04 pm »
ich hab mir keine stoppuhr gestellt, aber ich bin schon gut durchgekommen. 1 1/2 - 2 stunden denk ich mal hab ich pro klausur investiert. und wenn mich nicht alles täuscht geht die klausur auch von 7.30 - 10.30, das macht 3 std. also noch gut luft um sich zu verrechnen.
formel gehen mit latex-code http://bombentrichter.de/showthread.php?t=10958


hat denn sonst noch keiner was gerechnet? 2004? 2005? feb 2007? anyone?