Matematik
KTH
Avdelningen för matematik
5B1212 Differentialekvationer och transformer III, 4p
CL 5B1212 Differentialekvationer och transformer III, 4p HT04

Läsanvsining och rekommenderade uppgifter.

Kapitel och uppgifter refererar till Zill-Cullen Differential Equations with Boundary Value Problems , femte upplagan. Närmast motsvarande kapitel i fjärde upplagan anges inom parantes i de fall kapitelnumreringen skiljer sig åt.

Om förberedelser

Förbered alltid ett lektionspass genom att läsa igenom litteraturen och räkna de förberedande övningarna. Du kan då tillgodo göra dig undervisningen på ett bra sätt, och får lättare att förstå och behärska materialet.

Om "Rekommenderade övningar"

Det är Du själv som avgör hur mycket du behöver öva på olika moment i kursen. De rekommenderade uppgifterna här nedan är valda så att du får pröva på ett representativt urval av problem.
F 25/10, F 26/10,Ö 28/10,F 28/10, F 1/11,Ö 1/11, F 2/11, F 4/11,Ö 4-5/11, F 8/11,F 9/11, F 11/11, Ö 11/11, F 15/11, Ö 15/11,F 16/11, F 18/11, Ö 18/11, F 19/11, F 22/11, Ö 22/11, F 23/11, F 25/11, Ö 25/11, F 26/11, F 29/11, F 30/11, Ö 30/11, F 2/12, F 3/12, Ö 3/12
Tillbaka till kurshemsidan . Tillbaka till översiktsplaneringen

Föreläsning 25/10

Kursintroduktion. Om modellering med differentialekvationer. En lösningsmetod: "Separation av variabler".

Litteratur

OBS: Kapitel 1.1 självstudier . Kapitel 1.3 och 2.2 (2.1 i ZC 4:e )

Förberedelser

Repetera om 1:a ordningens ordinära differentialekvationer i din gymnasielitteratur (Kurs E)
Läs självstudieavsnittet Kapitel 1.1 ordentligt. Läs igenom Kapitel 1.3 och 2.2.

Rekommenderade övningar


Förberedande: 1.1: 5, 13, 45 2.2: 1, 5
Hemuppgifter: 1.1: 3, 6, 11, 15, 22, 47. 1.3: 3, 11, 13, 22 2.2: 7, 16, 17,19, 45
Till sidans början

Föreläsning 26/10

Kvalitativ analys. Autonoma ekvationer. Om existens och entydighet av lösningar till intialvärdesproblem. Första ordningens linjära ekvationer

Litteratur

Kapitel 1.2, 2.1 (motsvaras delvis av 9.1 ZC 4:e) och 2.3

Rekommenderade övningar


Förberedande: 1.1: 46 2.2: 24 2.3: 3
Hemuppgifter: 1.2: 11, 12, 15, 16, 17, 25, 33 2.1: 3, 7, 17, 21, 33, 34 2.3: 5, 6, 10, 17, 31.
Till sidans början

Övning 28/10

Problemdemonstration, gruppvis arbete med uppföljning, räknestuga.


Demonstrationsuppgifter: 1.2: 26 2.2: 23
Grupparbetsuppgifter: 1.3: 15 2.1: 25, 35 2.3: 40, 41

Till sidans början

Föreläsning 28/10

Substitutioner. 1:a ordningens modeller.

Litteratur

Kapitel 2.5 (2.4 i ZC 4:e) och 3.1 - 3.2 (3.3 självstudier, behandlas också i kapitel 10)

Rekommenderade övningar


Förberedande: 3.1: 4 3.2: 3
Hemuppgifter: 2.5: 5, 6, 16, 19 3.1: 13, 23, 24, 29, 38 3.2: 5, 7, 15 a) och c) 3.3: 12, 13, 17, 18
Till sidans början

Föreläsning och Övning 1/11

Tidsdiskret dynamik (=iterationer) i en variabel. OBS: Närvaro vid dagens föreläsning och aktivt deltagande i genomförda grupparbeten under övningen ger möjlighet till 2 A-bonuspoäng till tentan.

Litteratur

Kompendium Iterationer, föreläsningsanteckningar om tidsdiskret dynamik, finns att ladda ner från kurshemsidan. Sidorna 1-13 läses noggrant och innehåller material som du skall förstå och behärska, sidorna 14-21 är en orienterande översikt av teorin för interationer i en variabel.

Förberedelser

Läs sidorna 1-13 ordentligt. Förbered grupparbetsuppgifterna nedan i förväg. Dessa förberedelser är väsentliga för att kunna genomföra det bounsgivande grupparbetet på övningen.

Övningar


Förberedande uppgifter: 1.1 (sid 2) och 1.2 (sid 3)
Grupparbetsuppgifter: 3.1 (sid 9-10), 4.4 (sid 11) samt jfr med Sats 1, 5.2 och 5.3 (sid 13)
Hemuppgifter: Samtliga övningar i kompendiet. Av dessa är vissa rena läsförståelseuppgifter, medan andra är av mer teoretisk karraktär.
Till sidans början

Föreläsning 2/11

Lösning av homogena linjära ekvationer med konstanta koefficienter (repetition). Teori för linjära ordinära differentialekvationer av högre ordning. Reduktion av ordning.

Litteratur

Kapitel 4.1 och 4.2 (samt 4.3 repetition)

Förberedelser

Repetera om lösning av homogena 2:a ordningens ordinära differentialekvationer i din gymnasielitteratur (Kurs E) och i din lärobok i differential- och integralkalkyl samt i kapitel 4.3

Rekommenderade övningar


Förberedande: 4.1: 2, 7 4.3: 3, 7, 9, 11
Hemuppgifter: 4.1: 10, 13, 17, 18, 20, 23, 24, 29, 31, 35, 39. 4.2: 9, 10, 19 4.3: 15, 19, 21, 35
Till sidans början

Föreläsning 4/11

Inhomogena linjära ekvationer. Metoder: "Obestämda koefficienter" (repetition) samt "Variation av parametrar".

Litteratur

Kapitel 4.4 och 4.6

Förberedelser

Repetera om lösning av inhomogena 2:a ordningens ordinära differentialekvationer i din gymnasielitteratur (Kurs E) och i din lärobok i differential- och integralkalkyl samt i kapitel 4.4

Rekommenderade övningar


Förberedande: 4.4: 3, 13, 31
Hemuppgifter: 4.4: 21 4.6: 1, 11, 14, 23,
Till sidans början

Övning 4/11 14-16 (CLMFY+ andra prog.) och 5/11 13-15 (CLMKE/DA)

Högre ordningens linjära ekvationer. Problemdemonstration, räknestuga.


Demonstrationsuppgifter: 4.2: 12, 20 4.4: 22 4.6: 24

Till sidans början

Övning 5/11 8-10

KS1 8.15-9.00 i övningssalarna. Omfattar Iterationer samt ZC kapitel 1-2 enligt ovan

9.15-10.00 Problemdemonstration. Uppföljning.


Demonstrationsuppgifter: 3.1: 29 3.2: 13

Till sidans början

Föreläsning 8/11

Modellering med 2:a ordningens ekvationer.
System av första ordningens linjära ekvationer. Inledande teori.

Litteratur

Kapitel 5.1, 5.3(kursivt) och 8.1

Förberedelser

Repetera kapitel 1.3 ("Newtons second law" och "Serie Circuits") och kapitel 3.3 (om system).

Rekommenderade övningar


Förberedande: 1.3: 17, 18 3.3: 1
Hemuppgifter: 5.1: 39, 40, 41 5.3: 19 8.1: 4, 5, 6, 7, 12, 13, 17, 18,23, 25
Till sidans början

Föreläsning 9/11

Homogena linjära system med konstanta koefficienter.

Litteratur

Kapitel 8.2

Förberedelser

Homomgena linjära system kan alltid lösas med den s.k. egenvärdesmetoden. Repetera alltså om egenvärden och egenvektorer i din linjär algebra bok eller i Appendix II, avsnitt 3 i Zill-Cullen.

Rekommenderade övningar

Hemuppgifter: 8.2: 2, 5, 7, 17, 18, 19, 20, 21, 35, 37, 44, 47
Till sidans början

Övning 11/11

Problemdemonstration, gruppvis arbete med uppföljning, räknestuga.


Demonstrationsuppgifter: 8.1: 26 8.2:10, 25, 36 + 47
Grupparbetsuppgifter: 8 in Review: 3

Till sidans början

Föreläsning 11/11

Inhomogena linjära system. Lösning med s.k. "variation av parameterar".

Litteratur

Kapitel 8.3

Rekommenderade övningar

Hemuppgifter: 8.3: 5, 11, 13, 20, 21, 22
Till sidans början

Föreläsning 15/11

Upphämtning och uppföljning. Kapitel 8.3 enligt ovan.
Till sidans början

Övning 15/11

KS2, omfattar de ingående delarna av kapitel 4 samt avsnit 8.1 och 8.2

Problemdemonstration. Avsnitt 8.3 samt övningar från 3.3 som förberdelse till kapitel 10.


Demonstrationsuppgifter: 8.3: 22 3.3: 15 Chap 3 in Review 9

Till sidans början

Föreläsning 16/11

Autonoma system, kritiska punkter och periodiska lösningar

Litteratur

Kapitel 10.1

Förberedelser

Repetera kapitel 3.3

Rekommenderade övningar


Förberedande: 10.1 1, 8
Hemuppgifter: 10.1 5, 6, 15, 16, 18, 19, 23,
Till sidans början

Föreläsning 18/11

Linjära systems stabilitet

Litteratur

Kapitel 10.2

Förberedelser

Repetera kapitel 8.2. Fundera speciellt på hur lösningskurvorna ser ut i xy-planet för 2-dimensionella system i de olika fallen. Rita lösningskurvor med Maple (se Maplehandledningen), och försök också att förstå hur man kan förstå och för hand skissera lösningskurvor. Se rekommenderade förberedande övningar nedan.

Rekommenderade övningar


Förberedande: 8.2 18, 47
Hemuppgifter: 10.2 1, 3, 6, 7, 9, 11, 13, 15, 18, 19
Till sidans början

Övning 18/11

Problemdemonstration, gruppvis arbete med uppföljning, räknestuga.


Demonstrationsuppgifter: 10.1: 24 10.2: 12, 17
Grupparbetsuppgifter: 10.2: 2 a) , 4 a) 10.3: 2

Till sidans början

Föreläsning 19/11

Linjärisering och lokal stabilitet.

Litteratur

Kapitel 10.3

Förberedelser

Titta på exemplen i 3.3

Rekommenderade övningar


Hemuppgifter: 10.3 1, 3, 7, 13, 14, 17, 25, 30, 31, 33
Till sidans början

Föreläsning 22/11

Fourierserier och ortogonala funktionsfamiljer

Litteratur

Kapitel 11.1 och 11.2

Förberedelser

Repetera om partiel integration från din envariabelkurs.

Rekommenderade övningar


Förberedande: 11.1: 21
Hemuppgifter: 11.1: 9, 11, 17, 19 11.2: 1, 2, 3, 5
Till sidans början

Övning 22/11

Problemdemonstration, gruppvis arbete med uppföljning, räknestuga.


Demonstrationsuppgifter: 10.3: 2, 18 11.1: 12 11.2: 4
Grupparbetsuppgifter: Fourierkompendiet : 2.1, 2.2

Till sidans början

Föreläsning 23/11

Konvergens av Fourieserier. Fourieserier på komplex form. Fourierserier och periodiska signaler

Litteratur

Kapitel 11.2 . Föreläsningsanteckningar (Fourierkompendium) kap. 1 och 2

Rekommenderade övningar


Hemuppgifter: 11.2: 5 och 17, 7 och 19, 15, 21, 22 Fourierkompendiet : 2.3- 2.12
Till sidans början

Föreläsning 25/11

Fourier cosinus- och sinusserier. Udda och jämna funktioner.

Litteratur

Kapitel 11.3

Förberedelser

Repetera begreppen udda och jämna funktioner.

Rekommenderade övningar


Förberedande: 11.3: 1, 3, 5, 48
Hemuppgifter: 11.3: 11, 23, 25, 27, 37, 41
Till sidans början

Övning 25/11

KS3. Omfattar 8.3, 10.1-10.3 samt 11.1-11.2

Problemdemonstration


Demonstrationsuppgifter: 11.3: 42 Fourierkompendiet : 2.7, 2.9 och 2.12 (en deluppgift).

Till sidans början

Föreläsning 26/11

Introduktion till Fouriertransformer och Fourierintegraler.

Litteratur

Föreläsningsanteckningar (Fourierkompendium) kap 3 och 4.

Rekommenderade övningar


Hemuppgifter: Fourierkompendiet : 3.1 - 3.7, 4.1 - 4.10
Till sidans början

Föreläsning 29/11

Fouriertransformer och Fourierintegraler

Litteratur

Föreläsningsanteckningar (Fourierkompendium) kap 5 och 6.

Rekommenderade övningar


Hemuppgifter: Fourierkompendiet : 4.11 - 4.14, 5.1 - 5.5, 6.1
Till sidans början

Föreläsning 30/11

Separabla partiella differentialekvationer. Värmeledningsekvationen

Litteratur

Kapitel 12.1 - 12.3

Förberedelser

Läs om andra ordningens linjära ODE med randvärden (boundary values) i kapitel 4.1, sid.140-141 i 5:e upplagan av ZC ( sid 95 -96 i 4:e upplagan)

Rekommenderade övningar


Förberedande: 4.1: 13 4.3: 57
Hemuppgifter: 12.1: 1, 3, 7, 11, 13, 16, 28 12.2: 2, 3. 12.3: 1, 3, 4, 5
Till sidans början

Övning 30/11

Kort genomgång av vågekvationen med ett första exempel


Demonstrationsuppgifter: 12.2: 6 12.4: 7 Fourierkompendiet : 3.4, 4.2, 4.14

Till sidans början

Föreläsning 2/12

Vågekvationen och Laplace ekvation

Litteratur

Kapitel 12.2, 12.4 och 12.5

Rekommenderade övningar


Hemuppgifter: 12.2: 7, 9 12.4: 1, 5, 9, 14, 17 12.5: 11, 12
Till sidans början

Föreläsning 3/12

Reserv och repetition
Till sidans början

Övning 3/12

KS4. Omfattar ZC 11.3, 12.1 - 12.3 samt kompendiet om Fouriertransformer.

Reserv och repetition.

Till sidans början