Građevinski fakultet Sveučilišta u Zagrebu
Osnove inženjerske informatike II (Mathematica)
6. vježbe

Integrali

Neodređeni integrali

Zadatak 1.

Koju funkciju treba derivirati da se dobije funkcija  f(x)=06vj_rijesene_1.gifcos(4x)?
Provjerite, koristeći derivaciju, dobiveni rezultat.

Uputa: Tražena funkcije se dobije integriranjem zadane funkcije f(x).

In[1]:=

06vj_rijesene_2.gif

Out[1]=

06vj_rijesene_3.gif

In[2]:=

06vj_rijesene_4.gif

Out[2]=

06vj_rijesene_5.gif

Zadaci za vježbu

Zadatak 1.

Koju funkciju treba derivirati da se dobije funkcija  f(x)=06vj_rijesene_6.gifarctg x? Provjerite, koristeći derivaciju, dobiveni rezultat.

In[3]:=

06vj_rijesene_7.gif

Out[3]=

06vj_rijesene_8.gif

In[4]:=

06vj_rijesene_9.gif

Out[4]=

06vj_rijesene_10.gif

Zadatak 2.

Izračunajte 06vj_rijesene_11.gif  i deriviranjem provjerite dobiveni rezultat.

In[5]:=

06vj_rijesene_12.gif

Out[5]=

06vj_rijesene_13.gif

In[6]:=

06vj_rijesene_14.gif

Out[6]=

06vj_rijesene_15.gif

Određeni integrali

Zadatak 1.

Brzina  v  matrijalne točke, ovisna o vremenu t, zadana je formulom v(t)=0.3·cos06vj_rijesene_16.gif+0.5.
Koliki put prijeđe matrijalna točka od 06vj_rijesene_17.gif=0.2 do 06vj_rijesene_18.gif=1?

Uputa: Put je jedank određenom integralu brzine od 06vj_rijesene_19.gif do 06vj_rijesene_20.gif.

In[7]:=

06vj_rijesene_21.gif

In[8]:=

06vj_rijesene_22.gif

Out[8]=

06vj_rijesene_23.gif

Zadatak 2.

Odredite duljinu luka  grafa funkcije f(x)=sin2x nad segmentom [0,06vj_rijesene_24.gif]. Rezultat prikažite pomoću 50 znamenki.

Uputa: Duljina luka krivulje y=f(x) nad segmentom [a,b] jednaka je 06vj_rijesene_25.gif.

In[9]:=

06vj_rijesene_26.gif

In[10]:=

06vj_rijesene_27.gif

In[11]:=

06vj_rijesene_28.gif

Out[11]=

06vj_rijesene_29.gif

Zadatak 3.

. Definirajte funkciju  f(x)=x+sin(06vj_rijesene_30.gif+5).
. Crtanjem grafa funkcije f(x) na segmentu [0, 4]  provjerite da je funkcije pozitivna na  segmentu [1, 3].

In[12]:=

06vj_rijesene_31.gif

In[13]:=

06vj_rijesene_32.gif

Out[13]=

06vj_rijesene_33.gif

. Pomoću opcije Filling->Axis obojite dio ravnine omeđen s osi x, vertikalama x=1 i x=3, te grafom funkcije f. Upotrijebite opciju AxesOrigin->{0,0}, tako da se osi x i y sijeku u ishodištu.

In[14]:=

06vj_rijesene_34.gif

Out[14]=

06vj_rijesene_35.gif

. Izračunajte površinu obojenog dijela, tj. od grafa do osi x nad segmentom [1,3].
Uputa: Ako je funkcija pozitivna na zadanom segmentu onda je površina jednaka određenom integralu funkcije nad tim segmentom.

In[15]:=

06vj_rijesene_36.gif

Out[15]=

06vj_rijesene_37.gif

Zadatak 4.

a)  Definirajte funkciju  h(x)=3-x-sin06vj_rijesene_38.gif i nacrtajte njezin graf nad segmentom [0,2.5].

In[16]:=

06vj_rijesene_39.gif

In[17]:=

06vj_rijesene_40.gif

Out[17]=

06vj_rijesene_41.gif

b) Odredite volumen rotacijskog tijela koje nastaje rotacijom dijela ravnine od grafa funkcije h(x)=3-x-sin06vj_rijesene_42.gif do x osi nad segmentom [0,2.5],  oko osi y.
Uputa: Rotacijski volumen jednak  je  06vj_rijesene_43.gif = 2π 06vj_rijesene_44.gif.

In[18]:=

06vj_rijesene_45.gif

Out[18]=

06vj_rijesene_46.gif

d) Pomoću funkcije RevolutionPlot3D, nacrtajte plohu koja nastaje rotacijom gornjeg grafa oko osi y.

In[19]:=

06vj_rijesene_47.gif

Out[19]=

06vj_rijesene_48.gif

e) Odredite volumen rotacijskog tijela koja nastaje rotacijom dijela ravnine od grafa funkcije h(x)=3-x-sin06vj_rijesene_49.gif do x osi nad segmentom [0,2.5],  oko osi x.
Uputa: Rotacijski volumen jednak je 06vj_rijesene_50.gif = π 06vj_rijesene_51.gif.

In[20]:=

06vj_rijesene_52.gif

Out[20]=

06vj_rijesene_53.gif

f) Pomoću funkcije RevolutionPlot3D, nacrtajte plohu koja nastaje rotacijom gornjeg grafa oko osi  x.

In[21]:=

06vj_rijesene_54.gif

Out[21]=

06vj_rijesene_55.gif

Zadaci za vježbu

Zadatak 1.

Sila f,  ovisna o x, zadana formulom f(x) = 0.4·sin(2x+1)+9.81, vrši rad po x osi od 06vj_rijesene_56.gif=0.1 do 06vj_rijesene_57.gif=0.8. Koliki je taj rad?

Uputa: Rad je jednak određenom integralu sile od 06vj_rijesene_58.gif do 06vj_rijesene_59.gif.

In[22]:=

06vj_rijesene_60.gif

Out[22]=

06vj_rijesene_61.gif

Zadatak 2.

Crtanjem grafa funkcije g(x)=06vj_rijesene_62.gif+ln(06vj_rijesene_63.gif+3) na segmentu [0, 2.5]  provjerite da je funkcije pozitivna na  segmentu [1, 2].

In[23]:=

06vj_rijesene_64.gif

In[24]:=

06vj_rijesene_65.gif

Out[24]=

06vj_rijesene_66.gif

Obojite dio ravnine omeđen s osi x, vertikalama x=1 i x=2, te grafom funkcije g.

In[25]:=

06vj_rijesene_67.gif

Out[25]=

06vj_rijesene_68.gif

Odredite površinu od grafa do x osi nad segmentom [1, 2] (točnu i približnu vrijednost).

In[26]:=

06vj_rijesene_69.gif

Out[26]=

06vj_rijesene_70.gif

In[27]:=

06vj_rijesene_71.gif

Out[27]=

06vj_rijesene_72.gif

Zadatak 3.

a) Nacrtajte graf funkcije  f(x)=x+06vj_rijesene_73.gif nad segmentom [0,1].

In[28]:=

06vj_rijesene_74.gif

Out[28]=

06vj_rijesene_75.gif

b) Odredite volumen rotacijskog tijela koje nastaje rotacijom dijela ravnine od grafa funkcije f(x)=x+06vj_rijesene_76.gif do x osi nad segmentom [0,1],  oko osi y.
c) Rezultat prikažite pomoću 30 znamenki.
Uputa: Rotacijski volumen jednak  je  06vj_rijesene_77.gif = 2π 06vj_rijesene_78.gif.

In[29]:=

06vj_rijesene_79.gif

Out[29]=

06vj_rijesene_80.gif

In[30]:=

06vj_rijesene_81.gif

Out[30]=

06vj_rijesene_82.gif

d) Pomoću funkcije RevolutionPlot3D, nacrtajte plohu koja nastaje rotacijom gornjeg grafa oko osi y.

In[31]:=

06vj_rijesene_83.gif

Out[31]=

06vj_rijesene_84.gif

e) Odredite volumen rotacijskog tijela koja nastaje rotacijom dijela ravnine od grafa funkcije f(x)=x+06vj_rijesene_85.gif do x osi nad segmentom [0,1],  oko osi x.
Uputa: Rotacijski volumen jednak je 06vj_rijesene_86.gif = π 06vj_rijesene_87.gif.

In[32]:=

06vj_rijesene_88.gif

Out[32]=

06vj_rijesene_89.gif

f) Pomoću funkcije RevolutionPlot3D, nacrtajte plohu koja nastaje rotacijom gornjeg grafa oko osi  x.

In[33]:=

06vj_rijesene_90.gif

Out[33]=

06vj_rijesene_91.gif

Diferencijalne jednadžbe

Naredba DSolve

Zadatak 1.

Pomoću naredbe DSolve riješite sljedeće diferencijalne jednadžbe:

xy'=2y-x

In[34]:=

06vj_rijesene_92.gif

Out[34]=

06vj_rijesene_93.gif

y'cosx+ysinx-1=0  za početni uvjet  y(0)=2

In[35]:=

06vj_rijesene_94.gif

Out[35]=

06vj_rijesene_95.gif

y''-y=06vj_rijesene_96.gif

In[36]:=

06vj_rijesene_97.gif

Out[36]=

06vj_rijesene_98.gif

y''-y=06vj_rijesene_99.gif  za početne uvjete  y'(1)=e, y(0)=0.

In[37]:=

06vj_rijesene_100.gif

Out[37]=

06vj_rijesene_101.gif

Funkciju koja je rješenje možemo dobiti ovako (pogodno za partikularna rješenje)

In[38]:=

06vj_rijesene_102.gif

Out[40]=

06vj_rijesene_103.gif

Out[41]=

06vj_rijesene_104.gif

In[42]:=

06vj_rijesene_105.gif

Out[42]=

06vj_rijesene_106.gif

Drugi način, pomoću "čiste funkcije".

In[43]:=

06vj_rijesene_107.gif

Out[43]=

06vj_rijesene_108.gif

Out[45]=

06vj_rijesene_109.gif

Out[46]=

06vj_rijesene_110.gif

In[47]:=

06vj_rijesene_111.gif

Out[47]=

06vj_rijesene_112.gif

(x+y)dx+(x+2y)dy=0  

In[48]:=

06vj_rijesene_113.gif

Out[48]=

06vj_rijesene_114.gif

Zadaci za vježbu

Zadatak 1.

Riješite sljedeće diferencijalne jednadžbe:

xy'=2x-x za početni uvjet  y(1)=2

In[49]:=

06vj_rijesene_115.gif

Out[49]=

06vj_rijesene_116.gif

y''+y=sinx

In[50]:=

06vj_rijesene_117.gif

Out[50]=

06vj_rijesene_118.gif

dy+y=206vj_rijesene_119.gifdx   za početni uvjet  y(0)=3.

In[51]:=

06vj_rijesene_120.gif

Out[51]=

06vj_rijesene_121.gif

Notebook izradili: Vladimir Benić i Sonja Gorjanc

Spikey Created with Wolfram Mathematica 7.0