Dempet sinusfunksjon topp-bunnpunkter og areal

Del 2, alle hjelpemidler

Dempet sinusfunksjon topp-bunnpunkter og areal

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Funksjonen f er gitt ved

f(x)=12e−0,5x⋅sin⁡(0,5x),x∈[0,4π]
Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Tegn grafen til f.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bestem eventuelle topp- og bunnpunkter på grafen til f.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bestem arealet som er begrenset av grafen til f og x-aksen.

Fasit

Se graf i løsningsforslaget.

Toppunkt (π2,62e−π/4)≈(1,57,3,87). Bunnpunkt (5π2,−62e−5π/4)≈(7,85,−0,17).

A=12+24e−π+12e−2π≈13,06

LøsningsforslagKI-generert

Funksjonen f(x)=12e−0,5x⋅sin⁡(0,5x) er en dempet svingning: amplituden 12e−0,5x avtar mot 0 når x øker, mens sin⁡(0,5x) gir svingningen. Grafen er tegnet i GeoGebra på intervallet [0,4π]:

Graf av f med topp- og bunnpunkt

Grafen starter i (0,0), stiger til et toppunkt, avtar og krysser x-aksen ved x=2π, går ned til et bunnpunkt, og nærmer seg x-aksen igjen mot x=4π.

Topp- og bunnpunkter finner vi der f′(x)=0. Vi deriverer med produktregelen:

f′(x)=12(−0,5e−0,5xsin⁡(0,5x)+e−0,5x⋅0,5cos⁡(0,5x))=6e−0,5x(cos⁡(0,5x)−sin⁡(0,5x))

Siden e−0,5x≠0 for alle x, setter vi parentesen lik null:

cos⁡(0,5x)−sin⁡(0,5x)=0⇒tan⁡(0,5x)=1⇒0,5x=π4+nπ
x=π2+2nπ

I intervallet [0,4π] gir dette x=π2 og x=5π2 (neste løsning, x=9π2, ligger utenfor intervallet).

CAS bekrefter funksjonsverdiene i disse punktene:

CAS: f(pi/2) og f(5pi/2)

f(π2)=62e−π/4≈3,87f(5π2)=−62e−5π/4≈−0,17

Fortegnsskiftet til f′ (fra positiv til negativ ved x=π2, og fra negativ til positiv ved x=5π2, som også ses på grafen i a)) viser at

𝐓𝐨𝐩𝐩𝐮𝐧𝐤𝐭: (π2,62e−π/4)≈(1,57,3,87)
𝐁𝐮𝐧𝐧𝐩𝐮𝐧𝐤𝐭: (5π2,−62e−5π/4)≈(7,85,−0,17)

Vi finner først hvor f krysser x-aksen på [0,4π]:

f(x)=0⇒sin⁡(0,5x)=0⇒0,5x=nπ⇒x=0,2π,4π

Grafen ligger over x-aksen på ⟨0,2π⟩ og under x-aksen på ⟨2π,4π⟩ (se grafen i a)). Arealet blir dermed

A=∫02πf(x)dx−∫2π4πf(x)dx

En antiderivert til f (funnet med formelen ∫eaxsin⁡(bx)dx=eax(asin⁡(bx)−bcos⁡(bx))a2+b2 med a=−0,5, b=0,5) er

F(x)=−12e−0,5x(sin⁡(0,5x)+cos⁡(0,5x))

Dette gir

∫02πf(x)dx=[F(x)]02π=12e−π+12≈12,52
∫2π4πf(x)dx=[F(x)]2π4π=−12e−2π−12e−π≈−0,54

GeoGebra bekrefter begge integralene numerisk:

GeoGebra: integraler og totalt areal

A=(12e−π+12)−(−12e−2π−12e−π)=12+24e−π+12e−2π

A≈13,06

Sensorveiledning

Oppgaven gir til sammen 6 poeng

2 poeng

En fullgod besvarelse må inneholde enheter på aksene, og grafen må være avgrenset av definisjonsmengden.

2 poeng

I en fullgod løsning må ekstremalpunktene i endepunktene av definisjonsmengden tas med.

Forstå oppgaven med en KI

Du får en ferdig tekst du limer inn i den KI-chatboten du bruker. Teksten inneholder oppgaven og en instruks om at chatboten skal hjelpe deg å tenke selv — stille spørsmål, gi ett hint av gangen og la deg gjøre regningen.

Anbefalt. Chatboten får beskjed om å bruke det til å veilede deg riktig vei — ikke til å røpe svaret. Du kan slå det av hvis du vil være helt sikker på at ingenting lekker.

Hva du bør vite
  • Ingenting sendes herfra. Teksten kopieres bare til utklippstavla på enheten din. Det du limer inn i en chatbot, går til den tjenesten — og de har sine egne regler for hva de lagrer.
  • Ikke lim inn personopplysninger — navn, skole eller noe annet om deg selv eller andre. Oppgaveteksten holder.
  • KI kan ta feil, også i matematikk. Sjekk alltid mot løsningsforslaget her på siden.
  • Er du usikker på om du har lov til å bruke KI på skolearbeidet ditt, spør læreren din først.

Tastatursnarveier

Navigasjon

⌘K / Ctrl+K
Åpne søk
G F
Gå til Fag
G E
Gå til Eksamener
G T
Gå til Temaer
G K
Gå til Kompetansemål
G H
Hjem
?
Vis snarveier

I oppgave

←/→ · J/K
Forrige / neste oppgave
0
Marker som ikke prøvd
1
Marker som prøvd
2
Marker som trenger hjelp
3
Marker som ferdig
S
Vis / skjul løsningsforslag
A
Legg til i liste
N
Skriv notat
Esc
Tilbake / avslutt