Derivasjon, integraler og vektorer

Del 1, uten hjelpemidler

Derivasjon, integraler og vektorer

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

Deriver funksjonene

1.

f(x)=2sin⁡(2x)

2.

g(x)=x2⋅cos⁡(2x)

3.

h(x)=12⋅x2−4x

Bestem integralene

1.

∫x⋅exdx

2.

∫5x+3x2−9dx

Figuren nedenfor viser en sirkel med sentrum i origo og radius lik 1.

Sirkel med sentrum i origo og radius 1

Bruk et geometrisk resonnement til å bestemme ∫−111−x2dx

Forklar hvordan du har tenkt.

Vi har gitt to vektorer a→ og b→.

Forklar og tegn figurer som viser hvordan vektorene kan ligge i forhold til hverandre når

1.

a→⋅b→=0

2.

a→×b→=0→

Vi har gitt punktene A(1,1,−1), B(2,−1,3) og C(3,2,2).

Vis ved regning at AB→×AC→ står vinkelrett på både AB→ og AC→.

Bevis formelen ved induksjon:

1+4+16+⋯+4n−1=4n−13
Fasit

f′(x)=4cos⁡(2x), g′(x)=2xcos⁡(2x)−2x2sin⁡(2x), h′(x)=x−22x2−4x

(x−1)ex+C, 3ln⁡|x−3|+2ln⁡|x+3|+C

π2

Se forklaring

Se utregning

Se bevis

LøsningsforslagKI-generert

1. f(x)=2sin⁡(2x)

Vi bruker kjerneregelen med indre funksjon u=2x, u′=2:

f′(x)=2⋅cos⁡(2x)⋅2=4cos⁡(2x)

2. g(x)=x2⋅cos⁡(2x)

Vi bruker produktregelen med u=x2, u′=2x og v=cos⁡(2x), v′=−2sin⁡(2x) (kjerneregel):

g′(x)=2x⋅cos⁡(2x)+x2⋅(−2sin⁡(2x))=2xcos⁡(2x)−2x2sin⁡(2x)

3. h(x)=12x2−4x=12(x2−4x)12

Vi bruker kjerneregelen med indre funksjon u=x2−4x, u′=2x−4:

h′(x)=12⋅12(x2−4x)−12⋅(2x−4)=2x−44x2−4x=x−22x2−4x

1. ∫x⋅exdx

Vi bruker delvis integrasjon med u=x, dv=exdx, altså du=dx og v=ex:

∫x⋅exdx=x⋅ex−∫exdx=xex−ex+C=(x−1)ex+C

2. ∫5x+3x2−9dx

Vi faktoriserer nevneren, x2−9=(x−3)(x+3), og setter opp partialbrøkoppspalting:

5x+3(x−3)(x+3)=Ax−3+Bx+3

Multipliserer med fellesnevner:

5x+3=A(x+3)+B(x−3)

Setter x=3: 18=6A⇒A=3

Setter x=−3: −12=−6B⇒B=2

Dermed er

∫5x+3x2−9dx=∫3x−3dx+∫2x+3dx=3ln⁡|x−3|+2ln⁡|x+3|+C

Integralet ∫−111−x2dx er arealet under kurven y=1−x2 fra x=−1 til x=1.

Kurven y=1−x2 er den øvre halvdelen av sirkelen x2+y2=1 med sentrum i origo og radius 1 (siden y≥0). Integralet fra −1 til 1 dekker derfor nøyaktig den øvre halve sirkelskiven.

Arealet av en hel sirkel med radius 1 er π⋅12=π, så halve sirkelen har areal

∫−111−x2dx=π2

1. a→⋅b→=0 betyr at vektorene står vinkelrett på hverandre (eller at minst én av dem er nullvektoren). Prikkproduktet er a→⋅b→=|a→||b→|cos⁡(v), og dette er null når cos⁡(v)=0, altså når vinkelen v mellom vektorene er 90°.

Figur: to piler som utgår fra samme punkt og danner en rett vinkel (90°) mellom seg.

2. a→×b→=0→ betyr at vektorene er parallelle, altså peker i samme eller motsatt retning (eller at minst én av dem er nullvektoren). Kryssproduktet har lengde |a→×b→|=|a→||b→|sin⁡(v), og dette er null når sin⁡(v)=0, altså når v=0° eller v=180°.

Figur: to piler langs samme linje, enten med samme retning eller med motsatt retning.

Punktene er A(1,1,−1), B(2,−1,3) og C(3,2,2).

Vi finner først de to vektorene:

AB→=B−A=(1,−2,4)
AC→=C−A=(2,1,3)

Kryssproduktet:

AB→×AC→=|i→j→k→1−24213|
=((−2)⋅3−4⋅1)i→−(1⋅3−4⋅2)j→+(1⋅1−(−2)⋅2)k→
=−10i→+5j→+5k→=(−10,5,5)

For å vise at AB→×AC→ står vinkelrett på begge vektorene, viser vi at prikkproduktene er null:

(−10,5,5)⋅(1,−2,4)=−10−10+20=0
(−10,5,5)⋅(2,1,3)=−20+5+15=0

Begge prikkproduktene er null, så AB→×AC→ står vinkelrett på både AB→ og AC→, som skulle vises. ■

Vi skal bevise ved induksjon at

1+4+16+⋯+4n−1=4n−13

for alle naturlige tall n≥1.

Basissteg (n=1):

Venstre side: 1

Høyre side: 41−13=33=1

Formelen stemmer for n=1.

Induksjonssteg: Anta at formelen er sann for n=k, altså at

1+4+16+⋯+4k−1=4k−13

Vi skal vise at formelen da også er sann for n=k+1. Vi legger til det neste leddet, 4k, på begge sider:

1+4+16+⋯+4k−1+4k=4k−13+4k
=4k−1+3⋅4k3=4⋅4k−13=4k+1−13

Dette er formelen med n=k+1, så formelen er sann for n=k+1 når den er sann for n=k.

Siden formelen er sann for n=1, og siden den er sann for n=k+1 når den er sann for n=k, er formelen sann for alle naturlige tall n≥1 ved induksjonsprinsippet. ■

Sensorveiledning

Oppgaven gir til sammen 18 poeng

2 poeng

Eleven bør gjenkjenne integralet som arealet av øvre halvsirkel, der sirkelen har sentrum i origo og radius 1.

2 poeng

Elevene velger selv vilkårlig lange piler som i 1) står vinkelrett på hverandre og i 2) er parallelle.

2 poeng

Oppgaven krever utregning. Det er ikke nok å henvise til den generelle regelen.

3 poeng

Gi noe uttelling hvis eleven har en riktig start, men ikke kommer helt i mål.

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