Drøfting og integrasjon av kubisk sinusfunksjon

Del 2, alle hjelpemidler

Drøfting og integrasjon av kubisk sinusfunksjon

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

Gitt funksjonen f(x)=3(sin⁡x)3 der x∈[−π2,3π2]

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Tegn grafen til f, og finn nullpunktene til funksjonen.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Tegn fortegnslinja til f′(x) og bruk den til å finne eventuelle topp-, bunn- og terrassepunkter på grafen til f.

Det kan vises at ∫f(x)dx=a(cos⁡x)3+bcos⁡x+c, der a, b og c er konstanter.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Vis at a=1 og b=−3.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bruk c) til å bestemme arealet som er avgrenset av grafen til f og som ligger over x-aksen.

Fasit

x=0 og x=π

Toppunkt (π/2,3), terrassepunkter (0,0) og (π,0)

a=1, b=−3

A=4

LøsningsforslagKI-generert

Nullpunktene finner vi ved å løse f(x)=0:

3(sin⁡x)3=0⇔sin⁡x=0

I intervallet [−π2,3π2] gir dette x=0 og x=π.

Grafen til f (med nullpunktene i rødt, toppunktet i grønt og verdiene i endepunktene i blått):

Graf til f

Vi deriverer f(x)=3(sin⁡x)3 med kjerneregelen:

f′(x)=9(sin⁡x)2⋅cos⁡x

Siden (sin⁡x)2≥0 for alle x, er fortegnet til f′(x) det samme som fortegnet til cos⁡x, bortsett fra der sin⁡x=0 (der er f′(x)=0 uansett fortegnet til cos⁡x).

f′(x)=0 når sin⁡x=0 (dvs. x=0 eller x=π) eller cos⁡x=0 (dvs. x=−π2, x=π2 eller x=3π2).

Fortegnslinje for \cos x og f'(x) med sjablongkurve for f(x)

f′(x) skifter fortegn fra + til − i x=π2, så dette er et toppunkt: (π2,f(π2))=(π2,3).

I x=0 og x=π er f′(x)=0, men fortegnet skifter ikke (positivt på begge sider av x=0, negativt på begge sider av x=π). Dette er terrassepunkter: (0,0) og (π,0).

f er voksende på [−π2,π2] og avtagende på [π2,3π2], så funksjonen har ingen bunnpunkt i det indre av intervallet — de laveste funksjonsverdiene, f(−π2)=f(3π2)=−3, oppstår i endepunktene av definisjonsmengden.

Vi bruker identiteten (sin⁡x)2=1−(cos⁡x)2 til å skrive om integranden:

f(x)=3sin⁡x⋅(sin⁡x)2=3sin⁡x(1−(cos⁡x)2)=3sin⁡x−3sin⁡x(cos⁡x)2

Da blir

∫f(x)dx=∫3sin⁡xdx−∫3sin⁡x(cos⁡x)2dx=−3cos⁡x−3⋅(−(cos⁡x)33)+c=(cos⁡x)3−3cos⁡x+c

der vi i det andre integralet har brukt substitusjonen u=cos⁡x, du=−sin⁡xdx.

Sammenlignet med a(cos⁡x)3+bcos⁡x+c gir dette a=1 og b=−3.

Kontrollert med CAS (linje 1):

CAS-utregning av integral og bestemt integral

Innenfor definisjonsmengden [−π2,3π2] er f(x)≥0 kun på intervallet [0,π] (der sin⁡x≥0). Arealet mellom grafen og x-aksen er derfor

A=∫0πf(x)dx=[(cos⁡x)3−3cos⁡x]0π
=((cos⁡π)3−3cos⁡π)−((cos⁡0)3−3cos⁡0)=(−1+3)−(1−3)=2−(−2)=4

Kontrollert med CAS (linje 2 i skjermbildet over).

Arealet er A=4 (arealenheter).

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