Ishockeypuck med vektorfunksjon

Del 2, alle hjelpemidler

Ishockeypuck med vektorfunksjon

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

En ishockeybane er 60 m lang og 30 m bred. Vi plasserer et koordinatsystem slik at origo er midt på banen. Se figuren nedenfor.

Ishockeybane

En hockeyspiller sendte av gårde en puck. Vektorfunksjonen r→ gitt ved

r→(t)=[8(e−t−t),5(e−t−t)]

gir puckens posisjon t sekunder etter at den ble sendt av gårde. Denne vektorfunksjonen gir puckens posisjon helt til den treffer vantet (veggen på banen).

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Hvilken fart hadde pucken idet den ble sendt av gårde?

Hjelpemiddelkrav: Oppsett for hånd

Hvor lang tid gikk det før pucken traff vantet?

En annen hockeyspiller var i posisjonen P(−18,11) da pucken ble sendt av gårde. Spilleren hadde konstant fart v→=[3,−7].

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Begrunn at denne spilleren ikke ble truffet av pucken.

Fasit

|r→′(0)|=289≈18,87m/s

Pucken treffer lang-vanten etter ca. 3,05 sekunder.

Spilleren ble ikke truffet av pucken — pucken beveger seg langs linjen 5x=8y, og selv om spillerens bane krysser denne linjen, er spilleren og pucken ikke i samme punkt på samme tidspunkt.

LøsningsforslagKI-generert

GeoGebra CAS-utregning

Puckens posisjon er gitt ved r→(t)=[8(e−t−t),5(e−t−t)]. Farten er lengden av hastighetsvektoren r→′(t).

Vi deriverer komponentvis:

r→′(t)=[−8e−t−8,−5e−t−5]=−(e−t+1)⋅[8,5]

Ved t=0:

r→′(0)=−(e0+1)⋅[8,5]=−2⋅[8,5]=[−16,−10]

Farten er:

|r→′(0)|=(−16)2+(−10)2=256+100=356=289

Pucken hadde fart 289≈18,87m/s idet den ble sendt av gårde.

Banen er 60m lang og 30m bred med origo i midten, så −30≤x≤30 og −15≤y≤15.

Vi observerer at r→(t)=(e−t−t)⋅[8,5]. La u(t)=e−t−t. Da er x(t)=8u(t) og y(t)=5u(t).

Siden u′(t)=−e−t−1<0 for alle t, avtar u(t) strengt, og dermed avtar både x og y fra startverdiene x(0)=8 og y(0)=5. Pucken beveger seg mot negative x- og y-verdier, så de aktuelle grensene er x=−30 og y=−15.

Vi undersøker hvilken grense som nås først ved å løse to likninger:

  • y=−15: 5(e−t−t)=−15⇒e−t−t=−3. Numerisk løsning: t≈3,05.
  • x=−30: 8(e−t−t)=−30⇒e−t−t=−3,75. Numerisk løsning: t≈3,77.

Siden u(t) er avtagende, nås u=−3 (tilsvarer y=−15) før u=−3,75 (tilsvarer x=−30).

Kontroll: ved t≈3,05 er x=8⋅(−3)=−24m, som er innenfor banen (−30≤−24≤30 ✓).

Pucken treffer lang-vanten (y=−15) etter ca. 3,05sekunder.

Puckens posisjon er alltid r→(t)=u(t)⋅[8,5] der u(t)=e−t−t. Det betyr at pucken beveger seg langs den rette linjen gjennom origo i retning [8,5], altså langs linjen 5x=8y.

Spillerens posisjon ved tid t er:

P→(t)=(−18+3t,11−7t)

For at spilleren skal treffes av pucken, må P→(t)=r→(t) for et tidspunkt t≥0. Dette gir likningssystemet:

{−18+3t=8(e−t−t)11−7t=5(e−t−t)

Fra begge likninger kan vi isolere e−t−t:

  • Ligning 1: e−t−t=3t−188
  • Ligning 2: e−t−t=11−7t5

Setter de to uttrykkene like hverandre:

3t−188=11−7t5
5(3t−18)=8(11−7t)
15t−90=88−56t
71t=178⇒t=17871≈2,51

Dette er det eneste tidspunktet der spillerens bane og puckens bane er på samme rette linje. Vi sjekker om de er i samme punkt:

  • Spillerens posisjon: (−18+3⋅2,51,11−7⋅2,51)≈(−10,47,−6,55)
  • Puckens posisjon: (8(e−2,51−2,51),5(e−2,51−2,51))≈(−19,40,−12,13)

De to posisjonene er ulike — selv om banen til spilleren krysser linjen pucken beveger seg langs, er de ikke i samme punkt på samme tid.

Spilleren ble dermed ikke truffet av pucken.

Sensorveiledning

Oppgaven gir til sammen 6 poeng

2 poeng

Rett utregning av enten v→(0) eller |v→(0)| kan gi full uttelling. Kandidater som bare finner den generelle v→(t) kan få 1 poeng.

2 poeng

En god strategi kan gi 1 poeng. For å få full uttelling må kandidaten kommunisere løsningen på en god måte.

2 poeng

En god strategi kan gi 1 poeng. Rett svar uten begrunnelse gir ingen uttelling.

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