Kuleflate i bevegelse langs linje

Del 2, alle hjelpemidler

Kuleflate i bevegelse langs linje

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

Sentrum i en kuleflate K1 med radius 2 beveger seg langs en rett linje. Ved tidspunktet t vil sentrum i K1 ha koordinatene (2t,1,3).

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bestem en likning for K1 uttrykt ved t.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Ved hvilke tidspunkt vil K1 tangere yz-planet?

En annen kuleflate K2 med radius r er gitt ved likningen

K2:x2+y2+z2=r2
Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Ved hvilke tidspunkt vil de to kuleflatene K1 og K2 tangere hverandre dersom r=2?

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bestem eksakt den minste verdien til r som gjør at de to kulene tangerer hverandre.

Fasit

K1:(x−2t)2+(y−1)2+(z−3)2=4

t=−1 og t=1

t=−62 og t=62

r=10−2

LøsningsforslagKI-generert

En kuleflate med sentrum (x0,y0,z0) og radius ρ har likning (x−x0)2+(y−y0)2+(z−z0)2=ρ2. Sentrum i K1 er (2t,1,3) og radius er 2, så

K1:(x−2t)2+(y−1)2+(z−3)2=4

K1 tangerer yz-planet (x=0) nettopp når avstanden fra sentrum (2t,1,3) til planet er lik radius 2. Denne avstanden er |2t|, så

|2t|=2

Løsning i CAS

Fra linje 1 i utklippet er løsningen t=−1 eller t=1.

Sentrene er S1=(2t,1,3) for K1 og S2=(0,0,0) for K2. Avstanden mellom sentrene er

d(t)=(2t)2+12+32=4t2+10

To kuleflater tangerer hverandre utvendig når avstanden mellom sentrene er lik summen av radiene, og innvendig når avstanden er lik differansen av radiene. Med r=2 er begge radiene like store (2 og 2):

  • Utvendig tangering: d(t)=2+2=4
  • Innvendig tangering: d(t)=|2−2|=0

Siden d(t)=4t2+10≥10>0 for alle t, kan innvendig tangering aldri skje. Vi løser derfor kun likningen for utvendig tangering:

4t2+10=4⇒4t2+10=16⇒t2=32

Se linje 2 i CAS-utklippet: t≈±1,22474, altså eksakt t=−62 eller t=62.

Vi ønsker den minste radiusen r i K2 som gjør at kulene tangerer hverandre for et eller annet tidspunkt t. Avstanden mellom sentrene er fortsatt d(t)=4t2+10.

Fra linje 3–6 i CAS-utklippet finner vi at d(t) er minst når Derivert(d(t),t)=0, som gir t=0, og da er

d(0)=10≈3,16228

Utvendig tangering krever d(t)=r+2. Siden d(t) aldri blir mindre enn 10, må r+2≥10, altså r≥10−2. Den minste tillatte verdien er derfor r=10−2, oppnådd ved t=0.

(Innvendig tangering, d(t)=r−2, krever r=d(t)+2≥2+10, som gir en større r-verdi enn utvendig tangering — så minimum kommer fra utvendig tangering.)

Fra linje 7 i CAS-utklippet: rmin⁡=d(0)−2≈1,16228, altså

r=10−2

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