Partikkel langs kurve og plan i rommet

Del 2, alle hjelpemidler

Partikkel langs kurve og plan i rommet

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

Posisjonen til en partikkel er gitt ved

r→(t)=[cos⁡t,3sin⁡t,2−cos⁡2t],t∈[0,2π⟩
Hjelpemiddelkrav: For hånd

Bestem banefarten til partikkelen når t=π.

Et plan α er gitt ved

3x+y+5z=d,d∈ℝ

Det finnes fire verdier for d som gjør at posisjonskurven til partikkelen tangerer α. Hver av disse fire verdiene gir oss et punkt på kurven.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Forklar hvorfor r→′(t)⟂[3,1,5] når t svarer til et av de fire punktene.

Hjelpemiddelkrav: Oppsett for hånd

Bestem koordinatene til disse fire punktene.

Fasit

v=3

r→′(t)⋅[3,1,5]=0 i tangeringspunktene

(0,13, 2,97, 2,97), (−0,99, −0,39, 1,03), (0,18, −2,95, 2,94), (0,98, −0,53, 1,06)

LøsningsforslagKI-generert

Posisjonsvektoren er r→(t)=[cos⁡t, 3sin⁡t, 2−cos⁡2t], og farten til partikkelen er lengden av fartsvektoren r→′(t).

Vi deriverer:

r→′(t)=[−sin⁡t, 3cos⁡t, 2sin⁡2t]

For t=π:

r→′(π)=[−sin⁡π, 3cos⁡π, 2sin⁡2π]=[0, −3, 0]

Banefarten er

v=|r→′(π)|=02+(−3)2+02=9=3

Svar: v=3

Planet α har likning 3x+y+5z=d, altså normalvektor n→=[3,1,5].

Der kurven r→(t) tangerer planet, berører den planet uten å krysse gjennom det. Det betyr at tangentvektoren r→′(t) til kurven i tangeringspunktet ligger i planet, altså er parallell med planet — og dermed vinkelrett på planets normalvektor n→. Derfor må

r→′(t)⋅[3,1,5]=0

i de fire tangeringspunktene.

(Alternativt: la g(t)=3x(t)+y(t)+5z(t) være verdien av d langs kurven. I et tangeringspunkt har g et lokalt ekstremalpunkt, så g′(t)=r→′(t)⋅[3,1,5]=0 der.)

Vi setter opp skalarproduktet fra b):

r→′(t)⋅[3,1,5]=−3sin⁡t+3cos⁡t+2sin⁡2t⋅5=−3sin⁡t+3cos⁡t+10sin⁡2t

Likningen som skal løses blir dermed

−3sin⁡t+3cos⁡t+10sin⁡2t=0,t∈[0,2π⟩

Vi løser likningen numerisk i CAS. I utklippet under ser du hele utregningen: linje 2 gir r→′(t), linje 3 og 4 svaret på a), linje 5 skalarproduktet ovenfor, og linje 6–9 setter hver av de fire t-verdiene inn i r→(t).

CAS-utregning av banefart og de fire tangeringspunktene

Det gir fire løsninger:

tPunkt (x,y,z)
1,440(0,13, 2,97, 2,97)
3,272(−0,99, −0,39, 1,03)
4,890(0,18, −2,95, 2,94)
6,105(0,98, −0,53, 1,06)

Punktene finnes ved å sette hver t-verdi inn i r→(t)=[cos⁡t, 3sin⁡t, 2−cos⁡2t].

Svar: (0,13, 2,97, 2,97), (−0,99, −0,39, 1,03), (0,18, −2,95, 2,94), (0,98, −0,53, 1,06)

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