Periodisk cosinusfunksjon og areal over linje

Del 2, alle hjelpemidler

Periodisk cosinusfunksjon og areal over linje

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

Du skal svare på enten alternativ I eller alternativ II. De to alternativene er likeverdige ved vurderingen.

Alternativ I

Vi vil studere en periodisk funksjon f gitt på formen

f(x)=acos⁡(cx−φ)+dnårx∈⟨0,12⟩

Her er a, c, d og φ konstanter.

Det oppgis at grafen til f har toppunkt i (1,6), og at det nærmeste bunnpunktet er (3,−1).

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Forklar at grafen til f må ha toppunkt også i (5,6). Skriv koordinatene til ett toppunkt og to bunnpunkter til. Bestem funksjonsuttrykket til f.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Hvor avtar funksjonen raskest?

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Finn nullpunktene til funksjonen ved regning.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Tegn grafen til f. Finn det samlede arealet av flatestykkene som er avgrenset av grafen til f og linjen y=5, og som ligger på oversiden av linjen.

Fasit

f(x)=3,5cos⁡(π2x−π2)+2,5, med topp i (9,6) og bunn i (7,−1) og (11,−1)

x=2,x=6 og x=10

x≈2,51; 3,49; 6,51; 7,49; 10,51; 11,49

A≈1,95

LøsningsforslagKI-generert

Grafen til f har toppunkt i (1,6) og det nærmeste bunnpunktet er (3,−1). Avstanden fra et toppunkt til det nærmeste bunnpunktet er alltid en halv periode, så

T2=3−1=2⇒T=4

Siden f er periodisk med periode T=4, er f(x+4)=f(x) for alle x. Dermed er

f(1+4)=f(1)=6

så grafen har toppunkt også i (5,6).

Fordi f gjentar seg med periode 4, får vi enda et toppunkt og to bunnpunkter til innenfor x∈⟨0,12⟩ ved å legge til/trekke fra 4:

Toppunkt: (9,6)Bunnpunkter: (7,−1) og (11,−1)

Bestemme funksjonsuttrykket

Amplituden a og den vertikale forskyvningen d finnes fra topp- og bunnverdien:

a=6−(−1)2=3,5d=6+(−1)2=2,5

Vinkelfrekvensen c finnes fra perioden:

c=2πT=2π4=π2

Toppunktet er der cos⁡(cx−φ)=1, altså der cx−φ=0. Med toppunkt i x=1:

π2⋅1−φ=0⇒φ=π2

Funksjonsuttrykket blir dermed

f(x)=3,5cos⁡(π2x−π2)+2,5,x∈⟨0,12⟩

Funksjonen avtar raskest der den deriverte er mest negativ. Den deriverte er

f′(x)=−3,5⋅π2sin⁡(π2x−π2)=−7π4sin⁡(π2x−π2)

Dette uttrykket er mest negativt når sin⁡(π2x−π2)=1, det vil si når

π2x−π2=π2+2πn⇒x=2+4n,n∈ℤ

Dette er de vendepunktene som ligger midt mellom et toppunkt og det påfølgende bunnpunktet (f.eks. mellom (1,6) og (3,−1)), noe som stemmer godt overens med grafens form. Innenfor x∈⟨0,12⟩ gir dette

x=2,x=6 og x=10

Nullpunktene finnes ved å løse f(x)=0:

3,5cos⁡(π2x−π2)+2,5=0⇔cos⁡(π2x−π2)=−57

CAS gir den generelle løsningen (se rad 2 i skjermbildet):

CAS: nullpunkter og areal

x=4n−0,5065ellerx=4n+2,5065,n∈ℤ

som svarer til den eksakte formen x=1±2πarccos⁡(−57)+4n. De løsningene som ligger i ⟨0,12⟩ er

x≈2,51; 3,49; 6,51; 7,49; 10,51; 11,49

Grafen til f sammen med linjen y=5:

Graf av f og linjen y=5

Grafen ligger over linjen y=5 i tre like store flatestykker, ett rundt hvert toppunkt x=1,5,9. Skjæringspunktene mellom f og y=5 (de grå punktene i grafen) gir grensene for hvert flatestykke:

⟨0,51,1,49⟩,⟨4,51,5,49⟩,⟨8,51,9,49⟩

Det samlede arealet er summen av de bestemte integralene av f(x)−5 over disse tre intervallene (rad 3 i CAS-skjermbildet over):

A=∫0,511,49(f(x)−5)dx+∫4,515,49(f(x)−5)dx+∫8,519,49(f(x)−5)dx≈1,954

Det samlede arealet av flatestykkene er

A≈1,95

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