Tidevann modellert med sinusfunksjon

Del 2, alle hjelpemidler

Tidevann modellert med sinusfunksjon

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

Tabellen nedenfor viser vannstanden til tidevannet ved Leirvik på Stord 14. august 2018. Vannstanden er målt fra et nullnivå som heter sjøkartnull.

Klokkeslett03.0006.0009.0012.0015.0018.0021.0023.00
Vannstand (cm)102261081109432057
Hjelpemiddelkrav: Krever PC

Bruk tallene fra tabellen til å lage en sinusfunksjon g som er en god modell for vannstanden.

Funksjonen f gitt ved

f(x)=130sin⁡(0,501x−0,532)+148,x∈[0,24⟩

er en god modell for vannstanden til tidevannet i Tromsø x timer etter midnatt 14. august 2018.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bestem perioden til f. Gi en praktisk tolkning av dette tallet.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Gi en praktisk tolkning av tallene 148 og 130 i modellen f.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Ved hvilke tidspunkter øker vannstanden med 50 cm per time?

Fasit

g(x)=51,4sin⁡(0,514x+0,621)+60,3

T≈12,54timer — tiden mellom to påfølgende høyvann

148cm = middelvannstand, 130cm = amplitude (maksimalt avvik fra middelvannstanden)

x≈2,45, 12,22 og 14,99, altså ca. kl. 02.27, kl. 12.13 og kl. 14.59

LøsningsforslagKI-generert

En sinusmodell har formen

g(x)=Asin⁡(bx+c)+d

der A er amplituden (halve avstanden fra topp til bunn), d er likevektslinjen (gjennomsnittet av topp- og bunnverdi), b henger sammen med perioden ved T=2πb, og c er en faseforskyvning som bestemmes ut fra ett kjent punkt.

Fra tabellen ser vi at vannstanden er høyest (109cm) ved x=15 og lavest (10cm) ved x=9. En grov manuell tilnærming gir da

A≈109−102=49,5d≈109+102=59,5

Avstanden mellom et lavvann og det påfølgende høyvannet er en halv periode, så T2≈15−9=6, som gir T≈12 timer og b=2πT≈0,52. Faseforskyvningen c finnes til slutt ved å sette inn et kjent punkt, for eksempel x=15 (toppunkt), i uttrykket og løse for c.

Denne håndregningen gir en grov modell, men gir ikke den beste tilpasningen til alle åtte målepunktene samtidig. Vi bruker derfor GeoGebras sinusregresjon på punktene (3,102), (6,26), (9,10), (12,81), (15,109), (18,43), (21,20), (23,57), som gir

g(x)=51,4sin⁡(0,514x+0,621)+60,3

Grafen under viser måledataene (rødt) sammen med regresjonskurven (blått).

Sinusregresjon på tidevannsdata

En sammenligning mellom målt og modellert vannstand:

x3691215182123
Målt102261081109432057
g(x)103331685106381354

Avvikene er små, så g er en god modell for vannstanden. Perioden til g er

T=2π0,514≈12,2timer

som stemmer godt med at tidevannet har to høyvann og to lavvann i løpet av et døgn.

Perioden til f(x)=130sin⁡(0,501x−0,532)+148 er

T=2π0,501≈12,54timer

Praktisk tolkning: T er tiden det tar fra ett høyvann til det neste (eller fra ett lavvann til det neste) — altså tiden mellom to påfølgende tidevannstopper.

I modellen f(x)=130sin⁡(0,501x−0,532)+148 er

  • 148 likevektsnivået (middelvannstanden), altså den gjennomsnittlige vannstanden i cm over sjøkartnull som tidevannet svinger rundt.
  • 130 amplituden, altså hvor mye vannstanden maksimalt avviker fra middelvannstanden i hver retning.

Det gir høyvann på 148+130=278cm og lavvann på 148−130=18cm over sjøkartnull.

Vannstanden øker med 50cm per time når den deriverte er lik 50:

f′(x)=130⋅0,501⋅cos⁡(0,501x−0,532)=65,13cos⁡(0,501x−0,532)

Vi løser f′(x)=50:

cos⁡(0,501x−0,532)=5065,13≈0,7677

Løses numerisk i GeoGebra for x∈[0,24⟩ (se Roots(f'(x)-50, a, b) i CAS/graf), som gir tre løsninger:

x≈2,45x≈12,22x≈14,99

Omregnet til klokkeslett (desimaldelen av timen ganges med 60 minutter):

  • x≈2,45⇒ ca. kl. 02.27
  • x≈12,22⇒ ca. kl. 12.13
  • x≈14,99⇒ ca. kl. 14.59

Vannstanden øker altså med 50cm per time ved disse tre tidspunktene 14. august 2018.

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