Bilkjøring strekning og bensinforbruk

Bilkjøring strekning og bensinforbruk

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

Écometer

En bil kjører xx km i løpet av tt timer, der xx er gitt ved

x(t)=80t+30e0,4t30x(t) = 80t + 30 \cdot e^{-0{,}4t} - 30

Hvor langt kjører bilen i løpet av den første halvtimen?

Bruk digitalt verktøy, og bestem hvor lang tid bilen bruker på de første 500 km.

Det samlede bensinforbruket bb etter å ha kjørt xx km er gitt ved

b(x)=0,07x(1+e0,5x)b(x) = 0{,}07 \cdot x \cdot (1 + e^{-0{,}5x})

der b(x)b(x) er målt i liter.

Bestem b(x)b'(x). Forklar hvilke derivasjonsregler du har brukt. Hva er den praktiske betydningen av tallet b(10)b'(10)?

Det kan vises at bensinforbruket ff målt i liter per time etter tt timer er

f(t)=b(x)x(t)f(t) = b'(x) \cdot x'(t)

Bestem bensinforbruket per minutt når bilen har kjørt i en halv time.

Fasit

x(0,5)34,6km\underline{\underline{x(0{,}5) \approx 34{,}6 \, \mathrm{km}}}

t6,60 timer\underline{\underline{t \approx 6{,}60 \mathrm{~timer}}}

b(x)=0,07(1+e0,5x(10,5x))\underline{\underline{b'(x) = 0{,}07\left(1 + e^{-0{,}5x}(1 - 0{,}5x)\right)}}, b(10)0,068l/kmb'(10) \approx 0{,}068 \, \mathrm{l/km}

f(0,5)0,082l/min\underline{\underline{f(0{,}5) \approx 0{,}082 \, \mathrm{l/min}}}

LøsningsforslagKI-generert

Vi setter t=0,5t = 0{,}5 inn i x(t)x(t):

x(0,5)=800,5+30e0,40,530=40+30e0,230=10+30e0,2x(0{,}5) = 80 \cdot 0{,}5 + 30 \cdot e^{-0{,}4 \cdot 0{,}5} - 30 = 40 + 30e^{-0{,}2} - 30 = 10 + 30e^{-0{,}2} x(0,5)=10+30e0,210+24,5634,56kmx(0{,}5) = 10 + 30 \cdot e^{-0{,}2} \approx 10 + 24{,}56 \approx 34{,}56 \, \mathrm{km}

Bilen har kjørt omtrent 34,6km\underline{\underline{34{,}6 \, \mathrm{km}}} i løpet av den første halvtimen.

Vi bruker digitalt verktøy til å løse likningen x(t)=500x(t) = 500.

Vi tegner grafen til x(t)=80t+30e0,4t30x(t) = 80t + 30e^{-0{,}4t} - 30 og den horisontale linjen y=500y = 500, og finner skjæringspunktet.

Graf av x(t) og y=500

Fra grafen leser vi av at skjæringspunktet er ved t6,60t \approx 6{,}60.

Bilen bruker omtrent t6,60 timer\underline{\underline{t \approx 6{,}60 \mathrm{~timer}}} på de første 500 km.

Vi skal derivere b(x)=0,07x(1+e0,5x)b(x) = 0{,}07 \cdot x \cdot (1 + e^{-0{,}5x}).

Vi skriver b(x)=u(x)v(x)b(x) = u(x) \cdot v(x) der u(x)=0,07x\textcolor{steelblue}{u(x) = 0{,}07x} og v(x)=1+e0,5x\textcolor{tomato}{v(x) = 1 + e^{-0{,}5x}}.

Produktregelen gir b(x)=u(x)v(x)+u(x)v(x)b'(x) = \textcolor{steelblue}{u'(x)} \cdot \textcolor{tomato}{v(x)} + \textcolor{steelblue}{u(x)} \cdot \textcolor{tomato}{v'(x)}.

Vi deriverer v(x)=1+e0,5xv(x) = 1 + e^{-0{,}5x} med kjerneregelen: la g(x)=0,5xg(x) = -0{,}5x, da er v(x)=1+eg(x)v(x) = 1 + e^{g(x)} og

v(x)=eg(x)g(x)=e0,5x(0,5)=0,5e0,5x\textcolor{tomato}{v'(x)} = e^{g(x)} \cdot g'(x) = e^{-0{,}5x} \cdot (-0{,}5) = -0{,}5e^{-0{,}5x}

Vi setter inn:

b(x)=0,07(1+e0,5x)+0,07x(0,5e0,5x)b'(x) = \textcolor{steelblue}{0{,}07} \cdot \textcolor{tomato}{(1 + e^{-0{,}5x})} + \textcolor{steelblue}{0{,}07x} \cdot \textcolor{tomato}{(-0{,}5e^{-0{,}5x})} b(x)=0,07+0,07e0,5x0,035xe0,5xb'(x) = 0{,}07 + 0{,}07e^{-0{,}5x} - 0{,}035x \cdot e^{-0{,}5x} b(x)=0,07(1+e0,5x(10,5x))\boxed{b'(x) = 0{,}07\left(1 + e^{-0{,}5x}(1 - 0{,}5x)\right)}

Vi kan verifisere dette med GeoGebra CAS:

CAS-derivasjon av b(x)

Praktisk betydning av b(10)b'(10):

b(10)=0,07(1+e5(15))=0,07(14e5)0,068l/kmb'(10) = 0{,}07\left(1 + e^{-5}(1 - 5)\right) = 0{,}07\left(1 - 4e^{-5}\right) \approx 0{,}068 \, \mathrm{l/km}

b(10)b'(10) er den momentane endringen i bensinforbruk per km når bilen har kjørt 10 km, dvs. bilen forbruker omtrent 0,0680{,}068 liter per km akkurat ved x=10kmx = 10 \, \mathrm{km}.

Vi skal finne f(0,5)=b(x(0,5))x(0,5)f(0{,}5) = b'(x(0{,}5)) \cdot x'(0{,}5).

Vi fant allerede i a) at x(0,5)34,56kmx(0{,}5) \approx 34{,}56 \, \mathrm{km}.

Vi deriverer x(t)=80t+30e0,4t30x(t) = 80t + 30e^{-0{,}4t} - 30 med kjerneregelen:

x(t)=80+30e0,4t(0,4)=8012e0,4tx'(t) = 80 + 30 \cdot e^{-0{,}4t} \cdot (-0{,}4) = 80 - 12e^{-0{,}4t} x(0,5)=8012e0,2809,8370,18km/hx'(0{,}5) = 80 - 12e^{-0{,}2} \approx 80 - 9{,}83 \approx 70{,}18 \, \mathrm{km/h}

Vi beregner b(x(0,5))=b(34,56)b'(x(0{,}5)) = b'(34{,}56):

b(34,56)=0,07(1+e0,534,56(10,534,56))0,07l/kmb'(34{,}56) = 0{,}07\left(1 + e^{-0{,}5 \cdot 34{,}56}(1 - 0{,}5 \cdot 34{,}56)\right) \approx 0{,}07 \, \mathrm{l/km}

(Leddet med e17,28e^{-17{,}28} er svært nær null og kan neglisjeres.)

Bensinforbruket per time etter en halv time:

f(0,5)=b(x(0,5))x(0,5)0,0770,184,91l/hf(0{,}5) = b'(x(0{,}5)) \cdot x'(0{,}5) \approx 0{,}07 \cdot 70{,}18 \approx 4{,}91 \, \mathrm{l/h}

Vi omregner til per minutt ved å dele på 60:

f(0,5)4,91600,082l/minf(0{,}5) \approx \frac{4{,}91}{60} \approx 0{,}082 \, \mathrm{l/min}

Bensinforbruket etter en halv times kjøring er omtrent 0,082l/min\underline{\underline{0{,}082 \, \mathrm{l/min}}}.

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 klart
S
Vis / skjul løsningsforslag
A
Legg til i liste
Esc
Tilbake / avslutt