Nullpunkter og maksimumsverdier i geometrisk rekke

Del 2, alle hjelpemidler

Nullpunkter og maksimumsverdier i geometrisk rekke

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

Vi skal i denne oppgaven studere nærmere f(x) som ble gitt i oppgave 1 i Del 2:

f(x)=5e−x3⋅sin⁡(2x),x∈[0,→⟩
Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Vis at nullpunktene til f i oppgave 1 danner en aritmetisk tallfølge a1,a2,a3,… Bestem a20.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Vis at maksimalverdiene til f i oppgave 1 danner en geometrisk tallfølge b1,b2,b3,… Bestem b5.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Begrunn at den uendelige rekken b1+b2+b3+… konvergerer. Bestem summen av rekken.

Fasit

a20=19π2

b5≈0,0592

s≈6,011

LøsningsforslagKI-generert

Fra oppgave 1 i Del 2 er

f(x)=5e−x3⋅sin⁡(2x),x∈[0,→⟩

Nullpunktene til f finner vi ved å løse f(x)=0. Siden e−x3>0 for alle x, må

sin⁡(2x)=0⇒2x=nπ⇒x=nπ2,n=0,1,2,…

Dette gir nullpunktene x=0,π2,π,3π2,2π,…

Kaller vi disse a1,a2,a3,… (med a1=0 som første nullpunkt), er differansen mellom to påfølgende nullpunkt konstant:

d=an+1−an=π2

for alle n. Dette viser at nullpunktene danner en aritmetisk tallfølge med a1=0 og d=π2.

Da er

a20=a1+(20−1)⋅d=0+19⋅π2=19π2

a20=19π2≈29,85

For å finne maksimalpunktene deriverer vi f ved produktregelen:

f′(x)=5(−13e−x3sin⁡(2x)+2e−x3cos⁡(2x))=5e−x3(2cos⁡(2x)−13sin⁡(2x))

Siden e−x3≠0, blir f′(x)=0 når

2cos⁡(2x)−13sin⁡(2x)=0⇒tan⁡(2x)=6⇒2x=arctan⁡(6)+nπ

Ved å sjekke fortegnet til f′ omkring disse punktene, ser vi at annenhver løsning gir et toppunkt (maksimum) og annenhver gir et bunnpunkt (minimum), slik mønsteret i grafen fra oppgave 1 også viser. Toppunktene ligger ved

xm=arctan⁡(6)2+mπ,m=0,1,2,…

altså med avstand π mellom hvert toppunkt (ett toppunkt per periode π til sin⁡(2x)).

Vi kaller maksimalverdiene b1,b2,b3,…, det vil si bm+1=f(xm). Siden sin⁡(2xm)=sin⁡(arctan⁡(6)+2mπ)=sin⁡(arctan⁡(6)) er uavhengig av m (sinus har periode 2π), får vi

bm+1=f(xm)=5e−x0+mπ3sin⁡(arctan⁡(6))=5e−x03sin⁡(arctan⁡(6))⏟b1⋅(e−π3)m

der x0=arctan⁡(6)2. Dette viser at bn+1=b1⋅kn med k=e−π3 konstant — altså en geometrisk tallfølge med kvotient k=e−π3.

Vi løser i GeoGebra CAS (se t0, b1, k, b5, s i utklippet):

CAS-beregning av t0, b1, k, b5 og s

Dette gir

b1=f(x0)≈3,902,k=e−π3≈0,3509
b5=b1⋅k4≈3,902⋅0,35094≈0,0592

b5≈0,0592

Rekken b1+b2+b3+… er en uendelig geometrisk rekke med kvotient

k=e−π3≈0,3509

Siden |k|<1, konvergerer rekken. Summen er da gitt ved

s=b11−k=3,9021−0,3509≈6,011

s≈6,011

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