Omdreiningslegeme av rasjonell funksjon og sammenligning med kjegle

Del 2, alle hjelpemidler

Omdreiningslegeme av rasjonell funksjon og sammenligning med kjegle

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

Funksjonen f er gitt ved

f(x)=2−cos⁡xsin⁡x,Df=⟨π4,3π4⟩

Vi roterer grafen til f om x-aksen.

Omdreiningslegeme av f rotert om x-aksen

Hjelpemiddelkrav: Oppsett for hånd

Bestem volumet av omdreiingslegemet vi da får.

Omdreiingslegemet skal plasseres i en rett kjegle med radius 4 og volum 45.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Avgjør om omdreiingslegemet får plass i kjeglen.

Fasit

V≈26,48

Nei, omdreiingslegemet får ikke plass i kjeglen

LøsningsforslagKI-generert

Når grafen til f roteres om x-aksen, er volumet av omdreiingslegemet gitt ved

V=π∫π/43π/4[f(x)]2dx=π∫π/43π/4(2−cos⁡xsin⁡x)2dx

Vi regner ut integralet med CAS.

CAS-utregning av volumet

Dette gir

V≈26,48

For at omdreiingslegemet skal få plass i kjegla, er det nødvendig at legemets radius, altså f(x), aldri er større enn kjeglens største radius 4 for noen x i Df.

Vi undersøker dette grafisk ved å tegne f sammen med linja y=4 på intervallet ⟨π4,3π4⟩.

Graf av f sammenlignet med kjegleradius 4

Grafen viser at f har et minimum i x=π3, med verdi f(π3)=3≈1,73, og deretter vokser mot høyre randpunkt. Ved x=3π4 er

f(3π4)=2+2222=22+1≈3,83

Siden Df=⟨π4,3π4⟩ er et åpent intervall, blir denne verdien aldri nådd — f(x)<22+1≈3,83<4 for alle x i Df. I tillegg er volumet av omdreiingslegemet mindre enn volumet av kjegla:

V≈26,48<45

Disse to observasjonene er imidlertid bare nødvendige betingelser for at legemet skal få plass — de er ikke tilstrekkelige. En kjegle smalner av mot spissen, så det avgjørende er ikke om legemets maksradius er under kjeglens største radius, eller om legemets totale volum er mindre enn kjeglens: det avgjørende er om kjeglens radius er større enn legemets radius f(x) i hver eneste høyde langs aksen. Et legeme kan godt ha lite volum og liten maksradius, og likevel stikke utenfor en kjegle som er svært spiss et annet sted.

Vi må derfor sammenligne f(x) med kjeglens radius som funksjon av x — altså mantellinja til kjegla. Vi plasserer kjegla slik at den vide enden (radius 4) ligger i randpunktet x=3π4, der f er størst, og spissen ligger et stykke til venstre for dette. Kjeglas høyde h finner vi fra volumformelen:

Vkjegle=13πr2h=45⇒h=3⋅45π⋅42=13516π≈2,69

Spissen ligger dermed i x=3π4−h≈−0,33, og mantellinja — kjeglens radius m(x) som funksjon av x — er den rette linja gjennom punktene (3π4−h,0) og (3π4,4):

m(x)=4h(x−(3π4−h))

Vi tegner f og m sammen for å se om f(x)≤m(x) for alle x i Df.

Graf av f sammenlignet med kjeglens mantellinje

Grafen viser at linjene skjærer hverandre i x0≈0,86. For x mellom venstre randpunkt π4≈0,79 og x0≈0,86 ligger f(x) over m(x) — for eksempel ved venstre randpunkt:

f(π4)=22−1≈1,83m(π4)≈1,66

Her er altså legemets radius større enn kjeglens radius i samme høyde, selv om f(π4) ligger godt under kjeglens maksimale radius 4. Omdreiingslegemet stikker dermed utenfor kjegla nær venstre endepunkt, og det får ikke plass i kjegla — til tross for at både maksradius og totalvolum isolert sett er mindre enn kjeglens.

Nei, omdreiingslegemet får ikke plass i kjeglen

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