Partikkel med eksponential posisjonsvektor og fart

Del 2, alle hjelpemidler

Partikkel med eksponential posisjonsvektor og fart

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

Posisjonen til en partikkel etter t sekunder er gitt ved

r→(t)=[4t−3t⋅e−t,5t⋅e−t]dert≥0

Enheten langs aksene er meter. Andrekoordinaten er høyden over bakken.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Hva er posisjonen til partikkelen etter ett sekund? Tegn grafen til r→.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Finn fartsvektoren og akselerasjonsvektoren ved regning.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bestem farten (absoluttverdien av fartsvektoren) etter to sekunder.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Finn ved regning når partikkelen er i det høyeste punktet.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bestem vinkelen mellom posisjonsvektoren og fartsvektoren i det høyeste punktet.

Fasit

r→(1)≈(2,90,1,84)

v→(t)=(4−3e−t(1−t),5e−t(1−t)),a→(t)=(3e−t(2−t),−5e−t(2−t))

|v→(2)|≈4,46m/s

t=1s

θ≈32,4°

LøsningsforslagKI-generert

Vi setter t=1 inn i posisjonsvektoren:

r→(1)=(4⋅1−3⋅1⋅e−1,5⋅1⋅e−1)=(4−3e−1,5e−1)≈(2,90,1,84)

Etter ett sekund er partikkelen altså i punktet (2,90,1,84) (i meter). Banen til r→(t) for t∈⟨0,3,5⟩ er tegnet i GeoGebra, med punktet r→(1) markert:

Banen til partikkelen med r(1) markert

Vi deriverer hver komponent av r→(t)=(4t−3t⋅e−t,5t⋅e−t) hver for seg. Vi bruker produktregelen på leddene med t⋅e−t.

Fartsvektoren (kontrollert i GeoGebra CAS, se utklipp):

v→(t)=r→′(t)=(4−3e−t(1−t),5e−t(1−t))

Akselerasjonsvektoren (deriverer v→(t) på nytt):

a→(t)=v→′(t)=(3e−t(2−t),−5e−t(2−t))

CAS-utregning av v(t), a(t) og Løs(y(v(t))=0,t)

Vi setter t=2 inn i fartsvektoren:

v→(2)=(4−3e−2(1−2),5e−2(1−2))=(4+3e−2,−5e−2)≈(4,41,−0,68)

Farten er lengden av fartsvektoren (se Lengde(v(2)) i CAS-utklippet):

|v→(2)|=(4,41)2+(−0,68)2≈4,46m/s

CAS-utregning av r(1), v(2), Lengde(v(2)), v(1) og Vinkel(r(1),v(1))

Farten til partikkelen etter to sekunder er altså om lag 4,46m/s.

Partikkelen er høyest når andrekoordinaten y(t)=5t⋅e−t har et toppunkt, det vil si når fartens andrekoordinat er null:

y-komponenten til v→(t)=5e−t(1−t)=0

Siden e−t≠0 for alle t, må 1−t=0, altså t=1. Dette er også bekreftet med Løs(y(v(t))=0,t) i CAS-utklippet i b).

For t<1 er 1−t>0 slik at y-komponenten til farten er positiv (partikkelen stiger), og for t>1 er den negativ (partikkelen synker). Dermed er t=1 et toppunkt.

Partikkelen er i det høyeste punktet etter t=1s.

I det høyeste punktet er t=1. Fra a) har vi

r→(1)≈(2,90,1,84)

og siden 1−t=0 ved t=1 blir fartsvektoren spesielt enkel:

v→(1)=(4−3e−1(1−1),5e−1(1−1))=(4,0)

Vinkelen mellom r→(1) og v→(1) finner vi med formelen for vinkel mellom vektorer, cos⁡θ=r→(1)⋅v→(1)|r→(1)|⋅|v→(1)|, beregnet med Vinkel(r(1),v(1)) i GeoGebra CAS (se utklippet over, gir θ≈0,566 radianer):

θ≈0,566rad≈32,4°

Vinkelen mellom posisjonsvektoren og fartsvektoren i det høyeste punktet er altså θ≈32,4°.

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