Tidevann modellert med sinusfunksjon
Lov på eksamen
- Kalkulator
- CAS
- Graftegner og regneark
- Lærebok, formelsamling og egne notater
Ikke åpent internett, kommunikasjon med andre eller kunstig intelligens.
Kan den løses uten PC?
3 av 4 deloppgaver kan løses uten PC.
Fra 2027 er det bare kalkulator og skriftlige hjelpemidler på del 2. Vurderingen er gjort med KI og kan inneholde feil.
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.
| Klokkeslett | 03.00 | 06.00 | 09.00 | 12.00 | 15.00 | 18.00 | 21.00 | 23.00 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Vannstand (cm) | 102 | 26 | 10 | 81 | 109 | 43 | 20 | 57 |
Bruk tallene fra tabellen til å lage en sinusfunksjon som er en god modell for vannstanden.
Funksjonen gitt ved
er en god modell for vannstanden til tidevannet i Tromsø timer etter midnatt 14. august 2018.
Bestem perioden til . Gi en praktisk tolkning av dette tallet.
Gi en praktisk tolkning av tallene 148 og 130 i modellen .
Ved hvilke tidspunkter øker vannstanden med 50 cm per time?
Fasit
— tiden mellom to påfølgende høyvann
= middelvannstand, = amplitude (maksimalt avvik fra middelvannstanden)
, altså ca. kl. 02.27, kl. 12.13 og kl. 14.59
LøsningsforslagKI-generert
En sinusmodell har formen
der er amplituden (halve avstanden fra topp til bunn), er likevektslinjen (gjennomsnittet av topp- og bunnverdi), henger sammen med perioden ved , og er en faseforskyvning som bestemmes ut fra ett kjent punkt.
Fra tabellen ser vi at vannstanden er høyest () ved og lavest () ved . En grov manuell tilnærming gir da
Avstanden mellom et lavvann og det påfølgende høyvannet er en halv periode, så , som gir timer og . Faseforskyvningen finnes til slutt ved å sette inn et kjent punkt, for eksempel (toppunkt), i uttrykket og løse for .
Denne håndregningen gir en grov modell, men gir ikke den beste tilpasningen til alle åtte målepunktene samtidig. Vi bruker derfor GeoGebras sinusregresjon på punktene , , , , , , , , som gir
Grafen under viser måledataene (rødt) sammen med regresjonskurven (blått).

En sammenligning mellom målt og modellert vannstand:
| 3 | 6 | 9 | 12 | 15 | 18 | 21 | 23 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Målt | 102 | 26 | 10 | 81 | 109 | 43 | 20 | 57 |
| 103 | 33 | 16 | 85 | 106 | 38 | 13 | 54 |
Avvikene er små, så er en god modell for vannstanden. Perioden til er
som stemmer godt med at tidevannet har to høyvann og to lavvann i løpet av et døgn.
Perioden til er
Praktisk tolkning: 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 er
- likevektsnivået (middelvannstanden), altså den gjennomsnittlige vannstanden i cm over sjøkartnull som tidevannet svinger rundt.
- amplituden, altså hvor mye vannstanden maksimalt avviker fra middelvannstanden i hver retning.
Det gir høyvann på og lavvann på over sjøkartnull.
Vannstanden øker med per time når den deriverte er lik :
Vi løser :
Løses numerisk i GeoGebra for (se Roots(f'(x)-50, a, b) i CAS/graf), som gir tre løsninger:
Omregnet til klokkeslett (desimaldelen av timen ganges med 60 minutter):
- ca. kl.
- ca. kl.
- ca. kl.
Vannstanden øker altså med per time ved disse tre tidspunktene 14. august 2018.