To partikler med parameterkurver og minste avstand

Del 2, alle hjelpemidler

To partikler med parameterkurver og minste avstand

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

Posisjonene r→1 og r→2 (målt i meter) til to partikler ved et tidspunkt t (målt i sekund) er gitt ved

r→1(t)=[t2−2, t3−2t],−2≤t≤2
r→2(t)=[2t−1, 4t−4t2],−2≤t≤2
Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Tegn grafene til r→1 og r→2 i samme koordinatsystem.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bestem banefarten til hver av partiklene når t=−1.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Ved hvilke tidspunkter har de to partiklene samme fartsretning?

Hjelpemiddelkrav: Oppsett for hånd

Hva er den minste avstanden mellom partiklene i løpet av de fire sekundene?

Fasit

Se graf.

v1(−1)≈2,24m/s,v2(−1)≈12,17m/s

t=2+2611≈0,65s

dmin⁡≈0,95m

LøsningsforslagKI-generert

Vi tegner de to parameterkurvene r→1(t)=[t2−2, t3−2t] (blå) og r→2(t)=[2t−1, 4t−4t2] (rød) for t∈[−2,2] i GeoGebra.

Grafene til r1 og r2

Banefarten finner vi ved å derivere posisjonsvektoren med hensyn på t og deretter finne lengden av fartsvektoren. Vi bruker CAS:

v→1(t)=r→1′(t)=[2t, 3t2−2],v→2(t)=r→2′(t)=[2, 4−8t]

CAS: fartsvektorer og banefart ved t=-1

For t=−1 gir CAS v→1(−1)=[−2,1] og v→2(−1)=[2,12], som gir banefart (lengden av fartsvektoren)

v1(−1)=|v→1(−1)|=(−2)2+12=5≈2,24m/s
v2(−1)=|v→2(−1)|=22+122=148=237≈12,17m/s

Svar: v1(−1)≈2,24m/s og v2(−1)≈12,17m/s.

De to partiklene har samme fartsretning når fartsvektorene er parallelle og peker samme vei, altså når v→1(t)=k⋅v→2(t) for en konstant k>0:

[2t, 3t2−2]=k[2, 4−8t]

Av første komponent følger 2t=2k, altså k=t. Setter vi dette inn i andre komponent, får vi likningen

3t2−2=t(4−8t)

Løser vi denne i CAS (sammen med minimeringen i d):

CAS: løsning av likningen og minimering av avstand

CAS gir to løsninger, t≈−0,282 og t≈0,645 (eksakt t=2±2611). Siden k=t må være positiv for at fartsvektorene skal peke samme vei (ikke motsatt vei), forkaster vi t≈−0,282 (der k<0, motsatt retning).

Svar: Partiklene har samme fartsretning når t=2+2611≈0,65s.

Avstanden mellom partiklene ved tidspunktet t er lengden av differansevektoren:

r→1(t)−r→2(t)=[t2−2t−1, t3+4t2−6t]
D(t)=|r→1(t)−r→2(t)|2=(t2−2t−1)2+(t3+4t2−6t)2

Vi minimerer D(t) numerisk i CAS over t∈[−2,2] (se skjermbildet over, linje 3). CAS gir minimum D(t)≈0,901 ved t≈−0,048, som gir minste avstand

dmin⁡=0,901≈0,95m

Svar: Den minste avstanden mellom partiklene er dmin⁡≈0,95m, som inntreffer ved t≈−0,05s.

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