Trigonometrisk modell for lufttemperatur

Del 2, alle hjelpemidler

Trigonometrisk modell for lufttemperatur

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

Funksjonen f er gitt ved

f(x)=−5sin⁡(π12x)−5cos⁡(π12x),x∈[0,24]
Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Tegn grafen til f. Les av amplituden og perioden til f.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Tegn fortegnslinjen til f′ og bruk denne til å finne eventuelle topp- og bunnpunkter på grafen til f.

Lufttemperaturen g (målt i grader Celsius) gjennom et sommerdøgn er gitt ved

g(x)=22−5sin⁡(π12x)−5cos⁡(π12x)

der x er antall timer etter midnatt.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bestem høyeste og laveste temperatur dette døgnet. På hvilke tidspunkter inntreffer disse temperaturene?

Fasit

Amplitude =52≈7,07,periode =24 timer

Bunnpunkt (3,−52),toppunkt (15,52)

Høyest 22+52≈29,1°C kl. 15,00;lavest 22−52≈14,9°C kl. 03,00

LøsningsforslagKI-generert

Funksjonen er

f(x)=−5sin⁡(π12x)−5cos⁡(π12x),x∈[0,24]

Uttrykket er på formen asin⁡(u)+bcos⁡(u) med a=−5 og b=−5. Amplituden er da

R=a2+b2=(−5)2+(−5)2=50=52≈7,07

Argumentet til sinus og cosinus er π12x, så perioden er

T=2ππ/12=24

Grafen til f på [0,24] er tegnet i GeoGebra:

Graf av f med bunn- og toppunkt

Grafen bekrefter at f svinger mellom omtrent −7,07 og 7,07 (amplitude 52), og at mønsteret gjentar seg med periode 24 (verdien ved x=0 og x=24 er den samme).

Vi deriverer f:

f′(x)=−5⋅π12cos⁡(π12x)+5⋅π12sin⁡(π12x)=5π12(sin⁡(π12x)−cos⁡(π12x))

Setter f′(x)=0:

sin⁡(π12x)=cos⁡(π12x)⇒tan⁡(π12x)=1⇒π12x=π4+nπ
x=3+12n,n∈ℤ

I intervallet [0,24] gir dette x=3 og x=15.

For å avgjøre fortegnet til f′ mellom disse verdiene setter vi inn et par testpunkter, for eksempel x=0, x=9 og x=21:

f′(0)=5π12(0−1)<0
f′(9)=5π12(sin⁡3π4−cos⁡3π4)=5π12(22+22)>0
f′(21)=5π12(sin⁡7π4−cos⁡7π4)=5π12(−22−22)<0

Fortegnslinjen til f′:

Fortegnslinje for f'(x) med sjablongkurve for f(x)

f′ skifter fortegn fra negativt til positivt i x=3, så dette er et bunnpunkt. f′ skifter fortegn fra positivt til negativt i x=15, så dette er et toppunkt.

Funksjonsverdiene er

f(3)=−5sin⁡π4−5cos⁡π4=−52≈−7,07
f(15)=−5sin⁡5π4−5cos⁡5π4=52≈7,07

Dette stemmer med grafen over: bunnpunkt (3,−52) og toppunkt (15,52), markert med henholdsvis rødt og grønt punkt.

Temperaturmodellen er g(x)=22+f(x). Siden 22 bare er en vertikal forskyvning, får g topp- og bunnpunkt for samme x-verdier som f, altså x=3 og x=15.

GeoGebra CAS bekrefter verdiene numerisk:

CAS-utregning av f(3), f(15) og g(3), g(15)

g(15)=22+52≈29,07°Cg(3)=22−52≈14,93°C

Siden x er antall timer etter midnatt, tilsvarer x=15 klokken 15,00 og x=3 klokken 03,00.

Høyeste temperatur dette døgnet er omtrent 29,1°C, og inntreffer klokken 15,00. Laveste temperatur er omtrent 14,9°C, og inntreffer klokken 03,00.

Sensorveiledning

Oppgaven gir til sammen 8 poeng

3 poeng

Løsningen må ha med topp- og bunnpunkter i endepunktene for å få full uttelling.

2 poeng

Elever som benytter seg av sammenhengen g(x)=22+f(x) må selvsagt få full uttelling.

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