Integrasjon – blanda oppgåver
Oppgåver
3.1
Rekn ut integrala utan å bruke digitale hjelpemiddel.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
3.2
Vi har den følgande samanhengen mellom fart,
a) Bruk samanhengen over til å vise at
Oppgåvene nedanfor gjeld eit objekt som beveger seg i ei rett linje med fart
Tida blir gitt i sekund
b)
c)
d)
3.3
Vi har den følgande samanhengen mellom akselerasjon,
a) Bruk samanhengen over til å vise at
Tida blir gitt i sekund (s), farten i m/s og akselerasjonen i m/s2.
b) Bestem eit uttrykk for farten til objektet som funksjon av tida når akselerasjonen til objektet er
c) Vi får vite at startfarten til objektet er 2 m/s. Korleis kan vi bruke denne informasjonen til å bestemme eit meir presist uttrykk for farten til objektet som funksjon av tida,
Tips
Når objektet har farten
Denne informasjonen gjer at vi kan finne ein verdi for konstanten
d) Bruk det du kom fram til i b) for å berekne kor langt objektet flyttar seg frå
Tips
Hugs at
3.4
Ei stor bedrift i Harstad hadde i 2021 ei inntekt på 100 millionar kroner per år. Det er gjort ein analyse som viser at inntektene kjem til å auke dei kommande åra ut frå funksjonen
der
Berekn den samla inntekta til bedrifta dei neste 10 åra ved hjelp av CAS.
3.5
Middelverdisetninga seier at dersom ein funksjon
a) Bestem gjennomsnittsverdien,
b) Korleis kan du kontrollere at berekninga i a) er rett utan å bruke digitale hjelpemiddel?
c) Bestem gjennomsnittsverdien,
3.6
Funksjonen
a) Lag ein algoritme for eit program som bereknar gjennomsnittstemperaturen numerisk med rektangelmetoden i eit gitt intervall. Start- og sluttid skal givast når programmet blir køyrt, og i heile timar etter midnatt. Talet på rektangel skal òg givast når programmet blir køyrt.
b) Lag programmet som beskrive i a).
c) Kan du ved å gjere ein føresetnad anslå gjennomsnittstemperaturen gjennom heile døgnet utan å bruke programmet? Kva føresetnad må du i så fall gjere?
3.7
Grensekostnad er eit omgrep innan økonomi som beskriv korleis dei totale kostnadene blir endra når produksjonen blir auka med éi eining. Dei totale kostnadene blir ofte beskrivne ved hjelp av ein kostnadsfunksjon, og grensekostnaden blir dermed den deriverte av kostnadsfunksjonen.
a) Korleis kan vi ut frå det som står ovanfor, finne ein kostnadsfunksjon ut frå ein gitt funksjon for grensekostnadene?
b) Eit firma i Tromsø, Friskluft AS, har gjort berekningar og funne ut at grensekostnaden ved å produsere
c) Bestem eit eksakt funksjonsuttrykk for
3.8
Ein tank på 500 L skal fyllast med vatn ved hjelp av ei elektrisk pumpe. Pumpa går litt sakte før ho blir varm, og funksjonen
a) Kor mange liter per sekund klarer pumpa å pumpe 30 sekund etter at ho har vorte slått på?
b) Kor mange liter per sekund klarer pumpa å pumpe etter at ho har vorte varm?
c) Kor mange liter klarer pumpa å pumpe det første minuttet?
d) Kor lang tid tek det å fylle tanken?
3.9
Utløpstida for å senke vasstanden i ein vasstank frå ei høgde
Vidare er
For å forklare kva
For at denne formelen skal kunne brukast, må
Vi nyttar oss av ein fast verdi for utstrøymingskoeffisienten,
a) Ein vasstank har form som ein sylinder med radius lik 1 meter og høgde lik 2 meter. Kor mykje vatn inneheld tanken når han er heilt full?
b) Tanken er heilt full, og han skal tømmast gjennom ei opning i botnen av karet. Opninga er sirkelforma og har radius 0,01 m. Bruk CAS til å berekne kor lang tid tek det å tømme tanken.
c) Ein annan vasstank som òg er sylinderforma og har har radius 1 meter, er 3 meter høg og er òg full av vatn. Tømminga skjer her òg gjennom ei sirkelforma opning i botnen som har radius 0,01 meter. Bruk CAS til å finne tida det tek å senke vasstanden 2 meter i denne tanken.
d) Samanlikn resultata i a) og b). Vi tømmer ut like mykje vatn i begge tilfella, så kvifor blir tidene for tømmingane ulike?
e) Den same formelen kan òg brukast for å berekne utløpstida til eit lite basseng som har form som eit firkanta prisme og er fylt heilt opp med vatn. Botnen har sidekantar som er 3 meter og 2 meter, mens høgda i bassenget er 1,05 meter. Kor mykje vatn rommar bassenget når det er heilt fullt?
f) Avgjer kor lang tid det tek å tømme bassenget. Opninga er her òg ein sirkel med radius 0,01 meter.
g) Samanlikn tida det tek å tømme bassenget med tida det tok å tømme den sylinderforma tanken i b). Både bassenget og tanken er fylt med cirka 6 300 liter vatn og skal tømmast heilt. Kvifor er utløpstidene ulike?
3.10
Ein liten lampeskjerm er beskriven som den totale omdreiingslekamen som kjem fram ved omdreiing av to funksjonsuttrykk:
a) Teikn lampeskjermen ved hjelp av GeoGebra 3D.
b) Lampeskjermen skal dekorerast av ein kunstnar, og kunstnaren treng å vite kor stor overflata til kvar av dei to delane av lampeskjermen er.
Berekn overflata til kvar del når alle mål er gitt i cm. Bestem den samla overflata òg.
3.11
Eit litt spesielt drikkeglas kjem fram ved omdreiing av grafane til to funksjonar. Drikkeglaset har ein indre del der ein kan fylle drikke, men i tillegg er det vere eit "rom" mellom den indre og den ytre delen som kan fyllast med ei væske med fin farge og/eller anna dekorativt innhald.
a) Bruk GeoGebra 3D for å teikne drikkeglaset når utgangspunktet er omdreiing av grafane til funksjonane
b) Berekn ved hjelp av CAS kor mange liter drikke det er plass til i drikkedelen av glaset dersom det er fylt heilt opp. Alle mål er i centimeter. NB: Vi ser bort frå at når glaset skal produserast i verkelegheita, må veggene ha ei tjukne, så i oppgåvene reknar vi veggene som "uendeleg tynne".
c) Rekn ut kor mange desiliter "dekorativ væske" det er plass til mellom dei to delane.
Løysingar
3.1 a)
Løysing
3.1 b)
Løysing
3.1 c)
Løysing
3.1 d)
Løysing
3.1 e)
Løysing
Vi set
Dette gir
Vi set inn for
3.1 f)
Løysing
Vi bruker delvis integrasjon på det første leddet og set
Dette gir
Vi set inn for
Vi integrerer så heile uttrykket:
3.1 g)
Løysing
Når uttrykket er ein brøk, tenker vi ofte delbrøkoppspalting, men her kan ikkje nemnaren faktoriserast, så då er ikkje det ein mogleg veg å gå. Vi prøver derfor variabelskifte, sidan teljaren er ein grad lågare enn nemnaren.
Vi set
Dette gir
Vi set inn for
3.2 a)
Løysing
3.2 b)
Løysing
Objektet flyttar seg 24 meter i det gitte tidsrommet.
Til deg som har fysikk: Korleis kan du løyse oppgåva utan å integrere?
3.2 c)
Løysing
Objektet flyttar seg 68 meter i det gitte tidsrommet.
3.2 d)
Løysing
Objektet flyttar seg cirka 17,7 meter i det gitte tidsrommet.
3.3 a)
Løysing
3.3 b)
Løysing
Til deg som har fysikk: Korleis kan du løyse oppgåva utan å integrere?
3.3 c)
Løysing
Dette gir det følgande uttrykket for farten til objektet:
3.3 d)
Løysing
Objektet flyttar seg 510 meter i det gitte tidsrommet.
3.4
Løysing
Den samla inntekta dei neste 10 åra vil vere cirka 1 834 millionar kroner.
3.5 a)
Løysing
3.5 b)
Løysing
Sidan funksjonen er ei rett linje, må gjennomsnittsverdien vere gjennomsnittet av funksjonsverdiane i endepunkta. Vi kan derfor òg berekne gjennomsnittsverdien som gjennomsnittet av to verdiar:
3.5 c)
Løysing
3.6 a)
Algoritme
Programmet startar med å definere funksjonen
Deretter blir informasjon om programmet gitt, før starttid, sluttid og talet på rektangel blir registrert som input frå brukar.
Breidda til kvart rektangel blir berekna ut frå differansen mellom start- og sluttid delt på talet på rektangel.
Startverdi for
Startverdi for totalt areal blir sett lik 0.
Ei lykkje bereknar arealet av kvart rektangel og summerer desse fortløpande.
Etter at lykkja har stoppa, blir gjennomsnitt berekna som totalt areal delt på differansen mellom sluttid og starttid, og gjennomsnittsverdien blir skriven ut.
3.6 b)
Program
3.6 c)
Løysing
Dersom vi går ut frå at temperaturfunksjonen har periode lik 24, vil gjennomsnittstemperaturen blir lik konstantleddet, det vil seie 4,1. Konstantleddet i ein sinusfunksjon svarer til likevektslinja, som representerer eit gjennomsnitt for ein heil periode.
3.7 a)
Løysing
Sidan derivasjon og integrasjon er motsette rekneoperasjonar, kan vi finne ein kostnadsfunksjon ved å bestemme integralet av funksjonen for grensekostnadene.
3.7 b)
Løysing
3.7 c)
Løysing
3.8
Løysing
a) Oppgåva spør etter
b) Vi må finne ut kva verdi funksjonen går mot når
c) Oppgåva spør etter samla mengde når
d) Oppgåva spør etter kva den øvre integrasjonsgrensa skal vere for at integralet av funksjonen frå 0 og oppover skal bli 500. Sjå linje 5 og 6 i CAS-utklippet. Pumpa må stå på i 17 minutt for å fylle tanken på 500 L.
3.9 a)
Løysing
Vasstanken inneheld cirka 6 280 liter vatn når han er full.
3.9 b)
Løysing
Vi set inn verdiane i uttrykket for utløpstida:
Det bestemde integralet blir berekna i CAS:
Det tek 10 642 sekund å tømme vasstanken, det vil seie cirka 3 timar.
3.9 c)
Løysing
Radius for tanken lik 1 meter gir
Vasstanden skal senkast frå
Vi set inn verdiane i uttrykket for utløpstida:
Det bestemde integralet blir berekna i CAS:
Det tek 5 509 sekund å tømme tanken, det vil seie cirka 1,5 time.
3.9 d)
Løysing
Vi ser at det tek kortare tid å senke vasstanden i tanken som er tre meter høg. Dette kjem av at det verkar eit større trykk på vatnet som skal ut av denne tanken, sidan tanken inneheld meir vatn totalt.
3.9 e)
Løysing
Bassenget rommar 6 300 liter når det er heilt fullt.
3.9 f)
Løysing
Arealet av botnflata,
Vasstanden skal senkast frå
Vi set inn verdiane i uttrykket for utløpstida:
Det bestemde integralet blir berekna i CAS:
Det tek 14 727 sekund å tømme det prismeforma bassenget, det vil seie cirka 4 timar.
3.9 g)
Løysing
Vi har den same mengda vatn i bassenget og i sylinderen, men vatnet i bassenget fordeler seg over ei større flate enn vatnet i sylinderen. Dette gjer at vatnet i sylinderen har større statisk trykk (på grunn av tyngdekrafta) sidan det har større høgde, og vatnet blir derfor pressa ut av den sylinderforma tanken med større trykk enn det som er tilfellet i bassenget. Det går derfor raskast å tømme den sylinderforma tanken.
3.10 a)
Løysing
Vi teiknar kvar omdreiingslekam for seg:
Overflate(u,f(u)sin(t),f(u)cos(t),u,6,10,t,0,2pi)
Overflate(u,g(u)sin(t),g(u)cos(t),u,0,6,t,0,2pi)
3.10 b)
Løysing
Toppen som har form som ei halvkule, har ei overflate som er tilnærma lik 101 cm2.
Den nedste delen som har form som ei avkorta kjegle, har ei overflate som er tilnærma lik 373 cm2.
Den totale overflata er summen av dei to overflatene, som er 474 cm2.
3.11 a)
Løysing
3.11 b)
Løysing
Det er plass til 533 cm3 drikke i drikkedelen av glaset dersom det er fylt heilt opp. Dette svarer til 0,533 liter drikke.
3.11 c)
Løysing
Det er plass til 192 cm3 væske i mellomrommet til "drikkebegeret". Dette svarer til 1,92 desiliter.