En del oppgaver jeg sliter med i R2-vektorer

Her kan du stille spørsmål vedrørende problemer og oppgaver i matematikk for videregående skole og oppover på høyskolenivå. Alle som føler trangen er velkommen til å svare.

Moderatorer: Aleks855, Gustav, Nebuchadnezzar, Janhaa, DennisChristensen, Emilga

Svar
Hoksalon
Ramanujan
Ramanujan
Innlegg: 265
Registrert: 03/08-2010 22:12

Hei :/ nå som det er jul er det vanskelig å få veiledning mange andre plasser enn her, og jeg håper da at folk er så snill å kunne forklare meg hvordan jeg misforstår disse oppgavene. Det er bare basic introduksjonsoppgaver til temaene, så det er vel enten slurvefeil jeg har gjort, eller feil angående forståelsen.

Oppgave 1
Bestem likningen for planet gitt ved parameterframstillingen
[tex]x=2+s \wedge y=3s+t \wedge z=1-s-2t[/tex]

Denne burde være rimelig grei å følge slavisk det som står i boken. Jeg skriver ned de to vektorene som bestemmer planet, pluss et tilfeldig punkt i planet.
[tex] \vec{n}=[1,3,-1], \vec{v}=[-1,1,-2], P=(2,0,1)[/tex]

Jeg tar dermed kryssproduktet av de to vektorene.
[tex][1,3,-1]\times[-1,1,-2]=[-5,3,4][/tex]

Deretter adderer jeg dette sammen med punktet og får
[tex]-5x+3y+4z+3=0[/tex]
Svaret er korrekt med unntak av at 3 skal egentlig være 6. Hvorfor det? (Jeg sliter egentlig litt med hvordan jeg skal sette opp oppgaven som helhet også)

Oppgave 2
Bestem avstanden mellom linjene l og m gitt ved
[tex] l : x=s \wedge y=2s+1 \wedge z=3-2s[/tex] og

[tex] m : x=3-1 \wedge y=3t \wedge z=3-2t[/tex]

[tex]\vec{v}=[1,2,-2], \vec{u} = [-1,3,-2][/tex]

[tex]P = (s,2s+1,3-2s), Q = (3-t,3t,3-2t)[/tex]

[tex] \vec{PQ}\ast\vec{v}=0[/tex]
[tex]\vec{PQ}\ast\vec{u}=0[/tex]

Ligning 1
[tex][3-t-s,3t-2s-1,2s-2t]\ast[1,2,-2]=0[/tex]

[tex]3-t-s+6t-4s-2-4s+4t = 0[/tex]

[tex]1+9t-9s=0[/tex]

Ligning 2
[tex][3-t-s,3t-2s-1,2s-2t]\ast[-1,3,-2]=0[/tex]

[tex]-3+t+s+9t-6s-3-4s+4t =0[/tex]

[tex] -6+14t-9s=0[/tex]

Ligning 2 - Ligning 1

[tex]-7+5t=0[/tex]

[tex]t=1,4[/tex]

[tex]s=\frac{68}{45}[/tex]

Dette setter jeg inn i vektoren [tex]\vec{PQ}[/tex]:
[tex]\mid\vec{PQ}\mid=\mid[3-t-s,3t-2s-1,2s-2t]\mid[/tex]

[tex]\mid\vec{PQ}\mid=\sqrt{(3-1,4-\frac{68}{45})^2+(3\ast1,4-2\ast\frac{68}{45})^2+(2\ast\frac{68}{45}-2\ast1,4)^2}=1,20[/tex]

Svaret her skal bli 0,30, men det er kanskje noe med hvordan jeg gikk fram...?

Oppgave 3
Avgjør om likningen gir en kuleflate, og bestem eventuelt sentrum og radius.

[tex]2x^2+12x+2y^2-4y+z^2-8z+1=0[/tex]
[tex}2(x+3)^2+2(y-1)^2+(z-4)^2 = 25[/tex]
Radius: 5, Sentrum: (-3,1,4)
Svar: Ingen kuleflate. Og jeg er meget sikker på at det skyldes faktoren 2, men hvordan har dette innvirkning på svaret?


Oppgave 4
a) En kule har radius lik 8. Finn arealet av et kulesegment med høyde 2. (denne gikk fint)
b) Planet x-2y+2z-9=0 deler kuleflaten gitt ved x^2+y^2+z^2=36 i to. Finn overflaten av den største delen.
c) Kuleflaten gitt ved (x-2)^2+(y+1)^2+(z-4)^2=47 deles av planet 2x+3y-6z+2 = 0. Finn forholdet mellom overflaten av den største og den minste delen av kuleflaten.

Problemene starter allerede på b. Jeg bruker det at "Overflaten S av et kulesegment med høyde h i en kule med radius er S = 2*pi*r*h". Boken tar for seg et eksempel der de finner den minste delen. Der definerer de h = r^2-D^2 (pytagoras). Ettersom de da fant den minste delen, tenkte jeg at det var annerledes når jeg skulle finne den største delen:
Jeg finner først D, avstanden fra sentrum i kula til planet.
[tex] D = \frac{\mid 0\ast1+0\ast(-2)+0\ast2-9\mid}{\sqrt{1^2+(-2)^2+2^2}}=3[/tex]
Ettersom jeg skulle finne overflaten av den største delen, tenkte jeg det ville vært smart å la høyden være radiusen + D.
[tex]2\pi\ast r\ast h = 2\pi\ast6\ast(6+3)=108\pi[/tex]
Svaret her skal bli 36pi.
Jeg hadde forsåvidt også trøbbel med c), men det kan hende at økt forståelse for b) vil gjøre at jeg løser c) selv.

Oppgave 5
Et tetraeder har hjørner O=(0,0,0),A=(4,2,1),B=2,5,2) og C=(1,-4,6).

b) Finn overflaten av tetraedret.
c) Bestem vinkelen mellom kantene AB og AC.
Her vil jeg egentlig bare vite hvorfor løsningen min er så gal.
[tex]Overflate=\frac{1}{2}\ast\mid\vec{OA}\times\vec{OB}\mid+\frac{1}{2}\ast\mid\vec{OA}\times\vec{OC}\mid+\frac{1}{2}\ast\mid\vec{OC}\times\vec{OB}\mid+\frac{1}{2}\ast\mid\vec{CA}\times\vec{CB}\mid = \frac{\sqrt{293}+33,3+41,4+44,4}{2}=68,1[/tex]
Her skal svaret bli 61,2. Superirriterende :x

Slik prøvde jeg å løse oppgave c)
[tex]\vec{AB}\times\vec{AC}=[-2,3,1]\times[-3,-6,5]=[21,7,21][/tex]

[tex][tex][/tex]\frac{1}{2}\ast\mid\vec{AB}\times\vec{AC}\mid=\frac{1}{2}\ast\sqrt{21^2+7^2+21^2}=15,3

[tex] sin\alpha\ast\sqrt{(-2)^2+3^2+1^2}\ast\sqrt{(-3)^2+(-6)^2+5^2}=15,3[/tex]

[tex]sin\alpha=\frac{15,3}{14\sqrt{5}}=0,489[/tex]

[tex]sin^(-1)(0,489)=29,3[/tex]
Vinkelen skulle egentlig være 102,9

Helst si ifra om det er manglende opplysninger som er essensielle, dette er helt nytt for meg, og jeg har konsekvent trøbbel og feil med stoffet :/
Vektormannen
Euler
Euler
Innlegg: 5889
Registrert: 26/09-2007 19:35
Sted: Trondheim
Kontakt:

Her var det mye :P

Jeg begynner på nr. 1. Her gjør du det korrekt frem til du legger sammen normalvektoren du fant med punktet. Hvorfor gjør du det? Det gir egentlig ikke noe mening.

Planligningen er bestemmer alle punkt Q = (x,y,z) som ligger i planet ved at [tex]\vec{n} \cdot \vec{PQ} = 0[/tex]. Her står [tex]\vec{n}[/tex] for normalvektoren (den du fant ved å krysse de to vektorene som er parallelle med planet). Alle punkt Q som er slik at dette skalarproduktet blir 0 må ligge i planet (for da er det jo 90 grader mellom en vektor mellom et kjent punkt P i planet og dette vilkårlige punktet Q og normalvektoren!)

For å finne normalvektoren må du altså her sette opp at [tex][-5,3,4] \cdot [x-2, y - 0, z - 1] = 0[/tex]. Regner du ut venstresiden så har du planligningen din.
Elektronikk @ NTNU | nesizer
Vektormannen
Euler
Euler
Innlegg: 5889
Registrert: 26/09-2007 19:35
Sted: Trondheim
Kontakt:

2) Helt riktig tenkt og nesten helt riktig utført. Jeg har regnet helt likt og får 0.30. Det ser ut som du gjør noe slurv når du regner ut lengden av PQ. Sjekk etter tastefeil osv. Eller gjør det for hånd og få eksaktsvaret [tex]\frac{2}{3\sqrt 5}[/tex].
Elektronikk @ NTNU | nesizer
Hoksalon
Ramanujan
Ramanujan
Innlegg: 265
Registrert: 03/08-2010 22:12

Ok, jeg forstår alt du sier, bortsett fra at du multipliserer normalvektoren med

[tex][x-2,y-0,z-1][/tex]
Er det rett og slett bare en annen måte å skrive punktet P=(2,0,1) på?
Vektormannen
Euler
Euler
Innlegg: 5889
Registrert: 26/09-2007 19:35
Sted: Trondheim
Kontakt:

3) En kuleflate har en ligning på følgende form: [tex](x-x_0)^2 + (y-y_0)^2 + (z-z_0)^2 = r^2[/tex]. Dersom det er forskjellige koeffisienter på de forskjellige leddene på venstreside så får du ikke en kule lenger, men en ellipsoide!

For å se hvorfor det er slik: Alle punkt [tex]P = (x,y,z)[/tex] på kuleflata skal oppfylle at avstanden fra sentrumspunktet [tex]S = (x_0, y_0, z_0)[/tex] er konstant og lik en radius [tex]r[/tex]. Det gir at [tex]|\vec{SP}| = r \ \Rightarrow \ (x-x_0)^2 + (y-y_0)^2 + (z-z_0)^2 = r^2[/tex]. For å få andre koeffisienter her så PQ-vektor være på en annen form enn bare avstanden mellom punktet på kuleflata og sentrumspunktet, eller så må avstanden forandre seg.
Elektronikk @ NTNU | nesizer
Vektormannen
Euler
Euler
Innlegg: 5889
Registrert: 26/09-2007 19:35
Sted: Trondheim
Kontakt:

Hoksalon skrev:Ok, jeg forstår alt du sier, bortsett fra at du multipliserer normalvektoren med

[tex][x-2,y-0,z-1][/tex]
Er det rett og slett bare en annen måte å skrive punktet P=(2,0,1) på?
Nei, det er en vektor fra P (det kjente punktet du vet er i planet) til et vilkårlig punkt Q = (x,y,z) som skal ligge i planet.

Er du enig i at hvis Q er et punkt i planet så må [tex]\vec{n} \cdot \vec{PQ} = 0[/tex]? Med andre ord må [tex]\vec{n} \cdot [x - 2, y - 0, z - 1] = 0[/tex]. Det er dette som er planligningen.
Elektronikk @ NTNU | nesizer
Hoksalon
Ramanujan
Ramanujan
Innlegg: 265
Registrert: 03/08-2010 22:12

Vektormannen skrev:
Hoksalon skrev:Ok, jeg forstår alt du sier, bortsett fra at du multipliserer normalvektoren med

[tex][x-2,y-0,z-1][/tex]
Er det rett og slett bare en annen måte å skrive punktet P=(2,0,1) på?
Nei, det er en vektor fra P (det kjente punktet du vet er i planet) til et vilkårlig punkt Q = (x,y,z) som skal ligge i planet.

Er du enig i at hvis Q er et punkt i planet så må [tex]\vec{n} \cdot \vec{PQ} = 0[/tex]? Med andre ord må [tex]\vec{n} \cdot [x - 2, y - 0, z - 1] = 0[/tex]. Det er dette som er planligningen.
Ja, forstår :D
Vektormannen
Euler
Euler
Innlegg: 5889
Registrert: 26/09-2007 19:35
Sted: Trondheim
Kontakt:

Bra. :)

4) Her tror jeg det er fasiten som blingser? Overflaten av hele greia er [tex]144\pi = 108\pi + 36\pi[/tex]. Det ser altså ut som de har funnet den minste delens overflate i fasiten.
Elektronikk @ NTNU | nesizer
Vektormannen
Euler
Euler
Innlegg: 5889
Registrert: 26/09-2007 19:35
Sted: Trondheim
Kontakt:

5) Har regnet kjapt gjennom (med WolframAlpha :P) og får 61.2 Hvilke vektorer har du kommet frem til etter du krysset?

6) Metoden du velger å bruke er forsåvidt grei, men den har én ulempe. Siden kryssproduktet involverer sinus så får du ikke vite om vinkelen er mindre enn 90 grader eller mer enn 90 grader. Husk på at det er to vinkler i intervallet (0, 180) som har samme sinusverdi! Du må altså finne ut hvilken vinkel det er i tillegg. Dette unngår du om du i stedet benytter skalarproduktet (dvs. [tex]\vec{AB} \cdot \vec{AC} = |\vec{AB}| \cdot |\vec{AC}| \cdot \cos \alpha[/tex])

Men for å kommentere det du gjør: [tex]14\sqrt{5}[/tex] ser ikke riktig ut. Mente du noe annet her? Husk også at ndu har 1/2 på venstre side og så har du også 1/2 på høyre side. Disse kan du i grunn stryke bort. Det ser kanskje ut som du har glemt at det også er 1/2 på høyre side?
Elektronikk @ NTNU | nesizer
Hoksalon
Ramanujan
Ramanujan
Innlegg: 265
Registrert: 03/08-2010 22:12

Tusen takk for at du har sett over disse nå, men jeg er for trøtt til å gjøre matematikk inntil imorgen. Da skal jeg gå over oppgavene mine igjen og følge spesielt det siste du sa.
Vektormannen
Euler
Euler
Innlegg: 5889
Registrert: 26/09-2007 19:35
Sted: Trondheim
Kontakt:

Det ser egentlig ut som du har god kontroll på dette. Det er var i grunn bare i oppgave 1 det var forståelsen som var problemet. Resten er slurvefeil, noe som ofte skjer i slike oppgaver da det er mange tall og holde styr på. :P
Elektronikk @ NTNU | nesizer
Svar