Anvendelse av derivasjon

Her kan du stille spørsmål vedrørende problemer og oppgaver i matematikk på høyskolenivå. Alle som har kunnskapen er velkommen med et svar. Men, ikke forvent at admin i matematikk.net er spesielt aktive her.

Moderators: Vektormannen, espen180, Aleks855, Solar Plexsus, Gustav, Nebuchadnezzar, Janhaa

Razzy
Grothendieck
Grothendieck
Posts: 819
Joined: 20/09-2010 14:23
Location: Bergen

Oppgave:

En mur [tex]$$3.0\,{\rm{m}}$$[/tex] høy er plassert [tex]$$10.0\,{\rm{m}}$$[/tex] foran en husvegg. Vi skal lage en gangbro fra bakken utenfor muren opp til husveggen. Broen skal hvile på muren. Se figur under. Finn den minste lengden broen må ha.

Image



Løsningsforslag:

Dette må være en "anvendelse av derivasjonsoppgave"

Skal forsøke å sette opp et uttrykk/funksjon som beskriver oppgaven, herunder tenker jeg feks en vinkel alfa som vil variere. Jeg skal så finne minumum av denne funksjonen.
Bygg.ing @ Hib - 2 året.
Janhaa
Boltzmann
Boltzmann
Posts: 8552
Joined: 21/08-2006 03:46
Location: Grenland

har du fasit

er den minste lengden til broa lik ca 17,4 m.
La verken mennesker eller hendelser ta livsmotet fra deg.
Marie Curie, kjemiker og fysiker.

[tex]\large\dot \rho = -\frac{i}{\hbar}[H,\rho][/tex]
Razzy
Grothendieck
Grothendieck
Posts: 819
Joined: 20/09-2010 14:23
Location: Bergen

Janhaa wrote:har du fasit

er den minste lengden til broa lik ca 17,4 m.
Nei dessverre, dette er en oppgave vi har fått utdelt. Men hvis du sier det er 17.4 m, vil dette fungere som en fasit for meg! ;)

Kunne du sagt noe om fremgangsmåten din? (trenger ikke en hel stil, bare i grove trekk)

Du har hvertfall et uttrykk som du har derivert? Og dette uttrykket var avhengig av vinkelen mellom bakken og broa og den faste høyden på 3 meter?

Det blir noe pytagoras greier her også antar jeg. :)
Bygg.ing @ Hib - 2 året.
Razzy
Grothendieck
Grothendieck
Posts: 819
Joined: 20/09-2010 14:23
Location: Bergen

Janhaa! :P
Bygg.ing @ Hib - 2 året.
Janhaa
Boltzmann
Boltzmann
Posts: 8552
Joined: 21/08-2006 03:46
Location: Grenland

1)
se på tegninga di og bruk sammenheng mellom 2 formlike trekanter
(kaller x = høyde husvegg og y = avstand mellom husvegg og bru, horisontalt)

2)
får en funksjon y = y(x) = ...

3)
s = lengde gangbru
da er:
[tex]s^2= x^2+y^2(x)[/tex]

4)
deriver s(x) og sett lik null, dvs
s'(x) = 0
Holder med å studere diskriminanten (ser du hvorfor?)
La verken mennesker eller hendelser ta livsmotet fra deg.
Marie Curie, kjemiker og fysiker.

[tex]\large\dot \rho = -\frac{i}{\hbar}[H,\rho][/tex]
Razzy
Grothendieck
Grothendieck
Posts: 819
Joined: 20/09-2010 14:23
Location: Bergen

Janhaa wrote:1)
se på tegninga di og bruk sammenheng mellom 2 formlike trekanter
(kaller x = høyde husvegg og y = avstand mellom husvegg og bru, horisontalt)

2)
får en funksjon y = y(x) = ...

3)
s = lengde gangbru
da er:
[tex]s^2= x^2+y^2(x)[/tex]

4)
deriver s(x) og sett lik null, dvs
s'(x) = 0
Holder med å studere diskriminanten (ser du hvorfor?)
Jeg må begynne et sted:

Image

Formlikhet gir meg:

[tex]$${y \over x} = {{y - 10} \over 3} \Rightarrow y = y\left( x \right) = {{\left( {y - 10} \right)x} \over 3}$$[/tex]

Pytagoras gir meg:

[tex]$${s^2} = {x^2} + {y^2}\left( x \right)$$[/tex]

[tex]$$s = \sqrt {{x^2} + {{\left( {{{\left( {y - 10} \right)x} \over 3}} \right)}^2}} $$[/tex]

Hvis det jeg har gjort er feil til nå, ville jeg ikke anbefalt å sett på derivasjonen nedenfor (gikk fort og er litt trøtt) - vet jeg skal få det til bare jeg vet at jeg deriverer riktig uttrykk!

[tex]$$s^\prime = {{{{\left( {y - 10} \right)2x} \over 9}} \over {2\sqrt {{x^2} + {{\left( {y - 10} \right){x^2}} \over 9}} }} = {{\left( {y - 10} \right)2x} \over {18\sqrt {{x^2} + {{\left( {y - 10} \right){x^2}} \over 9}} }}$$[/tex]

Under rottegnene skal brøken være: [tex]$${{{\left( {y - 10} \right){x^2}} \over 9}}$$[/tex]

[tex]$$s^\prime = 0$$[/tex]

Drøfte den deriverte; HVIS jeg har gjort alle de forskjellige leddene ovenfor riktig. Hva er sannsynligheten for det, hehe
Bygg.ing @ Hib - 2 året.
Vektormannen
Euler
Euler
Posts: 5889
Joined: 26/09-2007 19:35
Location: Trondheim
Contact:

Problemet her er at du har et uttrykk som avhenger av både x og y. Du kan bruke formlikheten til å eliminere en av variablene! Enklest er det å "bli kvitt" x. Du har jo at [tex]x = \frac{3y}{y-10}[/tex], ikke sant? Så det gir deg at [tex]s^2 = x^2 + y^2 = \left(\frac{3y}{y-10}\right)^2 + y^2[/tex]. Nå har du en funksjon som gir deg lengden av broen, kun uttrykt ved avstanden y langs bakken. Er resten greit da?
Elektronikk @ NTNU | nesizer
Razzy
Grothendieck
Grothendieck
Posts: 819
Joined: 20/09-2010 14:23
Location: Bergen

Vektormannen wrote:Problemet her er at du har et uttrykk som avhenger av både x og y. Du kan bruke formlikheten til å eliminere en av variablene! Enklest er det å "bli kvitt" x. Du har jo at [tex]x = \frac{3y}{y-10}[/tex], ikke sant? Så det gir deg at [tex]s^2 = x^2 + y^2 = \left(\frac{3y}{y-10}\right)^2 + y^2[/tex]. Nå har du en funksjon som gir deg lengden av broen, kun uttrykt ved avstanden y langs bakken. Er resten greit da?
Kjempeflott, det var jo ikke så hakkanes gale det jeg skrev da! :)

[tex]$${s^2} = {\left( {{{3y} \over {y - 10}}} \right)^2} + {y^2}$$[/tex]

[tex]$$s = \sqrt {{{\left( {{{3y} \over {y - 10}}} \right)}^2} + {y^2}} $$[/tex]

Vil påpeke før jeg begynner å derivere, at jeg ikke trenger å bruke implisitt derivasjon, fordi jeg kun har en variabel. Vi betrakter y som det skulle stått x.

[tex]$$u = {\left( {{{3y} \over {y - 10}}} \right)^2} + {y^2}$$[/tex]

[tex]$$u^\prime = 2\left( {{{3y} \over {y - 10}}} \right) \cdot \left( { - {{180y} \over {{{\left( {y - 10} \right)}^2}}}} \right) + 2y$$[/tex]

[tex]$$s^\prime = \sqrt u \Rightarrow {1 \over {2\sqrt u }} \cdot u^\prime$$[/tex]

[tex]$$s^\prime = \frac{1}{2\sqrt{\left ( \frac{3y}{y-10} \right )^{2}+y^{2}}} \cdot 2\left( {{{3y} \over {y - 10}}} \right) \cdot \left( { - {{180y} \over {{{\left( {y - 10} \right)}^2}}}} \right) + 2y$$[/tex]


Det er ikke ofte jeg henger fast lengre, men tror jeg gjør det nå. Aner at kjernen jeg har valgt har enda flere kjerner? Jeg tok bare med en....
Bygg.ing @ Hib - 2 året.
Razzy
Grothendieck
Grothendieck
Posts: 819
Joined: 20/09-2010 14:23
Location: Bergen

Ifølge Wolfram er den deriverte

[tex]s^\prime = \frac{9\left ( \frac{2x}{\left ( x-10 \right )^{2}} \right -\frac{21x^2}{\left ( x-10 \right )^3})+2x}{2\sqrt{\frac{9x^2}{\left ( x-10 \right )^2}+x^2}}[/tex]

http://www.wolframalpha.com/input/?i=Sq ... %282%29%5D (kopier hele linken)

Også skal jeg sette hele denne = 0??!

Aner en eller annen forkorting i begynnelsen jeg ikke har fått med meg! :?
Bygg.ing @ Hib - 2 året.
Nebuchadnezzar
Fibonacci
Fibonacci
Posts: 5648
Joined: 24/05-2009 14:16
Location: NTNU

trenger kun å se på tellern da
"Å vite hva man ikke vet er og en slags allvitenhet" - Piet Hein
https://s.ntnu.no/Integralkokeboken
Lektor - Matematikk, Fysikk og Informatikk
mstud
Grothendieck
Grothendieck
Posts: 825
Joined: 14/02-2011 15:08
Location: Matteboken (adresse kun gyldig i semesteret) :)

Razzy wrote:Ifølge Wolfram er den deriverte

[tex]s^\prime = \frac{9\left ( \frac{2x}{\left ( x-10 \right )^{2}} \right -\frac{21x^2}{\left ( x-10 \right )^3})+2x}{2\sqrt{\frac{9x^2}{\left ( x-10 \right )^2}+x^2}}[/tex]

http://www.wolframalpha.com/input/?i=Sq ... %282%29%5D (kopier hele linken)

Også skal jeg sette hele denne = 0??!

Aner en eller annen forkorting i begynnelsen jeg ikke har fått med meg! :?
Har du skrevet Wolfram feil av? Når jeg fulgte linken din, er ikke den deriverte Wolfram oppgir nøyaktig lik det du sier Wolfram sa...

Det skal være: [tex]s^\prime = \frac{9\left ( \frac{2x}{\left ( x-10 \right )^{2}} -\frac{21x^2}{\left ( x-10 \right )^3} \right)+2x}{2\sqrt{\frac{9x^2}{\left ( x-10 \right )^2}+x^2}}[/tex]


Siden [tex]\frac 0{noe}=0[/tex] (så sant ikke noe=0, da er den udefinert), kan du bare sette:

[tex]9\left ( \frac{2x}{\left ( x-10 \right )^{2}} -\frac{21x^2}{\left ( x-10 \right )^3} \right)+2x=0[/tex] slik Nebuchadnezzar, og Janhaa, allerede har fortalt deg, tredje gangen er markandes... gikk det inn nå?

Skal sjekke deriveringen din i forhold til Wolframs...

EDIT, fiksa oppp litt
Det er bedre å stille et spørsmål og ikke få et svar, enn å ikke stille et spørsmål og ikke få et svar.

Det aller beste er enten:
å stille et spørsmål og få et svar
eller
å ikke stille et spørsmål og få et svar.
mstud
Grothendieck
Grothendieck
Posts: 825
Joined: 14/02-2011 15:08
Location: Matteboken (adresse kun gyldig i semesteret) :)

Razzy wrote:...

[tex]$${s^2} = {\left( {{{3y} \over {y - 10}}} \right)^2} + {y^2}$$[/tex]

[tex]$$s = \sqrt {{{\left( {{{3y} \over {y - 10}}} \right)}^2} + {y^2}} $$[/tex]

Vil påpeke før jeg begynner å derivere, at jeg ikke trenger å bruke implisitt derivasjon, fordi jeg kun har en variabel. Vi betrakter y som det skulle stått x.

[tex]$$u = {\left( {{{3y} \over {y - 10}}} \right)^2} + {y^2}$$[/tex]

[tex]$$u^\prime = 2\left( {{{3y} \over {y - 10}}} \right) \cdot \left( { - {{180y} \over {{{\left( {y - 10} \right)}^2}}}} \right) + 2y$$[/tex]
Her er jeg ikke helt enig i derivasjonen din:

[tex]u=\left( \frac {3y}{y-10} \right) ^2 + y^2[/tex] gir:

[tex]u^\prime = 2\left( \frac{3y}{y-10} \right) \cdot \left( \frac {3 \cdot (y-10) - 1 \cdot 3y}{(y-10)^2} \right) + 2y= 2\left( \frac{3y}{y-10} \right) \cdot \left( \frac {-30}{(y-10)^2} \right) + 2y[/tex]
Razzy wrote:[tex]$$s^\prime = \sqrt u \Rightarrow {1 \over {2\sqrt u }} \cdot u^\prime$$[/tex]

[tex]$$s^\prime = \frac{1}{2\sqrt{\left ( \frac{3y}{y-10} \right )^{2}+y^{2}}} \cdot 2\left( {{{3y} \over {y - 10}}} \right) \cdot \left( { - {{180y} \over {{{\left( {y - 10} \right)}^2}}}} \right) + 2y$$[/tex]

Det er ikke ofte jeg henger fast lengre, men tror jeg gjør det nå. Aner at kjernen jeg har valgt har enda flere kjerner? Jeg tok bare med en....
Øverste linjen her er riktig tenkt, og samme kjerne velger faktisk Wolfram også, ser jeg... Kontrollerer egentlig mot mitt eget hode, men det er jo greit å være flere som er enige :P

[tex]s^\prime = \frac 1{2 \sqrt{ \left( \frac {3y}{y-10} \right)^2 +y^2}} \cdot 2 \left( \left( \frac {3y}{y-10} \right) \cdot \left( \frac{-30}{(y-10)^2} \right) +y \right)[/tex] Dvs.

[tex]s^\prime = \frac {\not{2} \left( \left( \frac {3y}{y-10} \right) \cdot \left( \frac{-30}{{y-10}^2} \right) +y \right)}{\not{2} \sqrt{ \left( \frac {3y}{y-10} \right)^2 +y^2}} = \frac { \left( \frac {3y \cdot (-30)}{(y-10)^3} \right) +y }{ \sqrt{ \left( \frac {3y}{y-10} \right)^2 +y^2}}= \frac { \left( \frac {-90y}{(y-10)^3} \right) +y }{ \sqrt{ \left( \frac {3y}{y-10} \right)^2 +y^2}} =...[/tex] Kan dette stemme?
Det er bedre å stille et spørsmål og ikke få et svar, enn å ikke stille et spørsmål og ikke få et svar.

Det aller beste er enten:
å stille et spørsmål og få et svar
eller
å ikke stille et spørsmål og få et svar.
mstud
Grothendieck
Grothendieck
Posts: 825
Joined: 14/02-2011 15:08
Location: Matteboken (adresse kun gyldig i semesteret) :)

Razzy wrote:...

[tex]$${s^2} = {\left( {{{3y} \over {y - 10}}} \right)^2} + {y^2}$$[/tex]

[tex]$$s = \sqrt {{{\left( {{{3y} \over {y - 10}}} \right)}^2} + {y^2}} $$[/tex]

Vil påpeke før jeg begynner å derivere, at jeg ikke trenger å bruke implisitt derivasjon, fordi jeg kun har en variabel. Vi betrakter y som det skulle stått x.

[tex]$$u = {\left( {{{3y} \over {y - 10}}} \right)^2} + {y^2}$$[/tex]

[tex]$$u^\prime = 2\left( {{{3y} \over {y - 10}}} \right) \cdot \left( { - {{180y} \over {{{\left( {y - 10} \right)}^2}}}} \right) + 2y$$[/tex]
Her er jeg ikke helt enig i derivasjonen din:

[tex]u=\left( \frac {3y}{y-10} \right) ^2 + y^2[/tex] gir ...

Det er mulig det ville være enklere å derivere uttrykket u, hvis man først skrev det som:
[tex]u=\left( \frac {9y^2}{(y-10)^2} \right) + y^2[/tex]

Hva tror du om det?

Razzy wrote:[tex]$$s^\prime = \sqrt u \Rightarrow {1 \over {2\sqrt u }} \cdot u^\prime$$[/tex]
Det er bedre å stille et spørsmål og ikke få et svar, enn å ikke stille et spørsmål og ikke få et svar.

Det aller beste er enten:
å stille et spørsmål og få et svar
eller
å ikke stille et spørsmål og få et svar.
Razzy
Grothendieck
Grothendieck
Posts: 819
Joined: 20/09-2010 14:23
Location: Bergen

[tex]$$s = \sqrt {{{9{y^2}} \over {{{\left( {y - 10} \right)}^2}}} + {y^2}} $$[/tex]

[tex]$$u = {{9{y^2}} \over {{{\left( {y - 10} \right)}^2}}} + {y^2}$$[/tex]

[tex]$$u^\prime = 9\left( {{1 \over {{{\left( {y - 10} \right)}^2}}} \cdot {y^2}} \right) + {y^2}$$[/tex]

[tex]$$u^\prime = 9\left( {{{\left( {{1 \over {{{\left( {y - 10} \right)}^2}}}} \right)}^\prime } \cdot {y^2} + {1 \over {{{\left( {y - 10} \right)}^2}}} \cdot {{\left( {{y^2}} \right)}^\prime }} \right) + {\left( {{y^2}} \right)^\prime }$$[/tex]

[tex]$$u^\prime = 9\left( { - {2 \over {{{\left( {y - 10} \right)}^3}}} \cdot {y^2} + {1 \over {{{\left( {y - 10} \right)}^2}}} \cdot 2y} \right) + 2y$$[/tex]

[tex]$$u^\prime = 9\left( {{{2y} \over {{{\left( {y - 10} \right)}^2}}} - {{2{y^2}} \over {{{\left( {y - 10} \right)}^3}}}} \right) + 2y$$[/tex]



Fasiten sier:

[tex]$$u^\prime = 9\left( {{{2y} \over {{{\left( {y - 10} \right)}^2}}} - {{21{y^2}} \over {{{\left( {y - 10} \right)}^3}}}} \right) + 2y$$[/tex]

Har sjekket med Wolfram, og føler Wolfram gjør feil på slutten av oppgaven!

Hvordan i huleste dukker 21 opp i teller?? :?
Bygg.ing @ Hib - 2 året.
Nebuchadnezzar
Fibonacci
Fibonacci
Posts: 5648
Joined: 24/05-2009 14:16
Location: NTNU

Ser riktig ut det dere har gjort, kladda litt på siden her. Fasiten tar feil, antakeligvis så skal det stå 2 og ikke 21 der. Litten trykkleif mtp1

Ser ut som

[tex]L = \sqrt{109+3\cdot90^{2/3}+30\cdot 90^{1/3} }[/tex]

når [tex]y = \sqrt[3]{90} + 10[/tex]
"Å vite hva man ikke vet er og en slags allvitenhet" - Piet Hein
https://s.ntnu.no/Integralkokeboken
Lektor - Matematikk, Fysikk og Informatikk
Post Reply