Vektorfunksjoner - skjæring og parallell

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
Gjest

Hei, driver med vektorfunksjoner nå.
Lurer på noe av ordbruken og om jeg har forstått den rett.

Regn ut t når banen er vertikal.

I hvilke punkter krysset partikkelen andreaksen?

Når den er vertikal må jo x = 0 right?
Samme for når den skjærer andreaksen, da må jo x = 0 også?
Realist1
Euclid
Euclid
Innlegg: 1993
Registrert: 30/01-2007 20:39

Den krysser andreaksen når x=0, som du så riktig påpeker. :)

Men jeg er ikke helt enig i at x må være 0 for at banen skal være vertikal. Den kan jo like gjerne være vertikal på x=10 (avhengig av funksjonsuttrykket, selvsagt).

Tenk at du snur hele systemet 90 grader, da. Eller at du kaster en ball på skrått fremover. Hvis spørsmålet var å finne hvor banen er horisontal... Det trenger ikke være der y=0. Er du med? Banen vil i det tilfellet være horisontal i toppunktet, som ligger et visst antall meter over bakken. Ikke i y=0, som er bakken.

Tilbake til oppgaven din:
Det er altså ikke x som blir 0 når banen er vertikal, men endringen av x. Er du med? :)
Flaw
Cantor
Cantor
Innlegg: 128
Registrert: 29/03-2014 19:42

Dersom banen skal være vertikal (ikke horisontal) så må vel endringen være enten [tex]\infty[/tex] eller [tex]-\infty[/tex]
Realist1
Euclid
Euclid
Innlegg: 1993
Registrert: 30/01-2007 20:39

Flaw skrev:Dersom banen skal være vertikal (ikke horisontal) så må vel endringen være enten [tex]\infty[/tex] eller [tex]-\infty[/tex]
Ikke x-endringen. Den vil være 0. x endrer seg jo ikke.
Sist redigert av Realist1 den 07/04-2014 00:33, redigert 1 gang totalt.
Realist1
Euclid
Euclid
Innlegg: 1993
Registrert: 30/01-2007 20:39

La meg utdype.

Si at vi har funksjonen

$$f: \left\{ \begin{array}{l} x(t) = -t^2 + 4t \\ y(t) = t \end{array} \right.$$

Her kan vi lage en tabell og plotte inn $x$- og $y$-verdier for noen verdier av $t$:

Bilde

Plotter vi disse punktene inn i et koordinatsystem, får vi en kurve som ser slik ut:

Bilde

Og hvor er så denne banen vertikal?

Den er vertikal der endringen av x er 0. Altså $x^{\prime}(t) = -2t + 4 = 0$ Dette gir oss svaret $t = 2$. Altså er banen vertikal når $t=2$. Omregnet i $x$- og $y$-verdier, gir dette oss $x = -2^2 + 4 \cdot 2 = 4$ og $y = 2$. Den er altså vertikal i punktet $(4,2)$.
Flaw
Cantor
Cantor
Innlegg: 128
Registrert: 29/03-2014 19:42

Selvsagt, jeg var låst på endringen av funksjonsverdien, eller y.
Realist1
Euclid
Euclid
Innlegg: 1993
Registrert: 30/01-2007 20:39

Flaw skrev:Selvsagt, jeg var låst på endringen av funksjonsverdien, eller y.
Endringen av $y$ vil jo være konstant 1, mhp $t$. Altså $\frac{dy}{dt} = 1$
Flaw
Cantor
Cantor
Innlegg: 128
Registrert: 29/03-2014 19:42

I din gitte funksjon, ja. Jeg ser for meg en partikkel som følger banen [tex]f(x)=\frac{1}{x-a}+b[/tex] der [tex]x \in (-\infty,a)[/tex]

Banen til denne partikkelen er vertikal når[tex]\lim_{x \to a^{-}}f(x)[/tex], eller [tex]\frac{dy}{dx}=-\infty[/tex]

Det er fullt mulig at jeg tar helt fullstendig feil, selvsagt.
Realist1
Euclid
Euclid
Innlegg: 1993
Registrert: 30/01-2007 20:39

Flaw skrev:I din gitte funksjon, ja. Jeg ser for meg en partikkel som følger banen [tex]f(x)=\frac{1}{x-a}+b[/tex] der [tex]x \in (-\infty,a)[/tex]

Banen til denne partikkelen er vertikal når[tex]\lim_{x \to a^{-}}f(x)[/tex], eller [tex]\frac{dy}{dx}=-\infty[/tex]

Det er fullt mulig at jeg tar helt fullstendig feil, selvsagt.
Joda, det du sier her er helt rett.
I trådstarters tilfelle var det snakk om å derivere $x$ mhp $t$, i motsetning til den vanlige "$y$ mhp $x$" som vi er så vant til.

Jeg må innrømme jeg er litt usikker på hvordan det blir med $\frac{dy}{dx}$ i eksempelet mitt. Jeg klarer ikke å regne det ut selv, og Wolfram Alpha gir rett og slett bare svaret $\frac{dy}{dx} = 0$, som jeg ikke helt forstår. Hvis noen kan utdype blir jeg glad. :)
Flaw
Cantor
Cantor
Innlegg: 128
Registrert: 29/03-2014 19:42

Ser ikke hvor du leser det. Men da er vi i alle fall enige, når vi snakker om det samme :wink:

Slik du har definert den spesielle funksjonen varierer både x og y med t, og ikke eksplisitt med hverandre. Altså: [tex]\frac{dy}{dt}\frac{dt}{dx}=0\cdot\frac{dt}{dx}=0[/tex]. Om jeg tenker rett, men jeg tar helt sikkert feil!

Jeg tror funksjonen umulig kan vurderes som en funksjon med kun én variabel, så jeg kan ikke helt se hvordan spørsmålet [tex]\frac{dy}{dx}=c[/tex] gir mening ift. å studere endringen av funksjonen for verdier av x. Funksjonen er jo et uttrykt ved t. Det er sikkert noen langt mer skikket til å svare på dette enn meg, og uansett er vel trådstarten svart på.
Realist1
Euclid
Euclid
Innlegg: 1993
Registrert: 30/01-2007 20:39

Flaw skrev:Ser ikke hvor du leser det.
Leser hva?
Flaw skrev:Slik du har definert den spesielle funksjonen varierer både x og y med t, og ikke eksplisitt med hverandre. Altså: [tex]\frac{dy}{dt}\frac{dt}{dx}=0\cdot\frac{dt}{dx}=0[/tex]. Om jeg tenker rett, men jeg tar helt sikkert feil!
$\frac{dy}{dt}=1$, så det blir i så fall $1 \cdot \frac{dt}{dx}$. Jeg vet egentlig ikke helt hvordan dette blir.
Flaw skrev:Jeg tror funksjonen umulig kan vurderes som en funksjon med kun én variabel, så jeg kan ikke helt se hvordan spørsmålet [tex]\frac{dy}{dx}=c[/tex] gir mening ift. å studere endringen av funksjonen for verdier av x. Funksjonen er jo et uttrykt ved t.
Nei, jeg vet ikke jeg heller. Jeg begynte egentlig å tenke på dy/dx, siden du nevnte uendelig stigningstall på en vertikal graf. Det vil jo i så fall måtte være den deriverte av y mhp x som er uendelig..?

Grafen min er jo symmetrisk om linjen y=2. Det som er over denne linjen har da altså nøyaktig samme stigningstall som det som er under, bare med motsatt fortegn. Kan det være at summen av disse blir 0, og derfor er dy/dx lik 0?
Skjermbilde 2014-04-08 kl. 13.53.39.png
Skjermbilde 2014-04-08 kl. 13.53.39.png (20.68 kiB) Vist 2186 ganger
Gustav
Tyrann
Tyrann
Innlegg: 4562
Registrert: 12/12-2008 12:44

Realist1 skrev: Jeg må innrømme jeg er litt usikker på hvordan det blir med $\frac{dy}{dx}$ i eksempelet mitt. Jeg klarer ikke å regne det ut selv, og Wolfram Alpha gir rett og slett bare svaret $\frac{dy}{dx} = 0$, som jeg ikke helt forstår. Hvis noen kan utdype blir jeg glad. :)
Årsaken til at wolfram gir svaret $\frac{dy}{dx} = 0$ er muligens at den tolker $t$ som en konstant.

Det riktige svaret kommer man frem til ved å f.eks. differensiere : Vi får at

$dx=-2tdt+4dt$

$dy=dt$

Så $\frac{dy}{dx}=\frac{dt}{-2tdt+4dt}=\frac{1}{-2t+4}=\frac{1}{-2y+4}$,

som er et implisitt uttrykk. Vi du ha et uttrykk som kun avhenger av x kan du bruke sammenhengen $x=-y^2+4y$:

Vi får at $y^2-4y=-x$, og fullfører kvadratet slik at $(y-2)^2=y^2-4y+4=-x+4$. Altså er $y=2\pm \sqrt{4-x}$.

Innsatt i uttrykket for den deriverte blir

$\frac{dy}{dx}=\frac{1}{-2y+4}=\frac{1}{-2(2\pm \sqrt{4-x})+4}=\frac{1}{\pm 2\sqrt{4-x})}$. Får vi altså to verdier for hver x-verdi, og det er som forventet fra din graf. I tillegg må $4-x\geq 0$ for å få reelle verdier for den deriverte. Vi ser også at dersom 4-x=0 blir den deriverte uendelig, noe som samsvarer med grafen i punktet x=4
Realist1
Euclid
Euclid
Innlegg: 1993
Registrert: 30/01-2007 20:39

Plutarco saves the day :D
Flaw
Cantor
Cantor
Innlegg: 128
Registrert: 29/03-2014 19:42

Der ja, takk plutarco!
Leser hva?
At åpningsinnlegget spurte om å "derivere x mhp t, i motsetning til den vanlige "y mhp x" som vi er så vant til" - slik du skriver. Men da har plutarco ryddet opp alt for oss, og alt er konsekvent slik det burde være. Litt flaut å ikke tenke seg frem til dette selv :)
Realist1
Euclid
Euclid
Innlegg: 1993
Registrert: 30/01-2007 20:39

Flaw skrev: At åpningsinnlegget spurte om å "derivere x mhp t, i motsetning til den vanlige "y mhp x" som vi er så vant til" - slik du skriver.
Ah, ja, nei, det var visst noe jeg diktet opp i hodet mitt. :D
Synes bare å huske at alt som kaltes vektorfunksjoner på VGS var gitt som parameterfunksjoner i form av x(t) og y(t).
Flaw skrev:Men da har plutarco ryddet opp alt for oss, og alt er konsekvent slik det burde være. Litt flaut å ikke tenke seg frem til dette selv :)
\o/ :oops:
Svar