Matematik

Bestem et gradtal for den spidse vinkel mellem tangenterne til grafen i to punkter.

10. oktober 2023 af Anonym706 - Niveau: B-niveau

En funktion f(x) er løsning til differentialligningen dy/dx = -2x * y

og grafen for f(x) går gennem punkterne (1,e) og (-1,-e)

a) Bestem et gradtal for den spidse vinkel mellem tangenterne til grafen i de to punkter.

Mine udregninger indtil videre:
y = f'(x) * (x - x0) + f(x0)
Tangent for (1,e)
x0= 1
f(x0) = e
f'(x0) = -2*1*e = -2e
y = -2e * (x - 1) - 2e = 2ex



Tangent for (1,e)
x0= -1
f(x0) = -e
f'(x0) = -2*-1*-e = -2e
y = -2e * (x - 1) - 2e = 2ex

Og så står jeg med 2 ens tangenter. Så mit spørgsmål lyder:
Hvordan finder jeg gradtallet?

Brug af CAS-værktøjer er tilladt, som betyder at aflæsning via. graf også er tilladt (tror jeg)


Brugbart svar (0)

Svar #1
10. oktober 2023 af StoreNord

Sidste led i dine tangentligninger er forkerte.   (f(x0) er jo bare y-værdien)
De to tangenter ligger ikke oven i hinanden,

Men du har ret i, at hældningerne er ens, så de er parallelle. Derfor er vinklen 0 grader.
 


Brugbart svar (1)

Svar #2
10. oktober 2023 af SuneChr

.SP 101020232327.PNG

Vedhæftet fil:SP 101020232327.PNG

Brugbart svar (0)

Svar #3
10. oktober 2023 af SuneChr

Bemærkning til # 2:
Du bør undersøge, om den spidse vinkel skulle være den anden vinkel, idet enhederne på akserne
ikke er de samme. Billedet ændrer proportioner, når enhederne gøres lige lange. OBS lige dette!


Brugbart svar (0)

Svar #4
10. oktober 2023 af StoreNord

Ja, hvis ikke vi kan løse opgaven, så kan vi da altid lave om på den,  :-)

Bare det nu også løser opgaven!


Brugbart svar (1)

Svar #5
11. oktober 2023 af SuneChr

Den grønne tangent, billedet # 2, er hypotenuse i en retvinklet trekant med koordinatsystemets to akser
og danner vinklen arctan (2e) = 79,58º med x-aksen. Så kan du hermed afgøre, hvor den spidse vinkel ligger.
Det er faktisk lidt med vilje, jeg lod akseenhedslængderne være ulig. Det gør en opmærksom på, at man
kan vildledes m.h.t. størrelsen af en vinkel.


Brugbart svar (1)

Svar #6
11. oktober 2023 af Eksperimentalfysikeren

dy/dx = -2x * y

(1,e) og (-1,-e)

Tangenthældningen findes ved at indsætte punktets kordinater for x og y:

dy/dx = -2*1*e = -2e

og

dy/dx = -2*(-1)*(-e) = -2e

Da de to hældninger der ens, er vinklen mellem tangentern 0º.

Der er ingen grund til at lede efter tangentens ligning. Det er en omvej.


Brugbart svar (1)

Svar #7
11. oktober 2023 af Eksperimentalfysikeren

PS: Hvis der er fejl i fortegnet, så punkterne skulle være (1,e) og (-1,e), kan man finde den ene tangents hældningsvinkel, v, ud fra tan(v) = (-2x*y). Da de to hældninger er nummerisk lige store, er den søgte vinkel 2v.


Brugbart svar (0)

Svar #8
11. oktober 2023 af SuneChr

Hvilken (evt.) løsning vil differentialligningen da have, dersom f skal gå igennem (1 , e) og (- 1 , - e)  ?
Trådens overskrift lader formode, at tangenterne danner en vinkel med hinanden forskellig fra nul.


Brugbart svar (0)

Svar #9
11. oktober 2023 af M2023

#7. Hvis vi antager, at det er en fortegnsfejl, så får jeg følgende: v = 180° - 2·arctan(-2·(-1)·e) = 20,84°.

Vedhæftet fil:tangenter.png

Brugbart svar (0)

Svar #10
11. oktober 2023 af Eksperimentalfysikeren

Jeg ser ikke, der er noget i vejen for at den spidse vinkel kan være 0 ud fra overskriften. Derimod ser det ud til, at funktionen er lige, det vil sige, at f(-x) = f(x) for alle x. Det bevirker, at hvis f'(0) er defineret, er den 0. Der er ikke i det opgivne noget, der tyder på, at f ikke er differentiabel i x=0. Indsætter man x=0 i differentialligningen, får man dy/dx = -2*0*y = 0, hvilket passer fint.

Jeg har lidt sværere ved at argumentere for at betingelsen for af f(x) er lige, er opfyldt.

Ud fra disse betragtninger kommer jeg til det resultat, at der er tale om en fortegnsfejl, og at M2023's løsning er korrekt.


Brugbart svar (0)

Svar #11
11. oktober 2023 af SuneChr

# 10   
Hvori består så forskellen i betragtningerne i # 5 og i # 9 ? 


Brugbart svar (0)

Svar #12
11. oktober 2023 af Eksperimentalfysikeren

At da jeg skrev indlæger #10 kunne jeg se #9, men ikke #5. Den var udenfor skærmen.


Skriv et svar til: Bestem et gradtal for den spidse vinkel mellem tangenterne til grafen i to punkter.

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.