Lösningar 13

Matematik för naturvetare 15hp

(Skillnad mellan versioner)
Hoppa till: navigering, sök
Versionen från 2 oktober 2007 kl. 12.57 (redigera)
Clas Löfwall (Diskussion | bidrag)

← Gå till föregående ändring
Nuvarande version (2 oktober 2007 kl. 13.33) (redigera) (ogör)
Clas Löfwall (Diskussion | bidrag)

 
(7 mellanliggande versioner visas inte.)
Rad 1: Rad 1:
-==Lösningar till några övningar till lektion 12==+==Lösningar till några övningar till lektion 13==
[[Exempellösningar|Tillbaka till lösningarna]] [[Exempellösningar|Tillbaka till lösningarna]]
-6.1.c) Differenskvoten är \begin{eqnarray*}+'''6.1.c)'''
 + 
 +Differenskvoten är
 + 
 + 
 +<math>\begin{array}{ccc}
\frac{f(x+h)-f(x)}{h}&=&\frac{1}{h}\cdot\left(\frac{1}{x+h}-\frac{1}{x}\right) \frac{f(x+h)-f(x)}{h}&=&\frac{1}{h}\cdot\left(\frac{1}{x+h}-\frac{1}{x}\right)
= =
-\frac{1}{h}\cdot\frac{x-(x+h)}{x(x+h)}\\+\frac{1}{h}\cdot\frac{x-(x+h)}{x(x+h)}\\ \\
&=& &=&
--\frac{h}{hx(x+h)}=-\frac{1}{x(x+h)}.\end{eqnarray*}+-\frac{h}{hx(x+h)}=-\frac{1}{x(x+h)}\end{array}</math>
-Detta ger \[+ 
 + 
 + 
 +Detta ger
 + 
 + 
 +<math>
f'(x)=\lim_{h\to 0}\left(-\frac{1}{x(x+h)}\right)= f'(x)=\lim_{h\to 0}\left(-\frac{1}{x(x+h)}\right)=
--\frac{1}{x\cdot x}=-\frac{1}{x^2}.\]+-\frac{1}{x\cdot x}=-\frac{1}{x^2}</math>
 + 
 + 
 + 
 +'''6.1. d)'''
 + 
 +Differenskvoten är
-\vskip 2mm 
-d) Differenskvoten är \begin{eqnarray*}+<math>\begin{array}{ccc}
\frac{f(x+h)-f(x)}{h}&=&\frac{\sqrt{x+h}-\sqrt x}{h}= \frac{f(x+h)-f(x)}{h}&=&\frac{\sqrt{x+h}-\sqrt x}{h}=
\frac{(\sqrt{x+h}-\sqrt x)(\sqrt{x+h}+\sqrt x)}{h(\sqrt{x+h}+\sqrt \frac{(\sqrt{x+h}-\sqrt x)(\sqrt{x+h}+\sqrt x)}{h(\sqrt{x+h}+\sqrt
-x)}\\+x)}\\ \\
&=& &=&
\frac{(x+h)-x}{h(\sqrt{x+h}+\sqrt x)}=\frac{h}{h(\sqrt{x+h}+\sqrt x)}= \frac{(x+h)-x}{h(\sqrt{x+h}+\sqrt x)}=\frac{h}{h(\sqrt{x+h}+\sqrt x)}=
-\frac{1}{\sqrt{x+h}+\sqrt x}\end{eqnarray*}+\frac{1}{\sqrt{x+h}+\sqrt x}\end{array}</math>
 + 
 + 
 + 
där vi använde knepet att förlänga med $\sqrt{x+h}+\sqrt x$. Alltså där vi använde knepet att förlänga med $\sqrt{x+h}+\sqrt x$. Alltså
-är \[+är
 + 
 + 
 +<math>
f'(x)=\lim_{h\to 0}\frac{1}{\sqrt{x+h}+\sqrt x}= f'(x)=\lim_{h\to 0}\frac{1}{\sqrt{x+h}+\sqrt x}=
-\frac{1}{\sqrt x+\sqrt x}=\frac{1}{2\sqrt x}.\]+\frac{1}{\sqrt x+\sqrt x}=\frac{1}{2\sqrt x}</math>
-\vskip 2mm 
-6.2.d) Den här uppgiften är intressant på så sätt att man kan beräkna + 
 + 
 +'''6.2.d)'''
 + 
 +Den här uppgiften är intressant på så sätt att man kan beräkna
derivatan på två olika sätt. Antingen använder man produktregeln på derivatan på två olika sätt. Antingen använder man produktregeln på
-båda termerna: \begin{eqnarray*}+båda termerna:
 + 
 + 
 +<math>\begin{array}{ccc}
f'(x)&=&D(\cos x)\cos x+\cos xD(\cos x)+D(\sin x)\sin x+\sin xD(\sin f'(x)&=&D(\cos x)\cos x+\cos xD(\cos x)+D(\sin x)\sin x+\sin xD(\sin
-x)\\+x)\\ \\
&=& &=&
--\sin x\cos x-\sin x\cos x+\cos x\sin x+\cos x\sin x=0\end{eqnarray*}+-\sin x\cos x-\sin x\cos x+\cos x\sin x+\cos x\sin x=0\end{array}</math>
-eller så anvnder man först trigonometriska ettan, som ger $f(x)=1$ för +
-alla $x$. Alltså är $f'(x)=0$. Det är ju skönt att resultatet blit +
-detsamma med de två metoderna!+
-\vskip 2mm 
-6.4.a) Lägg först märke till att $\sin x^2$ skall tolkas som + 
-$\sin(x^2)$ och alltså {\it inte} som $(\sin x)^2$! Om vi sätter +eller så använder man först trigonometriska ettan, som ger $f(x)=1$ för
 +alla $x$. Alltså är $f'(x)=0$.
 + 
 + 
 + 
 +'''6.4.a)'''
 + 
 +Lägg först märke till att $\sin x^2$ skall tolkas som
 +$\sin(x^2)$ och alltså ''inte'' som $(\sin x)^2$! Om vi sätter
$u(v)=\sin v$ och $v(x)=x^2$, så är $f(x)=\sin x^2=u(v(x))$ och enligt $u(v)=\sin v$ och $v(x)=x^2$, så är $f(x)=\sin x^2=u(v(x))$ och enligt
-kedjeregeln är \[+kedjeregeln är
-f'(x)=u'(v(x))v'(x)=\cos v(x)\cdot 2x=2x\cos x^2.\]+
-\vskip 2mm 
-b) Det enklaste sättet att räkna ut derivatan är förstås att +<math>
 +f'(x)=u'(v(x))v'(x)=\cos v(x)\cdot 2x=2x\cos x^2</math>
 + 
 + 
 + 
 +'''6.4.b)'''
 + 
 +Det enklaste sättet att räkna ut derivatan är förstås att
observera att $f(x)=\sin(\arcsin x)=x$, så att $f'(x)=1$. men det går observera att $f(x)=\sin(\arcsin x)=x$, så att $f'(x)=1$. men det går
även bra att använda kedjeregeln. Sätt $u(v)=\sin v$ och $v(x)=\arcsin även bra att använda kedjeregeln. Sätt $u(v)=\sin v$ och $v(x)=\arcsin
-x$. Då är \begin{eqnarray*}+x$. Då är
 + 
 + 
 +<math>\begin{array}{ccc}
f'(x)&=&u'(v(x))v'(x)=\cos v(x)\cdot\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}= f'(x)&=&u'(v(x))v'(x)=\cos v(x)\cdot\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}=
-\cos(\arcsin x)\cdot\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}\\+\cos(\arcsin x)\cdot\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}\\ \\
&=& &=&
\sqrt{1-\sin^2(\arcsin x)}\cdot\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}= \sqrt{1-\sin^2(\arcsin x)}\cdot\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}=
-\sqrt{1-x^2}\cdot\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}=1.\end{eqnarray*}+\sqrt{1-x^2}\cdot\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}=1\end{array}</math>
-(Det andra sättet är ju väsentligen härledningen av derivatan av + 
 + 
 + 
 +(Det andra sättet är väsentligen ett sätt att härleda derivatan av
arcussinus.) arcussinus.)
-\vskip 2mm 
-6.5.b) Derivatan är \begin{eqnarray*}+ 
 +'''6.5.b)'''
 + 
 +Derivatan är
 + 
 + 
 +<math>\begin{array}{ccc}
D\left(\frac{x\ln x}{x^2+1}\right)&=&\frac{D(x\ln x)(x^2+1)-x\ln D\left(\frac{x\ln x}{x^2+1}\right)&=&\frac{D(x\ln x)(x^2+1)-x\ln
-xD(x^2+1)}{(x^2+1)^2}\\+xD(x^2+1)}{(x^2+1)^2}\\ \\
&=& &=&
-\frac{(\ln x+x\cdot 1/x)(x^2+1)-x\ln x\cdot 2x}{(x^2+1)^2}\\+\frac{(\ln x+x\cdot 1/x)(x^2+1)-(x\ln x)\cdot 2x}{(x^2+1)^2}\\ \\
&=& &=&
-\frac{(\ln x+1)(x^2+1)-2x^2\ln x}{(x^2+1)^2}\end{eqnarray*}+\frac{(\ln x+1)(x^2+1)-2x^2\ln x}{(x^2+1)^2}\end{array}</math>
-så att \[+ 
-f'(1)=\frac{(0+1)\cdot (1+1)-2\cdot 0}{(1+1)^2}=\frac{1}{2}.\]+ 
 + 
 +så att
 + 
 + 
 +<math>
 +f'(1)=\frac{(0+1)\cdot (1+1)-2\cdot 0}{(1+1)^2}=\frac{1}{2}</math>
 + 
 + 
 + 
 +'''6.5.d)'''
 + 
 +Här måste man använda kedjeregeln. Sätt $u(v)=\ln |v|$ och
 +$v(x)=\arctan x$, så att $f(x)=u(v(x))$. Då är
-\vskip 2mm 
-d) Här måste man använda kedjeregeln. Sätt $u(v)=\ln |v|$ och +<math>
-$v(x)=\arctan x$, så att $f(x)=u(v(x))$. Då är \[+
f'(x)=u'(v(x))v'(x)=\frac{1}{v(x)}\cdot\frac{1}{1+x^2}= f'(x)=u'(v(x))v'(x)=\frac{1}{v(x)}\cdot\frac{1}{1+x^2}=
-\frac{1}{(1+x^2)\arctan x}.\]+\frac{1}{(1+x^2)\arctan x}</math>
-\vskip 2mm 
-6.6.b) Vi börjar med att förenkla: $\ln|xe^{2x}|=\ln(|x|\cdot + 
 +'''6.6.b)'''
 + 
 +Vi börjar med att förenkla: $\ln|xe^{2x}|=\ln(|x|\cdot
|e^{2x}|)=\ln |x|+\ln e^{2x}=\ln |x|+2x$ (observera att $e^{2x}>0$ för |e^{2x}|)=\ln |x|+\ln e^{2x}=\ln |x|+2x$ (observera att $e^{2x}>0$ för
alla $x$, så vi kan ta bort absolutbeloppstecknen). Derivatan är alla $x$, så vi kan ta bort absolutbeloppstecknen). Derivatan är
$1/x+2$ med ett enda nollställe $x=-1/2$. $1/x+2$ med ett enda nollställe $x=-1/2$.
-\vskip 2mm 
-c) Kvotregeln ger \begin{eqnarray*}+ 
 +'''6.6.c)'''
 + 
 +Kvotregeln ger
 + 
 + 
 +<math>\begin{array}{ccc}
D\left(\frac{2x}{1+x^2}\right)&=&\frac{D(2x)(1+x^2)-2xD(1+x^2)}{(1+x^2)^2}= D\left(\frac{2x}{1+x^2}\right)&=&\frac{D(2x)(1+x^2)-2xD(1+x^2)}{(1+x^2)^2}=
-\frac{2(1+x^2)-2x\cdot 2x}{(1+x^2)^2}\\+\frac{2(1+x^2)-2x\cdot 2x}{(1+x^2)^2}\\ \\
&=& &=&
-\frac{2-2x^2}{(1+x^2)^2}.\end{eqnarray*}+\frac{2-2x^2}{(1+x^2)^2}\end{array}</math>
 + 
 + 
 + 
Nollställena är således $x=±1$. Nollställena är således $x=±1$.
-\vskip 2mm 
-d) Sätt $u(v)=\arctan v$ och $v(x)=1-x^2$. Enligt kedjeregeln är derivatan \[+ 
 +'''6.6.d)'''
 + 
 +Sätt $u(v)=\arctan v$ och $v(x)=1-x^2$. Enligt kedjeregeln är derivatan
 + 
 + 
 +<math>
f'(x)=u'(v(x))v'(x)=\frac{1}{1+v(x)^2}\cdot (-2x)= f'(x)=u'(v(x))v'(x)=\frac{1}{1+v(x)^2}\cdot (-2x)=
-\frac{-2x}{1+(1-x^2)^2}.\]+\frac{-2x}{1+(1-x^2)^2}</math>
 + 
 + 
 + 
Det finns alltså ett enda nollställe, nämligen $x=0$. Det finns alltså ett enda nollställe, nämligen $x=0$.
-\vskip 2mm 
-6.7. Vi börjar med att fundera över hur vinkeln mellan en linje + 
 +'''6.7.'''
 + 
 +Vi börjar med att fundera över hur vinkeln mellan en linje
$y=kx+m$ och $x$-axeln beror på konstanterna $k$ och $m$. Om $k=0$ så $y=kx+m$ och $x$-axeln beror på konstanterna $k$ och $m$. Om $k=0$ så
är linjen parallell med $x$-axeln och i så fall skär de varandra bara är linjen parallell med $x$-axeln och i så fall skär de varandra bara
Rad 116: Rad 195:
=k/1=k$. =k/1=k$.
-\vskip 2mm 
-\begin{center}\includegraphics{Fig1dag13.jpg}\end{center}+[[Bild:Fig1dag13.jpg]]
 + 
-\vskip 2mm 
Riktningskoefficienten $k$ är lika med derivatan av $f$ för $x=2$, som Riktningskoefficienten $k$ är lika med derivatan av $f$ för $x=2$, som
-är \[+är
-f'(2)=3\cdot 3\cdot 2^2-3\cdot 2\cdot 2-25=-1.\]+ 
-Vinkeln mellan tangenten och positiva $x$-axeln är således $/4$, + 
-så den spetsiga vinkeln är $¹/4$.+<math>
 +f'(2)=3\cdot 3\cdot 2^2-3\cdot 2\cdot 2-25=-1</math>
 + 
 + 
 + 
 +Vinkeln mellan tangenten och positiva $x$-axeln är således $3\pi/4$,
 +så den spetsiga vinkeln är $\pi/4$.
 + 
 + 
 + 
 +'''6.9.'''
 + 
 +Enligt kedjeregeln är
 + 
 + 
 +<math>
 +f'(x)=\frac{1}{1+(x^2-4)^2}\cdot 2x</math>
 + 
 + 
 +varför
 + 
 + 
 +<math>
 +f'(2)=\frac{2\cdot 2}{1+0^2}=4</math>
 + 
-\vskip 2mm  
-6.9. Enligt kedjeregeln är \[ 
-f'(x)=\frac{1}{1+(x^2-4)^2}\cdot 2x,\quad\mbox{varför}\quad 
-f'(2)=\frac{2\cdot 2}{1+0^2}=4.\] 
Eftersom $f(2)=\arctan(2^2-4)=0$ så är tangentens ekvation Eftersom $f(2)=\arctan(2^2-4)=0$ så är tangentens ekvation
$y-0=4(x-2)$, dvs $y=4x-8$. $y-0=4(x-2)$, dvs $y=4x-8$.
-\vskip 2mm 
-6.11. Mellan kl 6 på morgonen och kl 6 på eftermiddagen har + 
-temperaturen ändrats med \begin{eqnarray*}+'''6.11.'''
-T(18)-T(6)&=&12+6\sin\frac{¹(18-8)}{12}-12-6\sin\frac{¹(6-8)}{12}\\+ 
 +Mellan kl 6 på morgonen och kl 6 på eftermiddagen har
 +temperaturen ändrats med
 + 
 + 
 +<math>\begin{array}{ccc}
 +T(18)-T(6)&=&12+6\sin\frac{\pi(18-8)}{12}-12-6\sin\frac{\pi(6-8)}{12}\\ \\
&=& &=&
-6\sin\frac{}{6}-6\sin\left(-\frac{¹}{6}\right)=3+3=6.\end{eqnarray*}+6\sin\frac{5\pi}{6}-6\sin\left(-\frac{\pi}{6}\right)=3+3=6\end{array}</math>
-Medeländringen är \[+ 
-\frac{T(18)-T(6)}{18-6}=\frac{6}{12}=\frac{1}{2}.\]+ 
-Derivatan är \[+Medeländringen är
-T'(t)=6\cdot\frac{¹}{12}\cos\left(\frac{¹(t-8)}{12}\right)=+ 
-\frac{¹}{2}\cos\left(\frac{¹(t-8)}{12}\right).\]+ 
-Förändringshastigheten kl 4 på morgonen är \[+<math>
-T'(4)=\frac{¹}{2}\cos\left(\frac{¹(4-8)}{12}\right)=+\frac{T(18)-T(6)}{18-6}=\frac{6}{12}=\frac{1}{2}</math>
-\frac{¹}{2}\cos\left(-\frac{¹}{3}\right)=\frac{¹}{4}.\]+ 
 + 
 + 
 +Derivatan är
 + 
 + 
 +<math>
 +T'(t)=6\cdot\frac{\pi}{12}\cos\left(\frac{\pi(t-8)}{12}\right)=
 +\frac{\pi}{2}\cos\left(\frac{\pi(t-8)}{12}\right)</math>
 + 
 + 
 + 
 +Förändringshastigheten kl 4 på morgonen är
 + 
 + 
 +<math>
 +T'(4)=\frac{\pi}{2}\cos\left(\frac{\pi(4-8)}{12}\right)=
 +\frac{\pi}{2}\cos\left(-\frac{\pi}{3}\right)=\frac{\pi}{4}</math>
 + 
 + 
 + 
På samma sätt räknar man ut förändringshastigheten kl 8 på fm och 4 På samma sätt räknar man ut förändringshastigheten kl 8 på fm och 4
-på em. Den är 0 då $¹(t-8)/12=±¹/2$, vilket ger $t=2$ eller $t=14$, dvs kl +på em. Den är 0 då $\pi(t-8)/12=±\pi/2$, vilket ger $t=2$ eller $t=14$, dvs kl
2 på fm och em. Enheten är i alla fallen grader per timme. 2 på fm och em. Enheten är i alla fallen grader per timme.

Nuvarande version

[redigera] Lösningar till några övningar till lektion 13

Tillbaka till lösningarna


6.1.c)

Differenskvoten är


\begin{array}{ccc} \frac{f(x+h)-f(x)}{h}&=&\frac{1}{h}\cdot\left(\frac{1}{x+h}-\frac{1}{x}\right) = \frac{1}{h}\cdot\frac{x-(x+h)}{x(x+h)}\\ \\ &=& -\frac{h}{hx(x+h)}=-\frac{1}{x(x+h)}\end{array}


Detta ger


f'(x)=\lim_{h\to 0}\left(-\frac{1}{x(x+h)}\right)= -\frac{1}{x\cdot x}=-\frac{1}{x^2}


6.1. d)

Differenskvoten är


\begin{array}{ccc} \frac{f(x+h)-f(x)}{h}&=&\frac{\sqrt{x+h}-\sqrt x}{h}= \frac{(\sqrt{x+h}-\sqrt x)(\sqrt{x+h}+\sqrt x)}{h(\sqrt{x+h}+\sqrt  x)}\\ \\ &=& \frac{(x+h)-x}{h(\sqrt{x+h}+\sqrt x)}=\frac{h}{h(\sqrt{x+h}+\sqrt x)}= \frac{1}{\sqrt{x+h}+\sqrt x}\end{array}


där vi använde knepet att förlänga med $\sqrt{x+h}+\sqrt x$. Alltså är


f'(x)=\lim_{h\to 0}\frac{1}{\sqrt{x+h}+\sqrt x}= \frac{1}{\sqrt x+\sqrt x}=\frac{1}{2\sqrt x}



6.2.d)

Den här uppgiften är intressant på så sätt att man kan beräkna derivatan på två olika sätt. Antingen använder man produktregeln på båda termerna:


\begin{array}{ccc} f'(x)&=&D(\cos x)\cos x+\cos xD(\cos x)+D(\sin x)\sin x+\sin xD(\sin  x)\\ \\ &=& -\sin x\cos x-\sin x\cos x+\cos x\sin x+\cos x\sin x=0\end{array}


eller så använder man först trigonometriska ettan, som ger $f(x)=1$ för alla $x$. Alltså är $f'(x)=0$.


6.4.a)

Lägg först märke till att $\sin x^2$ skall tolkas som $\sin(x^2)$ och alltså inte som $(\sin x)^2$! Om vi sätter $u(v)=\sin v$ och $v(x)=x^2$, så är $f(x)=\sin x^2=u(v(x))$ och enligt kedjeregeln är


f'(x)=u'(v(x))v'(x)=\cos v(x)\cdot 2x=2x\cos x^2


6.4.b)

Det enklaste sättet att räkna ut derivatan är förstås att observera att $f(x)=\sin(\arcsin x)=x$, så att $f'(x)=1$. men det går även bra att använda kedjeregeln. Sätt $u(v)=\sin v$ och $v(x)=\arcsin x$. Då är


\begin{array}{ccc} f'(x)&=&u'(v(x))v'(x)=\cos v(x)\cdot\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}= \cos(\arcsin x)\cdot\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}\\ \\ &=& \sqrt{1-\sin^2(\arcsin x)}\cdot\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}= \sqrt{1-x^2}\cdot\frac{1}{\sqrt{1-x^2}}=1\end{array}


(Det andra sättet är väsentligen ett sätt att härleda derivatan av arcussinus.)


6.5.b)

Derivatan är


\begin{array}{ccc} D\left(\frac{x\ln x}{x^2+1}\right)&=&\frac{D(x\ln x)(x^2+1)-x\ln  xD(x^2+1)}{(x^2+1)^2}\\ \\ &=& \frac{(\ln x+x\cdot 1/x)(x^2+1)-(x\ln x)\cdot 2x}{(x^2+1)^2}\\ \\ &=& \frac{(\ln x+1)(x^2+1)-2x^2\ln x}{(x^2+1)^2}\end{array}


så att


f'(1)=\frac{(0+1)\cdot (1+1)-2\cdot 0}{(1+1)^2}=\frac{1}{2}


6.5.d)

Här måste man använda kedjeregeln. Sätt $u(v)=\ln |v|$ och $v(x)=\arctan x$, så att $f(x)=u(v(x))$. Då är


f'(x)=u'(v(x))v'(x)=\frac{1}{v(x)}\cdot\frac{1}{1+x^2}= \frac{1}{(1+x^2)\arctan x}


6.6.b)

Vi börjar med att förenkla: $\ln|xe^{2x}|=\ln(|x|\cdot |e^{2x}|)=\ln |x|+\ln e^{2x}=\ln |x|+2x$ (observera att $e^{2x}>0$ för alla $x$, så vi kan ta bort absolutbeloppstecknen). Derivatan är $1/x+2$ med ett enda nollställe $x=-1/2$.


6.6.c)

Kvotregeln ger


\begin{array}{ccc} D\left(\frac{2x}{1+x^2}\right)&=&\frac{D(2x)(1+x^2)-2xD(1+x^2)}{(1+x^2)^2}= \frac{2(1+x^2)-2x\cdot 2x}{(1+x^2)^2}\\ \\ &=& \frac{2-2x^2}{(1+x^2)^2}\end{array}


Nollställena är således $x=±1$.


6.6.d)

Sätt $u(v)=\arctan v$ och $v(x)=1-x^2$. Enligt kedjeregeln är derivatan


f'(x)=u'(v(x))v'(x)=\frac{1}{1+v(x)^2}\cdot (-2x)= \frac{-2x}{1+(1-x^2)^2}


Det finns alltså ett enda nollställe, nämligen $x=0$.


6.7.

Vi börjar med att fundera över hur vinkeln mellan en linje $y=kx+m$ och $x$-axeln beror på konstanterna $k$ och $m$. Om $k=0$ så är linjen parallell med $x$-axeln och i så fall skär de varandra bara i fallet $m=0$ (i vilket fall de sammanfaller). Vinkeln är då 0. Antag att $k\not=0$ och beteckna skärningspunkten med $(a,0)$. Om $x$-koordinaten ökar med 1, så ökar $y$-koordinaten med $k$ (vilket är en minskning om $k<0$). I figuren nedan ser vi att $\tan\alpha =k/1=k$.


Bild:Fig1dag13.jpg


Riktningskoefficienten $k$ är lika med derivatan av $f$ för $x=2$, som är


f'(2)=3\cdot 3\cdot 2^2-3\cdot 2\cdot 2-25=-1


Vinkeln mellan tangenten och positiva $x$-axeln är således $3\pi/4$, så den spetsiga vinkeln är $\pi/4$.


6.9.

Enligt kedjeregeln är


f'(x)=\frac{1}{1+(x^2-4)^2}\cdot 2x


varför


f'(2)=\frac{2\cdot 2}{1+0^2}=4


Eftersom $f(2)=\arctan(2^2-4)=0$ så är tangentens ekvation $y-0=4(x-2)$, dvs $y=4x-8$.


6.11.

Mellan kl 6 på morgonen och kl 6 på eftermiddagen har temperaturen ändrats med


\begin{array}{ccc} T(18)-T(6)&=&12+6\sin\frac{\pi(18-8)}{12}-12-6\sin\frac{\pi(6-8)}{12}\\ \\ &=& 6\sin\frac{5\pi}{6}-6\sin\left(-\frac{\pi}{6}\right)=3+3=6\end{array}


Medeländringen är


\frac{T(18)-T(6)}{18-6}=\frac{6}{12}=\frac{1}{2}


Derivatan är


T'(t)=6\cdot\frac{\pi}{12}\cos\left(\frac{\pi(t-8)}{12}\right)= \frac{\pi}{2}\cos\left(\frac{\pi(t-8)}{12}\right)


Förändringshastigheten kl 4 på morgonen är


T'(4)=\frac{\pi}{2}\cos\left(\frac{\pi(4-8)}{12}\right)= \frac{\pi}{2}\cos\left(-\frac{\pi}{3}\right)=\frac{\pi}{4}


På samma sätt räknar man ut förändringshastigheten kl 8 på fm och 4 på em. Den är 0 då $\pi(t-8)/12=±\pi/2$, vilket ger $t=2$ eller $t=14$, dvs kl 2 på fm och em. Enheten är i alla fallen grader per timme.

Personliga verktyg