Lilleheden I bjælker
Transcription
Lilleheden I bjælker
16 14 12 10 10 8 6 x5 4 2 0 2 4 6 t 8 10 12 Matematik og databehandling 2012 Løsningsark A1 til hjemmeopgaver i matematik (afleveringsdato 5/9) Opgave A.2 (a) Med tre decimaler fås skemaet Dyr Kropsvægt, K Skeletvægt, S S K Spidsmus 0.008 0.0003 Kat 5 0.35 Menneske 60 5 Hest 600 60 Elefant 7000 900 0.038 0.070 0.083 0.100 0.129 S Det ses, at forholdet K vokser, når kropsvægten vokser. Jo større dyret er, jo større er dets relative skeletvægt altså. (b) Med tre decimaler fås skemaet Dyr Kropsvægt, K Skeletvægt, S S K 1.09 Spidsmus 0.008 0.0003 Kat 5 0.35 Menneske 60 5 Hest 600 60 Elefant 7000 900 0.058 0.061 0.058 0.056 0.058 S er nogenlunde konstant, hvilket betyder, at S med god tilnærmelse Det ses, at forholdet K 1.09 er proportional med K 1.09 . (c) Vi får 0.058 + 0.061 + 0.058 + 0.056 + 0.058 = 0.058 5 og dermed med god tilnærmelse S = 0.058 K 1.09 . For spidsmus fås derfor den forventede skeletvægt S = 0.058 · 0.0081.09 = 0.0003. b= På samme vis fås de andre forventede værdier af S (angivet i skemaet). Dyr Kropsvægt, K Skeletvægt, S Skeletvægt, S (forventet) Spidsmus 0.008 0.0003 0.0003 Kat 5 0.35 0.34 Menneske 60 5 5 Hest 600 60 62 Elefant 7000 900 902 Det ses, at der er meget god overensstemmelse mellem de målte og forventede værdier af S. 1 Løsningsark A1 Matematik og databehandling 2012 (d) Vi har S = 0.058 K 1.09 . Hvis et dyr er dobbelt så tungt som et andet, så vil vi ifølge Sætning A.1.9 forvente, at dets skelet er 21.09 = 2.13 gange tungere. (e) For Baluchiterium fås en skeletvægt på S = 0.058 · 300001.09 = 4400 kg, dvs. 4.4 tons. Dette svarer til 4.4 30 = 0.15, dvs. 15% af dens vægt. (f) Med S = 10 kg fås 10 = 0.058 K 1.09 K 1.09 = ⇔ 10 = 172 0.058 ⇔ K = 1721/1.09 = 113 kg. Opgave A.4 (a) Ved at tage logaritmen på begge sider af ligningen fås Ea Ea = ln A + ln exp − ln k = ln A exp − RT RT = ln A − Ea Ea 1 1 =− · + ln A = a · + b, RT R T T med a=− Ea R og b = ln A. (b) Her er to forskellige metoder (I og II) til at bestemme Ea . Den første benytter svaret til (a) og er den “smarteste” metode, mens den anden metode er mere direkte. (I) Ifølge (a) er Ea = −Ra, så vi ønsker først at bestemme a. Dette gøres ved at indsætte de to målepunkter i ligningen ln k = a · T1 + b. Vi finder ln 5 · 10−6 = a a +b= +b 273 + 15 288 og ln 6 · 10−4 = a a +b= + b. 273 + 60 333 Trækker vi anden ligning fra første, så får vi −6 ln 5 · 10 −4 − ln 6 · 10 =a 1 1 − 288 333 , dvs. (ved at bruge logaritmeregnereglerne) ln 5 · 10−6 − ln 6 · 10−4 ln 5 − ln 6 − 2 ln 10 = = −10203. a= 1 1 1 1 288 − 333 288 − 333 Dermed er Ea = −Ra = 8.31 · 10203 = 84787. 2 Løsningsark A1 Matematik og databehandling 2012 (II) Ved at indsætte de to målepunkter i ligningen Ea k = A exp − RT fås −6 5 · 10 Ea = A exp − R(273 + 15) Ea = A exp − 288 R Ea = A exp − . 333 R og 6 · 10−4 = A exp − Ea R(273 + 60) Ved at dividere den anden ligning med den første, får vi Ea A exp − 333 6 · 10−4 R . = Ea 5 · 10−6 A exp − 288 R Da ex ey = ex−y fås heraf, at Ea Ea Ea Ea − − − = exp 120 = exp − 333 R 288 R 288 R 333 R Ea 1 1 = exp − . R 288 333 Ved at tage logaritmen på begge sider fås så 1 1 Ea − ln 120 = R 288 333 og dermed Ea = Opgave A.7 ln 120 · R ln 120 · 8.31 = 86787. 1 1 1 = 1 288 − 333 288 − 333 Se evt. Afsnit A.3 og A.4 for regneregler for differentiation og integration. (a) Differentiation af produktet f (x) = e−x · sin x giver f ′ (x) = −e−x · sin x + e−x · cos x. (b) Differentiation af den sammensatte funktion f (x) = ln(x2 + 1) giver f ′ (x) = x2 2x 1 · 2x = 2 . +1 x +1 e2x x5 giver 2e2x · x5 − e2x · 5x4 e2x (c) Differentiation af kvotienten f (x) = f ′ (x) = x10 = · x4 (2x − 5) e2x (2x − 5) = . x10 x6 (d) Vi har Z 0 (e) Vi har Z 0 1 2 2 e−5x dx = − 51 e−5x 0 = − 15 e−5·2 − − 15 e0 = 1 5 1 − e−10 . 1 (L + 2Ix + 3F x2 + 7Ex6 ) dx = (Lx + Ix2 + F x3 + Ex7 ) 0 = L + I + F + E. 3