Loading [MathJax]/jax/output/HTML-CSS/jax.js
Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

5.3: Застосування поліномів

У цьому розділі досліджуються реальні застосування поліноміальних функцій.

Приклад5.3.1

Середня ціна галона газу на початок кожного місяця за період, що починається в листопаді 2010 року і закінчується в травні 2011 року, наведені в маржі. Дані побудовані на малюнку5.3.1 та розміщені наступним поліномом третього ступеня, де t - кількість місяців, що минули з жовтня 2010 року.

p(t)=0.0080556t3+0.11881t20.30671t+3.36

Скористайтеся графіком, а потім поліномом, щоб оцінити ціну галона газу в Каліфорнії в лютому 2011 року.

рис. 5.3.1.png
Малюнок5.3.1: Встановлення ціни на газ проти місяця з кубічним поліномом.

 Month  Price  Nov. 3.14 Dec. 3.21 Jan 3.31 Mar. 3.87 Apr. 4.06 May 4.26

Рішення

Знайдіть лютий (t=4) на горизонтальній осі. Звідти намалюйте вертикальну стрілку вгору до графіка, а від цієї точки перетину - другу горизонтальну стрілку до вертикальної осі (див.5.3.2 Рис. Здавалося б, ціна за галон у лютому була приблизно$3.51.

рис. 5.3.2.png
Рисунок5.3.2: Орієнтовна ціна газу протягом лютого.

Далі ми будемо використовувати придатний поліном третього ступеня, щоб наблизити ціну за галон за лютий 2011 року. Почніть з функції, визначеної за допомогою Equation\ ref {Eq5.3.1}, і4 замінітьt.

p(t)=0.0080556t3+0.11881t20.30671t+3.36p(4)=0.0080556(4)3+0.11881(4)20.30671(4)+3.36

Використовуйте калькулятор для оцінкиp(4) (див. Малюнок5.3.3). Округлення до найближчого

рис. 5.3.3.png
Малюнок5.3.3: Оцінкаp(4).

копійки, ціна в лютому була$3.52 за галон.

Приклад5.3.2

Якщо снаряд потрапляє в повітря, його висота над землею в будь-який момент задається формулою

y=y0+v0t12gt2

де

y= висота над землею в той часt

y0= початкова висота над землею в той часt=0

v0= початкова швидкість в часіt=0

g= прискорення за рахунок сили тяжіння

t= час минув з моменту стрільби снаряда

Якщо снаряд запущений з початковою швидкістю100 метрів в секунду (100м/с) з даху8 метрів (8м) над рівнем землі, то в який час снаряд першим досягне висоти400 метрів (400м)? Примітка: Біля земної поверхні прискорення за рахунок сили тяжіння становить приблизно9.8 метри в секунду (9.8(м/с) /с або9.8 м/с 2).

Рішення

Наведено початкову висотуy0=8 m, початкова швидкістьv0=100 м/с, а прискорення за рахунок сили тяжіння -g=9.8 м/с 2. Підставте ці значення в Equation\ ref {Eq5.3.2}, а потім спростіть отримання наступного результату:

y=y0+v0t12gt2y=8+100t12(9.8)t2y=8+100t4.9t2

Введітьy=8+100t4.9t2 якY1=8+100X4.9X2 у меню Y= (див. Перше зображення на малюнку5.3.4). Після деяких експериментів ми зупинилися на параметрах WINDOW, показаних на другому зображенні на рис5.3.4. Натисніть кнопку GRAPH, щоб створити графік,y=8+100t4.9t2 показаний на третьому малюнку Рисунок5.3.4.

У цьому прикладі горизонтальна вісь насправді єt-axis. So when we set Xmin and Xmax, we’re actually setting bounds on the t-axis.

рис. 5.3.4.png
Малюнок5.3.4: Ескіз графікаy=8+100t4.9t2.

Щоб знайти, коли снаряд досягне висоти400 метрів (400м), замінюємо400y на отримання:

400=8+100t4.9t2

Введіть ліву частину Equation\ ref {Eq5.3.3}Y2 в меню Y=, як показано на першому зображенні на малюнку5.3.5. Натисніть кнопку GRAPH, щоб отримати результат, показаний на другому зображенні на малюнку5.3.5. Зверніть увагу, що є дві точки перетину, що має сенс, оскільки снаряд потрапляє на400 метри на шляху вгору і400 метрів на шляху вниз.

рис. 5.3.5.png
Малюнок5.3.5: Визначення, коли об'єкт вперше досягає400 метрів.

Щоб знайти першу точку перетину, виберіть 5:intersect з меню CALC. Натисніть ENTER у відповідь на «Перша крива», потім натисніть клавішу ENTER ще раз у відповідь на «Друга крива». Для вашої здогадки використовуйте клавіші зі стрілками, щоб перемістити курсор ближче до першої точки перетину, ніж до другої. У цей момент натисніть ENTER у відповідь на «Вгадати». Результат показаний на третьому зображенні на рис5.3.5. Снаряд спочатку досягає висоти400 метрів приблизно через5.2925359 секунди після запуску.

рис. 5.3.6.png
Малюнок5.3.6: Повідомлення про графічне рішення на домашнє завдання.

Парабола, показана на малюнку5.3.6 is not the actual flight path of the projectile. The graph only predicts the height of the projectile as a function of time.

Повідомлення про рішення домашнього завдання: Дублюйте зображення у вікні перегляду калькулятора на сторінці домашнього завдання. Використовуйте лінійку, щоб намалювати всі лінії, але від руки будь-які криві.

  • Позначте горизонтальну і вертикальнуt осі іy відповідно (див.5.3.6 Рис. Включити одиниці (секунди) і метри (м)).
  • Розмістіть параметри WINDOW в кінці кожної осі (див. Рис.5.3.6). Включити одиниці (секунди) і метри (м)).
  • Позначте кожен граф своїм рівнянням (див. Малюнок5.3.6).
  • Намалюйте пунктирну вертикальну лінію через першу точку перетину. Затіньте і позначте точку (з їїt -значенням), де пунктирна вертикальна лінія перетинаєt вісь -. Це перше рішення рівняння400=8+100t4.9t2 (див. Рис.5.3.6).

Округлення до найближчої десятої частки секунди, снаряд займає приблизноt5.3 секунди, щоб першим досягти висоти400 метрів.

Словосполучення «затінювати і позначити точку» означає заповнення точки наt-axis, then write the t-value of the point just below the shaded point.

Вправа5.3.2

Якщо снаряд запущений з початковою60 meters per second from a rooftop 12 meters above ground level, at what time will the projectile швидкістю спочатку досягають висоти150 meters?

Відповідь

3.0693987секунд

Нулі таx -перехоплення функції

Нагадаємо, щоf(x) іy є взаємозамінними. Тому, якщо нас попросять знайти, де функція дорівнює нулю, то нам потрібно знайти точки на графіку функції, які маютьy значення -значення, рівне нулю (див. Рис.5.3.7).

рис. 5.3.7.png
Малюнок5.3.7: Розташування нулів функції.

Нулі іx-intercepts

Точки, де графік перетинаєx -вісь, називаютьсяx -перехопленнями графікаf. x-value кожногоx -intercept називається нулем функціїf.

Графікf перетинаєx -вісь5.3.7 на малюнку в(3,0)(1,0), і(3,0). Тому:

  • x-перехоплення f є:(3,0),(1,0), і(3,0)
  • Нулямиf є:3,1, і3

Ключова ідея

Функція дорівнює нулю, де її графік перетинаєx вісь -.

Приклад5.3.3

Знайти нуль (и) функціїf(x)=1.5x+5.25.

Рішення

Пам'ятайте,f(x)=1.5x+5.25 іy=1.5x+5.25 рівнозначні. Ми шукаємо значенняx, що робитьy=0 абоf(x)=0. Отже, почнемо зf(x)=0, а потімf(x) замініть на1.5x+5.25.

f(x)=0 We want the value of x that makes the function equal to zero. 1.5x+5.25=0 Replace f(x) with 1.5x+5.25

Тепер вирішуємо дляx.

1.5x=5.25 Subtract 5.25 from both sides. x=5.251.5 Divide both sides by 1.5x=3.5 Divide: 5.25/1.5=3.5

Перевірка:3.5x Замініть у функціїf(x)=1.5x+5.25.

f(x)=1.5x+5.25 The original function. f(3.5)=1.5(3.5)+5.25 Substitute 3.5 for xf(3.5)=5.25+5.25 Multiply: 1.5(3.5)=5.25f(3.5)=0 Add. 

Зверніть увагу3.5, що при замініx на функцію робитьf(x)=1.5x+5.25 рівну нулю. Саме тому і3.5 називається нулем функції.

Рішення графічного калькулятора: Ми повинні бути в змозі знайти нуль, намалювавши графікf і зазначивши, де він перетинаєx вісь -. Почніть з завантаження функціїf(x)=1.5x+5.25Y1 в меню Y= (див. перше зображення на малюнку5.3.8).

Виберіть 6:ZStandard в меню ZOOM, щоб створити графікf (див. Друге зображення на малюнку5.3.8). Натисніть 2ND CALC, щоб відкрити меню РОЗРАХУВАТИ (див. Третє зображення на малюнку5.3.8). Щоб знайти нуль функціїf:

рис. 5.3.8.png
Малюнок5.3.8: Знаходження нуляf(x)=1.5x+5.25.
  1. Виберіть 2:нуль в меню РОЗРАХУВАТИ. Калькулятор відповідає, запитуючи «Ліва межа?» (Див. Перше зображення на малюнку5.3.9). За допомогою кнопки зі стрілкою вліво перемістіть курсор так, щоб він лежав зліва відx -перехопленняf і натисніть ENTER.
  2. Калькулятор відповідає, запитуючи «Right Bound?» (Див. Друге зображення на малюнку5.3.9). За допомогою кнопки зі стрілкою вправо перемістіть курсор так, щоб він лежав праворуч відx -перехопленняf і натисніть ENTER.
  3. Калькулятор відповідає, запитуючи «Вгадай?» (Див. Третє зображення на малюнку5.3.9). Поки ваш курсор лежить між лівими та праворуч позначками у верхній частині екрана (див. Третє зображення на малюнку5.3.9), у вас є дійсне припущення. Оскільки курсор вже лежить між лівою та правою межами, просто натисніть ENTER, щоб використати поточне положення курсора як ваше здогадка.
рис. 5.3.9.png
Малюнок5.3.9: Використання 2: нуль з меню РОЗРАХУВАТИ.

Калькулятор реагує наближенням нуля функції, як показано на малюнку5.3.10.

рис. 5.3.10.png
Малюнок5.3.10: 3.5є нульовим вимкненням.

Зверніть увагу, що наближення, знайдене за допомогою калькулятора, добре узгоджується з нулем, знайденим за допомогою алгебраїчної техніки.

Вправа5.3.3

Знайти нуль (и) функціїf(x)=2.6x9.62.

Відповідь

3.7

Приклад5.3.4

Скільки часу знадобиться снаряд у прикладі,5.3.2 щоб повернутися на рівень землі?

Рішення

У 5.3.2прикладі висота снаряда над землею в залежності від часу задається рівняннямy=8+100t4.9t2 Коли снаряд повертається на землю, його висота над землею буде дорівнює нулю метрів. Щоб знайти час, який це станеться, підставляємоy=0 останнє рівняння і вирішуємо дляt. 0=8+100t4.9t2Введіть рівнянняy=8+100t4.9t2Y1 в меню Y = вашого калькулятора (див. Перше зображення на малюнку5.3.11), а потім встановіть параметри WINDOW, показані на другому зображенні на малюнку5.3.11. Натисніть кнопку GRAPH, щоб створити графік функції, показаний на третьому зображенні на малюнку5.3.11.

рис. 5.3.11.png
Малюнок5.3.11: Ескіз графікаy=8+100t4.9t2.

У цьому прикладі горизонтальна вісь насправді єt-axis. So when we set Xmin and Xmax, we’re actually setting bounds on the t-axis.

Щоб знайти час, коли снаряд повертається на рівень землі, нам потрібно знайти, де графікy=8+100t4.9t2 перетинає горизонтальну вісь (в даному випадку вісь t). Виберіть 2:нуль у меню CALC. За допомогою клавіш зі стрілками перемістіть курсор трохи вліво відt -перехоплення, потім натисніть ENTER у відповідь на «Ліва межа». Наведіть курсор трохи праворуч від t-перехоплення, а потім натисніть ENTER у відповідь на «Праворуч». Залиште курсор там, де він знаходиться, і натисніть ENTER у відповідь на «Вгадати». Результат показаний на малюнку5.3.11.

  • Позначте горизонтальну і вертикальнуt осі іy відповідно (див.5.3.12 Рис. Включити одиниці (секунди) і метри (м)).
  • Розмістіть параметри WINDOW в кінці кожної осі (див. Рис.5.3.12).
  • Позначте графік його рівнянням (див. Малюнок5.3.12).
  • Намалюйте пунктирну вертикальну лінію черезt -перехоплення. Затіньте та позначтеt -value точки, де пунктирна вертикальна лінія перетинаєt вісь -. Це рішення рівняння0=8+100t4.9t2 (див. Рис.5.3.12).
рис. 5.3.12.png
Малюнок5.3.12: Повідомлення про графічне рішення на домашнє завдання.

Округляючи до найближчої десятої частки секунди, снаряд займає приблизноt20.5 секунди, щоб потрапити в землю.

Вправа5.3.4

Якщо снаряд запущений з початковою швидкістю60 meters per second from a rooftop 12 meters above ground level, at what time will the projectile return to ground level?

Відповідь

12.441734секунд