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+0.11881t2−0.30671t+3.36
Скористайтеся графіком, а потім поліномом, щоб оцінити ціну галона газу в Каліфорнії в лютому 2011 року.

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.

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+0.11881t2−0.30671t+3.36p(4)=−0.0080556(4)3+0.11881(4)2−0.30671(4)+3.36
Використовуйте калькулятор для оцінкиp(4) (див. Малюнок5.3.3). Округлення до найближчого

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+v0t−12gt2
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+v0t−12gt2y=8+100t−12(9.8)t2y=8+100t−4.9t2
Введітьy=8+100t−4.9t2 якY1=8+100∗X−4.9∗X∧2 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+100t−4.9t2 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.

Щоб знайти, коли снаряд досягне висоти400 метрів (400м), замінюємо400y на отримання:
400=8+100t−4.9t2
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.

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.

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+100t−4.9t2 (див. Рис.5.3.6).
Округлення до найближчої десятої частки секунди, снаряд займає приблизноt≈5.3 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).

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 увагу−3.5, що при замініx на функцію робитьf(x)=1.5x+5.25 рівну нулю. Саме тому і−3.5 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:

- 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.
- 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.
- 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.

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

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)=2.6x−9.62.
- 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+100t−4.9t2 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+100t−4.9t2Введіть рівнянняy=8+100t−4.9t2Y1 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.

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+100t−4.9t2 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+100t−4.9t2 (див. Рис.5.3.12).

Округляючи до найближчої десятої частки секунди, снаряд займає приблизноt≈20.5 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