Periodieke functies > Periodieke modellen
123456Periodieke modellen

Antwoorden van de opgaven

Opgave V1
a

Periode: `12,25` uur, amplitude: `0,9` en evenwichtslijn: `y = text(-)0,1` .

b

De formule is bijvoorbeeld van de vorm `y = a sin(b(x + c)) + d` .

De evenwichtslijn is `y = text(-)0,1` , dus `d = text(-)0,1` .

De amplitude is `0,9` , dus `a = 0,9` .

De periode is `12,25` , dus `b = (2pi)/(12,25) ~~ 0,52` .

Hoogwater moet bij `t = 6` zitten. Het direct ervoor liggende punt op de evenwichtsstand zit daar een kwart periode voor. Dit is bij `t = 6 - 3,0625 ≈2,94` . Dit betekent dat `c~~text(-)2,94` .

Een bijpassende formule is `h(t) ≈ 0,9 sin(0,52(t - 2,94)) - 0,1` .

c

Het is een rekenmodel voor de waterstand van Harlingen. Je kunt er tijdstippen van hoog- of laagwater mee berekenen.

Opgave 1
a

De periode is de tijd tussen twee opeenvolgende toppen:
`6,125 +6,125 =12,25` uur.
De evenwichtsstand is het gemiddelde waterpeil, dit is het gemiddelde van hoogwater ( `+100` cm boven NAP) en laagwater ( `text(-)80` cm boven NAP). Dit is `10` cm.
De amplitude is het hoogteverschil tussen hoogwater en gemiddelde waterhoogte, dit is `90` cm.

b

Hoogwater moet bij `t = 6` zitten. Het direct ervoor liggende punt op de evenwichtsstand zit daar een kwart periode voor. Dit is bij `t = 6 - 1/4*12,25 ~~ 2,94` . De grafiek gaat daar omhoog. De horizontale verschuiving ten opzichte van de grafiek van `y = sin(x)` is daarom ongeveer `2,94` . Dit betekent dat `c ~~ 2,94` .

Opgave 2
a

`y = 4 sin(x)`

b

`y = 20 + 10 sin(x)`

c

`y = 4 sin(1/2 x)`

d

`y = 10 + 5 sin(π/5 (x - 2))`

Opgave 3
a

De periode is `8` en `x - 1 - 8 = x - 9` .

b

Elk functievoorschrift `y = 125 sin((pi)/4(x - 1 + k*8))+175` met `k` een geheel getal is goed.

Opgave 4

Uit de figuur lees je af: periode `8,5 - 2,5 = 6` , amplitude `10/2 = 5` , evenwichtsstand `y = (3+text(-)7)/2 = text(-)2` en horizontale verschuiving `1` .
Dus je krijgt: `y = text(-)2 + 5 sin(1/3 π(x - 1))` .

Opgave 5
a

De periode is `24` , de evenwichtslijn is `y = (10 + 26)/2 = 18` en de amplitude is `26 - 18 = 8` .

b

Bijvoorbeeld `y = 18 + 8 sin(π/12 (x - 7))` .

c

`f(12)≈25,73` , `f(12,25)≈25,85` , `f(12,5)≈25,93` , `f(12,75)≈25,98` en `f(13)=26` .

d

`f(x) = 20` geeft met de GR: `x ~~ 8,0 vv x ~~ 18,0` .
Oplossing ongelijkheid: `8,0 < x < 18,0 + k*24` .

Opgave 6
a

De periode is `4π` , de amplitude is `(4-0)/2 = 2` en de evenwichtslijn is `y = 4-2 = 2` .
Het beginpunt van de sinus op de evenwichtslijn is bij `x = π` (op een vierde van de periode).

Dus `y = 2 sin(0,5(x - π)) + 2` .

b

De omtrek is `2π*2 = 4pi` .

c

Voer in: `y_1 = 2 sin(0,5 (x-π ))+2` en `y_2 = 3` met venster `0 le x le 4pi` bij `0 le y le 4` .

Snijpunten bij `x ~~ 4,19` en `x ~~ 8,38` .

De lengte van lijnstuk `AB` is ongeveer `8,38 - 4,19 = 4,19` .

d

De punten `A` en `B` liggen symmetrisch ten opzichte van `x = 2π` en op de grafiek.
De `x` -coördinaat van `A` ligt op `x = 2pi-2` en die van `B` ligt op `x = 2pi+2` .
Invullen in de formule geeft `A ≈ (2π-2; 3,08)` en `B ≈ (2π+2; 3,08)` .

Opgave 7

De formule is van de vorm: `h = a*sin(b(t-c)) + d` .
De periode is de tijd tussen twee opeenvolgende toppen, dit is het verschil tussen 3:25 uur en 15:28 uur. Dit is 12:03 uur of `12,05` uur. Dit betekent dat `b = (2pi)/(12,05) ~~ 0,52` .
De evenwichtsstand is het gemiddelde waterpeil, dit is het gemiddelde van hoogwater ( `+90` cm boven NAP) en laagwater ( `text(-)110` cm boven NAP). Dit is `text(-)10` cm. Dit geeft `d = text(-)10` .
De amplitude is het hoogteverschil tussen hoogwater en gemiddelde waterhoogte, dit is `100` cm. Dit geeft `a = 100` .
Hoogwater moet bij `t = 3,42` zitten. Het direct ervoor liggende punt waar de grafiek stijgend door de evenwichtsstand gaat, zit daar een kwart periode voor. Dit is bij `t = 3,42 - 1/4*12,05 ≈ 0,24` . Dit betekent dat `c~~0,40` .
Dus `h ≈ 100 sin(0,52(t - 0,40)) - 10` .

Opgave 8
a

`a = 3` , omdat de amplitude `3` is.
`d = text(-)1` , omdat de evenwichtsstand `text(-)1` is.
`b = (2pi)/pi = 2` , omdat de periode `2` is.
Er is een maximum bij `x = pi/2` . Het direct ervoor liggende punt waarbij de grafiek stijgend door de evenwichtsstand gaat, zit daar een kwart periode voor. Dit betekent dat `c = 1/2 pi - 1/4 pi = 1/4 pi` .
De formule is: `y = 3 sin(2(x - pi/4)) - 1` .

b

`a = 5` , omdat de amplitude `5` is.
`d = 2` , omdat de evenwichtsstand `2` is.
`b = (2pi)/2 = pi` , omdat de periode `2` is.
Er is een maximum bij `x = 1,5` . Het direct ervoor liggende punt waarbij de grafiek stijgend door de evenwichtsstand gaat, zit daar een kwart periode voor. Dit betekent dat `c = 1,5 - 0,25*2 = 1` . Dit betekent dat `c = 1` .
De formule is: `y = 5 sin(pi(x - 1)) + 2` .

c

`a = 2` , omdat de amplitude `2` is.
`d = 0` , omdat de evenwichtsstand `0` is.
`b = (2pi)/6 = 1/3 pi` , omdat de periode `2` is.
Er is een minimum bij `x = 3` . Het direct ervoor liggende punt waarbij de grafiek stijgend door de evenwichtsstand gaat, zit daar een kwart periode na. Dit betekent dat `c = 3 + 0,25*6 = 4,5` .
De formule is: `y = 2 sin(pi/3 (x - 4,5))` .

Opgave 9

De formules zijn van de vorm `y = a*sin(b(x-c)) + d` .
`y_1` : max. `3` , min. `text(-)5` , de amplitude `a = 4` en de evenwichtsstand `d = text(-)1` . De periode is `4` , dit geeft `b = (2pi)/4 = 1/2 pi` .
De horizontale verschuiving ten opzichte van `y = sin(x)` is `2` , want bij `x = 2` gaat de grafiek door de evenwichtsstand omhoog.
`y_1 = 4 sin( 1/2 π(x - 2)) - 1`
`y_2` : max. `4` , min. `text(-)4` , de amplitude is `a = 4` en de evenwichtsstand `d = 0` . De halve periode is `10` , de periode is `20` . Dit betekent dat `b = (2pi)/20 = 1/10 pi` .
De horizontale verschuiving ten opzichte van `y = sin(x)` is `0` , want bij `x = 0` gaat de grafiek door de evenwichtsstand omhoog.
`y_2 = 4 sin(1/10 pi * x)`
`y_3` : max. `6` , min. `2` , de amplitude `a = 2` en de evenwichtsstand `d = 4` . De periode is `5` , `b = (2pi)/5 = 2/5 pi` .
De horizontale verschuiving ten opzichte van `y = sin(x)` is `0` , want bij `x = 0` gaat de grafiek door de evenwichtsstand omhoog.
`y_3 = 2 sin(2/5 pi * x) + 4`
`y_4` : max. `7` , min. `3` , de amplitude `a = 2` en de evenwichtsstand `d = 5` . De periode is `8` , `b = (2pi)/8 = 1/4 pi` .
De horizontale verschuiving ten opzichte van `y = sin(x)` is `text(-)4` , want bij `x = text(-)4` gaat de grafiek door de evenwichtsstand omhoog.
`y_4 = 2 sin(1/4 pi(x + 4)) + 5`

Opgave 10
a

`f(x) = 2 sin(2(x - 1/6 π)) + 1`

b

`f(0) ~~ text(-)0,73`

c

`x ~~ 0,26 + k*pi vv x ~~ 2,36 + k*pi`

Opgave 11
a

`h_C = 10 + 4 sin(3,6) ≈ 8,23` m.

b

`h_C(t) = 10 + 4 sin((2π)/8 t)`

c

`h_C(t) = 10 + 4 sin(1/4π t)` , dus `h_C(65) ≈ 12,83` m.

d

`h_C = 12` geeft met de GR `t ~~ 0,667 + k*8 ∨ t ~~ 3,333 + k*8` .
Je zit dus elk rondje `3,333 - 0,667 = 2,667 ~~ 2,7` s boven de `12` m.

Opgave 12Temperatuur zeewater
Temperatuur zeewater
a

De formule is van vorm: `T = a*sin(b(t - c)) + d` .
De periode is `12` , zodat `b = (2pi)/12 = 1/6pi` .
De evenwichtsstand is `d = (6+22)/2 = 14` .
De amplitude is `a = 22-14 = 8` .
Bij 1 maart hoort `t = 2` en bij 1 september hoort `t = 8` .
De horizontale verschuiving is `(2+8)/2 = 5` ten opzichte van de standaardsinus, want bij die `x` -waarde hoort een punt op de evenwichtsstand waarin de grafiek omhooggaat.
De formule wordt: `T = 8 sin(1/6 pi(t - 5)) + 14` .

b

`T(9) ~~ 21` , de temperatuur is op 1 oktober ongeveer `21`  °C.

c

`T = 16 + 8 sin(1/6 pi(t - 5))`

Opgave 13Ventiel fietsband
Ventiel fietsband
a

Let op: neem de diameter van het wiel.
De omtrek van het wiel is `0,9pi` m. In één uur draait het wiel en dus ook het ventiel `15000/(0,9pi)~~5305` keer rond. Dit is ongeveer `1,5` keer per seconde.

b

De formule is van de vorm: `h = a*sin(b(t - c)) + d` .
De periode is `1/(1,5) = 2/3` seconde, zodat `b = (2pi)/(2/3) = 3pi` .
De evenwichtsstand is `(5+85)/2 = 45` cm, zodat `d = 45` .
De amplitude is `85-45 = 40` cm, zodat `a = 40` .
Omdat het ventiel op `t = 0` op `45` cm (evenwichtsstand) zit en omhoog beweegt, geldt dat `c = 0` .
De formule is: `h = 40 sin(3π*t) + 45` .

Opgave 14
a

Doen.

b

Periode `24` , amplitude `50` , evenwichtslijn `y = 350` en `26` eenheden naar rechts verschoven. Dus `f(x) = 350 + 50 sin((2π)/24 (x - 26))` .

c

`f(50)=350` , `f(51)≈351,29` en `f(52)=352,5` .

d

`f(x) = 325` geeft `x = k*24 ∨ x = text(-)8 + k*24` .

Opgave 15

`y = 10 + 7 1/2 sin((2π)/10 (x + 5))`
`y = 10 + 7 1/2 sin((2π)/10 (x - 5))`

Opgave 16
a

`12` keer per minuut.

b

Bepaal eerst amplitude en evenwichtslijn. Venster bijvoorbeeld `0 le x le 10` bij `4,5 le y le 5,5` .

c

`V = 4,95 + 0,25 sin((2π)/5 t)`

verder | terug