12.6  Andere toepassingen >
1
a

Een cirkel met straal 3 heeft op hoogte x boven het middelpunt, breedte 9 x 2 .
De doorsnede van een kruisgewelf van hoogte 3 met een vlak op hoogte x is een vierkant met zijden 2 9 x 2 als doorsnede. De oppervlakte hiervan is ( 2 9 x 2 ) 2 .

b

0 3 4 ( 9 x 2 ) d x = [ 4 ( 9 x 1 3 x 3 ) ] 0 3 = 72

2
a

De doorsnede op hoogte y is een gebied tussen twee concentrische cirkels, de een met straal x 1 en de ander met straal x 2 . In de figuur hieronder links is een bovenaanzichtgetekend. Het middelpunt van de twee concentrische cirkels is het punt op de y -as op hoogte y . Er geldt: O ( y ) = π x 2 2 π x 1 2 , dus O ( y ) = π ( x 2 x 1 ) ( x 2 + x 1 ) .
Met behulp van de figuur hieronder rechts zie je: x 2 = 4 + 4 y 2 en x 1 = 4 4 y 2 , dus x 2 x 1 = 2 4 y 2 en x 2 + x 1 = 8 , dus O ( y ) = 16 π 4 y 2 .
De twee figuren zijn niet op dezelfde schaal getekend.

b

315,827... .

c

De cirkel met middelpunt O en straal 2 heeft vergelijking x 2 + y 2 = 4 . Voor de punten ( x , y ) op het deel boven de x -as geldt: y = 4 x 2 . De oppervlakte tussen de grafiek van y = 4 x 2 en de x -as is: 2 2 4 x 2 d x . De uitkomst is de oppervlakte van een halve cirkel met straal 2 , dus 2 π .

d

16 π 2 π = 32 π 2 .

e

De hartomtrek van de torus is 2 π 4 en de cirkel heeft oppervlakte π 4 . De cilinder heeft dan inhoud 8 π 4 π = 32 π 2 . Klopt.

3
a

v ( t ) = a f e f t en f v ( t ) + 10 = f ( 10 f a e f t ) + 10 = f a e f t , beide zijn gelijk.

b

a e f t is op den duur verwaarloosbaar, dus 10 f = 5 , dus f = 2 .

c

v ( t ) = 5 a e 2 t en v ( 0 ) = 3 , dus a = 2 .

d

s ( t ) = 0 t ( 5 2 e 2 t ) d t = [ 5 t + e 2 t ] 0 t = 5 t + e 2 t 1 .

4
a

Q ( s ) = 0 s 6 e 1 2 t d t = 12 12 e 1 2 s

b

12 μC. Deze correspondeert met de oppervlakte onder de grafiek van i op het interval [0 , > .

c

12 e 1 2 s = 0,1 12 , dus s = 2 ln ( 10 ) = 4,61 .

5
a

d d t ( 9,8 t 2000 ln ( 12.700 124 t ) ) = 9,8 2000 124 12.700 124 t , klopt.
v ( 0 ) = 0 , dus c = 2000 ln ( 12.700 ) 18900 .

b

De brandstoftank is leeg als t = 12.700 4040 124 70 . De snelheid is dan v ( 70 ) 1616 m/s, dus ongeveer 5800 km/u.

c

Dan moet je 0 70 v ( t ) d t uitrekenen. Dit levert met de GR ongeveer 41 km op.

De lengte van een kromme
6
a

x ( t ) = 1 + cos ( t ) en y ( t ) = sin ( t ) , dus ( v ( t ) ) 2 = ( 1 + cos ( t ) ) 2 + sin 2 ( t ) ) = 2 + 2 cos ( t ) = = 2 + 2 ( 2 cos 2 ( 1 2 t ) 1 ) = 4 cos 2 ( 1 2 t ) , klopt.

b

0 π | 2 cos ( 1 2 t ) | d t = 0 π 2 cos ( 1 2 t ) d t = [ 4 sin ( 1 2 t ) ] 0 π = 4 en
π 2 π | 2 cos ( 1 2 t ) | d t = π 2 π 2 cos ( 1 2 t ) d t = [ 4 sin ( 1 2 t ) ] π = 4 , dus de lengte van de weg is 8 .

7
a

De relatie tussen de eerste en de tweede coördinaat van de punten van de baan van het bewegend punt en van de grafiek van de functie is hetzelfde.

b

0 4 1 + ( 1 1 2 x ) 2 d x = 0 4 1 + 2 1 4 x d x = [ 8 27 ( 1 + 2 1 4 x ) 1 1 2 ] 0 4 = 8 27 ( 10 10 1 ) .

8
a

f ( 0 ) = 1 1 a = 1 a = 1

b

De hoogte van de palen is f ( 1 ) = 1 2 ( e + e 1 ) .

c

f ( x ) 2 = 1 4 ( e 2 x + e 2 x ) 1 2 , dus f ( x ) 2 + 1 = 1 4 ( e x + e x ) 2 ; het klopt dus.

d

1 1 1 + f ( x ) 2 = 1 1 f ( x ) d x = [ 1 2 e x 1 2 e x ] 1 1 = e e 1 .

Zwaartepunten
9

We nemen de afstanden 'links' van M positief.
De afstand is: k = 1 n x k m k k = 1 n m k = 1 1 2 + 3 3 + 4 1 1 2 1 2 + 3 + 1 1 2 = 3,1 .

10
a

x 6 4 = 2 3 x , 2 3 x Δ x .

b

0 6 2 3 x 2 d x = [ 2 9 x 3 ] 0 6 = 48 .

c

Dit volgt uit het feit dat de 'meetkundige' zwaartelijnen elkaar verdelen in de verhouding 1 : 2 .

11
a

2 3 π

b

De straal van de schijf is 1 h 2 , dus de schijf heeft massa π ( 1 h 2 ) Δ h .

c

De schijf op afstand h ten opzichte van M heeft moment: h π ( 1 h 2 ) Δ h .

d

0 1 h π ( 1 h 2 ) d h = [ π ( 1 2 h 2 1 4 h 4 ) ] 0 1 = 1 4 π , dus het zwaartepunt ligt op 1 4 π 2 3 π = 3 8 van M .

12
a

We vervangen de kegel door een stapel schijven van dikte Δ x die precies op hun gemiddelde hoogte dezelfde doorsnede hebben als de kegel. Een schijf waarvan de gemiddelde hoogte op x eenheden van de top ligt, heeft straal x h r , dus massa π r 2 x 2 h 2 Δ x .
Bij het nemen van de limiet gaat π x r 2 x 2 h 2 Δ x over in de integraal 0 h x π r 2 x 2 h 2 d x .

b

0 h x π r 2 x 2 h 2 d x = [ π r 2 x 4 4 h 2 ] 0 h = 1 4 π r 2 h 2 . De inhoud van de kegel is 1 3 π r 2 h , dus het zwaartepunt ligt op 1 4 π r 2 h 2 1 3 π r 2 h = 3 4 h van de top.