Zadanie 12c, Paper 2, maj 2022, TZ1, Matematyka AA IB HL

12 pktobliczeniowetrudne (szac.)Paper 2, maj 2022, TZ1

Wzorowane na: Matematyka AA IB HL — maj 2022, TZ1, Paper 2 (zadania wzorowane), pytanie 12(c). Treść, dane i kontekst są zmienione; sprawdzane umiejętności, format i punktacja jak w oryginale.

Darmowe konto pozwoli wrócić do niego później.

Zadanie

Wspólne informacje do wiązki zadań

The differential equation x2dy/dx = y2 − xy − 3x2 is considered for x>0 and y>3x, with y(1)=4.

Polecenie

(i) Solve the differential equation and show that y = (15x + x5)/(5 − x4) on its initial-value branch. (ii) Find the actual value y(1.4). (iii) Use the graph of this solution to explain why five Euler steps of 0.08 from (1,4) give a poor estimate at 1.4.

Korepetytor

Nie wiesz, jak ruszyć? Korepetytor zna to zadanie i poprowadzi Cię krok po kroku, bez gotowca.

Wypróbuj za darmo

3 rozmowy · bez karty · Zaloguj się

Sprawdź się

Jak poszło?

Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie

Odpowiedź z klucza

(i) With v=y/x>3, separate ∫dv/[(v−3)(v+1)]=∫dx/x\int dv/[(v-3)(v+1)]=\int dx/x. Partial fractions give 1/[(v−3)(v+1)]=14[1/(v−3)−1/(v+1)]1/[(v-3)(v+1)]=\frac14[1/(v-3)-1/(v+1)]. Integrating yields 14ln⁡((v−3)/(v+1))=ln⁡x+C\frac14\ln((v-3)/(v+1))=\ln x+C. The initial v=4 at x=1 gives C=(ln(1/5))/4. Hence (v−3)/(v+1)=x⁴/5. Substitute v=y/x and rearrange 5y−15x=x⁴y+x⁵, so y(5−x⁴)=15x+x⁵, proving the formula. Its branch is 0<x<5^(1/4), where y>3x. (ii) y(1.4)=22.77127072≈22.8. (iii) The graph becomes very steep near the vertical asymptote x=5^(1/4)≈1.49535. Slopes change rapidly on the last steps, so a step 0.08 gives substantial error (the Euler estimate is about 11.5).

Schemat punktowania

(i) M1:separate variables. A1:correct factored denominator. M1:partial fractions. A1:coefficients 1/4 and −1/4. A1:integrate to logarithms. M1:apply the initial condition. M1:combine logarithms/exponentiate. M1:substitute back v=y/x. M1:rearrange for y. A1:correct equation y(5−x⁴)=15x+x⁵ leading to the stated formula. (ii) A1:22.8. (iii) R1:rapid change of gradient over the interval OR the vertical asymptote at x=5^(1/4). Either source alternative suffices; do not require both or an additional sentence about error.

Komentarz. Paper 2: graphic display calculator and AA HL formula booklet allowed. Show mathematical setup and give three significant figures unless otherwise stated.

Umiejętności w zadaniu

Źródło: Matematyka AA IB HL — maj 2022, TZ1, Paper 2 (zadania wzorowane)

Pliki cookies

Zapisujemy na Twoim urządzeniu to, bez czego serwis nie działa, np. zalogowanie. Plików analitycznych użyjemy tylko za Twoją zgodą. Szczegóły w polityce prywatności.