Zadanie 2d, Paper 3, maj 2025, TZ1, Matematyka AA IB HL

6 pktobliczeniowetrudne (szac.)Paper 3, maj 2025, TZ1

Wzorowane na: Matematyka AA IB HL — maj 2025, TZ1, Paper 3 (zadania wzorowane), pytanie 2(d). 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

To compare bends in planar profiles, use the curvature κ(x)=∣f′′(x)∣[1+(f′(x))2]3/2\kappa(x)=\frac{|f\prime\prime(x)|}{[1+(f\prime(x))^2]^{3/2}} for a twice-differentiable function f. Write κmax⁡\kappa_{\max} for its greatest curvature. Investigate straight lines, parabolas, logarithmic and exponential profiles, and a circular arc.

Polecenie

The logarithmic profile used for comparison is v(x) = 2ln x, x > 0.

For w(x) = ex/2, x∈Rx\in\mathbb R, you are given κ(x)=2ex/2(4+ex)3/2\kappa(x)=\frac{2e^{x/2}}{(4+e^x)^{3/2}} and κ′(x)=ex/2(4−2ex)(4+ex)5/2\kappa\prime(x)=\frac{e^{x/2}(4-2e^x)}{(4+e^x)^{5/2}}.

(i) Show that κmax⁡=39\kappa_{\max}=\frac{\sqrt3}{9}.

(ii) Suggest a geometric reason why v and w have the same maximum curvature.

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) The exponential factor is never zero. A stationary point therefore satisfies ex = 2, so x = ln 2. Curvature tends to zero at both infinite ends and its derivative changes from positive to negative at this point, so it is the maximum. Its value is 22/(4+2)3/2=1/(33)=3/92\sqrt2/(4+2)^{3/2}=1/(3\sqrt3)=\sqrt3/9. (ii) The two functions are inverses: their graphs are reflections in y=x. A reflection preserves the amount of geometric bending.

Schemat punktowania

(i) M1: set derivative equal to zero. A1: correct critical equation or x=ln2. M1: substitute into curvature. A1: correct simplified surd value before rationalization. A1: complete derivation of sqrt(3)/9; a correct prior surd simplification from (c) may be referenced. (ii) R1: inverse graphs/reflection preserve curvature. In (i), decimal-only work is capped at M1 A0 M0 A0 A0. For (ii), stating that the functions are inverses, that the graphs are reflections in y=x, or that they have the same shape is sufficient for R1.

Komentarz. Paper 3: calculator use is permitted, but reasoning must be shown. Exact equivalent forms and appropriate numerical answers to three significant figures are accepted unless stated otherwise.

Umiejętności w zadaniu

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.