Zadanie 2c, Paper 3, maj 2026, TZ3, Matematyka AA IB HL

8 pktobliczeniowetrudne (szac.)Paper 3, maj 2026, TZ3

Wzorowane na: Matematyka AA IB HL — maj 2026, TZ3, Paper 3 (zadania wzorowane), pytanie 2(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

A scanning head moves on a straight guide, with displacement measured from its central position O. One test run has x(t)=5cos⁡(3t−π/4)x(t)=5\cos(3t-\pi/4) metres for 0 ≤ t ≤ 2π/3 seconds. The general model is s(t)=Acos⁡(nt+β)s(t)=A\cos(nt+\beta), where t≥0, A,n>0 and −π≤β≤π. Write v=ds/dt and a=d²s/dt². Restoring acceleration is modelled by a=−n²s. For an observation taken at a uniformly random phase, the displacement random variable S has density fS(s)=1/[πA2−s2]f_S(s)=1/[\pi\sqrt{A^2-s^2}] for −A<s<A and zero otherwise. This density concerns random observation times, not a change to the deterministic motion law.

Polecenie

(i) Use the chain rule to establish a = v dv/ds on a monotone motion branch. (ii) Solve the resulting differential equation to prove v2 = n2(A2 − s2). (iii) Hence or otherwise find the maximum speed.

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) a=dv/dt=(dv/ds)(ds/dt)=v(dv/ds). (ii) Separate and integrate v dv=−n²s ds: v²/2=−n²s²/2+C. At a turning point s=±A and v=0, giving C=n²A²/2. Therefore v²=n²(A²−s²). Alternatively use initial data s(0)=Acosβ, v(0)=−nAsinβ to determine the same constant. The separated branch identity extends to turning points by continuity. (iii) Speed |v| is largest when s=0, giving nA. Equivalently maximize |−nAsin(nt+β)|.

Schemat punktowania

(i) A1: a valid chain-rule equality establishing the relation. (ii) M1: separate variables. A1: correct integrated quadratic relation. M1: use an initial or turning-point condition to determine the constant. A1: correct condition/substitution. A1: correct constant and resulting identity. (iii) M1: identify the maximum at s=0 or maximize the trigonometric speed factor. A1: nA. The constant may also be fixed at s=0 with v=±nA, obtained from the given trigonometric motion; award the same condition method/accuracy marks. Using a general time and sin²+cos²=1 is equally valid.

Komentarz. Paper 3: calculator and AA HL formula booklet allowed. Supply complete proofs and sufficient reasoning; numerical evidence alone does not establish a general identity.

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.