2 Kromming van een geparametriseerde kromme in het vlak. Veronderstel dat een kromme in het vlak gegeven is door een parametervoorstelling

Vergelijkbare documenten
2 Kromming van een geparametriseerde kromme in het vlak

Studiewijzer Calculus 1 voor Bouwkunde (2DB80), cursus 2008/2009

Studiewijzer Calculus 1 voor Bouwkunde (2DB80) cursus 2011/2012

Over de functies arcsin, arccos en arctan

Studiewijzer Wiskunde 1 voor B(2DB00, 2DB30), cursus 2005/2006

Eindexamen wiskunde B 1-2 vwo I

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN

8.0 Voorkennis. Voorbeeld 1: Bereken het snijpunt van 3x + 2y = 6 en -2x + y = 3

WI1708TH Analyse 3. College 5 23 februari Challenge the future

wiskunde B pilot vwo 2017-II

De parabool en de cirkel raken elkaar in de oorsprong; bepaal ook de coördinaten van de overige snijpunten A 1 en A 2.

Eindexamen havo wiskunde B pilot 2013-I

Vraag Antwoord Scores ( ) ( ) Voor de waterhoogte h geldt: ( 2h+ 3h 2h

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica. Tentamen Calculus C (2WCB1) op zaterdag 25 januari 2014, 9:00 12:00 uur

Radboud Universiteit Nijmegen Tentamen Calculus 1 NWI-NP003B 4 januari 2013,

wiskunde B pilot havo 2015-I

wiskunde B pilot vwo 2016-II

Calculus I, 19/10/2015

college 2: partiële integratie

2010-I. A heeft de coördinaten (4 a, 4a a 2 ). Vraag 1. Toon dit aan. Gelijkstellen: y= 4x x 2 A. y= ax

Vraag Antwoord Scores

Centrale Commissie Voortentamen Wiskunde Uitwerkingen Voortentamen Wiskunde B 11 juni 2012

e x x 2 cos 2 (sin t) cos(t) dt

15.0 Voorkennis. Herhaling rekenregels voor differentiëren: (somregel) (productregel) (quotiëntregel) n( x) ( n( x))

Examen VWO. wiskunde B (pilot) tijdvak 2 woensdag 18 juni uur

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica

KWADRATISCHE VERGELIJKINGEN, HET GULDEN ZADELVLAK, EN DE REGELMATIGE VIJFHOEK.

11.1 De parabool [1]

wiskunde B pilot vwo 2017-I

1. (a) Gegeven z = 2 2i, w = 1 i 3. Bereken z w. (b) Bepaal alle complexe getallen z die voldoen aan z 3 8i = 0.

Uitwerkingen tentamen Wiskunde B 16 januari 2015

(10 pnt) Bepaal alle punten waar deze functie een relatief extreem of een zadelpunt heeft. Opgave 3. Zij D het gebied gegeven door

12.0 Voorkennis. Voorbeeld 1: Los de vergelijking sin(a) = 0 op. We zoeken nu de punten op de eenheidscirkel met y-coördinaat 0.

opdrachten bij hoofdstuk 7 Lijnen cirkels als PDF

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica. Uitwerking Tentamen Calculus, 2DM10, maandag 22 januari 2007

Toets 4 Calculus 1 voor MST, 4501CALC1Y woensdag 2 november 2016; 13:30-15:30 uur

Eindexamen wiskunde B1-2 vwo 2001-I

Definitie van raaklijn aan cirkel: Stelling van raaklijn aan cirkel:

Examen havo wiskunde B 2016-I (oefenexamen)

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica

Buiging van een belaste balk

Topologie in R n 10.1

TOELATINGSEXAMEN ANALYSE BURGERLIJK INGENIEUR EN BURGERLIJK INGENIEUR ARCHTECT - 3 JULI 2003 BLZ 1/8

Functies van één veranderlijke

Paragraaf 8.1 : Lijnen en Hoeken

Examen VWO. Wiskunde B Profi

Tentamen Calculus 2 25 januari 2010, 9:00-12:00 uur

Meer over vlakke krommen

Korte handleiding Maple bij de cursus Meetkunde voor B

OEFENPROEFWERK VWO B DEEL 3

Vraag Antwoord Scores. Het verschil is (0,0017 uur, dat is) 6 seconden (of nauwkeuriger) 1

Krommen in de ruimte

Toegepaste wiskunde. voor het hoger beroepsonderwijs. Deel 2 Derde, herziene druk. Uitwerking herhalingsopgaven hoofdstuk 6

Correctievoorschrift VWO

Toegepaste Wiskunde. voor het hoger beroepsonderwijs. Correcties en aanvullingen (mei 2009) HBuitgevers, Baarn

6.0 Differentiëren Met het differentiequotiënt bereken je de gemiddelde verandering per tijdseenheid.

Paragraaf 7.1 : Lijnen en Hoeken

6. Toon aan dat voor alle 2]0; ß [ geldt dat sin <<tan Onderstel dat de functie f afleidbaar in ]a; +1[ is en dat Toon aan dat!+1 f ) = A.!+1 f

Antwoorden. 1. Rekenen met complexe getallen

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica. Tentamen Basiswiskunde, 2DL03, woensdag 1 oktober 2008, uur.

Eindexamen vwo wiskunde B pilot 2014-I

P is nu het punt waarvan de x-coördinaat gelijk is aan die van het punt X en waarvan de y-coördinaat gelijk is aan AB (inclusief het teken).

Vergelijkingen van cirkels en lijnen

1a Laat x variëren van 0 tot 2; kies een willekeurige maar wel vaste x tussen 0 en 2; de bijbehorende y varieert van 0 tot

Tentamen Wiskunde B. Het gebruik van een mobiele telefoon of andere telecommunicatieapparatuur tijdens het tentamen

Functies van één veranderlijke

Examen VWO. wiskunde B (pilot) tijdvak 2 woensdag 18 juni uur. Achter dit examen is een erratum opgenomen.

Hertentamen WISN102 Wiskundige Technieken 2 Di 17 april 13:30 16:30

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica. Tentamen Functietheorie (2Y480) op 23 januari 2002,

TECHNISCHE UNIVERSITEIT EINDHOVEN Faculteit Wiskunde en Informatica

Vraag Antwoord Scores ( ) ( ) Voor de waterhoogte h geldt: ( 2h+ 3h 2h

Oefenzitting 2: Parametrisaties.

Proeftoets 3 Calculus 1 voor MST, 4051CALC1Y dinsdag 31 oktober (Leids) studentnummer: A (Keijzer) / B (Kooij) / C (Weber) / D (van den Dries)

== Uitwerkingen Tentamen Analyse 1, WI1600 == Maandag 10 januari 2011, u

Technische Universiteit Delft Tentamen Calculus TI1106M - Uitwerkingen. 2. Geef berekeningen en beargumenteer je antwoorden.

Opgaven Functies en Reeksen. E.P. van den Ban

Achter het correctievoorschrift is een aanvulling op het correctievoorschrift opgenomen.

K.0 Voorkennis. Herhaling rekenregels voor differentiëren:

Paragraaf 11.0 : Voorkennis

15.1 Oppervlakten en afstanden bij grafieken [1]

wiskunde B pilot vwo 2017-II

Toets 3 Calculus 1 voor MST, 4051CALC1Y dinsdag 31 oktober 2017, 13:30 16:30 uur

Correctievoorschrift VWO. Wiskunde B Profi (oude stijl) Voorbereidend Wetenschappelijk Onderwijs. Tijdvak 1

Voorbeeldopgaven Meetkunde voor B

Examen VWO. wiskunde B1,2

10.0 Voorkennis. Herhaling van rekenregels voor machten: a als a a 1 0[5] [6] Voorbeeld 1: Schrijf als macht van a:

10.0 Voorkennis. y = -4x + 8 is de vergelijking van een lijn. Hier wordt y uitgedrukt in x.

Eindexamen wiskunde B1-2 vwo 2007-II

Math D2 Gauss (Wiskunde leerlijn TOM) Deelnemende Modules: /FMHT/ / A. Oefententamen #1 Uitwerking.

Oefenexamen 2 H1 t/m H13.2 uitwerkingen. A. Smit BSc

De wortel uit min één, Cardano, Kepler en Newton

Tentamen Wiskunde B. Het gebruik van een mobiele telefoon of andere telecommunicatieapparatuur tijdens het tentamen

De parabool en de cirkel raken elkaar in de oorsprong; bepaal ook de coördinaten van de overige snijpunten A 1 en A 2.

wiskunde B vwo 2017-I

Antwoordmodel VWO wb I. Verschuivend zwaartepunt. Maximumscore 3 3 = 1. d T = ,2 (cm) Maximumscore 4. Dus d T = = Maximumscore 4

Vectoranalyse voor TG

wiskunde B havo 2017-II

Verloop van goniometrische en cyclometrische functies

( ) wiskunde B pilot vwo 2016-I. Kettinglijn = 1. Hieruit volgt e = 4. Dus x = ln(4) (of een gelijkwaardige uitdrukking) 1. De y-coördinaat van T is 3

1e bachelor ingenieurswetenschappen Modeloplossing examen oefeningen analyse I, januari y = u sin(vt) dt. wordt voorgesteld door de matrix

Transcriptie:

TU/e technische universiteit eindhoven Kromming Extra leerstof bij het vak Wiskunde voor Bouwkunde (DB00) 1 Inleiding De begrippen kromming en kromtestraal worden in het boek Calculus behandeld in hoofdstuk 11. Daar worden deze begrippen echter algemeen voor ruimtelijke krommen behandeld. Wij beperken ons tot het eenvoudiger geval van een vlakke kromme, en leiden eerst een formule voor de kromming af voor het geval de kromme in parametervoorstelling is gegeven. Daarna bekijken we het speciale geval dat de kromme een deel is van de grafiek y = f(x). De begrippen kromming en kromtestraal spelen bijvoorbeeld een rol bij het beschrijven van de doorbuiging van balken. Kromming van een geparametriseerde kromme in het vlak Veronderstel dat een kromme in het vlak gegeven is door een parametervoorstelling { x = x (t) y = y (t) In een punt P = (x (t), y (t)) van de kromme maakt de raakljn een hoek ϕ met de x-as, en in het punt Q = (x (t + t), y (t + t)) is dit ϕ + ϕ. De lengte van de kromme tussen P en Q noemen we s. (zie figuur 1) DEFINITIE.1 De kromming in punt P is lim ϕ t 0 s. 1

Figuur 1: Berekening van de kromming We bepalen nu een uitdrukking voor deze kromming in termen van de coördinaat-functies x (t) en y (t). Uit tan (ϕ) = dy ( ) dx = y (t) y (t) volgt ϕ = arctan, waarbij we aannemen dat x (t) 0. x (t) x (t) Met behulp van de afgeleide van de functie arctan en de kettingregel volgt dan dϕ dt = 1 1 + ( y (t) x (t) ) x (t) y (t) x (t) y (t) x (t) = x (t) y (t) x (t) y (t) x (t) + y (t) ( x Voor s geldt s ( x) + ( y), dus s ) ( ) y t +. Hieruit volgt dat t t ds dt = x (t) + y (t). We combineren deze beide uitkomsten op de volgende manier: lim ϕ t 0 s = lim Hieruit volgt dus dat t 0 ϕ t 1 s t = dϕ dt ( ) 1 ds dt. x (t) y (t) x (t) y (t) ( x (t) + y (t) ) 3. Voorbeeld.1 De cirkel met als middelpunt de oorsprong en straal R wordt gegeven door de vergelijking x + y = R. Deze cirkel wordt ook gegeven door parametervoorstelling { x = R cos t, 0 t π. y = R sin t

Figuur : Kromtestraal ρ. De kromming is gelijk aan 1. De kromming is dus voor ieder punt op de cirkel gelijk. R Voorbeeld. De ellips met vergelijking x a + y = 1, (a b) kunnen we parametriseren b als { x = a cos t, 0 t π. y = b sin t ab De kromming is gelijk aan κ(t) =. (a sin (t) + b cos (t)) 3 Nu is κ (t) = 0 als (a b ) sin(t) cos(t) = 0, dus als sin(t) = 0 of als cos(t) = 0, dus als t = 0, 1π, π, 3 π. Een tekenoverzicht laat nu zien dat als a > b het maximum wordt aangenomen als t = 0, π, d.w.z. in de punten (±a, 0) van de ellips. Als a < b wordt het maximum aangenomen als t = 1π, 3 π, d.w.z in de punten (0, ±b) van de ellips. 3 Kromtestraal Zoals we in voorbeeld.1 hebben gezien heeft een cirkel in ieder punt dezelfde kromming en deze kromming is gelijk aan de inverse van de straal. Meer algemeen leidt dit tot (zie figuur ) DEFINITIE 3.1 De kromtestraal in punt P van een kromme is de straal van de cirkel door punt P welke raakt aan de kromme en waarvan de kromming gelijk aan de kromming in punt P. De kromtestraal in punt P is dus de inverse van de kromming in punt P ; notatie ρ = 1 κ. 3

4 Kromming van de grafiek van een functie Als we de grafiek van een functie y = f (x) bekijken en hiervan de kromming willen berekenen dan is dit een bijzonder geval van het voorgaande. { x = x In dit geval kunnen we als parametrisering nemen y = f (x) De formule voor de kromming wordt nu f (x) ( 1 + f (x) ) 3 Voorbeeld 4.1 Een functie f (x) = ax + b heeft als grafiek een rechte lijn. De kromming is zoals te verwachten gelijk aan 0. Voorbeeld 4. Voor de parabool y = x wordt de kromming gegeven door. (1 + 4x ) 3 De kromming is dus afhankelijk van de plaats op de parabool. De kromming is maximaal als 1 + 4x zo klein mogelijk is, d.w.z. als x = 0. 5 Opgaven 1. Bepaal in de volgende gevallen de kromming van de gegeven krommen in de aangegeven punten (a) y = x 3 in het punt (, 8). (b) y = cosh x in het punt (0, 1). (c) y = sin x in het punt (π, 0) en in het punt ( 1 π, 1). { x = t 1 (d) y = t in het punt (1, 11). + t + 3. Bepaal in elk van de volgende gevallen in welke punten van de gegeven krommen de kromming maximaal is. (a) y = x + x. (b) y = e x. { x = 5 cos t (c) y = 3 sin t 4

3. Gegeven is de kromme y = A (x 3 1) + B (x 1) + x. Bepaal de waarden van A en B zó dat de raaklijn in het punt (1, 1) horizontaal loopt, en de kromming in dit punt gelijk is aan 1. 4. Bepaal de kromming van de kromme x 3 + y 3 + x 4y + 3x = 0 in het punt (0, 0). 5. Bepaal de kromming van de kromme x cos y + ye x = 1 in het punt (0, 1). 5