Schotelantennes. Maak ze met wiskunde! metaal. /k 1/18. Stukje van een groter geheel

Vergelijkbare documenten
Schotelantennes. Maak ze met wiskunde! /k 1/18. metaal x m. mal. gips. y = x 2 /(4F) y m. y p. x p

Paragraaf 7.1 : Lijnen en Hoeken

wiskunde B havo 2017-I

Examen HAVO. wiskunde B. tijdvak 1 vrijdag 19 mei uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Uitwerkingen voorbeeldtentamen 1 Wiskunde B 2018

Vraag Antwoord Scores

Paragraaf 8.1 : Lijnen en Hoeken

Gebruik de applet om de vragen te beantwoorden. Beweeg punt P over de cirkel.

11.1 De parabool [1]

opdrachten bij hoofdstuk 7 Lijnen cirkels als PDF

Het oplossen van vergelijkingen Voor het benaderen van oplossingen van vergelijkingen van de vorm F(x)=0 bespreken we een aantal methoden:

OEFENTOETS VWO B DEEL 3

Examen HAVO. wiskunde B. tijdvak 2 woensdag 21 juni uur

Voorbereiding toelatingsexamen arts/tandarts. Wiskunde: cirkel en parabool. 16 september dr. Brenda Casteleyn

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

wiskunde B havo 2017-II

WISKUNDE 5 PERIODEN. DATUM : 8 juni 2009

Examen havo wiskunde B 2016-I (oefenexamen)

Voorbeeldtentamen Wiskunde B

wiskunde B vwo 2016-I

5.7. Boekverslag door P woorden 11 januari keer beoordeeld. Wiskunde B

9.0 Voorkennis [1] Definitie bissectrice: De bissectrice van een hoek is de lijn die de hoek middendoor deelt. Willem-Jan van der Zanden

Voorbereiding toelatingsexamen arts/tandarts. Wiskunde: cirkel en parabool 11/5/2013. dr. Brenda Casteleyn

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

Eindexamen vwo wiskunde B pilot 2014-I

Examen HAVO. wiskunde B. tijdvak 2 woensdag 20 juni uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Examen VWO. wiskunde B1,2

wiskunde B havo 2018-II

Examen VWO. wiskunde B. tijdvak 1 woensdag 18 mei 13:30-16:30 uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

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

Examen VWO. wiskunde B. tijdvak 1 woensdag 18 mei 13:30-16:30 uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Uitwerkingen voorbeeldtentamen 2 Wiskunde B 2018

Augustus blauw Vraag 1. Wiskunde. Als f (x) = e 4x 3, wat is dan f x. <A> e x 4. <B> (ex) 4. <C> e x 4. <D> e + 1 x 4.

Paragraaf 11.0 : Voorkennis

wiskunde B pilot havo 2016-I

De vergelijking van Antoine

Opgave 1 Bekijk de Uitleg, pagina 1. Bekijk wat een vectorvoorstelling van een lijn is.

1 Vlaamse Wiskunde Olympiade : eerste ronde

Voorbereidend Wetenschappelijk Onderwijs Tijdvak 2 Woensdag 20 juni uur

Examen HAVO. wiskunde B (pilot) tijdvak 2 donderdag 23 juni 13:30-16:30 uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Hoofdstuk 10 Meetkundige berekeningen

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

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

1 Middelpunten. Verkennen. Uitleg

Opgave 1 Bestudeer de Uitleg, pagina 1. Laat zien dat ook voor punten buiten lijnstuk AB maar wel op lijn AB geldt: x + 3y = 5

Figuren door Formules

Wiskunde oefentoets hoofdstuk 10: Meetkundige berekeningen

7.1 De afgeleide van gebroken functies [1]

PROEFTOETS 11HB WISKUNDE

Voorbereiding toelatingsexamen arts/tandarts

Examen VWO. wiskunde B (pilot) tijdvak 1 woensdag 18 mei uur

Achter het correctievoorschrift is een aanvulling op het correctievoorschrift opgenomen.

Eindexamen havo wiskunde B pilot 2013-I

Examen HAVO. wiskunde B (pilot) tijdvak 1 woensdag 20 mei uur

Hoofdstuk 6 - de afgeleide functie

Examen VWO. Wiskunde B1,2 (nieuwe stijl)

Examen VWO. wiskunde B1,2. tijdvak 1 dinsdag 2 juni uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

wiskunde B pilot vwo 2017-II

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

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 pilot havo 2015-I

Examen VWO. wiskunde B (pilot) tijdvak 1 woensdag 13 mei uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Straal van een curve

Hoofdstuk 8 : De Cirkel

héöéäëåéçéå=~äë=ãééíâìåçáöé=éä~~íëéå=ãéí=`~äêá= = hçéå=píìäéåë= = = = = = = =

Samenvatting wiskunde havo 4 hoofdstuk 5,7,8 en vaardigheden 3 en 4 en havo 5 hoofdstuk 3 en 5 Hoofdstuk 5 afstanden en hoeken Voorkennis Stelling van

Examen HAVO. wiskunde B (pilot) tijdvak 1 maandag 23 mei 13:30-16:30 uur. Bij dit examen hoort een uitwerkbijlage.

Eindexamen wiskunde B havo I (oude stijl)

Kegelsneden. Figuur 1 Figuur 2 PYTHAGORAS FEBRUARI 2015

H. 8 Kwadratische vergelijking / kwadratische functie

Eindexamen wiskunde B 1-2 vwo I

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

Examen VWO. wiskunde B (pilot) tijdvak 2 woensdag 21 juni uur

Antwoordmodel oefentoets - Formules en grafieken

Voorbereidend Wetenschappelijk Onderwijs Tijdvak 2 Dinsdag 22 juni uur

Voorbeeldtentamen Wiskunde B

Examen HAVO. Wiskunde B1,2 (nieuwe stijl)

dx; (ii) * Bewijs dat voor elke f, continu ondersteld in [0, a]: dx te berekenen.(oef cursus) Gegeven is de bepaalde integraal I n = π

Voorbereiding toelatingsexamen arts/tandarts

UITWERKINGEN VOOR HET VWO B2

Uitwerkingen H10 Integraalrekening

Aantekening VWO 6 Wis D Hfst 9 : Lijnen en Cirkels. Het voordeel van de laatste is dat (a,0) en (0,b) de snijpunten met de assen zijn!!

Studie van functies en de analytische meetkunde in het vierde jaar van het ASO-TSO-KSO

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

WISKUNDE 5 PERIODEN. DATUM : 5 juni 2008 ( s morgens) Niet-programmeerbare, niet-grafische rekenmachine

WISKUNDE 5 PERIODEN. DATUM : 4 juni Formuleboekje voor de Europese scholen Niet-programmeerbare, niet-grafische rekenmachine

Eindexamen wiskunde B1-2 vwo 2002-I

Correctievoorschrift HAVO 2013

Eindexamen wiskunde B havo II

wiskunde B vwo 2015-II

Kaas. foto 1 figuur 1. geheel aantal cm 2.

9.1 Vergelijkingen van lijnen[1]

Hoofdstuk 1 LIJNEN IN. Klas 5N Wiskunde 6 perioden

Examen HAVO en VHBO. Wiskunde B

Eindexamen wiskunde B 1-2 vwo 2002-II

Voorbereidende sessie toelatingsexamen

Eindexamen wiskunde B1-2 vwo 2005-I

Analytische Meetkunde

8. Differentiaal- en integraalrekening

EERSTE AFGELEIDE TWEEDE AFGELEIDE

Transcriptie:

Schotelantennes Maak ze met wiskunde! = 2 /(4F) m mal p metaal /k 1/18 m p Stukje van een groter geheel Als je een probleem uit de praktijk beschrijft met wiskundige vergelijkingen, dan kun je ze vrijwel nooit analtisch oplossen Wel numeriek! Vakgebied heet numerieke wiskunde of scientific computing wat kun je zeggen over fouten die je maakt? hoe weeg je efficienc en nauwkeurigheid af? Deel van de techniekstroom op de universiteit Naast theorie en eperimenten heb je een derde discipline: computersimulaties! Levendig vakgebied met toepassingen in industrie, weersvoorspelling, gezondheidszorg, financiële wereld, civiele techniek, etc. Na je studie kun je bijvoorbeeld aan de slag als onderzoeker bij TNO, Philips, ingenieursbureaus /k 2/18 Hoe werkt een schotelantenne? Voorbeeld van een paraboolreflector: de figuur die je krijgt als je een parabool rond zijn hoofdas draait Eigenschap: straling die evenwijdig met de hoofdas op de reflector valt wordt gereflecteerd naar één punt F Andere toepassingen: telescopen, autolampen, microfoons /k 3/18

Hoe maak je een schotelantenne? Maak negatief van blok met ronddraaiende metalen afstrijkmal Bekleed negatief met polesterachtig materiaal Voorzie de polester omwentelingsparabool van reflecterende laag mal polester /k 4/18 Frezen van de metalen afstrijkmal Afstrijkmal wordt gemaakt in freesbank Je kunt de as (middelpunt) van de ronddraaiende frees besturen Je moet (een benadering voor) de parabool uitsnijden mal metaal /k 5/18 Probleem en wiskundig model Bereken bij gegeven straal van de frees de baan van de freesas zodanig dat een voorgeschreven parabool wordt uitgesneden In wiskundige taal geformuleerd: Bereken voor een cirkel met straal r de baan van het middelpunt als de cirkel langs de parabool = 2 /(4F) rolt Of nog anders: = 2 /(4F) Middelpunt cirkel: ( m, m ) Contactpunt cirkel & parabool: ( p, p ) m p Bereken m als functie van m m p /k 6/18

Vergelijkingen voor de coördinaten Middelpunt ( m, m ) en contactpunt ( p, p ) liggen op afstand r: ( m p ) 2 + ( m p ) 2 = r Parabool: = 2 d, afgeleide: 4F d = 2F Blauwe lijn is raaklijn dus rc is p /(2F) m = 2 /(4F) p Rode lijn, zeg = a + b blauw a p /(2F) = 1 door ( p, p ) p = a( p ) Middelpunt cirkel ligt op rode lijn: m = p /k 2F ( m p ) p 7/18 m p Vergelijkingen voor de coördinaten Met wat omschrijven, vind je m = 2 p 4F 2F r ( m p ) en p = m + p p 2 p + 4F 2 Er is geen direct verband tussen m en m! We zien dat p moet voldoen aan p m r p 2 p + 4F 2 = 0 Strategie: 1. Neem een waarde voor m r 2. Bepaal het nulpunt p van de functie f() = m 2 + 4F 2 3. Bereken m /k 8/18 Wat hebben we nu gezien? Zoeken van nulpunten van een functie is een belangrijk probleem: = f() Soms is dit makkelijk: f() = a + b a + b = 0 = = b/a Soms lukt je dit niet zomaar: f() = 2e 1 2e 1 = 0 = 2e = 1 /k 9/18

Bisectiemethode Zoek een interval (a,b) met f(a) < 0 en f(b) > 0 = f() a b Je weet dat in dit interval ligt /k 10/18 Bisectiemethode Neem nu het midden m = f() a f(m) < 0 a := m als f(m) > 0 b := m f(m) = 0 = m klaar! Je hebt nu het interval gehalveerd Herhaal de procedure m b /k 11/18 Bisectiemethode: een voorbeeld De functie f() = 2 3 heeft twee nulpunten: = 3 en β = 3 We gaan numeriek bepalen met bisectie (merk op: 3 1.73205) Merk op: f(0) = 3 < 0, f(2) = 1 > 0. Kies startinterval (0,2) a b m f(m) 0. 2. 1. -2. 1. 2. 1.5-0.75 1.5 2. 1.75 0.0625 1.5 1.75 1.625-0.359375 1.625 1.75 1.6875-0.15234375 1.6875 1.75 1.71875-0.0458984375 1.71875 1.75 1.734375 0.008056640625 1.71875 1.734375 1.7265625-0.01898193359375 1.7265625 1.734375 1.73046875-0.0054779052734375 1.73046875 1.734375 1.732421875 0.0085552978515625 /k /18

Methode van Newton Kies beginschatting 0 Trek raaklijn aan de grafiek in ( 0,f( 0 )) snijpunt met as: 1 = f() 1 0 Herhaal de procedure /k 13/18 Methode van Newton Kies beginschatting 0 Trek raaklijn aan de grafiek in ( 0,f( 0 )) snijpunt met as: 1 Trek raaklijn aan de grafiek in ( 1,f( 1 )) snijpunt met as: 2 = f() 2 1 0 Herhaal de procedure /k 14/18 Methode van Newton Raaklijn l, zeg = a + b, aan de grafiek in P = ( 0,f( 0 )) = f() P l 1 0 Je weet: l raakt aan de grafiek van f in P a = f ( 0 ) l gaat door het punt P f( 0 ) = a 0 + b Je vindt: = a + b met a = f ( 0 ) en b = f( 0 ) f ( 0 ) 0 Snijpunt met -as: 1 = b a /k = f( 0) f ( 0 ) 0 = f 0 f( 0) ( 0 ) f ( 0 ) 15/18

Methode van Newton: een voorbeeld De functie f() = 2 3 heeft twee nulpunten: = 3 en β = 3 We gaan numeriek bepalen met Newton (merk op: 3 1.73205) Kies 0 = 1. Bereken i+1 = i f( i) voor i = 0,1,2,... f ( i ) i i 0 1. 1 2. 2 1.75 3 1.7321428571428572 4 1.7320508100147276 5 1.7320508075688772 6 1.7320508075688774 /k 16/18 Bisectie versus methode van Newton Bisectie: 1. werkt altijd (robuust) 2. langzaam Methode van Newton 1. werkt niet altijd 2. snel 3. gebruikt de afgeleide f () /k 17/18 Terug naar de schotelantenne Kies r = 31.3 mm en F = 100 mm Neem voor m achtereenvolgens de waarden 0, 4, 8,..., 400 mm Bepaal steeds met de methode van Newton het nulpunt p van f() = m Bereken m via r 2 + 4F 2 m = 2 p 4F 2F p ( m p ) Maak een plaatje van de gevonden waarden voor m en m (zwarte lijn) /k 18/18