Zapisz do kolekcji
Zaloguj się, aby dodać zadanie do kolekcji.
Zgłoś zadanie
Dziękuję za przesłanie zgłoszenia!
Twoje zaangażowanie pomaga mi rozwijać tę stronę i tworzyć miejsce z jeszcze lepszymi materiałami.
Data publikacji: 2025-07-17 20:51:00
Prędkość obiektu (w $\frac{m}{s}$) opisuje funkcja $\;\color{Cyan} \displaystyle V(t) = t^3$ dla $ \color{Cyan} t\in \left[ 0, 10 \right] $. Oblicz jaką drogę przebył ten obiekt w czasie od $\;\color{Cyan} \displaystyle t=2 \;$ do $ \;\color{Cyan} t=3 $
Oto wykres przedstawiający zależność prędkości od czasu:
Przytrzymaj Shift, aby przesuwać, oddalać i przybliżać widok
Być może wiesz, że jeśli obliczymy pochodną z funkcji $\displaystyle {\color{Cyan} S(t)} $(funkcja przebytej drogi w czasie), to otrzymamy funkcję $\displaystyle {\color{Cyan} V(t)} $(funkcję prędkości od czasu):
\begin{gather*}
\color{Emerald}{\scriptsize{\frac{\mathrm{d} y}{\mathrm{d} x}}}\\
\Large{\color{Cyan} \;\;S\small\left[ m \right] {\color{Emerald} \Large\longrightarrow }\Large V\small\left[ \frac{m}{s} \right]}
\end{gather*}
Wynika to wprost z definicji pochodnej:
\begin{gather*}
\small \textrm{różnica w metrach} \\
\color{Cyan} \qquad\qquad\quad \lim_{{h} \to {0}}\frac{\overbrace{S(t+h)-S(t)}}{\underbrace{\;\;\;\;h\;\;\;\;}}\color{Green} \huge\longmapsto {\color{Cyan} \large \left[ \frac{m}{s} \right]}\\
\small \textrm{różnica w sekundach}
\end{gather*}
Jeśli w układzie współrzędnych na osi poziomej mamy czas w sekundach, a na osi pionowej drogę w metrach, to pochodna funkcji z tego układu przyjmie jednostkę $ {\color{Cyan} \left[ \frac{m}{s} \right]} $. Można to rozumieć tak, że liczenie pochodnej to dzielenie osi pionowej przez oś poziomą. W rezultacie dostajemy zawsze funkcję opisującą szybkość zmian funkcji pierwotnej.
W naszym przypadku musimy przejść z funkcji opisującej prędkość do funkcji opisującej drogę. W takim wypadku należy użyć operacji odwrotnej do różniczkowania czyli całki. Skorzystamy od razu z całki oznaczonej w granicach, które nas interesują: \begin{gather*} \color{Cyan} \int_{2}^{3}t^3dt = \left[ \frac{t^4}{4} \right]_2^3 = \frac{3^4}{4}-\frac{2^4}{4}=\frac{65}{4} \end{gather*} Wykonaliśmy właśnie operację odwrotną do różniczkowania, więc ostateczny wynik odnosi się do przebytej drogi. Granice całkowania są tutaj niczym innym jak różnicą pomiędzy wartościami funkcji pierwotnej ($ {\color{Cyan} S(t)}$) w $ \;{\color{Cyan} t=2}\; $ i $ \;{\color{Cyan} t=3} $.
Wynik można interpretować także jako pole powierzchni pod funkcją $ \color{Cyan} V(t) = t^3$ w zakresie od $ \;{\color{Cyan} t=2}\; $ do $ \;{\color{Cyan} t=3} $:
W naszym przypadku musimy przejść z funkcji opisującej prędkość do funkcji opisującej drogę. W takim wypadku należy użyć operacji odwrotnej do różniczkowania czyli całki. Skorzystamy od razu z całki oznaczonej w granicach, które nas interesują: \begin{gather*} \color{Cyan} \int_{2}^{3}t^3dt = \left[ \frac{t^4}{4} \right]_2^3 = \frac{3^4}{4}-\frac{2^4}{4}=\frac{65}{4} \end{gather*} Wykonaliśmy właśnie operację odwrotną do różniczkowania, więc ostateczny wynik odnosi się do przebytej drogi. Granice całkowania są tutaj niczym innym jak różnicą pomiędzy wartościami funkcji pierwotnej ($ {\color{Cyan} S(t)}$) w $ \;{\color{Cyan} t=2}\; $ i $ \;{\color{Cyan} t=3} $.
Wynik można interpretować także jako pole powierzchni pod funkcją $ \color{Cyan} V(t) = t^3$ w zakresie od $ \;{\color{Cyan} t=2}\; $ do $ \;{\color{Cyan} t=3} $:
Przytrzymaj Shift, aby przesuwać, oddalać i przybliżać widok
Obiekt przebył drogę $\displaystyle {\color{Cyan} \frac{65}{4}m} $