22
UITWERKINGEN Wiskunde Deel B Achtste editie voor het hoger onderwijs Sieb Kemme Caroline van Koolen Theo van Pelt Harmen Timmer Jan Walter

Uitwerkingen H1 6 eind

  • Upload
    others

  • View
    8

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Uitwerkingen H1 6 eind

UITWERKINGEN

WiskundeDeel B

Achtste editie

voor het hoger onderwijs

Sieb KemmeCaroline van Koolen

Theo van PeltHarmen Timmer

Jan Walter

Page 2: Uitwerkingen H1 6 eind
Page 3: Uitwerkingen H1 6 eind

Β© Noordhoff Uitgevers bv

WWiskunde voor het hoger onderwijs Deel B Uitwerkingen

Page 4: Uitwerkingen H1 6 eind

Β© Noordhoff Uitgevers bv

Page 5: Uitwerkingen H1 6 eind

Β© Noordhoff Uitgevers bv

Sieb Kemme (eindredactie) Wim Groen Caroline Koolen Theo van Pelt Harmen Timmer Jan Walter Achtste druk Noordhoff Uitgevers Groningen/Houten

Page 6: Uitwerkingen H1 6 eind

Β© Noordhoff Uitgevers bv

Ontwerp omslag: Studio Frank & Lisa, Groningen Omslagillustratie: Getty images Opmaak en tekenwerk: Educatieve Adviezen Kemme BV Eventuele op- en aanmerkingen over deze of andere uitgaven kunt u richten aan: Noordhoff Uitgevers bv, Afdeling Hoger Onderwijs, Antwoordnummer 13, 9700 VB Groningen, e-mail: [email protected] 0 1 2 3 4 5 / 14 13 12 11 10 Β© 2010 Noordhoff Uitgevers bv Groningen/Houten, The Netherlands. Behoudens de in of krachtens de Auteurswet van 1912 gestelde uitzonderingen mag niets uit deze uitgave worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieΓ«n, opnamen of enige andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever. Voor zover het maken van reprografische verveelvoudigingen uit deze uitgave is toegestaan op grond van artikel 16h Auteurswet 1912 dient men de daarvoor verschuldigde vergoedingen te voldoen aan Stichting Reprorecht (postbus 3060, 2130 KB Hoofddorp, www.reprorecht.nl). Voor het overnemen van gedeelte(n) uit deze uitgave in bloemlezingen, readers en andere compilatiewerken (artikel 16 Auteurswet 1912) kan men zich wenden tot Stichting PRO (Stichting Publicatie- en Reproductierechten Organisatie, postbus 3060, 2130 KB Hoofddorp, www.stichting-pro.nl). All rights reserved. No part of this publication may be reproduced, stored in a retrieval system, or transmitted, in any form or by any means, electronic, mechanical, photocopying, recording, or otherwise, without the prior written permission of the publisher. ISBN (ebook) 978-90-01-84759-3ISBN 978-90-01-76439-5 NUR 918

Page 7: Uitwerkingen H1 6 eind

Β© Noordhoff Uitgevers bv

VVoorwoord Dit uitwerkingenboek bevat de uitwerkingen van alle oefeningen en oefentoetsen bij deel B van de serie Wiskunde voor het hoger onderwijs. Het hoofdboek Het hoofdboek van de serie Wiskunde in het hoger onderwijs, deel B bevat de theorie en de oefeningen. De linkerpagina’s zijn consequent gereserveerd voor de theorie en de rechterpagina’s voor de bijbehorende oefeningen. Theorie en oefeningen staan altijd direct bij elkaar. Dit maakt een zelfstandige en actieve manier van studeren mogelijk. Sommige hoofdstukken bevatten een afsluitende paragraaf met Toepassingen. De laatste twee paragrafen van elk hoofdstuk zijn gereserveerd voor het verwerken van de leerstof. In Hoofdzaken staan de onderwerpen kort samengevat die aan het eind van het hoofdstuk paraat moeten zijn. Met een Toets over het hele hoofdstuk kan zelfstandig worden nagegaan in hoeverre de stof daadwerkelijk beheerst wordt. Ondersteuning met ICT Een inlogcode geeft toegang tot de website waarop extra oefeningen met antwoorden te vinden zijn. Deze extra stof is bedoeld om nog snel even te oefenen, bijvoorbeeld kort voor een tentamen. De serie Wiskunde voor het hoger onderwijs De vernieuwe serie Wiskunde voor het hoger onderwijs is opgebouwd uit de delen A, B en C. Deel A is bestemd voor de overgang van havo/mbo naar het HBO en bevat de nodige elementaire wiskundige kennis en vaardigheden die nodig zijn om met succes aan een studie op het HBO te beginnen. Deel B biedt, naast een uitbreiding van het wiskundige arsenaal, een steviger wiskundige basis, uitgewerkt in praktische toepassingen. De delen C bevatten, per afzonderlijk katern, wiskunde zoals die wordt toegepast in verschillende afstudeerrichtingen. Het gebruik van de computer Voorop staat telkens een begripsmatige beheersing van de stof, gecombineerd met een handmatige beheersing van de vaardigheden. Maar bij het numerieke werk is de inzet van de computer onontbeerlijk. Hierbij is gekozen voor de inzet van Excel als gebruikelijk rekenmiddel in het toekomstige beroep. Voor het laten tekenen van grafieken, in het vlak en in de ruimte, is gekozen voor het programma WINPLOT. Dit is als shareware van het web te downloaden.

Page 8: Uitwerkingen H1 6 eind

Β© Noordhoff Uitgevers bv

Inhoud Hoofdstuk 1 Vectoren 1.1 Vectoren in R2 en R3 8 1.2 Bewerkingen met vectoren 10 1.3 Lengte en inwendig product 11 1.4 De hoek tussen twee vectoren 13 1.5 Uitwendig product 14 1.6 Toepassen: Uitwendig product 16 1.7 Vectorfuncties 17 1.8 Toepassen: Vectorfuncties 18 Toets 20 Hoofdstuk 2 Matrices 2.1 Wat zijn matrices? 21 2.2 Optellen en scalair vermenigvuldigen 22 2.3 Matrices en vectoren 23 2.4 Matrixvermenigvuldiging 23 2.5 De inverse matrix 25 2.6 Stelsels lineaire vergelijkingen oplossen 26 2.7 Toepassen: Transformaties en matrices 28 Toets 29 Hoofdstuk 3 Uitbreiding functies 3.1 Samengestelde functies 31 3.2 Inverse functies 32 3.3 Formule van de inverse bepalen 33 3.4 Cyclometrische functies 34 3.5 De e-macht en de natuurlijke logaritme 36 3.6 De absolute waarde 37 3.7 Toepassen: De kettinglijn 41 Toets 43

Hoofdstuk 4 Limieten 4.1 Het begrip limiet 45 4.2 Standaardlimieten en rekenregels 48 4.3 Limieten voor x naar oneindig 50 4.4 Oneindige limieten 52 4.5 Dominante functies 54 4.6 Limieten van rijen 55 4.7 Meetkundige rijen 56 4.8 PartiΓ«le sommen 58 4.9 De som van een meetkundige rij 59 4.10 Toepassen: Financieel rekenen 61 Toets 62 Hoofdstuk 5 DifferentiΓ«ren 5.1 Rekenregels en standaardafgeleiden 64 5.2 De tweede afgeleide 67 5.3 Hogere afgeleiden 70 5.4 De stellingen van L’HΓ΄pital 71 5.5 De reeksen van MacLaurin en Taylor 73 5.6 Toepassen: Kromming en kromtestraal 74 Toets 76 Hoofdstuk 6 Numerieke methoden 1 6.1 De halveringsmethode 79 6.2 Rekenwerk met de halveringsmethode 82 6.3 De methode van Newton-Raphson 84 6.4 Rekenwerk met Newton-Raphson 86 6.5 Herhaalde substitutie 88 6.6 Convergentie en foutenanalyse 89 6.7 Toepassen: Oppervlakte; Investeringen 91 Toets 94

Page 9: Uitwerkingen H1 6 eind

Β© Noordhoff Uitgevers bv

HHoofdstuk 7 Functies van meer variabelen 7.1 z = f(x,y) 96 7.2 PartiΓ«le afgeleiden 97 7.3 Hogere partiΓ«le afgeleiden 98 7.4 Differentialen 101 7.5 De totale differentiaal 102 7.6 Impliciete functies 104 7.7 Toepassen: Niveaukrommen 106 Toets 108 Hoofdstuk 8 Complexe getallen 8.1 Het getal i 111 8.2 Rekenen met complexe getallen 113 8.3 Modulus, argument en poolvorm 115 8.4 De exponentiΓ«le vorm 118 8.5 Werken met de exponentiΓ«le vorm 119 8.6 Machten en wortels 121 8.7 Toepassen: Complexe impedantie 126 Toets 128 Hoofdstuk 9 Primitiveren 9.1 Rekenregels en standaardintegralen 131 9.2 De substitutiemethode 132 9.3 PartiΓ«le integratie 135 9.4 Gebroken functies 1 138 9.5 Gebroken functies 2 141 9.6 Integralen van goniometrische functies 144 9.7 Differentiaalvergelijkingen 146 9.8 Toepassen: Differentiaalvergelijkingen 147 Toets 149

Hoofdstuk 10 Integreren 10.1 De bepaalde integraal 151 10.2 Oneigenlijke integralen 153 10.3 De inhoud van omwentelingslichamen 154 10.4 De booglengte van een kromme 155 10.5 De oppervlakte van omwentelingslichamen 158 10.6 Het z waartepunt van massapunten op één lijn 158 10.7 Het zwaartepunt van een vlakke homogene plaat 160 10.8 Arbeid 161 10.9 Hydrostatische kracht en vloeistofstroom 163 Toets 164 Hoofdstuk 11 Numerieke methoden 2 11.1 De trapeziumregel 167 11.2 De regel van Simpson 168 11.3 Lijnelementen en richtingsvelden 169 11.4 De methode van Euler 170 11.5 De methode van Heun 172 11.6 Toepassen: Dynamische systemen 175 Toets 176

Page 10: Uitwerkingen H1 6 eind

88 Hoofdstuk 1 Werken met vectoren

Β© Noordhoff Uitgevers bv

1.1

11

aβˆ’βŽ› ⎞

= ⎜ ⎟⎝ ⎠

21

bβŽ› ⎞

= ⎜ ⎟⎝ ⎠

Vectoren in R2 en R3 1a Zie figuur.

b 1 2 1 2

2 21 2 1 2

aβˆ’ β‹…βˆ’ βˆ’βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞

β‹… = β‹… = =⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβ‹…βŽ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

c

d 11

cβŽ› ⎞

= ⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠

2a 2 2 2 4

2 2 3 2 3 64 2 4 8

aβ‹…βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞

⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβ‹… = β‹… = β‹… =⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβ‹…βŽ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

b 1 1 1 1

1 2 1 2 23 1 3 3

c bβˆ’ βˆ’ β‹…βˆ’βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟= βˆ’ = βˆ’ β‹… = βˆ’ β‹… = βˆ’βŽœ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβˆ’ β‹… βˆ’βŽ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

3a 5OC = , 5CB =

2 2 2 2 25 5 50 5 2OB OC CB OB= + β†’ = + = =

b ( )22 2 2 25 2 5 75 5 3OF OB BF OF= + β†’ = + = =

c 13

5 1sin( ) 35 3 3

BFFOB

FO∠ = = = =

1 13sin ( 3) 35,3FOB βˆ’βˆ  = β‰ˆ

O B

F

5

5 2

5 3

Page 11: Uitwerkingen H1 6 eind

Hoofdstuk 1 Werken met vectoren 99

Β© Noordhoff Uitgevers bv

4a Schrijf de vectoren in de vorm xy

z

βŽ› ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

, oftewel:200

OAβŽ› ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

,

270

OBβŽ› ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

,

070

OCβŽ› ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

,

004

ODβŽ› ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

,

204

OEβŽ› ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

,

274

OFβŽ› ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

,

074

OGβŽ› ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

b EF

: CoΓΆrdinaten beginpunt is (2,0,4) met de kentallen 070

βŽ› ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

;

EA

: CoΓΆrdinaten beginpunt is (2,0,4) met de kentallen 00

4

βŽ› ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠

;

ED

: CoΓΆrdinaten beginpunt is (2,0,4) met de kentallen 2

00

βˆ’βŽ› ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

;

DF

: CoΓΆrdinaten beginpunt is (0,0, 4) met de kentallen 270

βŽ› ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

;

DB

: CoΓΆrdinaten beginpunt is (0,0, 4) met de kentallen 274

βŽ› ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠

c 1 12 2

1

3

2

OS OF

βŽ› ⎞⎜ ⎟

= = ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

5a Zie figuur. Pijlen naar rechtsonder: het magnetische veld. Pijl naar linksboven: de stroomintensiteit.

Page 12: Uitwerkingen H1 6 eind

110 Hoofdstuk 1 Werken met vectoren

Β© Noordhoff Uitgevers bv

1.2 Bewerkingen met vectoren

1a 3 7 105 2 71 3 4

a b+βŽ› ⎞ βŽ› ⎞

⎜ ⎟ ⎜ ⎟+ = + =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟+⎝ ⎠ ⎝ ⎠

b 7 ( 2) 92 4 23 ( 1) 4

b cβˆ’ βˆ’βŽ› ⎞ βŽ› ⎞

⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβˆ’ = βˆ’ = βˆ’βŽœ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβˆ’ βˆ’βŽ ⎠ ⎝ ⎠

c 3 2 3 6

2 2 5 2 5 101 2 1 2

aβ‹…βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞

⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟= = β‹… =⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβ‹…βŽ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

d 2 7 3 2 14 6 8

2 3 2 2 3 4 4 12 162 3 3 1 6 3 3

b cβ‹… β‹… βˆ’ βˆ’βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞

⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟+ = β‹… + β‹… = + =⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβ‹… β‹… βˆ’ βˆ’βŽ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

2a

12

1 12 2

11 22

1 21 4 1 01 4 4 1 0 4 1 0

0 4 6 251 1

a b c

βŽ› βŽžβ‹… βŽ› βŽžβ‹…βŽ› ⎞ βŽ› ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟+ βˆ’ = + β‹… βˆ’ β‹… =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβ‹…βŽœ ⎟ ⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠ ⎝ βŽ β‹… βˆ’ ⎝ ⎠⎝ ⎠

b ( )1 4 2 9 2 7

3 2 2 3 4 0 2 12 2 140 2 12 6 12 18

a b cβŽ› ⎞ βˆ’ βˆ’βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβˆ’ + = βˆ’ + = + =⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎝ ⎠

3a 12

1002002 175 87

10 5

x a b c d x

βŽ› βŽžβŽ› ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟= + + + = β†’ = ⎜ ⎟⎜ ⎟

⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβˆ’ βˆ’βŽ ⎠ ⎝ ⎠

b 20017510

y o a b c dβˆ’βŽ› ⎞⎜ ⎟= βˆ’ βˆ’ βˆ’ βˆ’ = βˆ’βŽœ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

c 280215150

z o a b c dβˆ’βŽ› ⎞⎜ ⎟= βˆ’ + βˆ’ + = βˆ’βŽœ ⎟⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠

Page 13: Uitwerkingen H1 6 eind

Hoofdstuk 1 Werken met vectoren 111

Β© Noordhoff Uitgevers bv

1.3

4a 111

x y a y a xβŽ› ⎞⎜ ⎟+ = β†’ = βˆ’ = ⎜ ⎟⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠

b Zie figuur.

5 3 1 0 05 3 0 5 1 7 0

7 0 0 1a

βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟= βˆ’ = βˆ’ +⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟

⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎝ ⎠

,

1 1 0 01 0 1 1 01 0 0 1

bβŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟= = + βˆ’ β‹…βŽœ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟

⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ βŽŸβˆ’ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎝ ⎠

1 1 00 0 1 01 0 1

cβŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟= = βˆ’ β‹…βŽœ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟

⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ βŽŸβˆ’ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎝ ⎠

6 De resulterende kracht moet 0

zijn. Oftewel, 1 2 3 0F F F+ + =

3 1 2

551

F F Fβˆ’βŽ› ⎞⎜ βŽŸβ†’ = βˆ’ βˆ’ = ⎜ ⎟⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠

Inwendig product

1a ( )1 14 1 1 1 4 1 2 1 52 1

βˆ’βŽ› ⎞ βŽ› ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟ = β‹… βˆ’ + β‹… + β‹… =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

b 1 04 1 1 0 4 1 2 0 42 0

βŽ› ⎞ βŽ› ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟ = β‹… + β‹… + β‹… =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

c 1 00 1 1 0 0 1 1 0 01 0

βŽ› ⎞ βŽ› ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟ = β‹… + β‹… + β‹… =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

d ( ) ( )1 23 3 1 2 3 3 2 5 212 5

βˆ’βŽ› ⎞ βŽ› ⎞⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβˆ’ = βˆ’ β‹… + β‹… βˆ’ + βˆ’ β‹… = βˆ’βŽœ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠ ⎝ ⎠

e ( )2 03 0 2 0 3 0 5 1 55 1

βŽ› ⎞ βŽ› ⎞⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβˆ’ = β‹… + βˆ’ β‹… + β‹… =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

f ( )0 02 0 0 0 2 0 0 3 00 3

βŽ› ⎞ βŽ› ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟ = β‹… + β‹… + β‹… βˆ’ =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠ ⎝ ⎠

2a ( )1 31 0 1 3 1 0 1 4 11 4

βˆ’βŽ› ⎞ βŽ› ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟ = β‹… βˆ’ + β‹… + β‹… =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

a

x

y

x

y

z

Page 14: Uitwerkingen H1 6 eind

112 Hoofdstuk 1 Werken met vectoren

Β© Noordhoff Uitgevers bv

b ( ) ( )1 9 161 0 40 10 16 1 40 11 8 2881 12 8

βŽ› βˆ’ βŽžβŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβˆ’ = β‹… + β‹… + βˆ’ β‹… βˆ’ =⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ βˆ’βŽ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎝ ⎠

c ( ) ( )2 3

1 9 2 3 1 9 5 3 125 3

βˆ’ βˆ’βŽ› ⎞ βŽ› ⎞⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβˆ’ = βˆ’ β‹… βˆ’ + β‹… βˆ’ + β‹… =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠

d 1 3 81 0 20 1 5 1 20 1 0 251 4 4

βˆ’ βŽ› βˆ’ βŽžβŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβˆ’ + = βˆ’ β‹… βˆ’ β‹… βˆ’ β‹… = βˆ’βŽœ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟

⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ βŽŸβˆ’ βˆ’βŽ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠⎝ ⎠

3 Bijvoorbeeld 21

3a

βŽ› ⎞⎜ ⎟= βˆ’βŽœ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

en 422

bβŽ› ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠

.

4 2 2 21 4 2 21a = + + =

( )2 2 21 1 1 3b = βˆ’ + + =

5 2 2 2

32 3 2 2 172

a b a bβŽ› ⎞⎜ ⎟+ = β†’ + = + + =⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

2 2 2

4 32 3 2 9 2 3 1 ( 11) 9 203

6 3a b a b

βˆ’βŽ› ⎞⎜ βŽŸβˆ’ = βˆ’ βˆ’ β†’ βˆ’ = + βˆ’ + =⎜ ⎟⎜ ⎟+⎝ ⎠

6 2 245 4 ( 2) 5

2x

xβŽ› ⎞

= β†’ + βˆ’ =⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠ beide leden kwadrateren

2 2 2 24 ( 2) 5 4 5 0x x x+ βˆ’ = β†’ βˆ’ βˆ’ = ontbinden in factoren ( 5)( 1) 0x xβˆ’ + = , 1 25 of 1x xβ†’ = = βˆ’ 7a Neem aan dat a

en b

tweedimensionale vectoren zijn. Dan geldt:

1 1 2 2a b a b a b= β‹… + β‹… en 1 1 2 2 1 1 2 2b a b a b a a b a b a b= β‹… + β‹… = β‹… + β‹… =

b ( ) ( )1 1 1 2 2 2 1 1 1 1 2 2 2 2( )a b c a b c a b c a b a c a b a c+ = β‹… + + β‹… + = β‹… + β‹… + β‹… + β‹…

1 1 2 2 1 1 2 2a b a c a b a b a c a c+ = β‹… + β‹… + β‹… + β‹… . Oftewel ( )a b c a b a c+ = +

c ( ) 1 1 2 2 1 1 2 2( ) ( )a b a b a b a b a bβˆ’ = β‹… βˆ’ + β‹… βˆ’ = βˆ’ β‹… βˆ’ β‹…

( )1 1 2 2a b a b a b a bβˆ’ = βˆ’ β‹… βˆ’ β‹… = βˆ’

Page 15: Uitwerkingen H1 6 eind

Hoofdstuk 1 Werken met vectoren 113

Β© Noordhoff Uitgevers bv

1.4 De hoek tussen twee vectoren 1 Er geldt:

2 2 2 2 2 2

1 3 1 3 1 ( 1) 1cos( ) cos( ) 057( 1) 1 1 3 3 ( 1)

a b

a bΞ± Ξ± βˆ’ β‹… + β‹… + β‹… βˆ’ βˆ’

= β†’ = = β‰ β‹… βˆ’ + + β‹… + + βˆ’

Dus de vectoren a en b

staan niet loodrecht op elkaar.

2 Er geldt:

2

2 2 2 2 2 2 2 2

5 6 1 5 6cos( ) 05 6 1 61 2 1

a b a a a a a

a b a a a a aΞ± β‹… + β‹… + β‹… + +

= β†’ = =β‹… + + β‹… + + + β‹… +

Dus de teller is gelijk aan 0: 2 5 6 0 ( 3)( 2) 0a a a a+ + = β†’ + + = 3aβ†’ = βˆ’ of 2a = βˆ’

3 Stel de vector is ab

c

βŽ› ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

, dan moet 2a +2b + 3c = 0 en 2a + c = 0.

2a = βˆ’c en βˆ’c +2b +3c = 2b + 2c = 0.

Kies a = 1, dan voldoet 122

βŽ› ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠

aan beide voorwaarden.

4 0 1 ( ) 3 2 0a b p p p= β†’ βˆ’ β‹… + β‹… βˆ’ + β‹… =

2 6 0 ( 2)( 3) 0p p p pβˆ’ βˆ’ + = β†’ βˆ’ + = 2p = of 3p = βˆ’ 5 Er geldt:

2 2 2 2 2 2

1 ( 2) 2 1 ( 1) ( 1) 1cos( ) cos( )61 2 ( 1) ( 2) 1 ( 1)

a b

a bΞ± Ξ± β‹… βˆ’ + β‹… + βˆ’ β‹… βˆ’

= β†’ = =β‹… + + βˆ’ β‹… βˆ’ + + βˆ’

1 16cos ( ) 1,40Ξ± βˆ’= =

6a 1

11

sβŽ› ⎞

= ⎜ ⎟⎝ ⎠

, 2

21

sβŽ› ⎞

= ⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠

, 1

12

sβˆ’βŽ› ⎞

= ⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠

1 2 3 4F s F s F s+ + = Nm.

b De vector langs de kortste weg van O naar A is 22

βŽ› ⎞⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠

1 2

2 2 41 2

βŽ› ⎞ βŽ› ⎞= + =⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβˆ’ βˆ’βŽ ⎠ ⎝ ⎠

Nm.

Page 16: Uitwerkingen H1 6 eind

114 Hoofdstuk 1 Werken met vectoren

Β© Noordhoff Uitgevers bv

1.5

7 Met bijvoorbeeld 11

FβŽ› ⎞

= ⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠

en

22

sβŽ› ⎞

= ⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠

: W is positief.

Met bijvoorbeeld 11

FβŽ› ⎞

= ⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠

en

22

sβŽ› ⎞

= ⎜ ⎟⎝ ⎠

: W is nul.

Met bijvoorbeeld 11

FβŽ› ⎞

= ⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠

en

22

sβˆ’βŽ› ⎞

= ⎜ ⎟⎝ ⎠

: W is negatief.

Uitwendig product

1a 4 2 ( 6) ( 1) 2

6 2 1 2 141 ( 1) 4 2 9

a bβ‹… βˆ’ βˆ’ β‹… βˆ’βŽ› ⎞ βŽ› ⎞

⎜ ⎟ ⎜ βŽŸΓ— = βˆ’ β‹… βˆ’ β‹… = βˆ’βŽœ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβ‹… βˆ’ βˆ’ β‹… βˆ’βŽ ⎠ ⎝ ⎠

b ( ) ( )1 0 5 9 ( 8) 6 93

3 5 6 8 0 ( 1) 9 98 9 1 6 5 0 6

a b cβˆ’ β‹… βˆ’ βˆ’ β‹…βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβˆ’ Γ— = Γ— = βˆ’ β‹… βˆ’ βˆ’ β‹… =⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβˆ’ βˆ’ β‹… βˆ’ β‹… βˆ’βŽ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

c ( ) ( )1 2 0 ( 2) 12 1 12

2 0 1 12 ( 2) ( 1) ( 2) 2612 2 1 1 0 ( 2) 1

a c bβˆ’ βˆ’ β‹… βˆ’ βˆ’ β‹… βˆ’βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβˆ’ + Γ— βˆ’ = Γ— = β‹… βˆ’ βˆ’ βˆ’ β‹… βˆ’ = βˆ’βŽœ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβˆ’ βˆ’ β‹… βˆ’ β‹… βˆ’ βˆ’βŽ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

d ( ) ( )2 2 8 13 ( 12) 11 236

2 5 8 11 12 ( 2) 2 13 212 13 2 11 8 ( 2) 38

a b cβˆ’ β‹… βˆ’ βˆ’ β‹…βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞

⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ βŽŸΓ— βˆ’ + = Γ— = βˆ’ β‹… βˆ’ βˆ’ β‹… = βˆ’βŽœ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβˆ’ β‹… βˆ’ β‹… βˆ’βŽ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

2a 1 2 3

1 0 0 0 0 1 00 1 0 0 1 0 00 0 1 1 0 0 1

e e eβ‹… βˆ’ β‹…βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞

⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ βŽŸΓ— = Γ— = β‹… βˆ’ β‹… = =⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβ‹… βˆ’ β‹…βŽ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

b 2 3 1

0 0 1 1 0 0 11 0 0 1 0 0 00 1 0 0 1 0 0

e e eβ‹… βˆ’ β‹…βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞

⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ βŽŸΓ— = Γ— = β‹… βˆ’ β‹… = =⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβ‹… βˆ’ β‹…βŽ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

c 3 1 2

0 1 0 0 1 0 00 0 1 1 0 0 11 0 0 0 0 1 0

e e eβ‹… βˆ’ β‹…βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞

⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ βŽŸΓ— = Γ— = β‹… βˆ’ β‹… = =⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβ‹… βˆ’ β‹…βŽ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

d 1 2 3

1 0 1 1 0 0 1( ) 1 0 0 0 1 1 1

0 1 1 0 1 0 0e e e

β‹… βˆ’ β‹…βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟+ Γ— = Γ— = β‹… βˆ’ β‹… = βˆ’βŽœ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβ‹… βˆ’ β‹…βŽ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

Page 17: Uitwerkingen H1 6 eind

Hoofdstuk 1 Werken met vectoren 115

Β© Noordhoff Uitgevers bv

3a 2 3 3 21 1

2 2 3 1 1 3

3 3 1 2 2 1

000

a a a aa a

a a a a a a a a

a a a a a a

β‹… βˆ’ β‹…βŽ› βŽžβŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ βŽŸΓ— = Γ— = β‹… βˆ’ β‹… =⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟

⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβ‹… βˆ’ β‹… ⎝ ⎠⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

b 2 3 3 2

3 1 1 3

1 2 2 1

a b a ba b a b a b

a b a b

βˆ’βŽ› ⎞⎜ βŽŸΓ— = βˆ’βŽœ ⎟⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠

en 2 3 3 2 2 3 3 2

3 1 1 3 3 1 1 3

1 2 2 1 1 2 2 1

( )( )

( )

b a b a a b a bb a b a b a a b a b

a b b a a b a b

βˆ’ βˆ’ βˆ’ βˆ’βŽ› ⎞ βŽ› ⎞⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβˆ’ Γ— = βˆ’ βˆ’ βˆ’ = βˆ’βŽœ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβˆ’ βˆ’ βˆ’βŽ ⎠ ⎝ ⎠

Dus a b b aΓ— = βˆ’ Γ—

4a 1 1

2 2

0

b a

AB b a

βˆ’βŽ› ⎞⎜ ⎟= βˆ’βŽœ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

en

1 1

2 2

0

c a

AC c a

βˆ’βŽ› ⎞⎜ ⎟= βˆ’βŽœ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

.

b ( ) ( )

( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )

2 2 2 21 1 1 1

2 2 2 2 1 1 1 1

1 1 2 2 2 2 1 1

0 0

0 00 0

b a c ab a c a

b a c a c a b a

b a c a b a c a

βˆ’ β‹… βˆ’ β‹… βˆ’βŽ› βŽžβˆ’ βˆ’βŽ› ⎞ βŽ› ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβˆ’ Γ— βˆ’ = β‹… βˆ’ βˆ’ βˆ’ β‹…βŽœ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ βˆ’ β‹… βˆ’ βˆ’ βˆ’ β‹… βˆ’βŽ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

( ) ( ) ( ) ( )1 1 2 2 2 2 1 1

00

b a c a b a c a

βŽ› ⎞⎜ ⎟

β†’ ⎜ ⎟⎜ βŽŸβˆ’ β‹… βˆ’ βˆ’ βˆ’ β‹… βˆ’βŽ ⎠

c Zie figuur.

De kurkentrekker draait linksom, oftewel AB ACΓ—

heeft een positief

z kental. d Als ( ) ( ) ( ) ( )1 1 2 2 2 2 1 1 0b a c a b a c aβˆ’ β‹… βˆ’ βˆ’ βˆ’ β‹… βˆ’ > wijst AB ACΓ—

in de

positieve z-richting en moet C links van de lijn door A en B liggen. e Als ( ) ( ) ( ) ( )1 1 2 2 2 2 1 1 0b a c a b a c aβˆ’ β‹… βˆ’ βˆ’ βˆ’ β‹… βˆ’ = , dan liggen AB

en AC

in elkaars verlengde, dus C ligt op de lijn door A en B . f Als ( ) ( ) ( ) ( )1 1 2 2 2 2 1 1 0b a c a b a c aβˆ’ β‹… βˆ’ βˆ’ βˆ’ β‹… βˆ’ < wijst AB ACΓ—

in de

negatieve z-richting en moet C rechts van de lijn door A en B liggen.

A

B C

Ξ±

x

y

z

AB ACΓ—

Page 18: Uitwerkingen H1 6 eind

116 Hoofdstuk 1 Werken met vectoren

Β© Noordhoff Uitgevers bv

1.6 Toepassen:Uitwendig product

1 1

53

rβˆ’βŽ› ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

. 1 1 5 ( 1) 3 ( 2) 1

5 2 3 1 ( 1) ( 1) 23 1 ( 1) ( 2) 5 1 3

M r Fβˆ’ β‹… βˆ’ βˆ’ β‹… βˆ’βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞ βŽ› ⎞⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟= Γ— = Γ— βˆ’ = β‹… βˆ’ βˆ’ β‹… βˆ’ =⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβˆ’ βˆ’ β‹… βˆ’ βˆ’ β‹… βˆ’βŽ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠

2a 2 25 3 34OS = + =

3F =

400 N

x

y

O P

1F =

200 N

2F =

300 N

4F =

250 N

30Β° 3 meter

5 meter

S

1

20000

FβŽ› ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

, 2

0300

0F

βŽ› ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

, 3

3202400

FβŽ› ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

, 4

125 31250

F

βŽ› ⎞⎜ ⎟

= βˆ’βŽœ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

a 430

rβŽ› ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

, 1

00600

MβŽ› ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠

, 2

00

1200M

βŽ› ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

, 3

000

MβŽ› ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

en

4

00

375 3 500

MβŽ› ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎜ βŽŸβˆ’ βˆ’βŽ ⎠

.

b 400

rβŽ› ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

, 1

000

MβŽ› ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

, 2

00

1200M

βŽ› ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

, 3

00

960M

βŽ› ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

, 4

00500

MβŽ› ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠

3a Zie figuur. b sin( )F h I B Ξ±= β‹… β‹… β‹…

c De Lorentzkrachten staan verticaal en zijn tegengesteld gericht. De Lorentzkracht op de bovenkant van het spoeltje wijst naar boven, en de kracht op de onderkant wijst naar beneden.

d 12 sin( )LM l F Ξ±= β‹… β‹…

B

B

LF

LF

Page 19: Uitwerkingen H1 6 eind

Hoofdstuk 1 Werken met vectoren 117

Β© Noordhoff Uitgevers bv

1.7 Vectorfuncties

1a 2

3

( 2) 4( 2)

8( 2)r

βŽ› βŽžβˆ’ βŽ› βŽžβˆ’ = =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ βˆ’βˆ’ ⎝ ⎠⎝ ⎠

,

2

3

( 1) 1( 1)

1( 1)r

βŽ› βŽžβˆ’ βŽ› βŽžβˆ’ = =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ βˆ’βˆ’ ⎝ ⎠⎝ ⎠

2

3

0 0(0)

00r

βŽ› ⎞ βŽ› ⎞= =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎝ ⎠⎝ ⎠

, 2

3

1 1(1)

11r

βŽ› ⎞ βŽ› ⎞= =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎝ ⎠⎝ ⎠

,

2

3

2 4(2)

82r

βŽ› ⎞ βŽ› ⎞= =⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎝ ⎠⎝ ⎠

b Zie figuur. c 2 of x t t x x= β†’ = βˆ’

( ) ( )3 33 of y t y x x x y x x x= β†’ = = = βˆ’ = βˆ’

2a 0t β‰₯ . Je kunt geen wortel uit een negatief getal

trekken. b 2 1

2ln( ) 2 ln( )tx e x t t x= β†’ = β†’ =

12 ln( )y t y x= β†’ =

c Zie figuur.

3a ( ) ( ) ( )2 2 2 22

1 1 1( ) cos(2Ο€ ) sin(2Ο€ ) cos (2Ο€ ) sin (2Ο€ )t tr t t t t tt

= + = +

2 2cos (2Ο€ ) sin (2Ο€ ) 1t t+ = dus

2

1 1( ) ( 0)r t tt t

= = >

b ( )r t geeft aan dat de lengte van de vector snel

afneemt. De sinus en cosinus functie zorgen voor een

draaiing om de y-as.

Page 20: Uitwerkingen H1 6 eind

118 Hoofdstuk 1 Werken met vectoren

Β© Noordhoff Uitgevers bv

1.8

4a ( ) ( )( ) ( )22 2 2( ) cos( )sin( ) sin( ) cos( )r t t t t t= + +

( ) ( ) ( )( ) ( )2 2 2 2sin( ) cos( ) sin( ) cos( )t t t t= + +

( ) ( )2 2sin( ) cos( ) 1 1t t= + = = b Zie figuur.

5a ( ) ( )

( ) ( )

( ) ( )( )

2 2 2

2 22 2 2

2 2

( ) 7sin(7 7cos(7 1

( 7) sin(7 ) 7 cos(7 ) 1

49 sin(7 ) cos(7 ) 1 50 5 2

I t t t

t t

t t

= βˆ’ + + =

= βˆ’ + + =

= + + = =

b

( )

7cos(7 ) 0 1 1 1( ) 1 1 ( 7sin(7 )) 0 1

7sin(7 ) 1 7cos(7 ) 1 7 sin(7 ) cos(7 )

tI t B t

t t t t

βŽ› βŽžβ‹… βˆ’ β‹… βˆ’βŽ› ⎞⎜ ⎟⎜ βŽŸΓ— = β‹… βˆ’ βˆ’ β‹… = ⎜ ⎟⎜ ⎟

⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβˆ’ β‹… βˆ’ β‹… βˆ’ +⎝ ⎠ ⎝ ⎠

( )( )22 2( ) ( 1) 1 7 (sin 7 ) cos(7 )I t B t tΓ— = βˆ’ + + βˆ’ + =

( )22 49 sin(7 ) cos(7 )

51 98sin(7 )cos(7 )

t t

t t

= + + =

= +

Toepassen: Vectorfuncties

1a ( ) ( )2 2( ) sin( ) cos( )v t R t R tΟ‰ Ο‰ Ο‰ Ο‰= βˆ’ +

( ) ( )( )2 22 2 2 2sin( ) cos( )R t t R Rω ω ω ω ω= + = =

( ) ( )2 22 2( ) cos( ) sin( )a t R t R tΟ‰ Ο‰ Ο‰ Ο‰= βˆ’ + βˆ’

( ) ( )( )2 22 4 2 4 2cos( ) sin( )R t t R Rω ω ω ω ω= + = =

b ( )( ) ( ) cos( ) sin( ) sin( ) cos( )r t v t R t R t R t R tΟ‰ Ο‰ Ο‰ Ο‰ Ο‰ Ο‰= β‹… βˆ’ + β‹…

2 2cos( )sin( ) cos( )sin( ) 0R t t R t tΟ‰ Ο‰ Ο‰ Ο‰ Ο‰ Ο‰= βˆ’ + = ( ) ( )2 2( ) ( ) sin( ) cos( ) cos( ) sin( )v t a t R t R t R t R tΟ‰ Ο‰ Ο‰ Ο‰ Ο‰ Ο‰ Ο‰ Ο‰= βˆ’ β‹… βˆ’ + β‹… βˆ’

2 3 2 3sin( ) cos( ) sin( ) cos( ) 0R t t R t tΟ‰ Ο‰ Ο‰ Ο‰ Ο‰ Ο‰= βˆ’ = c Het inwendig product is 0. Dus staan ze loodrecht op elkaar.

2 2

2

( ) ( ) cos( ) ( ) cos( ) sin( )( ) sin( )cos( ) s t a t R t R t R t R ts a R R

Ο‰ Ο‰ Ο‰ Ο‰ Ο‰ ωα

Ο‰β‹… βˆ’ + βˆ’

= =β‹… β‹…

2 2

2cos( ) 1 Ο€RRωα Ξ±Ο‰

βˆ’= = βˆ’ β†’ = .

Oftewel de vectoren hebben een tegengestelde richting.

Page 21: Uitwerkingen H1 6 eind

Hoofdstuk 1 Werken met vectoren 119

Β© Noordhoff Uitgevers bv

2a ( ) ( ) ( )2 2 2( ) sin( ) cos(4 ) cos(2 )v t t t t= + +

b Hiervoor heb je ( )r t nodig. Deze wordt gegeven door de

snelheidsvector te integreren:

1

2

3

1412

cos( )( ) sin(4 )

sin(2 )

t C

r t t C

t C

βŽ› βŽžβˆ’ +⎜ ⎟

β†’ = +⎜ ⎟⎜ ⎟+⎝ ⎠

. De constanten bepalen we m.b.v. (0)r :

1 1

2 2

3 3

1 14 41 12 2

cos(0) 1 0 cos( )sin(4 0) 1 1 ( ) sin(4 ) 1

sin(2 0) 2 2 sin(2 ) 2

C C t

C C r t t

C C t

⎧ βŽ› βŽžβˆ’ + = βˆ’ β†’ = βˆ’βŽœ ⎟βŽͺ

β‹… + = β†’ = β†’ = +⎨ ⎜ ⎟βŽͺ ⎜ βŽŸβ‹… + = β†’ = +⎩ ⎝ ⎠

Dus voor 14 Ο€t = krijg je

12

12

2( ) 1

2r t

βŽ› βŽžβˆ’βŽœ ⎟

= ⎜ ⎟⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

. De afstand tot de oorsprong

wordt gegeven door ( )r t .

( ) ( )2 22 31 1

2 2 4( ) 2 1 2 7 2,78r t = + + = β‰ˆ

3a ( ) cos( )

( ) ( ) sin( )( ) 1

x t tv t y t t

z t

β€²βŽ› ⎞ βŽ› ⎞⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβ€²= = βˆ’βŽœ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβ€²βŽ ⎠ ⎝ ⎠

β†’

( ) sin( )( ) ( ) cos( )

( ) 0

x t ta t y t t

z t

β€²β€² βˆ’βŽ› ⎞ βŽ› ⎞⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβ€²β€²= = βˆ’βŽœ ⎟ ⎜ ⎟⎜ ⎟ ⎜ βŽŸβ€²β€²βŽ ⎠ ⎝ ⎠

b ( ) ( )( ) ( ) sin( ) sin( ) cos( ) cos( ) 0r t a t t t t t t= β‹… βˆ’ + β‹… βˆ’ + β‹…

( ) ( )2 2sin( ) cos( ) 1t t= βˆ’ βˆ’ = βˆ’

c ( ) ( ) ( )( ) ( ) cos( ) sin( ) sin( ) cos( ) 1 0v t a t t t t t= β‹… βˆ’ + βˆ’ β‹… βˆ’ + β‹…

cos( )sin( ) cos( ) sin( ) 0t t t t= βˆ’ + = . Het inwendig product is 0. Dus staan ze loodrecht op elkaar. 4a 2( )a a t RΟ‰= =

(zie vraag 1a)

2Ο€ 2Ο€T

Tω

Ο‰= β†’ = .

2 2

2

2Ο€ (2Ο€) Ra R

T TβŽ› βŽžβ†’ = β‹… =⎜ ⎟⎝ ⎠

b 2

2

(2Ο€) RF m a m

T= β‹… = β‹… . Ook geldt 2

mMF G

R=

Gelijkstellen geeft: 2 3

2 2 2 2

(2Ο€)4Ο€

R mM R GMm G

T R Tβ‹… = β†’ =

c Afstand ten opzichte van centrum aarde is: 2 11 24 2

73 32 2

6,6726 10 5,976 10 (24 60 60) 4, 224 104Ο€ 4Ο€

GM TR

βˆ’β‹… Γ— β‹… Γ— β‹… β‹… β‹…= = β‰ˆ Γ—

Afstand ten opzichte van het aardoppervlak is: 7 6 74, 224 10 6,378 10 3,586 10Γ— βˆ’ Γ— = Γ— m

Page 22: Uitwerkingen H1 6 eind

220 Hoofdstuk 1 Werken met vectoren

Β© Noordhoff Uitgevers bv

Toets

1a 3

2 3 514

a b cβŽ› ⎞⎜ ⎟+ βˆ’ = βˆ’βŽœ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

b 21a b = βˆ’ , 19b c = βˆ’

c 14a =

, 3 10b cβˆ’ =

d 555

a cβˆ’βŽ› ⎞⎜ βŽŸΓ— = βˆ’βŽœ ⎟⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠

,

1117

b cβˆ’βŽ› ⎞⎜ βŽŸΓ— = ⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

2 39

xβŽ› ⎞

= ⎜ ⎟⎝ ⎠

of

39

xβˆ’βŽ› ⎞

= ⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠

.

3 De cosinus van de hoek tussen de vectoren 121

aβŽ› ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠

en 2

11

bβˆ’βŽ› ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠

is 1

6 .

4 10 200 cos60 1000 JW = β‹… β‹… = .

5 254

12

1( ) cos cosv t t v t

βŽ› ⎞⎜ ⎟= β†’ = +⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

. v is maximaal voor Ο€t k= β‹… .

6a

2

2

2

3( ) 6

3

t

v t tt

βŽ› ⎞⎜ ⎟

= ⎜ ⎟⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠

,

6( ) 12

6

ta t t

t

βŽ› ⎞⎜ ⎟= ⎜ ⎟⎜ βŽŸβˆ’βŽ ⎠

.

b 436 6r a t t= + .

c 3 3 3 318 72 18 108v a t t t t= + + =

4 4 4 29 36 9 3 6t t t tv = + + = , 2 2 236 144 36 6 6.t t t ta = + + =

3

3

108cos( ) 1.18 6

tt

Ξ± β‹…= =

β‹… β‹… (Beide vectoren liggen in elkaars verlengde, de

beweging is langs een rechte lijn.)