Vase som omdreiningslegeme R2 V26
Du får i oppdrag å lage en vase med form som på bildet nedenfor.
Vasen skal romme omtrent \(1{,}5 \mathrm{~L}\) vann og ha høyde \(20 \mathrm{~cm}\).
Bruk det du kan om omdreiningslegemer og trigonometri, til å lage en funksjon på formen
som ved omdreining gir en vase med denne formen.
Tegn grafen til funksjonen i et koordinatsystem der enhetene langs aksene er centimeter.
Husk å begrunne ditt valg av parameterne \(A\), \(c\), \(\varphi\) og \(d\), og la funksjonsuttrykket komme tydelig fram i besvarelsen din.
Volum ved omdreining: \(\underline{\underline{V \approx 1500{,}7 \, \mathrm{cm}^3 \approx 1{,}5 \, \mathrm{L}}}\)
Vi skal konstruere en funksjon \(f(x) = A \cdot \sin(cx + \varphi) + d\) slik at figuren \(f\) omdreiet rundt \(x\)-aksen gir en vase med høyde \(20 \, \mathrm{cm}\) og volum \(\approx 1{,}5 \, \mathrm{L} = 1500 \, \mathrm{cm}^3\).
Valg av parameterne:
Høyde og periode (\(c\)):
Vasen skal ha høyde \(20 \, \mathrm{cm}\), så \(x\) går fra \(0\) til \(20\). Formen på bildet viser én halv sinusbølge — vasen er bred øverst, smalner inn på midten og er bred igjen nederst (eller omvendt). Vi ønsker én full «bølge» over \(x \in [0, 20]\), altså periode \(T = 20\):
Likevektslinje (\(d\)):
\(d\) er gjennomsnittlig radius. For en vase med passende proporsjonene velger vi \(d = 4{,}8 \, \mathrm{cm}\).
Amplitude (\(A\)):
\(A\) bestemmer hvor mye formen varierer rundt gjennomsnittet. Vi velger \(A = 1{,}3 \, \mathrm{cm}\), som gir en passe «buet» profil.
Faseforskyvning (\(\varphi\)):
Med \(\varphi = 0\) starter vasen i \(f(0) = d = 4{,}8 \, \mathrm{cm}\) og har toppunkt ved \(x = 5\) og bunnpunkt ved \(x = 15\):
| \(x\) | \(0\) | \(5\) | \(10\) | \(15\) | \(20\) |
|---|---|---|---|---|---|
| \(f(x)\) | \(4{,}8\) | \(6{,}1\) | \(4{,}8\) | \(3{,}5\) | \(4{,}8\) |
Funksjonsuttrykket:
Verifisering av volum:
Volumet av et omdreiningslegeme rundt \(x\)-aksen er
Vi regner ut integralet i GeoGebra CAS:

Graf av funksjonen:
Grafen under viser \(f(x)\) for \(x \in [0, 20]\), der \(x\)-aksen er høyden og \(y\)-aksen er radius (begge i \(\mathrm{cm}\)). Toppunktet \(\text{Topp} = (5;\, 6{,}1)\) tilsvarer den bredeste delen av vasen, og bunnpunktet \(\text{Bunn} = (15;\, 3{,}5)\) den smaleste.
