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[Risolto] PROBLEMA DI UNA MINI SIMULAZIONE DI MATEMATICA E FISICA

  

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Ciao a tutti, sono di nuovo qui perchè mi servirebbe un'altro piccolo aiuto con questo problema. Grazie in anticipo! 

Una società sportiva organizza una maratona con 10 dei suoi atleti. Ognuno viene identificato da un numero intero positivo k sulla maglietta. L'assegnazione viene effettuata in base alle prestazioni degli atleti nella stagione appena trascorsa. Gli atleti partono uno alla volta e il cronometro, che misura in secondi il tempo dei singoli corridori, viene fatto partire quando l'atleta passa per una posizione prefissata. La successiva misurazione del tempo viene effettuata dopo circa 5,0 km e in questi km si assume che la velocità rimanga costante e si rileva che i corridori si sono mossi seguendo una legge oraria s(t) che soddisfa la relazione:

(2+k)s(t)-(5k+1)t-10-5k=0

dove s(t) è espresso in metri, k è il numero sulla maglietta e i coefficienti sono da considerare con le opportune unità di misura.

a) studia dal punto di vista matematico le caratteristiche del fascio di rette s(t) al variare di k.

b) determina l'equazione delle rette generatrici e rappresentale in un sistema di riferimento spazio-tempo, evidenziando la parte di piano relativa al problema. Il grafico conferma il criterio con il quale era stato attribuito il numero sulla maglietta?

c) determina la velocità al variare di k.

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FINALMENTE UN ESERCIZIO NON BANALE!
Sono pronto a scommettere che non provenga da uno stupido libro di testo, ma da una persona fisica intelligente; se invece è preso da un libro mi fai il piacere di darmi il riferimento (autore/i, titolo, volume e pagina)?
Peccato che l'abbia visto molto dopo la pubblicazione e che la mia risposta sarà preceduta almeno da altre quattro o cinque; confido che tu la voglia leggere egualmente.
Ad ogni buon conto, io non faccio mai il refresh prima di pubblicare le risposte!
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A) "numero intero positivo k" & "(2+k)s(t)-(5k+1)t-10-5k=0" ≡
≡ s(t, k) = ((5*k + 1)/(k + 2))*t + 5 m
da cui la velocità
* v(k) = (5*k + 1)/(k + 2) m/s
indipendente dal tempo e crescente con k; le coppie {k, v(k)} sono
* {1, 2.0}, {2, 2.7}, {3, 3.2}, {4, 3.5}, {5, 3.7}, {6, 3.9}, {7, 4.0}, {8, 4.1}, {9, 4.2}, {10, 4.3}
---------------
B) "studia dal punto di vista matematico le caratteristiche del fascio di rette s(t) al variare di k."
* s(x, 0) = y = ((5*0 + 1)/(0 + 2))*x + 5
* s(x, 1) = y = ((5*1 + 1)/(1 + 2))*x + 5
* (y = ((5*0 + 1)/(0 + 2))*x + 5) & (y = ((5*1 + 1)/(1 + 2))*x + 5) ≡ C(0, 5)
Il fascio è proprio, centrato in C(0, 5), di forma "y = m*x + q" con intercetta q = 5 costante e pendenza
* m(k) = (5*k + 1)/(k + 2)
che, nel piano (k, m), descrive l'iperbole equilatera di asintoti
* k = - 2
* m = 5
e pertanto crescente ovunque:
* per k < - 2, da 5 a + ∞;
* per k = - 2, indefinita (s(x, - 2) è l'asse y);
* per k > - 2, da - ∞ a 5.
---------------
C1a) "determina l'equazione delle rette generatrici ..."
L'uso dell'articolo determinativo ("delle rette") è incongruo in quanto un fascio di rette è generato a partire da due sue qualsiasi rette distinte. E, se il fascio è proprio come in questo caso, la scelta più naturale è di prendere le rette coordinate del centro C(0, 5):
* x = 0
* y = 5 ≡ y - 5 = 0
da cui la combinazione lineare, di coefficienti (a, b), che rappresenta il fascio
* r(a, b) ≡ a*x + b*(y - 5) = 0
altrettanto bene della la forma originale
* r(k) ≡ (2 + k)*y - (5*k + 1)*x - 10 - 5*k = 0
con la corrispondenza fra parametri
* (a = - (5*k + 1)) & (b = k + 2) ≡
≡ (k = b - 2) & (a = 9 - 5*b) ≡
≡ (k = - (a + 1)/5) & (b = (9 - a)/5)
---------------
C1b) "... e rappresentale in un sistema di riferimento spazio-tempo ..."
* spazio = s = y
* tempo = t = x
quindi
* x = 0 ≡ t = 0
* y = 5 ≡ y - 5 = 0 ≡ s - 5 = 0
http://www.wolframalpha.com/input?i=plot%5Bt%3D0%2Cs-5%3D0%2Cs%3E%3D0%2Ct%3E%3D0%5Dt%3D0to2500
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C1c) "... evidenziando la parte di piano relativa al problema."
Il primo quadrante color indaco.
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C2) "Il grafico conferma il criterio con il quale era stato attribuito il numero sulla maglietta?"
'A Maronn' 'o sape!
Il grafico richiesto è del tutto privo di qualsiasi perspicuità; rispetto al criterio risulta completamente opaco.
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D) "determina la velocità al variare di k"
Vedi sub A.

@exprof Grazie mille per il tuo aiuto! Questo è un problema preso dal mio libro di testo scolastico, ti scrivo tutte le informazioni. TITOLO= 3 Matematica.blu.2.0 (zanichelli) AUTORI= Massimo Bergamini/ Graziella Barozzi/Anna Trifone. Questo esercizio lo puoi trovare a pg. 276, è il primo di una minisimulazione di matematica e fisica. Ancora una volta grazie mille!



Risposta
SOS Matematica

4.6
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