46
Solution!

Airplane Question1

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Antidifferentiation

Citation preview

Page 1: Airplane Question1

Solution!

Page 2: Airplane Question1

A.I.) Acceleration ­ Take Off

a(t)1 = 2400v(t)1 = 2400t + C

I.) Acceleration:a(t)1 = 2400 km/h2

v(0)1 = 60 km/hs(0)1 = 10 km

<­­ antidifferentiate a(t)1

*Starting with the acceleration section of the airplane's flight, we antidifferentiate the acceleration function using power rule.

Page 3: Airplane Question1

A.I.) Acceleration ­ Take Off

a(t)1 = 2400v(t)1 = 2400t + C60 = 2400(0) + C60 = C

I.) Acceleration:a(t)1 = 2400 km/h2

v(0)1 = 60 km/hs(0)1 = 10 km

<­­ antidifferentiate a(t)1<­­ input values of v(t)1 function

*Input the given values of the v(t)1 function to solve for the constant "C".

Page 4: Airplane Question1

A.I.) Acceleration ­ Take Off

a(t)1 = 2400v(t)1 = 2400t + C60 = 2400(0) + C60 = Cv(t)1 = 2400t + 60

I.) Acceleration:a(t)1 = 2400 km/h2

v(0)1 = 60 km/hs(0)1 = 10 km

<­­ antidifferentiate a(t)1<­­ input values of v(t)1 function

<­­ substitute value "C" into v(t), to complete v(t)1 function

*Now that we have the v(t)1 function, our next step is to antidifferentiate this new function to find s(t)1.

Page 5: Airplane Question1

A.I.) Acceleration ­ Take Off

a(t)1 = 2400v(t)1 = 2400t + C60 = 2400(0) + C60 = Cv(t)1 = 2400t + 60

s(t)1 = 1200t2 + 60t + C

I.) Acceleration:a(t)1 = 2400 km/h2

v(0)1 = 60 km/hs(0)1 = 10 km

<­­ antidifferentiate a(t)1<­­ input values of v(t)1 function

<­­ substitute value "C" into v(t), to complete v(t)1 function

<­­ antidifferentiate v(t)1 

Page 6: Airplane Question1

A.I.) Acceleration ­ Take Off

a(t)1 = 2400v(t)1 = 2400t + C60 = 2400(0) + C60 = Cv(t)1 = 2400t + 60

s(t)1 = 1200t2 + 60t + C10 = 1200(0)2 + 60(0) + C10 = C

I.) Acceleration:a(t)1 = 2400 km/h2

v(0)1 = 60 km/hs(0)1 = 10 km

<­­ antidifferentiate a(t)1<­­ input values of v(t)1 function

<­­ substitute value "C" into v(t), to complete v(t)1 function

<­­ antidifferentiate v(t)1 <­­ input values of s(t)1 function

*Input the given values of the s(t)1 function to solve for the constant "C".

Page 7: Airplane Question1

A.I.) Acceleration ­ Take Off

a(t)1 = 2400v(t)1 = 2400t + C60 = 2400(0) + C60 = Cv(t)1 = 2400t + 60

s(t)1 = 1200t2 + 60t + C10 = 1200(0)2 + 60(0) + C10 = Cs(t)1 = 1200t2 + 60t +10

I.) Acceleration:a(t)1 = 2400 km/h2

v(0)1 = 60 km/hs(0)1 = 10 km

<­­ antidifferentiate a(t)1<­­ input values of v(t)1 function

<­­ substitute value "C" into v(t), to complete v(t)1 function

<­­ antidifferentiate v(t)1 <­­ input values of s(t)1 function

<­­ substitute value "C" into s(t)1, to complete s(t)1 function

Page 8: Airplane Question1

A.II.) Constant Flight

v(t)2 = 660s(t)2 = 660t + C <­­ antidifferentiate v(t)2

II.) Constant Flightv(t)2 = 660 km/h

s(0)2=30 km

*Next we work with the constant flight section of the airplane's flight. We antidifferentiate the velocity function using power rule.

Page 9: Airplane Question1

A.II.) Constant Flight

v(t)2 = 660s(t)2 = 660t + C30 = 660(0) + C30 = C

<­­ antidifferentiate v(t)2<­­ input values of s(t)2 function

II.) Constant Flightv(t)2 = 660 km/h

s(0)2=30 km

*Input the given values of the s(t)2 function to solve for the constant "C".

Page 10: Airplane Question1

A.II.) Constant Flight

v(t)2 = 660s(t)2 = 660t + C30 = 660(0) + C30 = Cs(t)2 = 660t + 30

<­­ antidifferentiate v(t)2<­­ input values of s(t)2 function

<­­ substitute value "C" into s(t)2, to complete s(t)2 function

II.) Constant Flightv(t)2 = 660 km/h

s(0)2=30 km

*Now that we have the s(t)2 function for this section of the flight, we can move onto our final section.

Page 11: Airplane Question1

A.III.) Deceleration ­ Landing

a(t)3 = ­840v(t)3 = ­840t + C<­­ antidifferentiate a(t)3

III.) Decceleration:a(t)3 = ­840 km/h2

v(0)3 = ­100 km/hs(0)3 = 583 km

*With our final section of the piece­wise function, we antidifferentiate a(t)3 using power rule.

Page 12: Airplane Question1

A.III.) Deceleration ­ Landing

a(t)3 = ­840v(t)3 = ­840t + C­100 = ­840(0) + C­100 = C

<­­ antidifferentiate a(t)3<­­ input values of v(t)3 function

III.) Decceleration:a(t)3 = ­840 km/h2

v(0)3 = ­100 km/hs(0)3 = 583 km

*We input the given values of the v(t)3 function to solve for the constant "C".

Page 13: Airplane Question1

A.III.) Deceleration ­ Landing

a(t)3 = ­840v(t)3 = ­840t + C­100 = ­840(0) + C­100 = Cv(t)3 = ­840t ­ 100

<­­ antidifferentiate a(t)3<­­ input values of v(t)3 function

<­­ substitute value "C" into v(t)3, to complete v(t)3 function

III.) Decceleration:a(t)3 = ­840 km/h2

v(0)3 = ­100 km/hs(0)3 = 583 km

*Now that we have the v(t)3 function, we continue by antidifferentiation to find the s(t)3 function.

Page 14: Airplane Question1

A.III.) Deceleration ­ Landing

a(t)3 = ­840v(t)3 = ­840t + C­100 = ­840(0) + C­100 = Cv(t)3 = ­840t ­ 100

s(t)3 = ­420t2 ­ 100t + C

<­­ antidifferentiate a(t)3<­­ input values of v(t)3 function

<­­ substitute value "C" into v(t)3, to complete v(t)3 function

III.) Decceleration:a(t)3 = ­840 km/h2

v(0)3 = ­100 km/hs(0)3 = 583 km

<­­ antidifferentiate v(t)3

*Simply antidifferentiate again using power rule

Page 15: Airplane Question1

A.III.) Deceleration ­ Landing

a(t)3 = ­840v(t)3 = ­840t + C­100 = ­840(0) + C­100 = Cv(t)3 = ­840t ­ 100

s(t)3 = ­420t2 ­ 100t + C583 = ­420(0)2 ­ 100(0) + C583 = C

<­­ antidifferentiate a(t)3<­­ input values of v(t)3 function

<­­ substitute value "C" into v(t)3, to complete v(t)3 function

III.) Decceleration:a(t)3 = ­840 km/h2

v(0)3 = ­100 km/hs(0)3 = 583 km

<­­ antidifferentiate v(t)3<­­ input values of s(t)3 function

*Input given coordinate of s(t)3 to solve for the constant "C".

Page 16: Airplane Question1

A.III.) Deceleration ­ Landing

a(t)3 = ­840v(t)3 = ­840t + C­100 = ­840(0) + C­100 = Cv(t)3 = ­840t ­ 100

s(t)3 = ­420t2 ­ 100t + C583 = ­420(0)2 ­ 100(0) + C583 = Cs(t)3 = ­420t2 ­ 100t + 583

<­­ antidifferentiate a(t)3<­­ input values of v(t)3 function

<­­ substitute value "C" into v(t)3, to complete v(t)3 function

III.) Decceleration:a(t)3 = ­840 km/h2

v(0)3 = ­100 km/hs(0)3 = 583 km

<­­ antidifferentiate v(t)3<­­ input values of s(t)3 function

<­­ substitute value "C" into s(t)3, to complete s(t)3 function

Page 17: Airplane Question1

s(t)1 = 1200t2 + 60t +10s(t)2 = 660t + 30s(t)3 = ­420t2 ­ 100t + 583

*These three functions combine in their respective interval to depict the distance travelled over time by the airplane.

With this set of functions, we can move onto the next part and apply them.

A.) Conclusion

Page 18: Airplane Question1

B.I.) Acceleration and Deceleration Sections

Take Off:s(t)1 = 1200t2 + 60t +10 <­­ take off distance function

*Since the times required for take off and landing are the same between each city­city flight, we need to find these distances so that we can find the amount of distance flown at constant flight speed.

0.25 hrs (2/3) hrsx hrs

Page 19: Airplane Question1

B.I.) Acceleration and Deceleration Sections

Take Off:s(t)1 = 1200t2 + 60t +10s(0.25) = 1200(0.25)2 + 60(0.25) +10s(0.25) = 100 km

<­­ take off distance function<­­ input 0.25 hrs

<­­ distance required for a complete take off

*Input the time required by the airplane to take off. This distance is the same for each flight.

Page 20: Airplane Question1

B.I.) Acceleration and Deceleration Sections

Take Off:s(t)1 = 1200t2 + 60t +10s(0.25) = 1200(0.25)2 + 60(0.25) +10s(0.25) = 100 km

Landing:s(t)3 = ­420t2 ­ 100t + 583

<­­ take off distance function<­­ input 0.25 hrs

<­­ distance required for a complete take off

<­­ landing distance function

Page 21: Airplane Question1

B.I.) Acceleration and Deceleration Sections

Take Off:s(t)1 = 1200t2 + 60t +10s(0.25) = 1200(0.25)2 + 60(0.25) +10s(0.25) = 100 km

Landing:s(t)3 = ­420t2 ­ 100t + 583s(2/3) = ­420(2/3)2 ­ 100(2/3) + 583s(2/3) = 330 km

<­­ take off distance function<­­ input 0.25 hrs

<­­ distance required for a complete take off

<­­ landing distance function<­­ input (2/3) hrs

<­­ distance required for a complete landing

*These values are important, as we will use them in every computation.

Page 22: Airplane Question1

B.II.) Route 1: Winnipeg ­ New York ­ Atlanta ­Mexico City Winnipeg­NewYork: 2064.87 km  <­­ distance between cities2064.87 km ­ 430 km = 1634.87 km <­­ distance @ 

constant flight speed

*Since it takes a total of 430 km (100km + 130km) for take off and landing, we subtract it from the distance between the cities to find the amount of distance we are going to compute time for.

Page 23: Airplane Question1

B.II.) Route 1: Winnipeg ­ New York ­ Atlanta ­Mexico City Winnipeg­NewYork: 2064.87 km  <­­ distance between cities2064.87 km ­ 430 km = 1634.87 km <­­ distance @ 

constant flight speeds(t)2 = 660t + 30<­­ constant flight function

*Use the distance function found from part A for constant flight.

Page 24: Airplane Question1

B.II.) Route 1: Winnipeg ­ New York ­ Atlanta ­Mexico City Winnipeg­NewYork: 2064.87 km  <­­ distance between cities2064.87 km ­ 430 km = 1634.87 km <­­ distance @ 

constant flight speeds(t)2 = 660t + 301634.87 = 660t + 300 = 660t ­1604.87t = 2.4316 hrs

<­­ constant flight function<­­ input distance @ constant flight speed to compute time

<­­ time in hours

*The amount of time is the time flown between the two cities at constant flight (we will add the already known times for take off and landing afterwards)

Page 25: Airplane Question1

B.II.) Route 1: Winnipeg ­ New York ­ Atlanta ­Mexico City Winnipeg­NewYork: 2064.87 km  <­­ distance between cities2064.87 km ­ 430 km = 1634.87 km <­­ distance @ 

constant flight speeds(t)2 = 660t + 301634.87 = 660t + 300 = 660t ­1604.87t = 2.4316 hrs

<­­ constant flight function<­­ input distance @ constant flight speed to compute time

<­­ time in hours

New York­Atlanta: 1202.69 km1202.69 km ­ 430 km = 772.69 km

<­­ distance between cities<­­ distance @ constant flight speed

Page 26: Airplane Question1

B.II.) Route 1: Winnipeg ­ New York ­ Atlanta ­Mexico City Winnipeg­NewYork: 2064.87 km  <­­ distance between cities2064.87 km ­ 430 km = 1634.87 km <­­ distance @ 

constant flight speeds(t)2 = 660t + 301634.87 = 660t + 300 = 660t ­1604.87t = 2.4316 hrs

<­­ constant flight function<­­ input distance @ constant flight speed to compute time

<­­ time in hours

New York­Atlanta: 1202.69 km1202.69 km ­ 430 km = 772.69 km

772.69 = 660t + 300 = 660t ­ 742.69t = 1.1253 hrs

<­­ distance between cities<­­ distance @ constant flight speed

<­­ input distance @ constant flight speed to compute time

<­­ time in hours

Page 27: Airplane Question1

B.II.) Route 1: Winnipeg ­ New York ­ Atlanta ­Mexico City Atlanta­Mexico City: 2157.76 km  <­­ distance between cities2157.76 km ­ 430 km = 1727.76 km<­­ distance @ 

constant flight speed

Page 28: Airplane Question1

B.II.) Route 1: Winnipeg ­ New York ­ Atlanta ­Mexico City Atlanta­Mexico City: 2157.76 km  <­­ distance between cities2157.76 km ­ 430 km = 1727.76 km<­­ distance @ 

constant flight speeds(t)2 = 660t + 301727.76 = 660t + 300 = 660t ­ 1697.76t = 2.5724 hrs

<­­ constant flight function<­­ input distance @ constant flight speed to compute time

<­­ time in hours

*Now we have all three values for time upon which the airplane is at constant speed

Page 29: Airplane Question1

B.II.) Route 1: Winnipeg ­ New York ­ Atlanta ­Mexico City 

Total Time:= 3(0.25) + 3(2/3) + 2.4316 + 1.1253 + 2.5724 + 2(0.75)= 10.3793 hours*In total we add:­three times the take off time­three times the landing time­three city­city times­two times the flight delay time at each airport

Page 30: Airplane Question1

B.II.) Route 1: Winnipeg ­ New York ­ Atlanta ­Mexico City 

Total Time:= 3(0.25) + 3(2/3) + 2.4316 + 1.1253 + 2.5724 + 2(0.75)= 10.3793 hours

Time of Arrival:= 8.5 + 10.3793= 19.3793= 7:23 pm

<­­ departure time + the total time

<­­ number of hours converted to time

Page 31: Airplane Question1

B.II.) Route 2: Winnipeg ­ Seattle ­ Miami ­Mexico City Winnipeg­Seattle: 1852.13 km  <­­ distance between cities1852.13 km ­ 430 km = 1422.13 km <­­ distance @ 

constant flight speed

Page 32: Airplane Question1

B.II.) Route 2: Winnipeg ­ Seattle ­ Miami ­Mexico City Winnipeg­Seattle: 1852.13 km  <­­ distance between cities1852.13 km ­ 430 km = 1422.13 km <­­ distance @ 

constant flight speeds(t)2 = 660t + 301422.13 = 660t + 300 = 660t ­ 1392.13t = 2.1093 hours

<­­ constant flight function<­­ input distance @ constant flight speed to compute time

<­­ time in hours

Page 33: Airplane Question1

B.II.) Route 2: Winnipeg ­ Seattle ­ Miami ­Mexico City Winnipeg­Seattle: 1852.13 km  <­­ distance between cities1852.13 km ­ 430 km = 1422.13 km <­­ distance @ 

constant flight speeds(t)2 = 660t + 301422.13 = 660t + 300 = 660t ­ 1392.13t = 2.1093 hours

<­­ constant flight function<­­ input distance @ constant flight speed to compute time

<­­ time in hours

Seattle­Miami: 4392.16 km  <­­ distance between cities4392.16 km ­ 430 km = 3962.16 km <­­ distance @ 

constant flight speed

Page 34: Airplane Question1

B.II.) Route 2: Winnipeg ­ Seattle ­ Miami ­Mexico City Winnipeg­Seattle: 1852.13 km  <­­ distance between cities1852.13 km ­ 430 km = 1422.13 km <­­ distance @ 

constant flight speeds(t)2 = 660t + 301422.13 = 660t + 300 = 660t ­ 1392.13t = 2.1093 hours

<­­ constant flight function<­­ input distance @ constant flight speed to compute time

<­­ time in hours

Seattle­Miami: 4392.16 km  <­­ distance between cities4392.16 km ­ 430 km = 3962.16 km <­­ distance @ 

constant flight speed3962.16 = 660t + 300 = 660t ­ 3932.16t = 5.9578 hours

<­­ input distance @ constant flight speed to compute time

<­­ time in hours

Page 35: Airplane Question1

B.II.) Route 2: Winnipeg ­ Seattle ­ Miami ­Mexico City Miami­Mexico City: 2064.40 km  <­­ distance between cities2064.40 km ­ 430 km = 1634.40 km <­­ distance @ 

constant flight speeds(t)2 = 660t + 301634.40 = 660t + 300 = 660t ­ 1604.40t = 2.4309 hours

<­­ constant flight function<­­ input distance @ constant flight speed to compute time

<­­ time in hours

Page 36: Airplane Question1

B.II.) Route 2: Winnipeg ­ Seattle ­ Miami ­Mexico City 

Total Time:= 3(0.25) + 3(2/3) + 2.1093 + 5.9578 + 2.4309 + 2(0.25)= 13.748 hours

*In total we add:­three times the take off time­three times the landing time­three city­city times­two times the flight delay time at each airport

Page 37: Airplane Question1

B.II.) Route 2: Winnipeg ­ Seattle ­ Miami ­Mexico City 

Total Time:= 3(0.25) + 3(2/3) + 2.1093 + 5.9578 + 2.4309 + 2(0.25)= 13.748 hours

Time of Arrival:= 6 + 13.748= 19.748= 7:44 pm

<­­ departure time + the total time

<­­ number of hours converted to time

Page 38: Airplane Question1

B.II.) Route 3: Winnipeg ­ Montreal ­ Dallas ­Mexico City Winnipeg­Montreal: 1821.36 km  <­­ distance between cities1821.36 km ­ 430 km = 1391.36 km <­­ distance @ 

constant flight speed

Page 39: Airplane Question1

B.II.) Route 3: Winnipeg ­ Montreal ­ Dallas ­Mexico City Winnipeg­Montreal: 1821.36 km  <­­ distance between cities1821.36 km ­ 430 km = 1391.36 km <­­ distance @ 

constant flight speeds(t)2 = 660t + 301391.36 = 660t + 300 = 660t ­ 1361.36t = 2.0626 hours

<­­ constant flight function<­­ input distance @ constant flight speed to compute time

<­­ time in hours

Page 40: Airplane Question1

B.II.) Route 3: Winnipeg ­ Montreal ­ Dallas ­Mexico City Winnipeg­Montreal: 1821.36 km  <­­ distance between cities1821.36 km ­ 430 km = 1391.36 km <­­ distance @ 

constant flight speeds(t)2 = 660t + 301391.36 = 660t + 300 = 660t ­ 1361.36t = 2.0626 hours

<­­ constant flight function<­­ input distance @ constant flight speed to compute time

<­­ time in hours

Montreal­Dallas: 2436.25 km  <­­ distance between cities2436.25 km ­ 430 km = 2006.25 km <­­ distance @ 

constant flight speed

Page 41: Airplane Question1

B.II.) Route 3: Winnipeg ­ Montreal ­ Dallas ­Mexico City Winnipeg­Montreal: 1821.36 km  <­­ distance between cities1821.36 km ­ 430 km = 1391.36 km <­­ distance @ 

constant flight speeds(t)2 = 660t + 301391.36 = 660t + 300 = 660t ­ 1361.36t = 2.0626 hours

<­­ constant flight function<­­ input distance @ constant flight speed to compute time

<­­ time in hours

Montreal­Dallas: 2436.25 km  <­­ distance between cities2436.25 km ­ 430 km = 2006.25 km <­­ distance @ 

constant flight speed2006.25 = 660t + 300 = 660t ­ 1976.25t = 2.9943 hours

<­­ input distance @ constant flight speed to compute time

<­­ time in hours

Page 42: Airplane Question1

B.II.) Route 3: Winnipeg ­ Montreal ­ Dallas ­Mexico City Dallas­Mexico City: 1501.38 km  <­­ distance between cities1501.38 km ­ 430 km = 1071.38 km <­­ distance @ 

constant flight speeds(t)2 = 660t + 301071.38 = 660t + 300 = 660t ­ 1041.38t = 1.5778 hours

<­­ constant flight function<­­ input distance @ constant flight speed to compute time

<­­ time in hours

*Once again, we have all three constant flight times required to solve for the time of arrival of route 3.

Page 43: Airplane Question1

B.II.) Route 3: Winnipeg ­ Montreal ­ Dallas ­Mexico City 

Total Time:= 3(0.25) + 3(2/3) + 2.0626 + 2.9943 + 1.5778 + 2(0.5)= 10.3847 hours

*In total we add:­three times the take off time­three times the landing time­three city­city times­two times the flight delay time at each airport

Page 44: Airplane Question1

B.II.) Route 3: Winnipeg ­ Montreal ­ Dallas ­Mexico City 

Total Time:= 3(0.25) + 3(2/3) + 2.0626 + 2.9943 + 1.5778 + 2(0.5)= 10.3847 hours

Time of Arrival:= 8.25 + 10.3847= 18.6347= 6:38 pm

<­­ departure time + the total time

<­­ number of hours converted to time

*Now we have all the information required to piece the final answer!

Page 45: Airplane Question1

B.III.) Final Solution:

6:38 pm ­­> Route 37:44 pm ­­> Route 27:23 pm ­­> Route 1

*The flight path that arrived first of the three was that of route 3. To conclude the solution, a sentence answer must be written for word problems.

Of the three flight paths, route three (from Winnipeg to Montreal to Dallas to Mexico City) arrived the earliest in Mexico City, at 6:38 pm.

Page 46: Airplane Question1

Finish!