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Find the position and velocity of an object moving along a straight line with the given acceleration, initial velocity, and initial position. \( a(t)=\cos \pi t, v(0)=7, s(0)=5 \) The velocity is \( v(t)=7+\frac{\sin (\pi t)}{\pi} \) (Type an exact answer.) The position is \( s(t)=\square \) (Type an exact answer.)

Ask by Zimmerman Medina. in the United States
Jan 23,2025

Solución de tutoría real

Respuesta verificada por el tutor

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The position of the object is \( s(t) = 5 + 7t + \frac{1 - \cos(\pi t)}{\pi^{2}} \).

Solución

To find the position \( s(t) \) of the object, we'll integrate the velocity function \( v(t) \) with respect to time, and then apply the initial condition \( s(0) = 5 \). Given: \[ v(t) = 7 + \frac{\sin(\pi t)}{\pi} \] **Step 1: Integrate the Velocity to Find Position** \[ s(t) = \int v(t) \, dt = \int \left(7 + \frac{\sin(\pi t)}{\pi}\right) dt \] \[ s(t) = 7t - \frac{\cos(\pi t)}{\pi^2} + C \] **Step 2: Apply the Initial Condition** Using \( s(0) = 5 \): \[ 5 = 7 \cdot 0 - \frac{\cos(0)}{\pi^2} + C \] \[ 5 = -\frac{1}{\pi^2} + C \implies C = 5 + \frac{1}{\pi^2} \] **Step 3: Write the Final Expression for Position** \[ s(t) = 7t - \frac{\cos(\pi t)}{\pi^2} + 5 + \frac{1}{\pi^2} \] \[ s(t) = 5 + 7t + \frac{1 - \cos(\pi t)}{\pi^2} \] **Final Answer:** \[ s(t) = 5 + 7\, t + \dfrac{1 - \cos(\pi t)}{\pi^{2}} \]

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To find the position function \( s(t) \), we start with the known velocity function \( v(t) = 7 + \frac{\sin(\pi t)}{\pi} \). We can integrate the velocity function to obtain the position function: \[ s(t) = \int v(t) \, dt = \int \left(7 + \frac{\sin(\pi t)}{\pi}\right) dt \] Calculating the integral gives us: \[ s(t) = 7t - \frac{\cos(\pi t)}{\pi^2} + C \] Now, we need to determine the constant \( C \) using the initial position condition \( s(0) = 5 \): \[ s(0) = 7(0) - \frac{\cos(0)}{\pi^2} + C = 5 \] \[ C - \frac{1}{\pi^2} = 5 \] \[ C = 5 + \frac{1}{\pi^2} \] Substituting back into the position equation, we find: \[ s(t) = 7t - \frac{\cos(\pi t)}{\pi^2} + 5 + \frac{1}{\pi^2} \] \[ s(t) = 7t + 5 + \frac{1 - \cos(\pi t)}{\pi^2} \] Thus, the exact position function is: \[ s(t) = 7t + 5 + \frac{1 - \cos(\pi t)}{\pi^2} \]

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