1P eksamenHøst 2023LK20

Matematikk 1P eksamen – høst 2023

ifingo
Norsk (Bokmål)

Matematikk 1P eksamen Høst 2023 – løsningsforslag

Fullstendig, trinnvis løsning på hele eksamenssettet. Del 1 er løst uten hjelpemidler. Del 2 viser regneoppsett, digitale kontroller og tolkning der det passer.

Del 1 — uten hjelpemidler

Del 1 · Oppgave 1Måling og enheter

Oppgave 1

Oppgave:

Tobias lurer på hvor mye vann han bør drikke hver dag. Han finner ulike svar på ulike nettsider. På en nettside finner han teksten nedenfor.

Voksne har hvert døgn behov for ca. 30 mL væske per kilogram kroppsvekt. Husk at vann er den beste tørstedrikken.

Tobias veier 70 kg.

Hvor mange liter vann bør Tobias drikke i løpet av et døgn ifølge nettsiden?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal bruke anbefalingen per kilogram og gjøre om fra milliliter til liter.

Steg 1 — Finn væskemengden i milliliter

\[30\cdot70=2100\]

Det er 30 mL for hvert kilogram kroppsvekt.

Steg 2 — Gjør om til liter

\[2100\text{ mL}=2{,}1\text{ L}\]

Vi deler på 1000 fordi 1000 mL er 1 L.

Tolkning

Ifølge nettsiden bør Tobias drikke omtrent 2,1 liter væske i løpet av et døgn.

Vanlig feil: Å svare 2100 liter fordi man glemmer enhetsomgjøringen.
Fasit: \(2{,}1\) liter.
Del 1 · Oppgave 2Prosent og prosentpoeng

Oppgave 2

Oppgave:

Ni av ti nordmenn bruker sosiale medier
88 % av nordmenn bruker sosiale medier.

De siste fem årene har antall nordmenn som bruker sosiale medier, økt med 8 prosentpoeng.

Opplysningene ovenfor er hentet fra ssb.no.

Vil du si at overskriften samsvarer med første setning i teksten? Begrunn svaret ditt.

Hvor mange prosent tilsvarer økningen på 8 prosentpoeng?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal sammenligne 88 % med uttrykket «ni av ti» og deretter skille prosentpoeng fra prosentvis økning.

Steg 1 — Tolk overskriften

\[\dfrac{9}{10}=0{,}90=90\,\%\]

Ni av ti betyr 90 %.

Steg 2 — Sammenlign med 88 %

\[88\,\%\approx90\,\%\]

Overskriften samsvarer omtrent, fordi 88 % rundes til omtrent ni av ti.

Steg 3 — Finn startprosenten før økningen

\[88\,\%-8\text{ prosentpoeng}=80\,\%\]

En økning på 8 prosentpoeng betyr at prosenttallet har gått fra 80 % til 88 %.

Steg 4 — Regn økningen i prosent

\[\dfrac{8}{80}\cdot100\,\%=10\,\%\]

Vi sammenligner økningen med startverdien 80 %.

Tolkning

Overskriften er en avrundet formulering. Økningen på 8 prosentpoeng tilsvarer 10 % relativ økning.

Vanlig feil: Å si at 8 prosentpoeng alltid er det samme som 8 % økning.
Fasit: Ja, omtrent: 88 % er nær 90 %. Økningen tilsvarer \(10\,\%\).
Del 1 · Oppgave 3Proporsjonalitet

Oppgave 3

Oppgave:

Ohms lov sier at strømmen \(( I )\) gjennom en metallisk leder med konstant temperatur er proporsjonal med spenningen \(( U )\) og omvendt proporsjonal med motstanden \(( R )\) i lederen.

Argumenter for om hver av påstandene er sann eller usann.

1) Hvis vi øker spenningen, vil strømmen også øke.
2) Hvis vi øker motstanden, vil strømmen også øke.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal bruke sammenhengen i Ohms lov til å vurdere to påstander.

Steg 1 — Skriv sammenhengen

\[I=\dfrac{U}{R}\]

Strømmen øker med spenningen og minker med motstanden.

Steg 2 — Vurder påstand 1

Hvis \(R\) er konstant og \(U\) øker, blir \(\dfrac{U}{R}\) større.

Påstand 1 er derfor sann.

Steg 3 — Vurder påstand 2

Hvis \(U\) er konstant og \(R\) øker, blir \(\dfrac{U}{R}\) mindre.

Påstand 2 er derfor usann.

Tolkning

Mer spenning gir mer strøm, mens større motstand bremser strømmen.

Vanlig feil: Å tro at alle størrelser i en formel øker samtidig.
Fasit: 1) Sann. 2) Usann.
Del 1 · Oppgave 4aFunksjoner og modellering

Oppgave 4a

Oppgave:

Hunder utvikler seg raskere enn mennesker. Når en hund er 1 år gammel, tilsvarer det 16 menneskeår. Se tabellen nedenfor.

Sondre har en hund som er 2 år gammel. Han mener funksjonen \(H\) gitt ved

\[H(x)=6x+12\]

kan brukes som en modell for hvor mange menneskeår \(H(x)\) en stor hund er når den er \(x\) hundeår.

a) Forklar hvordan Sondre kan ha kommet fram til dette uttrykket, og argumenter for når modellen er gyldig.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal forklare hvordan uttrykket kan passe med tabellen for store hunder.

Steg 1 — Se på verdiene for store hunder

For store hunder viser tabellen blant annet \(2\) år \(\to 24\) år og \(3\) år \(\to 30\) år.

Økningen er 6 menneskeår per hundeår.

Steg 2 — Bruk stigningstallet 6

\[H(x)=6x+b\]

Stigningstallet 6 kommer fra at menneskealderen øker med 6 når hundealderen øker med 1.

Steg 3 — Finn konstantleddet

\[24=6\cdot2+b\]

\[b=12\]

Dermed får vi \(H(x)=6x+12\).

Steg 4 — Vurder gyldighet

Modellen passer fra omtrent 2 hundeår og videre i tabellen for store hunder.

Den passer ikke godt for de første leveårene, fordi \(H(1)=18\), mens tabellen sier 16 menneskeår.

Tolkning

Modellen beskriver voksen alder for store hunder i tabellen, men ikke hele hundens liv.

Vanlig feil: Å bruke modellen ukritisk også for valper og svært unge hunder.
Fasit: Sondre kan ha brukt punktene \((2,24)\), \((3,30)\) osv. Modellen er rimelig for store hunder fra ca. \(2\) til \(14\) hundeår i tabellen, men ikke for alle aldre.
Del 1 · Oppgave 4bProporsjonalitet

Oppgave 4b

Oppgave:

Sondre påstår at modellen han har funnet, viser at alderen til en hund er proporsjonal med alderen til et menneske.

b) Stemmer påstanden til Sondre? Husk å argumentere for svaret ditt.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal avgjøre om modellen er proporsjonal.

Steg 1 — Kjennetegn på proporsjonalitet

En proporsjonal sammenheng kan skrives som \(H(x)=kx\).

Da må grafen gå gjennom origo, og forholdet \(\dfrac{H(x)}{x}\) må være konstant.

Steg 2 — Sammenlign med Sondres modell

\[H(x)=6x+12\]

Modellen har konstantleddet 12, og er derfor ikke på formen \(kx\).

Steg 3 — Kontroller med to verdier

\[\dfrac{H(2)}{2}=\dfrac{24}{2}=12\]

\[\dfrac{H(4)}{4}=\dfrac{36}{4}=9\]

Forholdet er ikke konstant.

Tolkning

Hundealder og menneskeår følger ikke en enkel fast multiplikasjon i denne modellen.

Vanlig feil: Å tro at alle rette linjer viser proporsjonalitet. Bare rette linjer gjennom origo gjør det.
Fasit: Nei. Modellen er lineær, men ikke proporsjonal.
Del 1 · Oppgave 5Prosent og vekstfaktor

Oppgave 5

Oppgave:

På en nettside har Dennis funnet teksten nedenfor.

Verdifallet utgjør bilens største kostnad. Verdifallet er i de aller fleste tilfellene størst det første året.

For en ny bil kan du vente et verdifall på 20 % det første året. Deretter 14 % av bruktprisen det andre året, 13 % det tredje året, osv., synkende til 10 % det sjette året. Fra og med det sjette året må du regne med et verdifall på 10 % årlig.

Dennis vil kjøpe en ny bil som koster 490 000 kroner.

Sett opp et regnestykke som vil gi bilens verdi etter 2 år.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal sette opp regnestykket, ikke nødvendigvis bare svare med tallet.

Steg 1 — Finn vekstfaktoren første år

Et verdifall på 20 % gir vekstfaktor \(0{,}80\).

Bilen beholder 80 % av verdien.

Steg 2 — Finn vekstfaktoren andre år

Et verdifall på 14 % gir vekstfaktor \(0{,}86\).

Dette regnes av bruktprisen etter første år.

Steg 3 — Sett opp regnestykket

\[490000\cdot0{,}80\cdot0{,}86\]

Vi ganger med begge vekstfaktorene i riktig rekkefølge.

Steg 4 — Eventuell verdi

\[490000\cdot0{,}80\cdot0{,}86=337120\]

Dette er verdien etter to år.

Tolkning

Etter to år er bilen verdt 337 120 kroner ifølge modellen.

Vanlig feil: Å trekke 20 % og 14 % direkte fra 490 000 begge ganger. Det andre verdifallet skal tas av bruktprisen.
Fasit: Regnestykket er \(490000\cdot0{,}80\cdot0{,}86\). Verdien blir \(337120\) kroner.

Del 2 — med hjelpemidler

Del 2 · Oppgave 1aRegresjon og modell

Oppgave 1a

Oppgave:

Tabellen nedenfor viser antall personer i Norge som hadde fiske som hovedyrke noen år i perioden 1952–2022.

År195219821992200220122022
Antall fiskere65 95625 28919 78013 8419 8259 591

a) La \(x\) være antall år etter 1950 og bruk opplysningene i tabellen til å bestemme en modell \(F\) som du mener kan brukes til å si noe om antall personer som har hatt fiske som hovedyrke i perioden 1952–2022.

år etter 1950fiskere
Skisse: antall fiskere synker raskt først og flater mer ut mot slutten av perioden.
Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal velge en modell som passer til en avtakende utvikling. En eksponentiell modell er rimelig fordi antallet synker raskt først og deretter mer gradvis.

Steg 1 — Gjør årstall om til \(x\)-verdier

\[1952\to x=2,\quad 1982\to x=32,\quad \ldots,\quad 2022\to x=72\]

Dette følger definisjonen \(x=\text{år}-1950\).

Steg 2 — Bruk eksponentiell regresjon

Med punktene \((2,65956),(32,25289),(42,19780),(52,13841),(62,9825),(72,9591)\) får vi omtrent

\[F(x)=66360\cdot0{,}97143^x\]

Dette gir en positiv modell som avtar med årene.

Steg 3 — Dokumenter digital metode

GeoGebra · Regresjon
1
RegEksp({(2,65956),(32,25289),(42,19780),(52,13841),(62,9825),(72,9591)})
\(66360\cdot0{,}97143^x\)

💻 Python

import numpy as np
x = np.array([2, 32, 42, 52, 62, 72], dtype=float)
y = np.array([65956, 25289, 19780, 13841, 9825, 9591], dtype=float)
m, c = np.polyfit(x, np.log(y), 1)
a = np.exp(c)
b = np.exp(m)
print(round(a), round(b, 5))

Tolkning

Modellen sier at antallet fiskere minker med en faktor på omtrent 0,97143 per år, altså om lag 2,9 % nedgang per år i modellen.

Vanlig feil: Å bruke en lineær modell langt fram i tid. Den kan gi negative antall personer.
Fasit: En rimelig modell er \(F(x)\approx66360\cdot0{,}97143^x\), der \(x\) er antall år etter 1950.
Del 2 · Oppgave 1bModell og gyldighet

Oppgave 1b

Oppgave:

b) Hvor mange personer i Norge vil ha fiske som hovedyrke i 2050 ifølge modellen fra oppgave a)? Vurder modellens gyldighetsområde.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal bruke modellen til å anslå antallet i 2050 og vurdere om det er trygt å bruke modellen så langt fram.

Steg 1 — Finn \(x\)-verdien for 2050

\[x=2050-1950=100\]

Modellen bruker antall år etter 1950.

Steg 2 — Sett inn i modellen

\[F(100)=66360\cdot0{,}97143^{100}\]

Dette gir modellens anslag for 2050.

Steg 3 — Regn ut

\[F(100)\approx3658\]

Avrundet blir dette omtrent 3700 personer.

Steg 4 — Vurder gyldighet

Modellen bygger på data fra 1952 til 2022. Å bruke den i 2050 er en ekstrapolering 28 år framover.

Den kan gi en pekepinn, men bør brukes med forsiktighet.

Tolkning

Hvis utviklingen følger modellen videre, vil antallet fiskere fortsette å synke.

Vanlig feil: Å behandle et modellanslag langt utenfor dataperioden som et sikkert svar.

Kontroll (Python)

💻 Python

a = 66359.65875906972
b = 0.9714345703476839
print(a*b**100)
Fasit: Omtrent \(3700\) personer. Gyldigheten er usikker fordi 2050 ligger utenfor perioden med data.
Del 2 · Oppgave 1cStigningstall

Oppgave 1c

Oppgave:

c) Bestem stigningstallet til den rette linjen som går gjennom punktene \((30, F(30))\) og \((70, F(70))\). Gi en praktisk tolkning av svaret.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne gjennomsnittlig endring per år mellom \(x=30\) og \(x=70\).

Steg 1 — Finn modellverdiene

\[F(30)\approx27817\]

\[F(70)\approx8727\]

Dette er modellens antall fiskere ved de to tidspunktene.

Steg 2 — Bruk formelen for stigningstall

\[a=\dfrac{F(70)-F(30)}{70-30}\]

Stigningstallet viser endring per \(x\)-enhet, altså per år.

Steg 3 — Regn ut

\[a\approx\dfrac{8727-27817}{40}\approx-477\]

Det negative tegnet viser at antallet synker.

Tolkning

Mellom 1980 og 2020 synker antallet fiskere ifølge modellen i gjennomsnitt med omtrent 477 personer per år.

Vanlig feil: Å tolke stigningstallet som prosent. Her er enheten personer per år.

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
F(x):=66360*0.97143^x
\(F(x)=66360\cdot0{,}97143^x\)
2
(F(70)-F(30))/(70-30)
\(-477\)
Fasit: Stigningstallet er omtrent \(-477\). Det betyr omtrent 477 færre fiskere per år i denne delen av modellen.
Del 2 · Oppgave 2Prosentvis endring

Oppgave 2

Oppgave:

Sofie har et rektangelformet uteområde. Hun vil endre på dette området ved å øke lengden med 10 % og redusere bredden med 20 %.

Hvor stor vil den den prosentvise endringen av arealet bli?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Arealet er lengde ganger bredde, så vi må kombinere to vekstfaktorer.

Steg 1 — Finn vekstfaktorene

Lengden øker med 10 %, altså faktor \(1{,}10\).

Bredden reduseres med 20 %, altså faktor \(0{,}80\).

Steg 2 — Finn arealfaktoren

\[1{,}10\cdot0{,}80=0{,}88\]

Arealet blir 88 % av det opprinnelige.

Steg 3 — Finn prosentvis endring

\[0{,}88-1=-0{,}12\]

Dette tilsvarer en nedgang på 12 %.

Tolkning

Selv om lengden øker, blir arealet mindre fordi bredden reduseres mer.

Vanlig feil: Å regne \(10\%-20\%=-10\%\). Arealendringen må regnes med vekstfaktorer.
Fasit: Arealet minker med \(12\,\%\).
Del 2 · Oppgave 3aGjennomsnitt og enheter

Oppgave 3a

Oppgave:

Opplysningene nedenfor er hentet fra nrk.no

• Vi spiser omtrent 500 millioner pølser i Norge hvert år.

• 13 millioner av disse pølsene spiser vi 17. mai.

• Om vi hadde lagt alle pølsene nordmenn spiser i løpet av ett år, etter hverandre, ville vi kommet to og en halv gang rundt jorda.

a) Hvor mange pølser spiser vi i gjennomsnitt hvert sekund i Norge?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal fordele 500 millioner pølser jevnt på alle sekundene i ett år.

Steg 1 — Finn antall sekunder i ett år

\[365\cdot24\cdot60\cdot60=31536000\]

Vi bruker et vanlig år med 365 døgn.

Steg 2 — Del antall pølser på antall sekunder

\[\dfrac{500000000}{31536000}\approx15{,}85\]

Dette gir gjennomsnitt per sekund.

Steg 3 — Rund av

\[15{,}85\approx16\]

Det er naturlig å runde til hele pølser.

Tolkning

I gjennomsnitt spiser vi omtrent 16 pølser hvert sekund i Norge.

Vanlig feil: Å dele på 365 og få pølser per dag, ikke per sekund.
Fasit: Omtrent \(16\) pølser per sekund.
Del 2 · Oppgave 3bProsent

Oppgave 3b

Oppgave:

b) Hvor mange prosent av pølsene spiser vi 17. mai?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne hvor stor del 13 millioner er av 500 millioner.

Steg 1 — Sett opp brøken

\[\dfrac{13}{500}\]

Vi kan bruke millioner i både teller og nevner, fordi enheten er lik.

Steg 2 — Gjør om til prosent

\[\dfrac{13}{500}\cdot100\,\%=2{,}6\,\%\]

Vi multipliserer med 100 for å få prosent.

Tolkning

17. mai står for en liten, men tydelig del av årsforbruket.

Vanlig feil: Å bruke 13 som prosent direkte. 13 millioner må sammenlignes med 500 millioner.
Fasit: \(2{,}6\,\%\).
Del 2 · Oppgave 3cGeometri og overslag

Oppgave 3c

Oppgave:

Jordens radius er 6378 km ved ekvator.

c) Omtrent hvor lang har NRK regnet at en pølse er?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal bruke jordens omkrets og opplysningen om at alle pølsene tilsvarer 2,5 ganger rundt jorda.

Steg 1 — Finn jordens omkrets

\[O=2\pi r=2\pi\cdot6378\approx40074\text{ km}\]

Vi bruker formelen for omkretsen av en sirkel.

Steg 2 — Finn samlet pølselengde

\[2{,}5\cdot40074\approx100185\text{ km}\]

Alle pølsene etter hverandre skal dekke 2,5 jordomkretser.

Steg 3 — Del på antall pølser

\[\dfrac{100185\text{ km}}{500000000}\approx0{,}000200\text{ km}\]

Dette er lengden per pølse.

Steg 4 — Gjør om til centimeter

\[0{,}000200\text{ km}=0{,}200\text{ m}=20{,}0\text{ cm}\]

Vi gjør om fra kilometer til meter og centimeter.

Tolkning

NRK har omtrent regnet med at en pølse er 20 cm lang.

Vanlig feil: Å glemme faktoren 2,5 rundt jorda.

Kontroll (Python)

💻 Python

import math
omkrets_jord_km = 2*math.pi*6378
lengde_per_polse_m = 2.5*omkrets_jord_km*1000/500_000_000
print(lengde_per_polse_m)
Fasit: Omtrent \(20\) cm.
Del 2 · Oppgave 4Helse, enheter og vurdering

Oppgave 4

Oppgave:

Snorre har en hund som heter Mira. Mira har spist 200 g melkesjokolade.

Snorre har hørt at sjokolade er giftig for hunder, og lurer på hva han skal gjøre.

Han finner informasjonen nedenfor på helsenorge.no

• Sjokolade inneholder teobromin, som er giftig for hunder.

• I norsk melkesjokolade er det ca. 1,2 mg teobromin per gram sjokolade.

• Hunder som har spist mer enn 20 mg teobromin per kg kroppsvekt, kan få kliniske tegn på forgiftning.

• Kontakt veterinær hvis hunden din har spist en giftig mengde sjokolade.

Gjør antakelser og beregninger, og vurder om Snorre bør kontakte veterinær.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi må beregne mengden teobromin og sammenligne med en grense som avhenger av hundens vekt.

Steg 1 — Finn mengden teobromin

\[200\cdot1{,}2=240\]

Mira har fått i seg omtrent 240 mg teobromin.

Steg 2 — Sett opp grensen for en hund på \(m\) kg

\[20m\text{ mg}\]

Grensen er 20 mg per kilogram kroppsvekt.

Steg 3 — Finn hvilken vekt som gir grensen 240 mg

\[20m=240\]

\[m=12\]

Hvis Mira veier mindre enn 12 kg, er mengden over grensen.

Steg 4 — Vurder med antakelser

Veier Mira 10 kg, er grensen \(200\) mg, og \(240\) mg er over grensen. Veier hun 20 kg, er grensen \(400\) mg, og \(240\) mg er under grensen.

Tolkning

Uten å vite vekten kan vi ikke avgjøre sikkert. Siden 200 g sjokolade er mye, og siden hunder under 12 kg ligger over grensen, bør Snorre kontakte veterinær hvis Mira er liten eller hvis han er usikker på vekten.

Vanlig feil: Å vurdere bare gram sjokolade og ikke regne om til mg teobromin per kg hund.

Kontroll (Python)

💻 Python

teobromin = 200*1.2
kritisk_vekt = teobromin/20
print(teobromin, kritisk_vekt)
Fasit: Mira har fått i seg ca. \(240\) mg teobromin. Det er giftig mengde dersom hun veier under \(12\) kg. Snorre bør kontakte veterinær dersom Mira er under 12 kg eller dersom han er usikker.
Del 2 · Oppgave 5Andregradsfunksjon og maksimering

Oppgave 5

Oppgave:

Klassen til Maria og Marta arbeider med oppgaven nedenfor.

Et rektangel er innskrevet i en likebeint, rettvinklet trekant. Trekanten har hjørner i punktene \(A(-6,0)\), \(B(6,0)\) og \(C(0,6)\).

Punktet \(P\) er et hjørne i rektangelet og ligger på linjestykket \(BC\).

Bestem koordinatene til punktet \(P\) slik at arealet av rektangelet blir størst mulig.

Martin og Maria diskuterer hvordan de skal komme i gang, og vurderer ulike strategier.

Skal vi begynne med å prøve oss litt fram? Vi lager en oversikt som viser arealet av ulike rektangler.

Ja, det kan vi gjøre. Vi kan starte med å velge \(x=1\). Da blir \(y=5\) fordi \(y=6-x\)

Hvordan kan du se det? Og hvordan kan vi finne arealet dersom vi vet at \(x=1\) og \(y=5\)?

Jeg kan vise deg det! Husk hva vi har lært om rette linjer.

Jeg tror også vi bør sette opp et funksjonsuttrykk som viser arealet, og tegne en graf. Da kan vi bruke funksjonen til å vise at det vi kommer fram til når vi prøver oss fram, er riktig.

Ta utgangspunkt i samtalen mellom Martin og Maria, og løs oppgaven klassen har fått.

A(-6,0)B(6,0)C(0,6)P(x,y)
For et punkt P på BC er høyden y, og bredden i rektangelet blir symmetrisk lik 2x.
maksxA(x)
Arealet er en andregradsfunksjon med toppunkt ved x = 3.
Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne punktet \(P(x,y)\) på \(BC\) som gir størst areal for rektangelet.

Steg 1 — Finn linjen \(BC\)

Linjen går gjennom \((0,6)\) og \((6,0)\), derfor er

\[y=6-x\]

Dette stemmer med samtalen: når \(x=1\), blir \(y=5\).

Steg 2 — Finn bredden i rektangelet

Venstre toppunkt ligger symmetrisk på \(AC\), altså ved \((-x,y)\).

Da er bredden \(x-(-x)=2x\).

Steg 3 — Sett opp arealfunksjonen

\[A(x)=2x(6-x)=12x-2x^2\]

Arealet er bredde ganger høyde.

Steg 4 — Finn toppunktet

For \(A(x)=-2x^2+12x\) er toppunktets \(x\)-verdi

\[x=\dfrac{-12}{2\cdot(-2)}=3\]

Dette gir størst areal fordi grafen er en parabel som vender nedover.

Steg 5 — Finn \(y\)-verdien

\[y=6-3=3\]

Dermed er punktet \(P=(3,3)\).

Tolkning

Det største rektangelet får høyde 3 og bredde 6, og arealet blir \(18\).

Vanlig feil: Å bruke bredden \(x\) i stedet for \(2x\). Rektangelet går fra \(-x\) til \(x\).

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
A(x):=2*x*(6-x)
\(A(x)=12x-2x^2\)
2
Ekstremalpunkt(A)
\((3,18)\)

💻 Python

from sympy import symbols, diff, solve
x = symbols('x')
A = 2*x*(6 - x)
print(solve(diff(A, x), x))
print(A.subs(x, 3))
Fasit: \(P=(3,3)\). Største areal er \(18\).
Del 2 · Oppgave 6aGeometrisk rekke

Oppgave 6a

Oppgave:

I denne oppgaven skal du arbeide med linjestykker som settes sammen til en figur.

Skissen nedenfor viser de 16 første linjestykkene i figuren. Lengden av et linjestykke er alltid 90 % av lengden av det forrige linjestykket. Det første linjestykket er 100 cm langt.

a) Bestem summen av lengdene av de 8 første linjestykkene i figuren.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Lengdene danner en geometrisk rekke med første ledd 100 og kvotient 0,9.

Steg 1 — Sett opp summen

\[100+100\cdot0{,}9+100\cdot0{,}9^2+\cdots+100\cdot0{,}9^7\]

De 8 første leddene har eksponentene 0 til 7.

Steg 2 — Bruk sumformelen

\[S_8=100\cdot\dfrac{1-0{,}9^8}{1-0{,}9}\]

Dette er sumformelen for en endelig geometrisk rekke.

Steg 3 — Regn ut

\[S_8\approx569{,}53\text{ cm}\]

Det tilsvarer omtrent 5,70 meter.

Tolkning

De 8 første linjestykkene har samlet lengde omtrent 570 cm.

Vanlig feil: Å bruke \(0{,}9^8\) som siste ledd. Det åttende leddet er \(100\cdot0{,}9^7\).

Kontroll (Python)

💻 Python

S = sum(100*0.9**i for i in range(8))
print(S)
Fasit: \(S_8\approx569{,}5\) cm, altså omtrent \(5{,}70\) m.
Del 2 · Oppgave 6bProgrammering

Oppgave 6b

Oppgave:

b) Lag et program som du kan bruke til å bestemme summen av lengdene av linjestykkene dersom det er mange linjestykker i figuren.

Hvor mange linjestykker må vi ha med i figuren dersom summen av lengdene skal bli minst 9 meter?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal lage et program som legger sammen stadig kortere linjestykker til summen blir minst 900 cm.

Steg 1 — Velg enhet

\[9\text{ m}=900\text{ cm}\]

Det er enklest å regne i cm, siden første linjestykke er 100 cm.

Steg 2 — Lag løkke

Programmet legger til ett linjestykke om gangen og ganger neste lengde med 0,9.

💻 Python

sum_lengder = 0
lengde = 100
antall = 0

while sum_lengder < 900:
    sum_lengder += lengde
    antall += 1
    lengde *= 0.9

print(antall, sum_lengder)

Steg 3 — Les av resultatet

Programmet gir \(22\) linjestykker og en sum på omtrent \(901{,}5\) cm.

Tolkning

Med 21 linjestykker er summen fortsatt under 9 meter, men med 22 linjestykker blir den minst 9 meter.

Vanlig feil: Å stoppe løkken før det siste linjestykket legges til.
Fasit: Vi må ha med \(22\) linjestykker.
Del 2 · Oppgave 6cProsentvis endring

Oppgave 6c

Oppgave:

c) Hvor mange prosent øker summen av lengdene dersom vi øker antall linjestykker i figuren fra 50 til 100?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal sammenligne summen av de 50 første linjestykkene med summen av de 100 første.

Steg 1 — Finn summen av 50 linjestykker

\[S_{50}=100\cdot\dfrac{1-0{,}9^{50}}{1-0{,}9}\approx994{,}85\]

Dette er i cm.

Steg 2 — Finn summen av 100 linjestykker

\[S_{100}=100\cdot\dfrac{1-0{,}9^{100}}{1-0{,}9}\approx999{,}97\]

Summen nærmer seg 1000 cm.

Steg 3 — Regn prosentvis økning

\[\dfrac{999{,}97-994{,}85}{994{,}85}\cdot100\,\%\approx0{,}52\,\%\]

Vi sammenligner økningen med summen for 50 linjestykker.

Tolkning

Økningen er liten fordi de nye linjestykkene er svært korte.

Vanlig feil: Å tro at dobbelt så mange linjestykker gir omtrent dobbelt så stor sum.

Kontroll (Python)

💻 Python

def S(n):
    return 100*(1 - 0.9**n)/(1 - 0.9)
prosent = (S(100) - S(50))/S(50)*100
print(S(50), S(100), prosent)
Fasit: Summen øker med omtrent \(0{,}52\,\%\).
Del 2 · Oppgave 7aFormelregning

Oppgave 7a

Oppgave:

Nedenfor ser du en ellipse med sentrum i \(S\). Linjestykket \(SA=a\) kalles den store halvaksen, og linjestykket \(SB=b\) kalles den lille halvaksen.

Den indiske matematikeren Ramanujan kom fram til en formel for omkretsen av en ellipse.

Ifølge formelen er omkretsen \(O\) tilnærmet gitt ved

\[O\approx \pi(a+b)\left(1+\dfrac{3h}{10+\sqrt{4-3h}}\right)\]

der \[h=\left(\dfrac{a-b}{a+b}\right)^2\] og \(a\) og \(b\) er store og lille halvakse.

Mari har tegnet en ellipse der \(a=3\) cm og \(b=2\) cm, ved hjelp av et digitalt verktøy. Hun har funnet at ellipsen har en omkrets på 15,865 cm.

a) Bruk Ramanujans formel, og bestem \(O\) når \(a=3\) og \(b=2\). Sammenlikn med svaret Mari har funnet.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal sette \(a=3\) og \(b=2\) inn i formelen og sammenligne med 15,865 cm.

Steg 1 — Finn \(h\)

\[h=\left(\dfrac{3-2}{3+2}\right)^2=\left(\dfrac{1}{5}\right)^2=0{,}04\]

Først må hjelpevariabelen \(h\) beregnes.

Steg 2 — Sett inn i formelen

\[O\approx \pi(3+2)\left(1+\dfrac{3\cdot0{,}04}{10+\sqrt{4-3\cdot0{,}04}}\right)\]

Vi setter inn \(a\), \(b\) og \(h\).

Steg 3 — Regn ut

\[O\approx15{,}8654\text{ cm}\]

Avrundet til tre desimaler blir dette 15,865 cm.

Steg 4 — Sammenlikn

Mari fant \(15{,}865\) cm. Formelen gir praktisk talt samme verdi.

Tolkning

Ramanujans formel gir en svært god tilnærming for denne ellipsen.

Vanlig feil: Å glemme at hele brøken med \(3h\) står inne i parentesen etter \(1+\).

Kontroll (Python)

💻 Python

import math
a = 3
b = 2
h = ((a-b)/(a+b))**2
O = math.pi*(a+b)*(1 + (3*h)/(10 + math.sqrt(4 - 3*h)))
print(O)
Fasit: \(O\approx15{,}865\) cm. Dette samsvarer med Maris verdi.
Del 2 · Oppgave 7bSpesialtilfelle

Oppgave 7b

Oppgave:

b) Undersøk om Ramanujans formel gjelder i det spesialtilfellet at ellipsen er en sirkel.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? En sirkel er et spesialtilfelle av en ellipse der de to halvaksene er like lange.

Steg 1 — Sett \(a=b=r\)

For en sirkel er både stor og liten halvakse lik radius \(r\).

Da er \(a=b=r\).

Steg 2 — Finn \(h\)

\[h=\left(\dfrac{r-r}{r+r}\right)^2=0\]

Når halvaksene er like, blir telleren null.

Steg 3 — Sett inn i formelen

\[O\approx\pi(r+r)\left(1+\dfrac{3\cdot0}{10+\sqrt{4-3\cdot0}}\right)\]

Brøkleddet blir null.

Steg 4 — Forenkle

\[O=2\pi r\]

Dette er den vanlige formelen for omkretsen av en sirkel.

Tolkning

Formelen gir riktig sirkelomkrets når ellipsen er en sirkel.

Vanlig feil: Å sette inn diameter i stedet for radius for \(a\) og \(b\).
Fasit: Ja. Når \(a=b=r\), gir formelen \(O=2\pi r\).
Del 2 · Oppgave 8Graf- og situasjonsforståelse

Oppgave 8

Oppgave:

Grafen nedenfor viser hvordan farten til en racerbil har variert gjennom en runde av et billøp.

Bilen har kjørt på en av banene nedenfor, og runden har startet ved den røde markeringen.

Hvilken bane har bilen kjørt på? Husk å argumentere for at svaret ditt er riktig.

tilbakelagt strekningfart
Fartsgrafen har tre tydelige fartsfall: ett moderat, ett størst og ett litt bredere/mindre.
Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal koble fartsgrafen til formen på banen. Lav fart betyr vanligvis skarp sving, mens høy og jevn fart betyr rettere deler.

Steg 1 — Tell fartsfallene

Grafen har tre tydelige steder der farten går ned.

Det betyr at banen bør ha tre viktige svingpartier.

Steg 2 — Sammenlign dybden på fartsfallene

Det midterste fartsfallet er størst.

Det tyder på at den midterste svingen i runden er den skarpeste.

Steg 3 — Sammenlign med banene

Banene A og D har for mange tydelige svinger. Banen E har tre nokså like svinger, men grafen viser ikke tre like fartsfall.

Banen F har tre hovedsvinger, der en av dem er tydelig skarpere, og passer derfor best med grafen.

Steg 4 — Vurder startpunkt og rekkefølge

Med start ved den røde markeringen passer rekkefølgen med først et moderat fartsfall, deretter et kraftig fartsfall og til slutt et mindre/bredere fartsfall.

Tolkning

Fartsgrafen beskriver ikke en nøyaktig tegning av banen, men mønsteret i fartsfallene peker best mot bane F.

Vanlig feil: Å velge banen som bare har omtrent riktig form, uten å sjekke rekkefølgen på fartsfallene fra startpunktet.
Fasit: Bilen har mest sannsynlig kjørt på bane F.