Komplett løsningsforslag på bokmål til MAT1021 Matematikk 1T Vår 2025. Oppgavene er transkribert fra Udir-settet og løst med trinnvis forklaring, tolkning, vanlige feil, GeoGebra CAS og Python-kontroll der det er relevant.
Del 1 — uten hjelpemidler
Del 1 · Oppgave 1Rasjonale funksjoner
Oppgave 1
Oppgave:
En funksjon \(f\) er gitt ved
\[f(x
ight)=\dfrac{12x-3}{2x+1}\]
Bestem likningene for eventuelle asymptoter til grafen til \(f\).
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal finne vertikale og horisontale asymptoter for en rasjonal funksjon.
Steg 1 — Undersøk nevneren
En vertikal asymptote kan oppstå der nevneren er null, så vi løser
\[2x+1=0\]
Dette gir \(x=-\dfrac{1}{2}\).
Steg 2 — Sjekk at telleren ikke også blir null
Telleren ved \(x=-\dfrac{1}{2}\) er
\[12\cdot(-\dfrac{1}{2})-3=-9\]
Den er ikke null. Derfor er \(x=-\dfrac{1}{2}\) en vertikal asymptote.
Steg 3 — Finn horisontal asymptote
Teller og nevner har samme grad. Da er den horisontale asymptoten forholdet mellom koeffisientene foran \(x\):
\[y=\dfrac{12}{2}=6\]
Tolkning
Grafen nærmer seg linjen \(x=-\dfrac{1}{2}\) vertikalt og linjen \(y=6\) når \(x\) blir svært stor eller svært negativ.
Vanlig feil: Å sette telleren lik null for å finne vertikal asymptote. Vertikale asymptoter bestemmes av nevneren, etter at eventuell forkorting er vurdert.
Kontroll (GeoGebra CAS)
GeoGebra · CAS
1
Løs(2x+1=0)
→ \(x=-\dfrac{1}{2}\)
2
Grenseverdi((12x-3)/(2x+1), x, ∞)
→ \(6\)
Kontroll (Python)
💻 Python
from sympy import symbols, solve, limit, oo
x = symbols('x')
f = (12*x - 3)/(2*x + 1)
print(solve(2*x + 1, x))
print(limit(f, x, oo))
Fasit: Asymptotene er \(x=-\dfrac{1}{2}\) og \(y=6\).
Del 1 · Oppgave 2Andregradsulikhet
Oppgave 2
Oppgave:
Løs ulikheten
\[x^2-4x-12<0\]
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal finne alle \(x\)-verdier som gjør andregradsuttrykket negativt.
Steg 1 — Faktoriser uttrykket
Vi trenger to tall med produkt \(-12\) og sum \(-4\). Det er \(-6\) og \(2\).
\[x^2-4x-12=(x-6)(x+2)\]
Steg 2 — Finn nullpunktene
Nullpunktene er
\[x=6 \quad \text{og} \quad x=-2\]
Steg 3 — Bruk fortegn
Parabelen vender oppover fordi koeffisienten foran \(x^2\) er positiv. Uttrykket er derfor negativt mellom nullpunktene.
Steg 4 — Skriv løsningsmengden
Dermed får vi
\[-2
Tolkning
Grafen til \(y=x^2-4x-12\) ligger under \(x\)-aksen mellom \(-2\) og \(6\).
Vanlig feil: Å inkludere endepunktene. Siden ulikheten er streng, \(<0\), skal \(-2\) og \(6\) ikke være med.
Kontroll (GeoGebra CAS)
GeoGebra · CAS
1
Løs(x^2-4x-12<0)
→ \(-2
Kontroll (Python)
💻 Python
from sympy import symbols, solve_univariate_inequality
x = symbols('x')
print(solve_univariate_inequality(x**2 - 4*x - 12 < 0, x))
Fasit: \(-2
Del 1 · Oppgave 3Andregradsfunksjoner
Oppgave 3
Oppgave:
En andregradsfunksjon \(f\) har ett nullpunkt. Grafen til \(f\) skjærer \(y\)-aksen i punktet \((0,9
ight)\).
Bestem et mulig funksjonsuttrykk \(f(x
ight)\) for andregradsfunksjonen.
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal lage ett eksempel på en andregradsfunksjon som har nøyaktig ett nullpunkt og konstantledd \(9\).
Steg 1 — Bruk at ett nullpunkt betyr dobbeltrot
En andregradsfunksjon med ett nullpunkt kan skrives som et kvadrat:
\[f(x)=a(x-r)^2\]
Steg 2 — Velg en enkel dobbeltrot
Velger vi \(r=3\) og \(a=1\), får vi
\[f(x)=(x-3)^2\]
Steg 3 — Sjekk skjæring med y-aksen
Skjæring med \(y\)-aksen finner vi ved \(x=0\):
\[f(0)=(0-3)^2=9\]
Steg 4 — Sjekk nullpunkt
\((x-3)^2=0\) bare når \(x=3\). Dermed har funksjonen ett nullpunkt.
Tolkning
Grafen tangerer \(x\)-aksen i \(x=3\) og skjærer \(y\)-aksen i \(9\).
Vanlig feil: Å velge en funksjon med to ulike nullpunkter, for eksempel \(x^2-9\). Den har ikke bare ett nullpunkt.
Kontroll (GeoGebra CAS)
GeoGebra · CAS
1
Faktoriser((x-3)^2)
→ \((x-3
ight)^2\)
2
Nullpunkt((x-3)^2)
→ \(x=3\)
Kontroll (Python)
💻 Python
from sympy import symbols, solve
x = symbols('x')
f = (x-3)**2
print(f.subs(x,0))
print(solve(f, x))
Fasit: Et mulig svar er \(f(x
ight)=(x-3
ight)^2\).
Del 1 · Oppgave 4aTredjegradslikning
Oppgave 4a
Oppgave:
Løs likningen
\[x^3-7x^2-10x+16=0\]
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal løse en tredjegradslikning eksakt ved faktorisering.
Steg 1 — Prøv en enkel heltallsrot
Vi tester \(x=1\):
\[1^3-7\cdot1^2-10\cdot1+16=0\]
Dermed er \(x=1\) en rot, og \(x-1\) er en faktor.
Steg 2 — Del polynomet på \(x-1\)
Polynomdivisjon gir
\[x^3-7x^2-10x+16=(x-1)(x^2-6x-16)\]
Steg 3 — Faktoriser andregradsuttrykket
Vi trenger to tall med produkt \(-16\) og sum \(-6\). Det er \(-8\) og \(2\).
Likningen har tre reelle løsninger, som også er nullpunktene til funksjonen i deloppgave b.
Vanlig feil: Å stoppe etter å ha funnet én rot. En tredjegradslikning kan ha tre reelle røtter.
Kontroll (GeoGebra CAS)
GeoGebra · CAS
1
Faktoriser(x^3-7x^2-10x+16)
→ \((x-8
ight)(x-1
ight)(x+2
ight)\)
2
Løs(x^3-7x^2-10x+16=0)
→ \(x=-2 \lor x=1 \lor x=8\)
Kontroll (Python)
💻 Python
from sympy import symbols, factor, solve
x = symbols('x')
p = x**3 - 7*x**2 - 10*x + 16
print(factor(p))
print(solve(p, x))
Fasit: \(x=-2\), \(x=1\) eller \(x=8\).
Del 1 · Oppgave 4bGraf og fortegn
Oppgave 4b
Oppgave:
Funksjonen \(f\) er gitt ved
\[f(x
ight)=x^3-7x^2-10x+16\]
Hvilken av grafene nedenfor kan være grafen til \(f\)? Husk å begrunne svaret.
Skisse av grafalternativene. Valget begrunnes med nullpunkter, fortegn, konstantledd og ledende koeffisient.Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal bruke algebraiske kjennetegn for å velge riktig graf.
Steg 1 — Bruk nullpunktene fra deloppgave a
Vi fant
\[x=-2,\quad x=1,\quad x=8\]
Grafen må derfor krysse \(x\)-aksen tre steder.
Steg 2 — Bruk konstantleddet
\[f(0)=16\]
Grafen skal derfor skjære \(y\)-aksen over \(x\)-aksen.
Steg 3 — Bruk ledende koeffisient
Koeffisienten foran \(x^3\) er positiv. Da går grafen ned til venstre og opp til høyre.
Steg 4 — Sammenlign med alternativene
Graf C har positivt skjæringspunkt med \(y\)-aksen og riktig endeoppførsel for en tredjegradsfunksjon med positiv ledende koeffisient. Den kan også ha tre nullpunkter.
Tolkning
Riktig graf må stemme både med fortegn, nullpunkter og skjæring med \(y\)-aksen.
Vanlig feil: Å velge graf bare ut fra formen. Man må kontrollere minst ett tallkjennetegn, for eksempel \(f(0)=16\).
Kontroll (GeoGebra CAS)
GeoGebra · CAS
1
f(0)
→ \(16\)
2
LedendeKoeffisient(x^3-7x^2-10x+16)
→ positiv
Kontroll (Python)
💻 Python
from sympy import symbols
x = symbols('x')
f = x**3 - 7*x**2 - 10*x + 16
print(f.subs(x, 0))
print('ledende koeffisient =', 1)
Fasit: Graf C kan være grafen til \(f\).
Del 1 · Oppgave 5aTrigonometri
Oppgave 5a
Oppgave:
Bruk den likesidede trekanten ovenfor til å vise at \(\sin 30^\circ=\cos 60^\circ=\dfrac{1}{2}\).
Høyden deler den likesidede trekanten i to kongruente rettvinklede trekanter.Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal bruke en likesidet trekant til å finne eksakte trigonometriske verdier.
Steg 1 — Del den likesidede trekanten i to
Når høyden trekkes fra toppen til grunnlinjen, deles trekanten i to kongruente rettvinklede trekanter.
Steg 2 — Bruk sidelengdene
Den opprinnelige siden er \(2\), og halve grunnlinjen er \(1\). I den rettvinklede trekanten er hypotenusen \(2\) og den korte kateten \(1\).
Steg 3 — Finn \(\sin 30^\circ\)
For vinkelen \(30^\circ\) er motstående katet \(1\), og hypotenusen er \(2\):
\[\sin 30^\circ=\dfrac{1}{2}\]
Steg 4 — Finn \(\cos 60^\circ\)
For vinkelen \(60^\circ\) er hosliggende katet \(1\), og hypotenusen er \(2\):
\[\cos 60^\circ=\dfrac{1}{2}\]
Tolkning
De to verdiene blir like fordi de to spisse vinklene i den rettvinklede trekanten er komplementvinkler.
Vanlig feil: Å bruke hele grunnlinjen \(2\) som katet etter at trekanten er delt. Kateten er halve grunnlinjen, altså \(1\).
Kontroll (GeoGebra CAS)
GeoGebra · CAS
1
sin(30°)
→ \(\dfrac{1}{2}\)
2
cos(60°)
→ \(\dfrac{1}{2}\)
Kontroll (Python)
💻 Python
from sympy import sin, cos, pi, simplify
print(simplify(sin(pi/6)))
print(simplify(cos(pi/3)))
Kari arbeider med algebraiske uttrykk, likninger og identiteter. Hun prøver å løse likningen
\[x^2-4=(x+2
ight)(x-2
ight)\]
i et CAS-verktøy og får resultatet \(x=x\). Ta utgangspunkt i dette resultatet og forklar Kari hva en identitet er.
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal forklare hvorfor CAS ikke gir én bestemt løsning, men uttrykker at likningen alltid er sann.
Steg 1 — Utvid høyresiden
\[(x+2)(x-2)=x^2-4\]
Dette er konjugatsetningen.
Steg 2 — Sammenlign sidene
Likningen blir dermed
\[x^2-4=x^2-4\]
Steg 3 — Tolk CAS-resultatet
Når CAS viser \(x=x\), betyr det at enhver verdi av \(x\) oppfyller likningen.
Steg 4 — Forklar begrepet identitet
En identitet er en likhet som er sann for alle verdier variabelen kan ha.
Tolkning
Likningen har ikke bare én løsning; alle reelle tall er løsninger.
Vanlig feil: Å tro at \(x=x\) betyr at \(x\) er en bestemt ukjent verdi. Det betyr tvert imot at likheten er sann uansett \(x\).
Kontroll (GeoGebra CAS)
GeoGebra · CAS
1
Utvid((x+2)(x-2))
→ \(x^2-4\)
2
Løs(x^2-4=(x+2)(x-2))
→ \(x=x\)
Kontroll (Python)
💻 Python
from sympy import symbols, expand, simplify
x = symbols('x')
print(expand((x+2)*(x-2)))
print(simplify((x**2-4) - (x+2)*(x-2)))
Fasit: En identitet er en likhet som er sann for alle tillatte verdier av variabelen. Her er alle reelle \(x\) løsninger.
Del 1 · Oppgave 7Programmering og funksjoner
Oppgave 7
Oppgave:
Siri har laget programmet nedenfor.
def f(x):
return x ** 2 + 2 * x - 15
x = -5
verdi = f(x)
while x <= 5:
if f(x) < verdi:
verdi = f(x)
x = x + 1
print(verdi)
Hva finner Siri ut når hun kjører programmet? Hvilken verdi skrives ut?
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal forstå hva programmet gjør, ikke bare kjøre det.
Steg 1 — Les funksjonen
Programmet undersøker funksjonen
\[f(x)=x^2+2x-15\]
Steg 2 — Se hvilket intervall som undersøkes
Variabelen starter på \(x=-5\), og løkken går så lenge \(x\le 5\). Programmet undersøker derfor heltallsverdiene
\[-5,-4,-3,\ldots,4,5\]
Steg 3 — Forstå variabelen verdi
verdi lagrer den minste funksjonsverdien som er funnet så langt.
Steg 4 — Finn minimumet
Parabelen har topp-/bunnlinje ved
\[x=-\dfrac{2}{2}=-1\]
Da er
\[f(-1)=(-1)^2+2(-1)-15=-16\]
Tolkning
Siri finner den minste verdien til \(f(x)\) for heltallige \(x\)-verdier fra \(-5\) til \(5\). Verdien som skrives ut, er \(-16\).
Vanlig feil: Å tro at programmet skriver ut \(x\)-verdien. Det skriver ut selve funksjonsverdien, altså \(verdi\).
Kontroll (GeoGebra CAS)
GeoGebra · CAS
1
Ekstremalpunkt(x^2+2x-15)
→ \((-1,-16
ight)\)
Kontroll (Python)
💻 Python
def f(x):
return x ** 2 + 2 * x - 15
x = -5
verdi = f(x)
while x <= 5:
if f(x) < verdi:
verdi = f(x)
x = x + 1
print(verdi)
Fasit: Programmet skriver ut \(-16\). Siri finner minste funksjonsverdi for heltallige \(x\) fra \(-5\) til \(5\).
Del 2 · Oppgave 1aEksponentialmodell
Oppgave 1a
Oppgave:
Tabellen viser antallet registrerte tilfeller av kikhoste i Norge noen måneder i perioden januar 2023–oktober 2024. La \(x\) være antall måneder etter desember 2022. Bruk opplysningene til å vise at funksjonen \(K\) gitt ved
\[K(x
ight)=27{,}8\cdot 1{,}2^x\]
er en god modell for antall registrerte tilfeller av kikhoste i Norge i perioden.
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal dokumentere at modellen gir verdier som ligger rimelig nær tabellverdiene.
Steg 1 — Oversett månedene til \(x\)-verdier
Januar 2023 gir \(x=1\), mai 2023 gir \(x=5\), oktober 2023 gir \(x=10\), februar 2024 gir \(x=14\), august 2024 gir \(x=20\), og oktober 2024 gir \(x=22\).
Steg 2 — Beregn modellverdier
Måned
\(x\)
Registrert
\(K(x)\)
Januar 2023
1
29
33
Mai 2023
5
93
69
Oktober 2023
10
164
172
Februar 2024
14
284
357
August 2024
20
1035
1066
Oktober 2024
22
1657
1535
Steg 3 — Vurder avvikene
Modellverdiene følger den samme kraftige veksten som dataene. Noen punkter avviker, men modellen treffer størrelsesordenen og trenden godt.
Steg 4 — Tolk vekstfaktoren
Vekstfaktoren \(1{,}2\) betyr at modellen øker med omtrent \(20\,\%\) per måned.
Tolkning
Modellen er en rimelig beskrivelse av utviklingen i perioden, men ikke en garanti for nøyaktige enkelttall.
Vanlig feil: Å kreve at modellen treffer alle tabellverdiene nøyaktig. En modell skal beskrive en trend, ikke nødvendigvis gå gjennom hvert datapunkt.
Kontroll (GeoGebra CAS)
GeoGebra · CAS
1
K(x) := 27.8*1.2^x
→ \(K(x
ight)=27{,}8\cdot1{,}2^x\)
2
K(1), K(10), K(20), K(22)
→ \(33{,}4, 172{,}1, 1065{,}8, 1534{,}7\)
Kontroll (Python)
💻 Python
K = lambda x: 27.8 * 1.2**x
for x in [1,5,10,14,20,22]:
print(x, round(K(x), 1))
Fasit: Modellen er god fordi den følger datatrenden og gir verdier nær flere av observasjonene, særlig i den sterke vekstfasen.
Del 2 — med hjelpemidler
Del 2 · Oppgave 1bGjennomsnittlig vekstfart
Oppgave 1b
Oppgave:
Bestem stigningstallet til den rette linjen som går gjennom punktene \((4,K(4
ight)
ight)\) og \((21,K(21
ight)
ight)\). Gi en praktisk tolkning av svaret du får.
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal finne gjennomsnittlig økning per måned mellom \(x=4\) og \(x=21\).
Steg 1 — Bruk stigningstallsformelen
\[m=\dfrac{K(21)-K(4)}{21-4}\]
Steg 2 — Beregn modellverdiene
\[K(4)=27{,}8\cdot1{,}2^4\approx57{,}65\]
\[K(21)=27{,}8\cdot1{,}2^{21}\approx1278{,}94\]
Steg 3 — Regn ut stigningstallet
\[m=\dfrac{1278{,}94-57{,}65}{17}\approx71{,}84\]
Tolkning
Mellom april 2023 og september 2024 økte antall registrerte tilfeller ifølge modellen i gjennomsnitt med omtrent \(72\) tilfeller per måned.
Vanlig feil: Å tolke \(71{,}84\) som prosent. Det er antall tilfeller per måned, ikke relativ vekst.
Kontroll (GeoGebra CAS)
GeoGebra · CAS
1
(K(21)-K(4))/(21-4)
→ \(71{,}84\)
Kontroll (Python)
💻 Python
K = lambda x: 27.8 * 1.2**x
print((K(21)-K(4))/(21-4))
Fasit: Stigningstallet er omtrent \(71{,}8\). Det betyr ca. \(72\) flere registrerte tilfeller per måned i gjennomsnitt.
Del 2 · Oppgave 1cEksponentialmodell
Oppgave 1c
Oppgave:
Hvor mange tilfeller av kikhoste vil bli registrert i Norge i mai 2025 ifølge modellen?
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal bruke modellen til å gjøre en framskriving.
Steg 1 — Finn riktig \(x\)-verdi
Mai 2025 er \(29\) måneder etter desember 2022:
\[x=29\]
Steg 2 — Sett inn i modellen
\[K(29)=27{,}8\cdot1{,}2^{29}\]
Steg 3 — Regn ut
\[K(29)\approx5499{,}2\]
Steg 4 — Rund av til hele tilfeller
Antall tilfeller må være et helt tall, så vi runder til omtrent \(5500\).
Tolkning
Ifølge modellen blir det omtrent \(5500\) registrerte tilfeller i mai 2025. Siden dette er utenfor dataperioden, er svaret en modellbasert prognose.
Vanlig feil: Å bruke \(x=5\) fordi mai er måned nummer fem. Her er \(x\) antall måneder etter desember 2022.
Kontroll (GeoGebra CAS)
GeoGebra · CAS
1
K(29)
→ \(5499{,}2\)
Kontroll (Python)
💻 Python
K = lambda x: 27.8 * 1.2**x
print(round(K(29)))
Fasit: Omtrent \(5500\) tilfeller.
Del 2 · Oppgave 2Likningssystem
Oppgave 2
Oppgave:
En butikk selger små og store sekker med hundemat. De små sekkene veier \(4{,}5\,\text{kg}\), og de store veier \(12\,\text{kg}\).
En dag solgte butikken \(80\) sekker. Sekkene veide til sammen \(720\,\text{kg}\).
Hvor mange små og hvor mange store sekker solgte butikken denne dagen?
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal finne to ukjente antall fra to opplysninger: totalt antall sekker og total vekt.
Steg 1 — Definer variabler
La \(s\) være antall små sekker og \(l\) være antall store sekker.
Steg 2 — Sett opp likningene
Totalt antall sekker gir
\[s+l=80\]
Total vekt gir
\[4{,}5s+12l=720\]
Steg 3 — Løs første likning for \(s\)
\[s=80-l\]
Steg 4 — Sett inn i vektlikningen
\[4{,}5(80-l)+12l=720\]
\[360-4{,}5l+12l=720\]
\[7{,}5l=360\]
\[l=48\]
Steg 5 — Finn \(s\)
\[s=80-48=32\]
Tolkning
Butikken solgte \(32\) små sekker og \(48\) store sekker.
Vanlig feil: Å blande antall og kilogram. Variablene teller sekker, mens koeffisientene \(4{,}5\) og \(12\) er vekten per sekk.
Kontroll (GeoGebra CAS)
GeoGebra · CAS
1
Løs({s+l=80, 4.5s+12l=720},{s,l})
→ \(s=32,\;l=48\)
Kontroll (Python)
💻 Python
from sympy import symbols, solve
s, l = symbols('s l')
print(solve([s+l-80, 4.5*s + 12*l - 720], [s,l]))
Fasit: \(32\) små sekker og \(48\) store sekker.
Del 2 · Oppgave 3aGeometri og eksakte verdier
Oppgave 3a
Oppgave:
En tolvkant er innskrevet i en sirkel. Tolvkanten er satt sammen av tolv like store likebeinte trekanter. Arealet av tolvkanten er \(120\).
Bestem diameter i sirkelen. Gi svaret eksakt.
Hver av de 12 likebeinte trekantene har toppvinkel \\(30^\\circ\\).Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal finne sirkelens diameter ved å bruke arealet av de tolv like trekantene.
Steg 1 — Finn arealet av én trekant
Tolvkanten består av \(12\) like trekanter, og totalarealet er \(120\). Derfor er arealet av én trekant
\[\dfrac{120}{12}=10\]
Steg 2 — Bruk sentralvinkelen
En hel sirkel er \(360^\circ\), så hver trekant har toppvinkel
Dette er den eksakte omkretsen av den regulære tolvkanten.
Vanlig feil: Å bruke diameteren som side i tolvkanten. Siden er korden mellom to nabopunkter på sirkelen, ikke diameteren.
Kontroll (GeoGebra CAS)
GeoGebra · CAS
1
12*(2*(2sqrt(10))*sin(15°))
→ \(24(\sqrt{15}-\sqrt{5}
ight)\)
Kontroll (Python)
💻 Python
from sympy import sqrt, sin, pi, simplify
r = 2*sqrt(10)
s = 2*r*sin(pi/12)
print(simplify(12*s))
Fasit: Omkretsen er \(24(\sqrt{15}-\sqrt{5}
ight)\).
Del 2 · Oppgave 4aAlgoritmisk tenkning
Oppgave 4a
Oppgave:
Ovenfor ser du tre figurer. Figurene er satt sammen av små grønne kvadrater. Du skal lage et program som beregner og skriver ut hvor mange små grønne kvadrater det vil være i hver av de \(20\) første figurene.
Sett opp en algoritme du kan bruke for å lage programmet.
Figurene har henholdsvis \\(4\\), \\(9\\) og \\(16\\) grønne kvadrater, altså mønsteret \\((n+1)^2\\).Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal beskrive en presis framgangsmåte før vi skriver kode.
Steg 1 — Tell de første figurene
Figurene har \(4\), \(9\) og \(16\) grønne kvadrater.
Steg 2 — Finn mønsteret
\[4=2^2,\quad 9=3^2,\quad 16=4^2\]
For figur nummer \(n\) passer regelen
\[a_n=(n+1)^2\]
Steg 3 — Lag algoritmen
En algoritme kan være:
Start med \(n=1\). Så lenge \(n\le 20\), beregn \((n+1)^2\), skriv ut figurnummer og antall kvadrater, og øk \(n\) med \(1\).
Tolkning
Algoritmen bruker mønsteret i figurene og gjentar beregningen for de \(20\) første figurene.
Vanlig feil: Å starte med \(n^2\). Figur \(1\) har ikke \(1^2\), men \(2^2\) kvadrater.
Kontroll (GeoGebra CAS)
GeoGebra · CAS
1
Følge((n+1)^2,n,1,3)
→ \(4,9,16\)
Kontroll (Python)
💻 Python
for n in range(1,4):
print(n, (n+1)**2)
Fasit: Bruk regelen \(a_n=(n+1
ight)^2\) og gjenta for \(n=1,2,\ldots,20\).
Del 2 · Oppgave 4bPython-program
Oppgave 4b
Oppgave:
Ta utgangspunkt i algoritmen fra oppgave a) og lag programmet.
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal gjøre algoritmen om til et fungerende program.
Steg 1 — Bruk en løkke
Vi trenger en løkke som går gjennom figurnumrene fra \(1\) til \(20\).
Steg 2 — Beregn antall kvadrater
For hver figur bruker vi
\[a_n=(n+1)^2\]
Steg 3 — Skriv ut resultatet
Programmet bør skrive både figurnummer og antall kvadrater, slik at resultatet blir lett å lese.
Tolkning
Programmet dokumenterer mønsteret og produserer en tabell for de \(20\) første figurene.
Vanlig feil: Å skrive range(1,20). Det stopper på \(19\). For å få med \(20\), bruker vi range(1,21).
Kontroll (GeoGebra CAS)
GeoGebra · CAS
1
Følge((n+1)^2,n,1,20)
→ \(4,9,16,25,\ldots,441\)
Kontroll (Python)
💻 Python
for n in range(1, 21):
antall = (n + 1)**2
print(n, antall)
Fasit: Et mulig program er vist i Python-kontrollen.
Del 2 · Oppgave 4cProgrammering med løkke
Oppgave 4c
Oppgave:
Tenk deg at du har \(1\,000\,000\) små kvadrater. Du starter med å lage figur \(1\) og fortsetter så med å lage figur \(2\), figur \(3\) osv.
Lag et program som du kan bruke for å finne ut hvor mange figurer du kan lage, og hvor mange små kvadrater du har igjen når du har laget alle figurene.
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal lage figurer etter tur helt til neste figur ikke får plass innenfor \(1\,000\,000\) kvadrater.
Steg 1 — Bruk samme formel
Figur \(n\) krever
\[(n+1)^2\]
små kvadrater.
Steg 2 — Hold orden på restbeholdningen
Vi starter med \(1\,000\,000\) kvadrater og trekker fra antallet for hver figur som lages.
Steg 3 — Stopp før beholdningen blir negativ
Løkken skal fortsette så lenge vi har nok kvadrater til neste figur.
Steg 4 — Resultat fra programmet
Programmet gir at vi kan lage \(142\) figurer. Da er det brukt \(984\,983\) kvadrater og igjen
\[1\,000\,000-984\,983=15\,017\]
Tolkning
Det er ikke nok kvadrater igjen til figur \(143\), fordi den krever \(144^2=20\,736\) kvadrater.
Vanlig feil: Å trekke fra før man sjekker om neste figur får plass. Da kan man ende med negativ rest.
Kontroll (GeoGebra CAS)
GeoGebra · CAS
1
Sum((n+1)^2,n,1,142)
→ \(984983\)
2
1000000 - Sum((n+1)^2,n,1,142)
→ \(15017\)
Kontroll (Python)
💻 Python
rest = 1_000_000
n = 0
while rest >= (n + 2)**2:
n = n + 1
rest = rest - (n + 1)**2
print(n, rest)
Fasit: Du kan lage \(142\) figurer, og da har du \(15\,017\) små kvadrater igjen.
Del 2 · Oppgave 5aVolum og overflate
Oppgave 5a
Oppgave:
Isabel designer bokser med form som sylindre. Hun bruker \(V=\pi r^2h\) og \(O=\pi r^2+2\pi rh\). Hver boks skal ha volum \(450\,\text{cm}^3\).
Lag en oversikt og fyll inn verdiene som mangler for \(r=4\), \(r=6\) og \(r=8\).
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal beregne høyde og overflate for flere radier når volumet er fast.
Steg 1 — Løs volumformelen for høyden
\[V=\pi r^2h\]
Når \(V=450\), får vi
\[h=\dfrac{450}{\pi r^2}\]
Steg 2 — Beregn høydene
For hver radius setter vi inn i formelen for \(h\).
Steg 3 — Beregn overflaten
Deretter bruker vi
\[O=\pi r^2+2\pi rh\]
Steg 4 — Oversikt
Radius \(r\)
Høyde \(h\)
Overflate \(O\)
Volum \(V\)
2
35,8
462,6
450
4
9,0
275,3
450
6
4,0
263,1
450
8
2,2
313,6
450
Tolkning
Overflaten blir først mindre når radius øker, men begynner deretter å øke igjen.
Vanlig feil: Å bruke formelen \(2\pi r^2+2\pi rh\). Oppgaven oppgir \(O=\pi r^2+2\pi rh\), altså én sirkelbunn pluss sideflaten.
Kontroll (GeoGebra CAS)
GeoGebra · CAS
1
h(r) := 450/(pi*r^2)
→ \(h(r
ight)=\dfrac{450}{\pi r^2}\)
2
O(4), O(6), O(8)
→ \(275{,}3,263{,}1,313{,}6\)
Kontroll (Python)
💻 Python
import math
for r in [2,4,6,8]:
h = 450/(math.pi*r*r)
O = math.pi*r*r + 2*math.pi*r*h
print(r, round(h,1), round(O,1), 450)
Fasit: For \(r=4,6,8\) blir omtrent \(h=9{,}0,4{,}0,2{,}2\) og \(O=275{,}3,263{,}1,313{,}6\).
Del 2 · Oppgave 5bFunksjonsmodell
Oppgave 5b
Oppgave:
Sett opp et funksjonsuttrykk Isabel kan bruke, og lag en grafisk framstilling som viser sammenhengen mellom radius og overflate.
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal lage en funksjon som gir overflaten når radiusen varierer og volumet er fast.
Steg 1 — Start med høyden
Fra volumkravet har vi
\[h=\dfrac{450}{\pi r^2}\]
Steg 2 — Sett høyden inn i overflateformelen
\[O=\pi r^2+2\pi rh\]
gir
\[O(r)=\pi r^2+2\pi r\cdot\dfrac{450}{\pi r^2}\]
Steg 3 — Forenkle
\[O(r)=\pi r^2+\dfrac{900}{r}\]
Her må \(r>0\).
Steg 4 — Grafisk framstilling
I GeoGebra kan vi skrive O(x)=pi*x^2+900/x og velge et positivt vindu, for eksempel \(0
Tolkning
Grafen viser at overflaten har et bunnpunkt, altså en radius som gir minst mulig overflate.
Vanlig feil: Å glemme at \(r\) ikke kan være negativ eller null. Radius må være positiv.
Kontroll (GeoGebra CAS)
GeoGebra · CAS
1
O(r) := pi*r^2 + 900/r
→ \(O(r
ight)=\pi r^2+\dfrac{900}{r}\)
Kontroll (Python)
💻 Python
from sympy import symbols, pi, simplify
r = symbols('r', positive=True)
h = 450/(pi*r**2)
O = pi*r**2 + 2*pi*r*h
print(simplify(O))
Fasit: \(O(r
ight)=\pi r^2+\dfrac{900}{r}\), for \(r>0\).
Del 2 · Oppgave 5cOptimering
Oppgave 5c
Oppgave:
Hvor stor må radius i boksene være for at overflaten skal bli minst mulig? Hvor stor blir overflaten da?
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal minimere funksjonen \(O(r)=\pi r^2+\dfrac{900}{r}\).
Steg 1 — Deriver funksjonen
\[O(r)=\pi r^2+\dfrac{900}{r}\]
\[O'(r)=2\pi r-\dfrac{900}{r^2}\]
Steg 2 — Sett den deriverte lik null
\[2\pi r-\dfrac{900}{r^2}=0\]
Steg 3 — Løs for \(r\)
\[2\pi r^3=900\]
\[r^3=\dfrac{450}{\pi}\]
\[r=\sqrt[3]{\dfrac{450}{\pi}}\approx5{,}23\]
Steg 4 — Finn minste overflate
\[O(5{,}23)\approx258{,}0\]
Tolkning
Radius bør være omtrent \(5{,}2\,\text{cm}\), og minste overflate blir omtrent \(258\,\text{cm}^2\).
Vanlig feil: Å velge den beste radiusen bare fra tabellen. Tabellen antyder minimum nær \(6\), men den nøyaktige modellen gir omtrent \(5{,}23\).
Kontroll (GeoGebra CAS)
GeoGebra · CAS
1
Ekstremalpunkt(pi*r^2 + 900/r)
→ \((5{,}23,258{,}02
ight)\)
Kontroll (Python)
💻 Python
import sympy as sp
r = sp.symbols('r', positive=True)
O = sp.pi*r**2 + 900/r
r0 = (450/sp.pi)**(sp.Rational(1,3))
print(sp.N(r0), sp.N(O.subs(r, r0)))
Fasit: Radius må være omtrent \(5{,}23\,\text{cm}\), og minste overflate er omtrent \(258{,}0\,\text{cm}^2\).
Del 2 · Oppgave 6Rasjonale funksjoner
Oppgave 6
Oppgave:
Grafene til to rasjonale funksjoner \(f\) og \(g\) er tegnet. Grafen til \(f\) har to vertikale asymptoter, mens grafen til \(g\) ikke har vertikale asymptoter. Finn et mulig funksjonsuttrykk \(f(x
ight)\) og et mulig funksjonsuttrykk \(g(x
ight)\). Husk å argumentere for valgene.
Skissene viser horisontal asymptote \\(y=0\\). Grafen til \\(f\\) har to vertikale asymptoter, mens grafen til \\(g\\) ikke har vertikale asymptoter.Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal foreslå mulige rasjonale funksjoner som har de samme hovedtrekkene som grafene.
Steg 1 — Lag en nevner for \(f\)
Grafen til \(f\) har to vertikale asymptoter. Vi kan velge dem som \(x=-1\) og \(x=1\). Da kan nevneren være
\[(x+1)(x-1)=x^2-1\]
Steg 2 — Velg teller for \(f\)
Grafen har horisontal asymptote \(y=0\), så telleren bør ha lavere grad enn nevneren. Et mulig valg er
\[2x-1\]
Da blir
\[f(x)=\dfrac{2x-1}{x^2-1}\]
Steg 3 — Kontroller kjennetegnene til \(f\)
Nevneren er null ved \(x=-1\) og \(x=1\), og telleren er ikke null der. Dermed får grafen to vertikale asymptoter. Siden tellergraden er lavere enn nevnergraden, er \(y=0\) horisontal asymptote. Nullpunktet er \(x=\dfrac{1}{2}\).
Steg 4 — Lag en nevner for \(g\)
Grafen til \(g\) har ingen vertikale asymptoter. Da bør nevneren ikke ha reelle nullpunkter. Et enkelt valg er
\[x^2+1\]
Steg 5 — Velg teller for \(g\)
Vi kan velge en lineær teller, for eksempel \(2x+1\). Da får vi
\[g(x)=\dfrac{2x+1}{x^2+1}\]
Denne har nullpunkt \(x=-\dfrac{1}{2}\), positiv skjæring med \(y\)-aksen og horisontal asymptote \(y=0\).
Tolkning
Det finnes flere riktige svar. Det viktige er at funksjonene har riktige asymptoter, nullpunkter og generell grafisk form.
Vanlig feil: Å velge en nevner for \(g\) som kan bli null, for eksempel \(x^2-1\). Da får \(g\) vertikale asymptoter, i strid med grafen.
Kontroll (GeoGebra CAS)
GeoGebra · CAS
1
f(x) := (2x-1)/(x^2-1)
→ vertikale asymptoter \(x=-1\) og \(x=1\)
2
g(x) := (2x+1)/(x^2+1)
→ ingen vertikale asymptoter
Kontroll (Python)
💻 Python
from sympy import symbols, solve, limit, oo
x = symbols('x')
f = (2*x-1)/(x**2-1)
g = (2*x+1)/(x**2+1)
print('f denominator roots:', solve(x**2-1, x))
print('g denominator roots:', solve(x**2+1, x))
print('limits:', limit(f, x, oo), limit(g, x, oo))
Fasit: Et mulig svar er \(f(x
ight)=\dfrac{2x-1}{x^2-1}\) og \(g(x
ight)=\dfrac{2x+1}{x^2+1}\).
ifingo-lærerenHjelper deg å forstå
ifingo-læreren hjelper deg å forstå – ikke å gjøre leksene for deg 💜