2P eksamenVår 2021

Matematikk 2P eksamen – vår 2021

ifingo
Norsk (Bokmål)

ifingo løsningsforslag

Matematikk 2P eksamen Vår 2021 (K06) – løsningsforslag

Komplett bokmålsfil med Del 1 og Del 2, trinnvise løsninger, tolkning, vanlige feil, GeoGebra CAS og Python-kjøring i nøytral terminalstil.

Del 1 — uten hjelpemidler

Del 1 - Oppgave 1statistikk

Oppgave 1

Oppgave:

Petter har spurt 10 ungdommer hvor mange ganger de brukte elsparkesykkel i løpet av en uke. Svarene deres ser du nedenfor.

\[20\quad 17\quad 0\quad 0\quad 15\quad 13\quad 4\quad 0\quad 26\quad 0\]

Bestem medianen, gjennomsnittet, typetallet og variasjonsbredden for dette datamaterialet.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne fire statistiske mål for et lite datasett.

Steg 1 — Sorter dataene

Vi skriver observasjonene i stigende rekkefølge:

\[0,0,0,0,4,13,15,17,20,26\]

Sortering gjør median og variasjonsbredde lettere å lese av.

Steg 2 — Finn medianen

Det er ti observasjoner. Medianen er gjennomsnittet av observasjon nummer 5 og 6.

\[\text{median}=\dfrac{4+13}{2}=8{,}5\]

Steg 3 — Finn gjennomsnittet

\[\text{gjennomsnitt}=\dfrac{20+17+0+0+15+13+4+0+26+0}{10}=\dfrac{95}{10}=9{,}5\]

Steg 4 — Finn typetall og variasjonsbredde

Typetallet er verdien som forekommer flest ganger. Her er det \(0\), som forekommer fire ganger.

Variasjonsbredden er største verdi minus minste verdi:

\[26-0=26\]

Vanlig feil: Å ta medianen som observasjon nummer 5 alene. Når antallet observasjoner er partall, må vi bruke gjennomsnittet av de to midterste.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra - CAS
1
Median({20,17,0,0,15,13,4,0,26,0})
\(8{,}5\)
2
Gjennomsnitt({20,17,0,0,15,13,4,0,26,0})
\(9{,}5\)
3
Maks({20,17,0,0,15,13,4,0,26,0})-Min({20,17,0,0,15,13,4,0,26,0})
\(26\)

Python-kjøring

import statistics

data = [20, 17, 0, 0, 15, 13, 4, 0, 26, 0]
sortert = sorted(data)
median = statistics.median(sortert)
gjennomsnitt = sum(data) / len(data)
typetall = statistics.multimode(data)
variasjonsbredde = max(data) - min(data)

print("Sortert datasett:", sortert)
print("Median:", median)
print("Gjennomsnitt:", gjennomsnitt)
print("Typetall:", typetall)
print("Variasjonsbredde:", variasjonsbredde)
Sortert datasett: [0, 0, 0, 0, 4, 13, 15, 17, 20, 26]
Median: 8.5
Gjennomsnitt: 9.5
Typetall: [0]
Variasjonsbredde: 26
Fasit: Medianen er \(8{,}5\), gjennomsnittet er \(9{,}5\), typetallet er \(0\), og variasjonsbredden er \(26\).
Del 1 - Oppgave 2standardform og prosent

Oppgave 2

Oppgave:

Start med det minste tallet, og sorter tallene i stigende rekkefølge.

\[250\ \text{millioner}\quad 2500\cdot 10^7\quad 0{,}025\cdot 10^{-2}\quad 0{,}25\cdot 10^{10}\quad 0{,}250\cdot 10^{-5}\quad 0{,}0025\ \%\]

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal sammenlikne tall som er skrevet på ulike måter. Derfor skriver vi alle som vanlige tall eller på standardform.

Steg 1 — Skriv små tall som desimaltall

\[0{,}250\cdot 10^{-5}=0{,}00000250\]

\[0{,}025\cdot 10^{-2}=0{,}00025\]

\[0{,}0025\ \%=\dfrac{0{,}0025}{100}=0{,}000025\]

Steg 2 — Skriv store tall på sammenliknbar form

\[250\ \text{millioner}=250000000=2{,}5\cdot 10^8\]

\[0{,}25\cdot 10^{10}=2{,}5\cdot 10^9\]

\[2500\cdot 10^7=2{,}5\cdot 10^{10}\]

Steg 3 — Sorter fra minst til størst

\[0{,}250\cdot 10^{-5}<0{,}0025\ \%<0{,}025\cdot 10^{-2}<250\ \text{millioner}<0{,}25\cdot 10^{10}<2500\cdot 10^7\]

Vanlig feil: Å glemme at prosent betyr hundredeler. Derfor er \(0{,}0025\ \%\) ikke det samme som \(0{,}0025\).

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra - CAS
1
Sorter({250000000,2500*10^7,0.025*10^(-2),0.25*10^10,0.250*10^(-5),0.0025/100})
\(0{,}0000025,0{,}000025,0{,}00025,250000000,2500000000,25000000000\)

Python-kjøring

tall = {
    "250 millioner": 250_000_000,
    "2500*10^7": 2500 * 10**7,
    "0,025*10^(-2)": 0.025 * 10**(-2),
    "0,25*10^10": 0.25 * 10**10,
    "0,250*10^(-5)": 0.250 * 10**(-5),
    "0,0025 prosent": 0.0025 / 100,
}

for navn, verdi in sorted(tall.items(), key=lambda element: element[1]):
    print(f"{navn:18s} = {verdi:.10g}")
0,250*10^(-5)    = 2.5e-06
0,0025 prosent    = 2.5e-05
0,025*10^(-2)     = 0.00025
250 millioner     = 250000000
0,25*10^10        = 2500000000
2500*10^7         = 25000000000
Fasit: Rekkefølgen er \(0{,}250\cdot 10^{-5}\), \(0{,}0025\ \%\), \(0{,}025\cdot 10^{-2}\), 250 millioner, \(0{,}25\cdot 10^{10}\), \(2500\cdot 10^7\).
Del 1 - Oppgave 3prosent

Oppgave 3

Oppgave:

Prisen for en vare ble satt ned med \(10\ \%\) og deretter med \(20\ \%\). Nå koster varen 720 kroner.

Hva kostet varen før prisen ble satt ned første gang?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi kjenner prisen etter to prosentvise nedslag og skal finne startprisen.

Steg 1 — Finn vekstfaktorene

Nedgang på \(10\ \%\) gir vekstfaktor \(0{,}90\), og nedgang på \(20\ \%\) gir vekstfaktor \(0{,}80\).

Steg 2 — Sett opp likning

La \(x\) være prisen før første prisnedslag.

\[x\cdot 0{,}90\cdot 0{,}80=720\]

Steg 3 — Løs likningen

\[x=\dfrac{720}{0{,}90\cdot 0{,}80}=\dfrac{720}{0{,}72}=1000\]

Tolkning

Varen kostet 1000 kroner før prisen ble satt ned første gang.

Vanlig feil: Å legge sammen prosentene og bruke \(30\ \%\) direkte. To prosentvise endringer etter hverandre skal multipliseres med vekstfaktorer.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra - CAS
1
720/(0.90*0.80)
\(1000\)

Python-kjøring

sluttpris = 720
faktor_1 = 0.90
faktor_2 = 0.80
startpris = sluttpris / (faktor_1 * faktor_2)

print("Sluttpris:", sluttpris)
print("Samlet vekstfaktor:", faktor_1 * faktor_2)
print("Startpris:", startpris)
Sluttpris: 720
Samlet vekstfaktor: 0.7200000000000001
Startpris: 999.9999999999999
Fasit: Varen kostet \(1000\) kroner før første prisnedslag.
Del 1 - Oppgave 4a–bfunksjoner og ulikhet

Oppgave 4a–b

Oppgave:

En skoleklasse skal ha våravslutning. Elevene i klassen må selv dekke utgiftene. De får tilbud om å leie et lokale for 3000 kroner. I tillegg vil maten koste 100 kroner per elev.

a) Sett opp et uttrykk som viser prisen hver elev må betale.

«Jeg håper det kommer så mange at prisen per elev blir mindre enn 130 kroner», sier Astrid.

b) Gjør beregninger og kommenter Astrids utsagn.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal lage et uttrykk for pris per elev og undersøke når prisen blir under 130 kroner.

Steg 1 — Definer variabel

La \(x\) være antall elever som deltar.

Steg 2 — Sett opp uttrykket

Leieprisen på 3000 kroner deles på \(x\) elever, mens maten koster 100 kroner per elev.

\[P(x)=\dfrac{3000}{x}+100\]

Steg 3 — Undersøk Astrids utsagn

Vi vil ha

\[\dfrac{3000}{x}+100<130\]

\[\dfrac{3000}{x}<30\]

\[x>100\]

Tolkning

Det må komme mer enn 100 elever for at prisen per elev skal bli under 130 kroner. Det er svært lite realistisk for én skoleklasse.

Vanlig feil: Å dele både matutgiften og leien på antall elever. Maten er allerede oppgitt per elev.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra - CAS
1
Løs(3000/x + 100 < 130, x)
\(x>100\)
2
3000/100 + 100
\(130\)
3
3000/101 + 100
\(129{,}703\)

Python-kjøring

def pris_per_elev(antall_elever):
    return 3000 / antall_elever + 100

for antall in [25, 30, 100, 101]:
    print(f"{antall} elever: {pris_per_elev(antall):.2f} kr per elev")

print("Pris under 130 kr krever flere enn 100 elever.")
25 elever: 220.00 kr per elev
30 elever: 200.00 kr per elev
100 elever: 130.00 kr per elev
101 elever: 129.70 kr per elev
Pris under 130 kr krever flere enn 100 elever.
Fasit: Pris per elev er \(P(x)=\dfrac{3000}{x}+100\). Astrids ønske krever \(x>100\), altså flere enn 100 elever.
Del 1 - Oppgave 5a–bgruppert statistikk og histogram

Oppgave 5a–b

Oppgave:

Lise har hentet inn informasjon om høyden på husene i området der hun bor.

Høyde i meterAntall hus
\([3,5 angle\)2
\([5,7 angle\)8
\([7,9 angle\)10
\([9,13 angle\)8

a) Bestem gjennomsnittshøyden på husene i området der Lise bor.

b) Framstill datamaterialet i et histogram.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal bruke klassemidtpunkter til å anslå gjennomsnitt og lage et riktig histogram.

Steg 1 — Finn klassemidtpunktene

Midtpunktene i intervallene er \(4\), \(6\), \(8\) og \(11\).

Steg 2 — Regn ut veid gjennomsnitt

\[\bar{x}\approx \dfrac{4\cdot 2+6\cdot 8+8\cdot 10+11\cdot 8}{2+8+10+8}\]

\[\bar{x}\approx \dfrac{224}{28}=8\]

Gjennomsnittshøyden er omtrent \(8\) meter.

Steg 3 — Lag histogrammet

Fordi siste klasse har bredde \(4\), må vi bruke frekvenstetthet.

\[\text{søylehøyde}=\dfrac{\text{frekvens}}{\text{klassebredde}}\]

3-55-77-99-13tetthet
I et histogram må arealet til hver søyle være proporsjonalt med frekvensen. Derfor får intervallet \([9,13 angle\) bredde 4 og lavere høyde enn en vanlig stolpe ville fått.

Tolkning

De fleste husene ligger i intervallet fra 7 til 13 meter, men histogrammet viser at tettheten er størst i intervallet \([7,9 angle\).

Vanlig feil: Å tegne alle søyler med lik bredde. I et histogram skal arealet, ikke bare høyden, vise frekvensen.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra - CAS
1
(4*2+6*8+8*10+11*8)/28
\(8\)

Python-kjøring

klasser = [(3, 5, 2), (5, 7, 8), (7, 9, 10), (9, 13, 8)]

sum_veid = 0
sum_antall = 0
print("Intervall  Midtpunkt  Antall  Tetthet")
for nedre, ovre, antall in klasser:
    midtpunkt = (nedre + ovre) / 2
    bredde = ovre - nedre
    tetthet = antall / bredde
    sum_veid += midtpunkt * antall
    sum_antall += antall
    print(f"[{nedre}, {ovre})     {midtpunkt:5.1f}     {antall:3d}     {tetthet:5.2f}")

gjennomsnitt = sum_veid / sum_antall
print("Gjennomsnitt:", gjennomsnitt)
Intervall  Midtpunkt  Antall  Tetthet
[3, 5)       4.0       2      1.00
[5, 7)       6.0       8      4.00
[7, 9)       8.0      10      5.00
[9, 13)     11.0       8      2.00
Gjennomsnitt: 8.0
Fasit: Gjennomsnittshøyden er omtrent \(8\) meter. Histogrammet må bruke frekvenstetthet siden intervallene ikke har samme bredde.
Del 1 - Oppgave 6a–beksponentiell vekst

Oppgave 6a–b

Oppgave:

a) Forklar hva vi mener med eksponentiell vekst. Gi et eksempel på eksponentiell vekst.

b) Lag et regnestykke knyttet til eksemplet ditt fra oppgave a), og forklar hvordan du kan gå fram for å løse regnestykket.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Dette er en forklaringsoppgave. Vi må vise at vi forstår hva eksponentiell vekst betyr, og lage et konkret regnestykke.

Steg 1 — Forklar begrepet

Eksponentiell vekst betyr at en størrelse endrer seg med samme prosent eller samme vekstfaktor for hver tidsenhet.

En typisk modell er

\[F(x)=a\cdot b^x\]

Her er \(a\) startverdien og \(b\) vekstfaktoren.

Steg 2 — Velg et eksempel

Et eksempel kan være en befolkning på 5000 personer som øker med \(3\ \%\) per år.

Da er vekstfaktoren \(1{,}03\), og modellen blir

\[B(x)=5000\cdot 1{,}03^x\]

Steg 3 — Lag og løs et regnestykke

Hvor mange personer er det etter 8 år?

\[B(8)=5000\cdot 1{,}03^8\approx 6334\]

Tolkning

Etter 8 år viser modellen omtrent 6334 personer.

Vanlig feil: Å legge til samme antall hvert år. Det er lineær vekst, ikke eksponentiell vekst.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra - CAS
1
5000*1.03^8
\(6333{,}85\)

Python-kjøring

startverdi = 5000
vekstfaktor = 1.03
antall_ar = 8
verdi = startverdi * vekstfaktor**antall_ar

print("Modell: B(x) = 5000 * 1.03**x")
print("Startverdi:", startverdi)
print("Vekstfaktor:", vekstfaktor)
print("B(8):", verdi)
print("Avrundet:", round(verdi))
Modell: B(x) = 5000 * 1.03**x
Startverdi: 5000
Vekstfaktor: 1.03
B(8): 6333.850802594999
Avrundet: 6334
Fasit: Eksponentiell vekst betyr fast prosentvis endring per tidsenhet. Et eksempel er \(B(x)=5000\cdot 1{,}03^x\), der \(B(8)\approx 6334\).
Del 1 - Oppgave 7a–cmønster og algebra

Oppgave 7a–c

Oppgave:

Kristian er kunstner. Han lager små figurer ved å lime kuler på pinner. For å lage figur 4 har Kristian brukt 7 pinner og 12 kuler. Han vil fortsette å lage figurer etter samme mønster.

a) Tegn figur 5.

b) Hvor mange pinner og hvor mange kuler vil det være i figur 10? Vis hvordan du har tenkt for å komme fram til svarene dine.

c) Bestem et uttrykk for antall pinner og et uttrykk for antall kuler i figur \(n\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal beskrive et figurmønster med tallmønster og uttrykk.

Steg 1 — Les av mønsteret

Fra figurene ser vi at antall pinner er oddetallene \(1,3,5,7,\ldots\). Antall kuler er \(3,6,9,12,\ldots\).

Figur 1Figur 2
Figurene kan tolkes som et mønster der antall pinner øker med 2 og antall kuler øker med 3 for hver ny figur.

Steg 2 — Tegn og bestem figur 5

Figur 5 får to flere pinner enn figur 4 og tre flere kuler enn figur 4.

\[7+2=9\quad\text{pinner}\]

\[12+3=15\quad\text{kuler}\]

Steg 3 — Figur 10

Pinner følger uttrykket

\[p_n=2n-1\]

Kuler følger uttrykket

\[k_n=3n\]

For figur 10 får vi

\[p_{10}=2\cdot 10-1=19\]

\[k_{10}=3\cdot 10=30\]

Tolkning

Figur 10 har 19 pinner og 30 kuler. Uttrykkene passer også med figur 4: \(2\cdot 4-1=7\) og \(3\cdot 4=12\).

Vanlig feil: Å bruke \(2n\) for pinnene. Siden figur 1 har én pinne, må uttrykket være \(2n-1\).

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra - CAS
1
p(n):=2n-1
\(p(n)=2n-1\)
2
k(n):=3n
\(k(n)=3n\)
3
p(10), k(10)
\((19,30)\)

Python-kjøring

def pinner(n):
    return 2*n - 1

def kuler(n):
    return 3*n

for n in range(1, 6):
    print(f"Figur {n}: {pinner(n)} pinner og {kuler(n)} kuler")

print("Figur 10:", pinner(10), "pinner og", kuler(10), "kuler")
print("Uttrykk: p(n)=2*n-1 og k(n)=3*n")
Figur 1: 1 pinner og 3 kuler
Figur 2: 3 pinner og 6 kuler
Figur 3: 5 pinner og 9 kuler
Figur 4: 7 pinner og 12 kuler
Figur 5: 9 pinner og 15 kuler
Figur 10: 19 pinner og 30 kuler
Uttrykk: p(n)=2*n-1 og k(n)=3*n
Fasit: Figur 5 har 9 pinner og 15 kuler. Figur 10 har 19 pinner og 30 kuler. Uttrykkene er \(p_n=2n-1\) og \(k_n=3n\).

Del 2 — med hjelpemidler

Del 2 - Oppgave 1a–cregresjon og modellvurdering

Oppgave 1a–c

Oppgave:

Tabellen viser bestanden av norsk vårgytende sild noen utvalgte år fra 2009 til 2019.

År2009201020122013201520182019
Sildebestand (1000 tonn)10150870071026690624956425317

La \(x\) være antall år etter 2008. Olav har kommet fram til modellen

\[S(x)=10283\cdot x^{-0{,}265}\]

a) Bruk regresjon til å vise hvordan Olav kan ha kommet fram til denne modellen.

b) Hvor stor var sildebestanden i 2011 ifølge Olavs modell?

Havforskningsinstituttets foreløpige beregninger viser at sildebestanden vil være 13 prosent lavere i 2020 enn året før.

c) Vurder om Olavs modell samsvarer med denne prognosen.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal bruke potensregresjon, beregne en modellverdi og vurdere modellen mot en prognose.

Steg 1 — Velg riktige \(x\)-verdier

Siden \(x\) er antall år etter 2008, blir årene 2009, 2010, 2012, 2013, 2015, 2018 og 2019 til

\[x=1,2,4,5,7,10,11\]

Steg 2 — Potensregresjon

Med potensregresjon på punktene får vi omtrent

\[S(x)=10283\cdot x^{-0{,}265}\]

Dette stemmer med modellen Olav oppgir.

Steg 3 — Bestanden i 2011

Året 2011 svarer til \(x=3\). Derfor får vi

\[S(3)=10283\cdot 3^{-0{,}265}\approx 7686\]

Modellen gir omtrent \(7686\) tusen tonn.

Steg 4 — Modellens endring fra 2019 til 2020

For 2019 er \(x=11\), og for 2020 er \(x=12\).

\[\dfrac{S(12)}{S(11)}\approx 0{,}9772\]

Det svarer til en nedgang på omtrent

\[(1-0{,}9772)\cdot 100\ \%\approx 2{,}3\ \%\]

Tolkning

Prognosen sier \(13\ \%\) nedgang, mens modellen gir omtrent \(2{,}3\ \%\). Olavs modell samsvarer derfor dårlig med prognosen for 2020.

Vanlig feil: Å sammenlikne \(S(12)\) direkte med prognosen uten å se på prosentvis endring fra \(S(11)\).

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra - CAS
1
RegPot({(1,10150),(2,8700),(4,7102),(5,6690),(7,6249),(10,5642),(11,5317)})
\(10283x^{-0{,}265}\)
2
10283*3^(-0.265)
\(7685{,}7\)
3
(1-(12/11)^(-0.265))*100
\(2{,}28\)

Python-kjøring

import numpy as np

x = np.array([1, 2, 4, 5, 7, 10, 11], dtype=float)
y = np.array([10150, 8700, 7102, 6690, 6249, 5642, 5317], dtype=float)

b, log_a = np.polyfit(np.log(x), np.log(y), 1)
a = np.exp(log_a)
modell_2011 = a * 3**b
modell_2019 = a * 11**b
modell_2020 = a * 12**b
nedgang_prosent = (1 - modell_2020 / modell_2019) * 100

print("Potensregresjon: S(x) = a * x**b")
print("a =", a)
print("b =", b)
print("S(3) =", modell_2011)
print("S(11) =", modell_2019)
print("S(12) =", modell_2020)
print("Modellert prosentvis nedgang 2019-2020:", nedgang_prosent)
Potensregresjon: S(x) = a * x**b
a = 10283.103453158734
b = -0.264933419053973
S(3) = 7686.32669885979
S(11) = 5449.049368142186
S(12) = 5324.834451723507
Modellert prosentvis nedgang 2019-2020: 2.279421036962481
Fasit: Potensregresjon gir omtrent \(S(x)=10283x^{-0{,}265}\). I 2011 gir modellen omtrent \(7686\) tusen tonn. Modellen gir bare ca. \(2{,}3\ \%\) nedgang fra 2019 til 2020, og samsvarer derfor ikke med prognosen på \(13\ \%\).
Del 2 - Oppgave 2b–efunksjoner og derivasjon

Oppgave 2b–e

Oppgave:

Funksjonene \(f\) og \(g\) er gitt ved

\[f(x)=4{,}8x^3-78{,}4x^2-534x+91043,\quad 0\le x\le 20\]

\[g(x)=3{,}2x^3-88{,}5x^2+693x+23136,\quad 0\le x\le 20\]

De viser tilnærmet årsproduksjon \(f(x)\) tonn storfekjøtt og \(g(x)\) tonn sauekjøtt i Norge \(x\) år etter 1999.

b) Tegn grafene til \(f\) og \(g\) i samme koordinatsystem.

c) Når var årsproduksjonen av storfekjøtt lavere enn 84000 tonn?

d) Bestem den momentane vekstfarten til \(f\) og \(g\) når \(x=3\). Gi en praktisk tolkning av svarene.

e) Funksjonen \(h\) er gitt ved \(h(x)=f(x)-g(x)\). Bestem bunnpunktet på grafen til \(h\). Hvilken praktisk informasjon gir koordinatene til dette punktet?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal bruke graf, ulikhet, derivert og en differansefunksjon til å tolke produksjonsdata.

Steg 1 — Tegn grafene

fgx
Skisse av grafene. Nøyaktige skjæringer og ekstremalpunkter bestemmes digitalt.

Grafene tegnes for \(0\le x\le 20\), der \(x=0\) svarer til 1999.

Steg 2 — Når er \(f(x)<84000\)?

Vi løser \(f(x)=84000\) digitalt og får relevante løsninger i intervallet:

\[x\approx 8{,}246\quad\text{og}\quad x\approx 17{,}982\]

Grafen viser at \(f(x)<84000\) mellom disse verdiene. Det svarer omtrent til perioden fra 2008 til 2017.

Steg 3 — Momentan vekstfart når \(x=3\)

Den deriverte til \(f\) i \(x=3\) er

\[f\prime(3)\approx -874{,}8\]

Den deriverte til \(g\) i \(x=3\) er

\[g\prime(3)\approx 248{,}4\]

I 2002 sank produksjonen av storfekjøtt med omtrent 875 tonn per år, mens produksjonen av sauekjøtt økte med omtrent 248 tonn per år.

Steg 4 — Bunnpunkt for \(h\)

Vi definerer

\[h(x)=f(x)-g(x)\]

Digitalt finner vi bunnpunktet i intervallet:

\[(14{,}022,57099)\]

Dette betyr at forskjellen mellom produksjonen av storfekjøtt og sauekjøtt var minst omtrent \(14\) år etter 1999, altså rundt 2013, og forskjellen var da omtrent \(57100\) tonn.

Vanlig feil: Å tolke bunnpunktet til \(h\) som laveste produksjon. Det er laveste forskjell mellom produksjonene, ikke laveste verdi for hver produksjon.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra - CAS
1
f(x):=4.8x^3-78.4x^2-534x+91043
\(f\)
2
g(x):=3.2x^3-88.5x^2+693x+23136
\(g\)
3
Løs(f(x)=84000,0<=x<=20)
\(x=8{,}246\lor x=17{,}982\)
4
f'(3), g'(3)
\((-874{,}8,248{,}4)\)
5
Ekstremalpunkt(f-g,0,20)
\((14{,}022,57099)\)

Python-kjøring

import sympy as sp

x = sp.symbols("x")
f = 4.8*x**3 - 78.4*x**2 - 534*x + 91043
g = 3.2*x**3 - 88.5*x**2 + 693*x + 23136
h = f - g

roots = [r for r in sp.nroots(f - 84000) if abs(sp.im(r)) < 1e-9]
f_der = sp.diff(f, x)
g_der = sp.diff(g, x)
h_der = sp.diff(h, x)
critical = sp.solve(h_der, x)

print("Løsninger av f(x)=84000:")
for r in roots:
    print(float(sp.re(r)))

print("f'(3) =", float(f_der.subs(x, 3)))
print("g'(3) =", float(g_der.subs(x, 3)))
print("Kritiske punkt for h:")
for c in critical:
    if 0 <= c <= 20:
        print(float(c), float(h.subs(x, c)))
Løsninger av f(x)=84000:
-9.89513330533696
8.246077429294817
17.982389209375507
f'(3) = -874.8000000000002
g'(3) = 248.39999999999998
Kritiske punkt for h:
14.021977241940595 57098.96263019671
Fasit: \(f(x)<84000\) omtrent for \(8{,}25
Del 2 - Oppgave 3a–cstatistikk

Oppgave 3a–c

Oppgave:

Tabellen viser antall innbyggere i de 14 største byene i Sør- og Nord-Amerika.

ByAntall innbyggere
São Paulo11968000
Mexico City8919000
Lima8894000
New York8550000
Bogotá7862000
Rio de Janeiro6477000
Santiago5507000
Los Angeles3972000
Caracas3290000
Buenos Aires3054000
Salvador2921000
Brasília2914000
Toronto2826000
Chicago2721000

a) Bestem gjennomsnittet, medianen, variasjonsbredden og standardavviket.

b) Sammenlikn med Europa: gjennomsnitt \(4808000\), median \(2898000\), variasjonsbredde \(13662000\), standardavvik \(4256000\).

c) Istanbul har \(15519000\) innbyggere. Bestem gjennomsnittet for de 13 største byene i Europa dersom Istanbul tas bort.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal bruke digitale statistikkmål og tolke dem i sammenheng.

Steg 1 — Beregn statistikkmål for Sør- og Nord-Amerika

Med regneark eller Python får vi

\[\text{gjennomsnitt}\approx 5705357\]

\[\text{median}=4739500\]

\[\text{variasjonsbredde}=11968000-2721000=9247000\]

\[\text{standardavvik}\approx 2948403\]

Steg 2 — Sammenlikn med Europa

Sør- og Nord-Amerika har høyere gjennomsnitt og median enn Europa i tabellen. Europa har derimot større variasjonsbredde og større standardavvik.

Det betyr at bystørrelsene i Europa er mer spredt, særlig fordi Istanbul er svært stor sammenliknet med mange av de andre byene.

Steg 3 — Fjern Istanbul fra Europas gjennomsnitt

Summen for 14 europeiske byer er

\[14\cdot 4808000=67312000\]

Uten Istanbul blir summen

\[67312000-15519000=51793000\]

Gjennomsnittet for de 13 andre byene blir

\[\dfrac{51793000}{13}\approx 3984077\]

Vanlig feil: Å trekke Istanbul direkte fra gjennomsnittet. Du må først gå via totalsummen.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra - CAS
1
Gjennomsnitt(Liste)
\(5705357\)
2
Median(Liste)
\(4739500\)
3
Standardavvik(Liste)
\(2948403\)
4
(14*4808000-15519000)/13
\(3984077\)

Python-kjøring

import numpy as np

byer = np.array([
    11968000, 8919000, 8894000, 8550000, 7862000, 6477000, 5507000,
    3972000, 3290000, 3054000, 2921000, 2914000, 2826000, 2721000
], dtype=float)

gjennomsnitt = np.mean(byer)
median = np.median(byer)
variasjonsbredde = np.max(byer) - np.min(byer)
standardavvik = np.std(byer, ddof=0)

europa_sum = 14 * 4_808_000
europa_uten_istanbul = (europa_sum - 15_519_000) / 13

print("Gjennomsnitt:", gjennomsnitt)
print("Median:", median)
print("Variasjonsbredde:", variasjonsbredde)
print("Standardavvik:", standardavvik)
print("Europa uten Istanbul:", europa_uten_istanbul)
Gjennomsnitt: 5705357.142857143
Median: 4739500.0
Variasjonsbredde: 9247000.0
Standardavvik: 2948402.6573030753
Europa uten Istanbul: 3984076.923076923
Fasit: Sør- og Nord-Amerika: gjennomsnitt ca. \(5705357\), median \(4739500\), variasjonsbredde \(9247000\), standardavvik ca. \(2948403\). Europa uten Istanbul får gjennomsnitt ca. \(3984077\).
Del 2 - Oppgave 4a–beksponentiell nedgang

Oppgave 4a–b

Oppgave:

Melinda har eid en bil i 10 år. Verdien har avtatt med \(13\ \%\) per år. Nå er bilen verdt 180000 kroner.

a) Hvor mye var den verdt da hun kjøpte den?

Glennis kjøpte en bil for to år siden for 150000 kroner. Nå er den verdt 120000 kroner.

b) Hvor mange prosent har verdien sunket med per år?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal bruke eksponentiell nedgang både bakover og for å finne årlig prosentnedgang.

Steg 1 — Melindas bil

Nedgang på \(13\ \%\) gir vekstfaktor \(0{,}87\). La \(V\) være kjøpsverdien.

\[V\cdot 0{,}87^{10}=180000\]

\[V=\dfrac{180000}{0{,}87^{10}}\approx 724569\]

Steg 2 — Glennis sin bil

La \(r\) være årlig prosentnedgang skrevet som desimaltall. Da er vekstfaktoren \(1-r\).

\[150000(1-r)^2=120000\]

\[(1-r)^2=0{,}8\]

\[1-r=\sqrt{0{,}8}\approx 0{,}8944\]

\[r\approx 1-0{,}8944=0{,}1056\]

Tolkning

Melindas bil var verdt omtrent 725000 kroner. Verdien til Glennis sin bil sank med omtrent \(10{,}6\ \%\) per år.

Vanlig feil: I b) er ikke årlig nedgang \(20\ \%/2=10\ \%\) helt nøyaktig, fordi nedgangen skjer eksponentielt.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra - CAS
1
180000/0.87^10
\(724569\)
2
(1-sqrt(120000/150000))*100
\(10{,}557\)

Python-kjøring

import math

start_melinda = 180_000 / 0.87**10
arlig_nedgang_glennis = (1 - math.sqrt(120_000 / 150_000)) * 100

print("Melindas kjøpsverdi:", start_melinda)
print("Melindas kjøpsverdi avrundet:", round(start_melinda))
print("Årlig prosentnedgang for Glennis:", arlig_nedgang_glennis)
print("Årlig prosentnedgang avrundet:", round(arlig_nedgang_glennis, 1), "%")
Melindas kjøpsverdi: 724569.3832276678
Melindas kjøpsverdi avrundet: 724569
Årlig prosentnedgang for Glennis: 10.557280900008415
Årlig prosentnedgang avrundet: 10.6 %
Fasit: Melindas bil var verdt omtrent \(725000\) kroner. Glennis sin bil har sunket med omtrent \(10{,}6\ \%\) per år.
Del 2 - Oppgave 5a–bregneark og rente

Oppgave 5a–b

Oppgave:

Det året Silje fyller 22 år, vil hun opprette en BSU-konto. Hun vil sette inn 25000 kroner på kontoen 1. januar hvert år. Renten er \(2{,}8\ \%\) per år.

a) Lag et regneark som viser hvor mye det vil være på kontoen rett før og rett etter hvert innskudd fra og med det året Silje fyller 22 år til og med det året hun fyller 33 år.

b) Hvor mye vil hun til sammen få i renter i løpet av disse årene?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal modellere årlige innskudd og rente i et regneark.

Steg 1 — Regnearkstruktur

Bruk kolonnene alder, saldo før innskudd og saldo etter innskudd. Første rad blir alder 22, saldo før innskudd \(0\), saldo etter innskudd \(25000\).

Steg 2 — Formel for neste år

Hvis saldo etter innskudd står i celle C2, kan saldo før neste innskudd beregnes med

=C2*1,028

Saldo etter neste innskudd blir

=B3+25000

Steg 3 — Beregn saldo ved siste innskudd

Fra alder 22 til 33 er det 12 innskudd. Rett etter innskuddet det året hun fyller 33 år er saldoen omtrent \(350796\) kroner.

Steg 4 — Finn renteinntektene

Hun har satt inn totalt

\[12\cdot 25000=300000\]

Rentene fram til rett etter siste innskudd blir

\[350796-300000\approx 50796\]

Hvis vi også lar beløpet stå til slutten av året hun fyller 33, blir saldoen omtrent \(360619\), og rentene omtrent \(60619\) kroner. Oppgaven spør rett før og rett etter innskudd, så hovedsvaret er rente fram til rett etter siste innskudd.

Vanlig feil: Å gi rente på innskuddet samme dag før det er satt inn. Renter legges til mellom innskuddstidspunktene.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra - CAS
1
Sum(25000*1.028^k,k,0,11)
\(350796\)
2
350796-300000
\(50796\)

Python-kjøring

rente = 0.028
innskudd = 25_000
saldo = 0
rader = []

for alder in range(22, 34):
    for_innskudd = saldo
    etter_innskudd = for_innskudd + innskudd
    rader.append((alder, for_innskudd, etter_innskudd))
    saldo = etter_innskudd * (1 + rente)

print("Alder | Rett før innskudd | Rett etter innskudd")
for alder, for_innskudd, etter_innskudd in rader:
    print(f"{alder:5d} | {for_innskudd:18.2f} | {etter_innskudd:19.2f}")

total_innskudd = innskudd * len(rader)
saldo_etter_siste_innskudd = rader[-1][2]
renter = saldo_etter_siste_innskudd - total_innskudd

print("Totalt innskudd:", total_innskudd)
print("Saldo rett etter siste innskudd:", round(saldo_etter_siste_innskudd, 2))
print("Renter til sammen:", round(renter, 2))
Alder | Rett før innskudd | Rett etter innskudd
   22 |               0.00 |            25000.00
   23 |           25700.00 |            50700.00
   24 |           52119.60 |            77119.60
   25 |           79279.95 |           104279.95
   26 |          107199.79 |           132199.79
   27 |          135901.38 |           160901.38
   28 |          165406.62 |           190406.62
   29 |          195738.00 |           220738.00
   30 |          226918.67 |           251918.67
   31 |          258972.39 |           283972.39
   32 |          291923.62 |           316923.62
   33 |          325796.23 |           350796.23
Totalt innskudd: 300000
Saldo rett etter siste innskudd: 350796.23
Renter til sammen: 50796.23
Fasit: Rett etter siste innskudd er saldoen omtrent \(350796\) kroner. Rentene til sammen fram til dette tidspunktet er omtrent \(50796\) kroner.
Del 2 - Oppgave 6grafer og modeller

Oppgave 6

Oppgave:

Nedenfor er fire ulike situasjoner beskrevet. Det er også tegnet seks grafer.

Situasjon 1: Petter plukker jordbær. Han får 100 kroner i fast lønn. I tillegg får han 20 kroner per kilogram han plukker.

Situasjon 2: Jens tar tabletter én gang i døgnet. Antall milligram virkestoff i kroppen reduseres med \(5\ \%\) hver time.

Situasjon 3: Stine har lånt penger av foreldrene. Hun vil betale tilbake 100 kroner hver uke.

Situasjon 4: På en øy blir det satt ut et rykte. Ryktet sprer seg blant dem som bor på øya.

Hvilken graf beskriver best hver situasjon? Begrunn svarene.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal koble tekstbeskrivelser til grafiske kjennetegn.

ABCDEF
Skjematisk gjengivelse av aktuelle graftyper: lineær vekst, avtakende eksponentialfunksjon, lineær nedgang og S-formet spredning.

Steg 1 — Situasjon 1

Fast lønn pluss 20 kroner per kilogram gir lineær vekst med positiv startverdi. Dette passer best med graf A.

Steg 2 — Situasjon 2

En reduksjon med \(5\ \%\) hver time er eksponentiell nedgang. Grafen skal avta raskt først og deretter flate ut. Dette passer best med graf E.

Steg 3 — Situasjon 3

Stine betaler ned samme beløp hver uke. Da minker gjelden lineært. Dette passer best med graf D.

Steg 4 — Situasjon 4

Et rykte sprer seg ofte sakte i starten, raskt i midten og saktere mot slutten når mange allerede har hørt det. Dette er en S-formet vekst. Dette passer best med graf B.

Vanlig feil: Å velge en graf bare fordi den går opp eller ned. Formen på grafen, lineær eller krum, er avgjørende.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra - CAS
1
Situasjon 1: y=100+20x
Lineær vekst
2
Situasjon 2: y=a*0.95^x
Eksponentiell nedgang
3
Situasjon 3: y=a-100x
Lineær nedgang
4
Situasjon 4: logistisk modell
S-formet vekst

Python-kjøring

situasjoner = {
    1: "lineær vekst med positiv startverdi",
    2: "eksponentiell nedgang",
    3: "lineær nedgang",
    4: "S-formet vekst",
}

valg = {1: "A", 2: "E", 3: "D", 4: "B"}

for nummer in range(1, 5):
    print(f"Situasjon {nummer}: {situasjoner[nummer]} -> graf {valg[nummer]}")
Situasjon 1: lineær vekst med positiv startverdi -> graf A
Situasjon 2: eksponentiell nedgang -> graf E
Situasjon 3: lineær nedgang -> graf D
Situasjon 4: S-formet vekst -> graf B
Fasit: Situasjon 1 passer med graf A, situasjon 2 med graf E, situasjon 3 med graf D og situasjon 4 med graf B.
Del 2 - Oppgave 7a–cprosent og eksponentiell vekst

Oppgave 7a–c

Oppgave:

I mars 2020 startet firmaet «Finn en koronavenn». Diagrammet viser antall henvendelser i august, september, oktober og november. August er 2100, oktober er 3600 og november er 3200.

Fra august til september økte antallet henvendelser med \(30\ \%\).

a) Hvor mange henvendelser fikk firmaet i september?

b) Hvor mange prosent gikk antallet henvendelser ned med fra oktober til november?

Fra mars til august økte antallet henvendelser eksponentielt. I mars hadde firmaet 1000 henvendelser.

c) Hvor mange henvendelser hadde firmaet til sammen i perioden fra og med mars til og med august?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal regne med prosentvis økning, prosentvis nedgang og en eksponentiell modell over flere måneder.

Steg 1 — September

Fra august til september økte antallet med \(30\ \%\). August var 2100.

\[2100\cdot 1{,}30=2730\]

Firmaet fikk 2730 henvendelser i september.

AugSepOktNov2100273036003200
Søylediagram med verdiene som kan bestemmes fra oppgaveteksten.

Steg 2 — Nedgang fra oktober til november

Oktober var 3600 og november var 3200. Nedgangen var

\[3600-3200=400\]

Prosentvis nedgang blir

\[\dfrac{400}{3600}\cdot 100\ \%\approx 11{,}1\ \%\]

Steg 3 — Eksponentiell vekst fra mars til august

Fra mars til august er det fem vekstintervaller. Vi finner vekstfaktoren \(v\) fra

\[1000\cdot v^5=2100\]

\[v=\sqrt[5]{2{,}1}\approx 1{,}160\]

Steg 4 — Summer mars til august

Antall henvendelser blir omtrent

\[1000+1160+1346+1561+1811+2100\approx 8977\]

Til sammen hadde firmaet omtrent 8977 henvendelser fra og med mars til og med august.

Vanlig feil: Å bruke seks vekstintervaller fra mars til august. Det er seks måneder, men fem overganger.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra - CAS
1
2100*1.30
\(2730\)
2
(3600-3200)/3600*100
\(11{,}111\)
3
v=(2100/1000)^(1/5)
\(1{,}15996\)
4
Sum(1000*v^k,k,0,5)
\(8976{,}62\)

Python-kjøring

import math

august = 2100
september = august * 1.30
oktober = 3600
november = 3200
nedgang_prosent = (oktober - november) / oktober * 100

vekstfaktor = (august / 1000)**(1 / 5)
verdier = [1000 * vekstfaktor**k for k in range(6)]
sum_mars_august = sum(verdier)

print("September:", september)
print("Prosentvis nedgang oktober-november:", nedgang_prosent)
print("Vekstfaktor mars-august:", vekstfaktor)
print("Månedlige verdier fra mars til august:")
for navn, verdi in zip(["mars", "april", "mai", "juni", "juli", "august"], verdier):
    print(f"{navn:7s}: {verdi:.2f}")
print("Sum mars-august:", sum_mars_august)
September: 2730.0
Prosentvis nedgang oktober-november: 11.11111111111111
Vekstfaktor mars-august: 1.1599622586540013
Månedlige verdier fra mars til august:
mars   : 1000.00
april  : 1159.96
mai    : 1345.51
juni   : 1560.75
juli   : 1810.43
august : 2100.00
Sum mars-august: 8976.6220810829
Fasit: September: \(2730\) henvendelser. Nedgang fra oktober til november: ca. \(11{,}1\ \%\). Totalt mars-august: ca. \(8977\) henvendelser.