2P eksamenVår 2022

Matematikk 2P eksamen – vår 2022

ifingo
Norsk (Bokmål)

ifingo - komplett løsningsforslag

Matematikk 2P eksamen Vår 2022 (K06) – løsningsforslag

Alle oppgaver er transkribert på bokmål og løst trinnvis med tolkning, vanlige feil, GeoGebra CAS og Python-kjøring i nøytral terminalstil.

Del 1 — uten hjelpemidler

Del 1 - Oppgave 1a–bstatistikk

Oppgave 1a–b

Oppgave:

Nedenfor ser du hvor mange fjellturer Sebastian har vært på hvert år de ti siste årene.

\[2\quad 5\quad 6\quad 5\quad 4\quad 6\quad 5\quad 2\quad 10\quad 4\]

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

b) Bestem den relative og den kumulative frekvensen for fem fjellturer. Hva forteller disse tallene oss?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal beskrive et datasett med sentralmål, spredning, relativ frekvens og kumulativ frekvens.

Steg 1 — Sorter dataene

Vi skriver observasjonene i stigende rekkefølge:

\[2,2,4,4,5,5,5,6,6,10\]

Sortering gjør det lettere å finne median og kumulativ frekvens.

Steg 2 — Finn median, gjennomsnitt, typetall og variasjonsbredde

Det er ti observasjoner, så medianen er gjennomsnittet av observasjon nummer 5 og 6.

\[\text{median}=\dfrac{5+5}{2}=5\]

Gjennomsnittet blir

\[\dfrac{2+5+6+5+4+6+5+2+10+4}{10}=\dfrac{49}{10}=4{,}9\]

Typetallet er verdien som forekommer flest ganger, altså \(5\). Variasjonsbredden er \(10-2=8\).

Steg 3 — Relativ frekvens for fem fjellturer

Fem fjellturer forekommer tre ganger av totalt ti observasjoner.

\[\text{relativ frekvens}=\dfrac{3}{10}=0{,}30=30\ \%\]

Dette betyr at Sebastian hadde fem fjellturer i \(30\ \%\) av årene.

Steg 4 — Kumulativ frekvens for fem fjellturer

Kumulativ frekvens for \(5\) betyr andelen observasjoner som er mindre enn eller lik \(5\). Det gjelder \(2,2,4,4,5,5,5\), altså sju observasjoner.

\[\text{kumulativ relativ frekvens}=\dfrac{7}{10}=0{,}70=70\ \%\]

Dette forteller at Sebastian var på høyst fem fjellturer i \(70\ \%\) av årene.

Vanlig feil: Å tolke kumulativ frekvens for fem som bare antall femmere. Kumulativ betyr «til og med fem».

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra - CAS
1
Median({2,5,6,5,4,6,5,2,10,4})
-> \(5\)
2
Gjennomsnitt({2,5,6,5,4,6,5,2,10,4})
-> \(4{,}9\)
3
TellDersom(x==5, Liste)
-> \(3\)

Python-kjøring

data = [2, 5, 6, 5, 4, 6, 5, 2, 10, 4]
data_sortert = sorted(data)
antall = len(data)
median = (data_sortert[4] + data_sortert[5]) / 2
gjennomsnitt = sum(data) / antall
typetall = max(set(data), key=data.count)
variasjonsbredde = max(data) - min(data)
relativ_frekvens_5 = data.count(5) / antall
kumulativ_frekvens_5 = sum(1 for verdi in data if verdi <= 5) / antall

print("Sortert datasett:", data_sortert)
print("Median:", median)
print("Gjennomsnitt:", gjennomsnitt)
print("Typetall:", typetall)
print("Variasjonsbredde:", variasjonsbredde)
print("Relativ frekvens for 5:", relativ_frekvens_5)
print("Kumulativ relativ frekvens for 5:", kumulativ_frekvens_5)
Sortert datasett: [2, 2, 4, 4, 5, 5, 5, 6, 6, 10]
Median: 5.0
Gjennomsnitt: 4.9
Typetall: 5
Variasjonsbredde: 8
Relativ frekvens for 5: 0.3
Kumulativ relativ frekvens for 5: 0.7
Fasit: \(\text{median}=5\), \(\text{gjennomsnitt}=4{,}9\), typetall \(5\), variasjonsbredde \(8\). Relativ frekvens for fem fjellturer er \(30\ \%\), og kumulativ relativ frekvens er \(70\ \%\).
Del 1 - Oppgave 2standardform

Oppgave 2

Oppgave:

Regn ut og skriv svaret på standardform

\[\dfrac{5\cdot 10^6+1{,}5\cdot 10^7}{2{,}5\cdot 10^{-6}}\]

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal regne med tierpotenser og skrive svaret på standardform.

Steg 1 — Regn ut telleren

Vi skriver begge leddene med samme tierpotens:

\[5\cdot 10^6+1{,}5\cdot 10^7=5\cdot 10^6+15\cdot 10^6=20\cdot 10^6=2{,}0\cdot 10^7\]

Steg 2 — Divider tallfaktorene og tierpotensene

\[\dfrac{2{,}0\cdot 10^7}{2{,}5\cdot 10^{-6}}=\dfrac{2{,}0}{2{,}5}\cdot 10^{7-(-6)}=0{,}8\cdot 10^{13}\]

Steg 3 — Skriv på standardform

På standardform skal tallet foran tierpotensen være minst \(1\) og mindre enn \(10\).

\[0{,}8\cdot 10^{13}=8{,}0\cdot 10^{12}\]

Vanlig feil: Å glemme at \(10^7/10^{-6}=10^{13}\), ikke \(10^1\).

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra - CAS
1
(5*10^6 + 1.5*10^7)/(2.5*10^(-6))
-> \(8\cdot 10^{12}\)

Python-kjøring

from decimal import Decimal

numerator = Decimal("5e6") + Decimal("1.5e7")
denominator = Decimal("2.5e-6")
value = numerator / denominator

print("Teller:", numerator)
print("Nevner:", denominator)
print("Verdi:", value)
print("Standardform: 8,0 * 10^12")
Teller: 2.0E+7
Nevner: 0.0000025
Verdi: 8E+12
Standardform: 8,0 * 10^12
Fasit: \(8{,}0\cdot 10^{12}\).
Del 1 - Oppgave 3a–bprosent og eksponentiell nedgang

Oppgave 3a–b

Oppgave:

En båt har i dag en verdi på 600 000 kroner. Anta at båtens verdi synker med 5 % hvert år framover.

a) Hva vil båtens verdi være om ett år?

Eirik påstår at båtens verdi vil være 450 000 kroner om 5 år.

b) Forklar Eirik hvorfor dette ikke kan være riktig.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal bruke prosentvis nedgang, altså eksponentiell utvikling med vekstfaktor \(0{,}95\).

Steg 1 — Finn vekstfaktoren

Når verdien synker med \(5\ \%\), står \(95\ \%\) igjen.

\[1-0{,}05=0{,}95\]

Steg 2 — Verdien om ett år

\[600000\cdot 0{,}95=570000\]

Båten vil være verdt \(570000\) kroner om ett år.

Steg 3 — Sjekk Eiriks påstand

Etter fem år må vi multiplisere med \(0{,}95\) fem ganger:

\[600000\cdot 0{,}95^5\approx 464269\]

Dette er høyere enn \(450000\), så påstanden er for lav.

Steg 4 — Forklar hvorfor lineær tenkning blir feil

Eirik kan ha tenkt at verdien synker med samme kronebeløp hvert år. Men \(5\ \%\) tas av en stadig mindre verdi, derfor blir nedgangen i kroner mindre for hvert år.

Vanlig feil: Å trekke fra \(5\ \%\) av startverdien hvert år. Ved prosentvis endring skal man bruke vekstfaktor.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra - CAS
1
600000*0.95
-> \(570000\)
2
600000*0.95^5
-> \(464268{,}56\)

Python-kjøring

startverdi = 600_000
vekstfaktor = 0.95

verdi_etter_ett_aar = startverdi * vekstfaktor
verdi_etter_fem_aar = startverdi * vekstfaktor**5

print("Startverdi:", startverdi)
print("Vekstfaktor:", vekstfaktor)
print("Verdi etter ett år:", round(verdi_etter_ett_aar, 2))
print("Verdi etter fem år:", round(verdi_etter_fem_aar, 2))
print("Er 450000 riktig?", abs(verdi_etter_fem_aar - 450000) < 1)
Startverdi: 600000
Vekstfaktor: 0.95
Verdi etter ett år: 570000.0
Verdi etter fem år: 464268.56
Er 450000 riktig? False
Fasit: a) \(570000\) kroner. b) Etter fem år er verdien omtrent \(464269\) kroner, ikke \(450000\) kroner.
Del 1 - Oppgave 4a–blineær modell

Oppgave 4a–b

Oppgave:

Kartlav er en type lav som trives spesielt godt på litt sure bergarter i høyfjellet. Modellen nedenfor viser hvordan kartlav vokser.

Modellen kan uttrykkes på formen \(K(x)=ax+b\).

a) Bestem \(a\) og \(b\). Gi en praktisk tolkning av \(a\) og \(b\) i denne oppgaven.

b) Hvor mange centimeter øker diameteren til kartlaven med i løpet av 200 år ifølge modellen?

Vis løsning
(8, 54)(16, 58)År etter første observasjonDiameter (mm)
Punktene fra eksamensfiguren: \((8,54)\) og \((16,58)\).

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne en lineær modell fra to punkter og tolke konstantleddet og stigningstallet.

Steg 1 — Finn stigningstallet

Fra figuren leser vi punktene \((8,54)\) og \((16,58)\). Stigningstallet blir

\[a=\dfrac{58-54}{16-8}=\dfrac{4}{8}=0{,}5\]

Det betyr at diameteren øker med \(0{,}5\) mm per år.

Steg 2 — Finn konstantleddet

Vi setter punktet \((8,54)\) inn i \(K(x)=0{,}5x+b\).

\[54=0{,}5\cdot 8+b\]

\[54=4+b\]

\[b=50\]

Konstantleddet betyr at diameteren var \(50\) mm ved første observasjon, altså når \(x=0\).

Steg 3 — Skriv modellen

\[K(x)=0{,}5x+50\]

Steg 4 — Økning i løpet av 200 år

I en lineær modell er økningen lik stigningstallet ganger antall år.

\[0{,}5\cdot 200=100\text{ mm}\]

Siden \(10\) mm er \(1\) cm, får vi

\[100\text{ mm}=10\text{ cm}\]

Vanlig feil: Å svare \(100\) cm. Modellen gir først millimeter, og må omregnes til centimeter.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra - CAS
1
a := (58 - 54)/(16 - 8)
-> \(0{,}5\)
2
b := 54 - a*8
-> \(50\)
3
0.5*200/10
-> \(10\)

Python-kjøring

x1, y1 = 8, 54
x2, y2 = 16, 58

stigningstall = (y2 - y1) / (x2 - x1)
konstantledd = y1 - stigningstall * x1
okning_mm = stigningstall * 200
okning_cm = okning_mm / 10

print("Punkt 1:", (x1, y1))
print("Punkt 2:", (x2, y2))
print("Stigningstall a:", stigningstall)
print("Konstantledd b:", konstantledd)
print("Modell: K(x) =", stigningstall, "* x +", konstantledd)
print("Økning på 200 år i mm:", okning_mm)
print("Økning på 200 år i cm:", okning_cm)
Punkt 1: (8, 54)
Punkt 2: (16, 58)
Stigningstall a: 0.5
Konstantledd b: 50.0
Modell: K(x) = 0.5 * x + 50.0
Økning på 200 år i mm: 100.0
Økning på 200 år i cm: 10.0
Fasit: \(a=0{,}5\), \(b=50\), altså \(K(x)=0{,}5x+50\). Diameteren øker med \(10\) cm på \(200\) år.
Del 1 - Oppgave 5a–dgrupperte data og histogram

Oppgave 5a–d

Oppgave:

Sommeren 2021 dro Sebastian og Stian krabbeteiner hver dag. Tabellen nedenfor viser hvor mange krabber det var i teinene.

Antall krabberAntall dager
\([0,20\rangle\)5
\([20,30\rangle\)10
\([30,40\rangle\)10
\([40,60\rangle\)15
\([60,100\rangle\)20

a) Bruk opplysningene i tabellen til å bestemme et gjennomsnitt for datamaterialet.

b) Stian påstår at medianen for datamaterialet er 47. Hvordan kan Stian argumentere for påstanden sin?

c) Sebastian er ikke enig med Stian. Han påstår at medianen er høyere enn 47. Kan Sebastian ha rett? Husk å begrunne svaret ditt.

d) Framstill datamaterialet i et histogram.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi har grupperte data, så vi bruker klassemidtpunkt for gjennomsnitt og vurderer medianen ut fra kumulative frekvenser.

Steg 1 — Finn klassemidtpunktene

Klassemidtpunktene er \(10\), \(25\), \(35\), \(50\) og \(80\).

Steg 2 — Regn tilnærmet gjennomsnitt

Totalt antall dager er \(5+10+10+15+20=60\). Da får vi

\[\dfrac{10\cdot 5+25\cdot 10+35\cdot 10+50\cdot 15+80\cdot 20}{60}=50\]

Gjennomsnittet blir omtrent \(50\) krabber.

Steg 3 — Stians argument for medianen

Medianen ligger mellom observasjon nummer \(30\) og \(31\). Før intervallet \([40,60\rangle\) har vi \(5+10+10=25\) dager. Medianen ligger derfor i intervallet \([40,60\rangle\).

Med lineær interpolasjon får vi omtrent

\[40+\dfrac{30-25}{15}\cdot 20\approx 46{,}7\]

Dette kan rundes til \(47\), som støtter Stians påstand.

Steg 4 — Kan medianen være høyere enn 47?

Ja. Tabellen viser bare intervaller, ikke de nøyaktige observasjonene inne i hvert intervall. Siden de 15 observasjonene i intervallet \([40,60\rangle\) kan ligge ujevnt fordelt, kan medianen godt bli høyere enn \(47\).

Steg 5 — Histogram

Når klassene har ulik bredde, må høyden være frekvenstetthet:

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

020304060100Antall krabberFrekvens-tetthet
Histogrammet bruker frekvenstetthet fordi klassene har ulik bredde.
Vanlig feil: Å tegne søyler med høyde lik frekvens når klassene har ulik bredde. Da blir arealene feil.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra - CAS
1
(10*5+25*10+35*10+50*15+80*20)/60
-> \(50\)
2
40 + (30 - 25)/15*20
-> \(46{,}67\)

Python-kjøring

intervaller = [(0, 20), (20, 30), (30, 40), (40, 60), (60, 100)]
frekvenser = [5, 10, 10, 15, 20]
klassemidtpunkt = [(a + b) / 2 for a, b in intervaller]

total = sum(frekvenser)
gjennomsnitt = sum(m * f for m, f in zip(klassemidtpunkt, frekvenser)) / total
median_interpolert = 40 + (30 - 25) / 15 * 20
frekvenstetthet = [f / (b - a) for (a, b), f in zip(intervaller, frekvenser)]

print("Klassemidtpunkt:", klassemidtpunkt)
print("Totalt antall dager:", total)
print("Gjennomsnitt:", gjennomsnitt)
print("Interpolert median:", round(median_interpolert, 2))
print("Frekvenstetthet:", frekvenstetthet)
Klassemidtpunkt: [10.0, 25.0, 35.0, 50.0, 80.0]
Totalt antall dager: 60
Gjennomsnitt: 50.0
Interpolert median: 46.67
Frekvenstetthet: [0.25, 1.0, 1.0, 0.75, 0.5]
Fasit: Gjennomsnittet er omtrent \(50\). Stians median \(47\) kan forsvares med lineær interpolasjon. Sebastian kan også ha rett fordi dataene bare er gruppert. Histogrammet må tegnes med frekvenstetthet.
Del 1 - Oppgave 6a–bfigurtall

Oppgave 6a–b

Oppgave:

Ovenfor ser du fire figurer. Figurene er satt sammen av små sirkler. Tenk deg at du skal fortsette å lage figurer etter samme mønster.

a) Hvor mange små sirkler vil det være i figur 5? Vis eller forklar hvordan du har tenkt for å komme fram til svaret.

b) Bestem et uttrykk for antall små sirkler i figur \(n\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal se mønsteret i figurene og skrive en formel for figur \(n\).

Steg 1 — Tell de første figurene

Figurene kan telles som summen av to kvadrattall: ett kvadrat med \(n\) i hver retning og ett kvadrat med \(n-1\) i hver retning.

\[1,\ 5,\ 13,\ 25,\ldots\]

Steg 2 — Finn figur 5

For figur \(5\) får vi

\[5^2+4^2=25+16=41\]

Steg 3 — Skriv uttrykket for figur n

Uttrykket blir

\[n^2+(n-1)^2\]

Dette kan også forenkles:

\[n^2+(n-1)^2=n^2+n^2-2n+1=2n^2-2n+1\]

Steg 4 — Kontroller med de kjente figurene

For \(n=4\) får vi \(4^2+3^2=25\), som stemmer med figur 4.

Vanlig feil: Å anta at økningen er konstant. Her øker differansen med \(4\) for hver gang, så mønsteret er kvadratisk.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra - CAS
1
n^2 + (n - 1)^2
-> \(2n^2-2n+1\)
2
5^2 + 4^2
-> \(41\)

Python-kjøring

def antall_sirkler(n):
    return n**2 + (n - 1)**2

for n in range(1, 6):
    print(f"Figur {n}: {antall_sirkler(n)} sirkler")

print("Uttrykk for figur n: n**2 + (n - 1)**2")
Figur 1: 1 sirkler
Figur 2: 5 sirkler
Figur 3: 13 sirkler
Figur 4: 25 sirkler
Figur 5: 41 sirkler
Uttrykk for figur n: n**2 + (n - 1)**2
Fasit: Figur 5 har \(41\) små sirkler. Et uttrykk for figur \(n\) er \(n^2+(n-1)^2=2n^2-2n+1\).

Del 2 — med hjelpemidler

Del 2 - Oppgave 1a–eeksponentiell nedbryting

Oppgave 1a–e

Oppgave:

Jod-131 er et radioaktivt stoff som blant annet blir brukt i medisinske undersøkelser. Siden stoffet er radioaktivt, vil det brytes ned over tid.

Funksjonen \(N\) gitt ved

\[N(x)=5{,}0\cdot \left(\dfrac{1}{2}\right)^{0{,}125x},\quad x\ge 0\]

viser massen \(N(x)\) mikrogram jod-131 som er igjen i en beholder etter \(x\) dager.

a) Bestem \(N(0)\), og gi en praktisk tolkning av svaret du får.

b) Tegn grafen til \(N\).

c) Bestem halveringstiden til jod-131.

d) Bestem stigningstallet til den rette linjen som går gjennom punktene \((6,N(6))\) og \((40,N(40))\). Gi en praktisk tolkning av dette stigningstallet.

e) Bestem stigningstallet til tangenten til grafen til \(N\) i punktet \((20,N(20))\). Gi en praktisk tolkning av dette stigningstallet.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal tolke en eksponentiell modell, finne halveringstid, gjennomsnittlig endring og momentan endring.

Steg 1 — Startverdien

\[N(0)=5{,}0\cdot \left(\dfrac{1}{2}\right)^0=5{,}0\]

Det betyr at det var \(5{,}0\) mikrogram jod-131 i beholderen ved start.

Steg 2 — Grafen

xN(x)5,0dager
Grafen er synkende og krummer oppover, slik en eksponentiell nedbrytningsmodell skal gjøre.

Grafen avtar raskest i starten og flater etter hvert ut mot \(0\).

Steg 3 — Halveringstiden

Eksponenten er \(0{,}125x\). Halvering skjer når eksponenten er \(1\):

\[0{,}125x=1\]

\[x=8\]

Halveringstiden er derfor \(8\) dager.

Steg 4 — Gjennomsnittlig stigningstall fra \(x=6\) til \(x=40\)

\[N(6)\approx 2{,}973\quad\text{og}\quad N(40)=0{,}15625\]

\[\dfrac{N(40)-N(6)}{40-6}\approx \dfrac{0{,}15625-2{,}973}{34}\approx -0{,}0828\]

Dette betyr at massen i gjennomsnitt avtar med omtrent \(0{,}083\) mikrogram per dag i perioden.

Steg 5 — Tangentstigning i \(x=20\)

Med digitalt verktøy får vi

\[N'(20)\approx -0{,}0766\]

Dette betyr at etter \(20\) dager avtar massen momentant med omtrent \(0{,}077\) mikrogram per dag.

Vanlig feil: Å blande gjennomsnittlig stigningstall over et intervall med tangentstigning i ett punkt.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra - CAS
1
N(x):=5*(1/2)^(0.125*x)
-> \(N(x)=5\cdot (1/2)^{0{,}125x}\)
2
N(0)
-> \(5\)
3
Løs(0.125x=1)
-> \(x=8\)
4
(N(40)-N(6))/(40-6)
-> \(-0{,}0828461\)
5
N'(20)
-> \(-0{,}0765827\)

Python-kjøring

import sympy as sp

x = sp.symbols("x")
N = 5 * (sp.Rational(1, 2))**(sp.Rational(1, 8) * x)
N0 = N.subs(x, 0)
halveringstid = sp.solve(sp.Eq(sp.Rational(1, 8) * x, 1), x)[0]
stigning_sekant = (N.subs(x, 40) - N.subs(x, 6)) / (40 - 6)
N_derivert = sp.diff(N, x)
stigning_tangent = N_derivert.subs(x, 20)

print("N(x) =", N)
print("N(0) =", sp.N(N0))
print("Halveringstid =", halveringstid, "dager")
print("N(6) =", sp.N(N.subs(x, 6), 6))
print("N(40) =", sp.N(N.subs(x, 40), 6))
print("Sekantstigning =", sp.N(stigning_sekant, 6))
print("N'(x) =", sp.N(N_derivert, 6))
print("N'(20) =", sp.N(stigning_tangent, 6))
N(x) = 5*2**(-x/8)
N(0) = 5.00000000000000
Halveringstid = 8 dager
N(6) = 2.97302
N(40) = 0.156250
Sekantstigning = -0.0828461
N'(x) = -0.433217*2**(-x/8)
N'(20) = -0.0765827
Fasit: \(N(0)=5{,}0\). Halveringstiden er \(8\) dager. Sekantstigning fra \(6\) til \(40\) dager er omtrent \(-0{,}0828\), og tangentstigning i \(x=20\) er omtrent \(-0{,}0766\).
Del 2 - Oppgave 2a–bmodellering

Oppgave 2a–b

Oppgave:

Nedenfor har Malin beskrevet to ulike situasjoner.

Situasjon 1: Det koster 8000 kroner å leie en hytte. Jo flere som blir med på hytteturen, jo billigere blir det for hver av oss.

Situasjon 2: I en bydel er det i dag 30 000 innbyggere. Anta at innbyggertallet vil øke med en fast prosent hvert år, og at det i løpet av 10 år vil være doblet.

a) Lag en modell \(f\) som illustrerer situasjon 1. Tegn grafen til \(f\), og marker punktet \((5,f(5))\). Forklar hva koordinatene til dette punktet forteller om situasjonen.

b) Lag en modell \(g\) som illustrerer situasjon 2. Tegn grafen til \(g\), og marker punktet \((5,g(5))\). Forklar hva koordinatene til dette punktet forteller om situasjonen.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal lage to modeller: en omvendt proporsjonal modell og en eksponentiell modell.

Steg 1 — Modell for situasjon 1

Hvis \(x\) personer deler en kostnad på \(8000\) kroner, blir pris per person

\[f(x)=\dfrac{8000}{x},\quad x>0\]

Punktet \((5,f(5))\) blir

\[f(5)=\dfrac{8000}{5}=1600\]

Det betyr at hvis fem personer blir med, betaler hver person \(1600\) kroner.

Steg 2 — Modell for situasjon 2

Dobling på ti år betyr at modellen kan skrives

\[g(x)=30000\cdot 2^{x/10}\]

Her er \(x\) antall år etter i dag.

Steg 3 — Punktet \((5,g(5))\)

\[g(5)=30000\cdot 2^{5/10}=30000\sqrt{2}\approx 42426\]

Det betyr at modellen anslår omtrent \(42426\) innbyggere etter fem år.

Steg 4 — Vurder modellene

Modellen \(f\) passer bare for positive heltall i praktisk sammenheng, fordi antall personer må være et helt tall. Modellen \(g\) er en idealisert modell der prosentveksten er lik hvert år.

Vanlig feil: Å bruke lineær vekst i situasjon 2. Oppgaven sier fast prosent, og da er modellen eksponentiell.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra - CAS
1
f(x):=8000/x
-> \(f(x)=8000/x\)
2
f(5)
-> \(1600\)
3
g(x):=30000*2^(x/10)
-> \(g(x)=30000\cdot 2^{x/10}\)
4
g(5)
-> \(42426{,}4\)

Python-kjøring

import math

def f(x):
    return 8000 / x

def g(x):
    return 30000 * 2**(x / 10)

print("Situasjon 1: f(x) = 8000 / x")
print("f(5) =", f(5))
print("Forklaring: 5 personer gir", f(5), "kroner per person")
print()
print("Situasjon 2: g(x) = 30000 * 2**(x/10)")
print("g(0) =", g(0))
print("g(5) =", round(g(5), 2))
print("g(10) =", g(10))
Situasjon 1: f(x) = 8000 / x
f(5) = 1600.0
Forklaring: 5 personer gir 1600.0 kroner per person

Situasjon 2: g(x) = 30000 * 2**(x/10)
g(0) = 30000.0
g(5) = 42426.41
g(10) = 60000.0
Fasit: \(f(x)=\dfrac{8000}{x}\), og \(f(5)=1600\). \(g(x)=30000\cdot 2^{x/10}\), og \(g(5)\approx 42426\).
Del 2 - Oppgave 3prosentregning bakover

Oppgave 3

Oppgave:

For å spare penger har Trine investert i et fond. I dag har hennes andel av fondet en verdi på 410 000 kroner.

I løpet av de 10 siste årene har verdien økt med 7 % fire ganger, økt med 2,5 % tre ganger og avtatt med 4 % tre ganger.

Hva var verdien av Trines andel i fondet for 10 år siden?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi kjenner sluttverdien og skal regne bakover gjennom flere prosentvise endringer.

Steg 1 — Skriv samlet vekstfaktor

Økning med \(7\ \%\) gir faktor \(1{,}07\), økning med \(2{,}5\ \%\) gir \(1{,}025\), og nedgang med \(4\ \%\) gir \(0{,}96\).

Samlet faktor blir

\[1{,}07^4\cdot 1{,}025^3\cdot 0{,}96^3\]

Steg 2 — Sett opp likning

La \(V\) være verdien for 10 år siden.

\[V\cdot 1{,}07^4\cdot 1{,}025^3\cdot 0{,}96^3=410000\]

Steg 3 — Løs for startverdien

\[V=\dfrac{410000}{1{,}07^4\cdot 1{,}025^3\cdot 0{,}96^3}\approx 328294\]

Tolkning

Trines andel var verdt omtrent \(328000\) kroner for 10 år siden.

Vanlig feil: Å legge sammen prosentene. Prosentvise endringer over tid skal multipliseres med vekstfaktorer.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra - CAS
1
410000/(1.07^4*1.025^3*0.96^3)
-> \(328294{,}38\)

Python-kjøring

sluttverdi = 410_000
samlet_faktor = 1.07**4 * 1.025**3 * 0.96**3
startverdi = sluttverdi / samlet_faktor

print("Sluttverdi:", sluttverdi)
print("Samlet vekstfaktor:", samlet_faktor)
print("Startverdi:", startverdi)
print("Avrundet til nærmeste krone:", round(startverdi))
Sluttverdi: 410000
Samlet vekstfaktor: 1.2488791238352226
Startverdi: 328294.381878142
Avrundet til nærmeste krone: 328294
Fasit: Verdien var omtrent \(328294\) kroner for 10 år siden.
Del 2 - Oppgave 4a–bsparing og rente

Oppgave 4a–b

Oppgave:

Første januar 2022 opprettet Amalie en ny sparekonto. Hun satte inn 36 000 kroner på kontoen.

Hun vil sette inn 36 000 kroner på sparekontoen første januar hvert år framover. Hun får en fast rente på 2,5 % per år.

a) Hvor mye vil Amalie ha på kontoen rett etter at hun har satt inn 36 000 kroner 1. januar 2032?

b) Når vil beløpet på kontoen passere 1 000 000 kroner?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal modellere faste årlige innskudd med rente. Siden innskuddet skjer første januar, kommer renten på tidligere innskudd før neste innskudd.

Steg 1 — Vekstfaktoren

Renten er \(2{,}5\ \%\), så vekstfaktoren er

\[1+0{,}025=1{,}025\]

Steg 2 — Beløp rett etter innskuddet 1. januar 2032

Innskuddene fra 2022 til og med 2032 gir 11 innskudd. Rett etter innskuddet i 2032 er summen

\[36000\left(1+1{,}025+1{,}025^2+\cdots+1{,}025^{10}\right)\]

Dette gir omtrent

\[449405\]

Steg 3 — Finn når beløpet passerer \(1000000\)

Vi kan bruke regneark eller Python og simulere år for år. Beløpet passerer \(1000000\) kroner rett etter innskuddet 1. januar 2043.

Tolkning

Renten hjelper mer etter hvert, men det er de årlige innskuddene som først og fremst bygger opp sparebeløpet.

Vanlig feil: Å telle bare 10 innskudd fra 2022 til 2032. Begge endepunktene er med, altså 11 innskudd.

Kontroll (GeoGebra CAS / regneark / Python)

GeoGebra - CAS
1
36000*Sum(1.025^k,k,0,10)
-> \(449404{,}79\)
2
Iterasjon med innskudd 36000 og rente 2.5 %
-> \(2043\)

Python-kjøring

innskudd = 36_000
rente = 0.025
vekstfaktor = 1 + rente

saldo_2032 = sum(innskudd * vekstfaktor**k for k in range(0, 11))
print("Saldo rett etter innskudd 1. januar 2032:", round(saldo_2032, 2))

saldo = 0
for year in range(2022, 2100):
    if year > 2022:
        saldo *= vekstfaktor
    saldo += innskudd
    print(year, round(saldo, 2))
    if saldo > 1_000_000:
        print("Passerer 1 000 000 kroner rett etter innskuddet i", year)
        break
Saldo rett etter innskudd 1. januar 2032: 449404.79
2022 36000
2023 72900.0
2024 110722.5
2025 149490.56
2026 189227.83
2027 229958.53
2028 271707.49
2029 314500.17
2030 358362.68
2031 403321.75
2032 449404.79
2033 496639.91
2034 545056.91
2035 594686.33
2036 645559.49
2037 697708.48
2038 751166.19
2039 805966.35
2040 862143.51
2041 919733.1
2042 978771.43
2043 1039062.81
Passerer 1 000 000 kroner rett etter innskuddet i 2043
Fasit: a) Omtrent \(449405\) kroner. b) Beløpet passerer \(1000000\) kroner rett etter innskuddet 1. januar 2043.
Del 2 - Oppgave 5a–bpotensregresjon

Oppgave 5a–b

Oppgave:

I en naturfagstime har elevene i klasse 3STPB undersøkt hvor lang tid det tar for 2,5 dL vann å renne fra ett målebeger til et annet ved ulike fallhøyder \(h\).

Fallhøyde (meter)0,150,20,30,40,50,60,70,80,85
Tid (sekunder)66,254,238,430,924,921,719,317,215,8

Anta at sammenhengen mellom fallhøyden \(x\) meter og tiden \(T(x)\) sekunder kan beskrives med en modell av typen

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

a) Bruk datamaterialet i tabellen til å bestemme tallene \(a\) og \(b\).

b) Hvor mange prosent avtar tiden med når fallhøyden øker med 40 %?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal bruke potensregresjon og deretter tolke modellen når \(x\) øker med en prosent.

Steg 1 — Bruk potensregresjon

Med regresjon på modellen \(T(x)=a\cdot x^b\) får vi omtrent

\[a\approx 14{,}22\quad\text{og}\quad b\approx -0{,}823\]

Altså kan modellen skrives

\[T(x)\approx 14{,}22\cdot x^{-0{,}823}\]

Steg 2 — Vurder modellen kort

Modellen er rimelig i måleområdet fordi tiden avtar når fallhøyden øker. Den bør ikke brukes ukritisk langt utenfor intervallet \(0{,}15\le x\le 0{,}85\).

Steg 3 — Økning i fallhøyde med \(40\ \%\)

Hvis \(x\) øker med \(40\ \%\), blir ny fallhøyde \(1{,}4x\). For potensmodellen blir forholdet

\[\dfrac{T(1{,}4x)}{T(x)}=\dfrac{a(1{,}4x)^b}{ax^b}=1{,}4^b\]

Steg 4 — Regn prosentvis endring i tid

\[1{,}4^{-0{,}823}\approx 0{,}758\]

Tiden blir altså omtrent \(75{,}8\ \%\) av det den var. Nedgangen er

\[100\ \%-75{,}8\ \%\approx 24{,}2\ \%\]

Vanlig feil: Å si at tiden avtar med \(40\ \%\) fordi fallhøyden øker med \(40\ \%\). Potensmodellen viser at endringen ikke er én til én.

Kontroll (GeoGebra / Python)

GeoGebra - CAS
1
RegPot({(0.15,66.2),(0.2,54.2),(0.3,38.4),(0.4,30.9),(0.5,24.9),(0.6,21.7),(0.7,19.3),(0.8,17.2),(0.85,15.8)})
-> \(14{,}22x^{-0{,}823}\)
2
1-1.4^(-0.8225)
-> \(0{,}2418\)

Python-kjøring

import numpy as np

x = np.array([0.15, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.85])
y = np.array([66.2, 54.2, 38.4, 30.9, 24.9, 21.7, 19.3, 17.2, 15.8])

b, ln_a = np.polyfit(np.log(x), np.log(y), 1)
a = np.exp(ln_a)
forhold = 1.4**b
prosent_nedgang = (1 - forhold) * 100

print("Potensregresjon for T(x) = a * x**b")
print("a =", a)
print("b =", b)
print("Modell: T(x) =", round(a, 3), "* x**", round(b, 3))
print("Når x øker med 40 %, blir tidsfaktoren:", forhold)
print("Prosentvis nedgang i tid:", prosent_nedgang)
Potensregresjon for T(x) = a * x**b
a = 14.220908923234067
b = -0.8225077428099563
Modell: T(x) = 14.221 * x** -0.823
Når x øker med 40 %, blir tidsfaktoren: 0.7582432611224355
Prosentvis nedgang i tid: 24.175673887756453
Fasit: \(T(x)\approx 14{,}22x^{-0{,}823}\). Når fallhøyden øker med \(40\ \%\), avtar tiden med omtrent \(24\ \%\).
Del 2 - Oppgave 6a–bstatistikk og standardavvik

Oppgave 6a–b

Oppgave:

Kari og Ola kommer ofte for sent til matematikktimene. Nedenfor ser du hvor mange minutter Kari kom for sent hver av de siste 24 matematikktimene.

\[4,5,5,5,6,6,6,6,6,7,7,7,7,7,8,8,8,8,8,8,9,9,9,9\]

a) Bestem medianen, gjennomsnittet og standardavviket for datamaterialet.

b) Ola har regnet ut medianen, gjennomsnittet og standardavviket for sine forsentkomminger de siste 24 matematikktimene. Han får en lavere median enn Kari, men et høyere gjennomsnitt og et høyere standardavvik. Hva kan du si om forsentkommingene til Ola sammenliknet med forsentkommingene til Kari?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal beregne tre statistiske mål og bruke dem til å sammenlikne to fordelinger.

Steg 1 — Median

Det er \(24\) observasjoner. Medianen er gjennomsnittet av observasjon nummer \(12\) og \(13\). Begge er \(7\).

\[\text{median}=7\]

Steg 2 — Gjennomsnitt

Summen av observasjonene er \(168\). Dermed blir

\[\bar{x}=\dfrac{168}{24}=7\]

Steg 3 — Standardavvik

Med digitalt verktøy får vi standardavviket

\[\sigma\approx 1{,}41\]

Hvis verktøyet bruker utvalgsstandardavvik, får man omtrent \(1{,}44\). I 2P er det viktigste å dokumentere hvilken digital beregning man bruker.

Steg 4 — Sammenlikning med Ola

Ola har lavere median, så minst halvparten av gangene er han mindre forsinket enn Kari. Samtidig har han høyere gjennomsnitt og høyere standardavvik. Det tyder på at Ola noen ganger kommer svært mye for sent, slik at store enkeltverdier trekker gjennomsnittet og spredningen opp.

Vanlig feil: Å tro at lavere median alltid betyr at Ola generelt er «bedre». Høyere gjennomsnitt og standardavvik viser at han har større variasjon og noen store forsinkelser.

Kontroll (GeoGebra / Python)

GeoGebra - CAS
1
Median({4,5,5,5,6,6,6,6,6,7,7,7,7,7,8,8,8,8,8,8,9,9,9,9})
-> \(7\)
2
Gjennomsnitt(Liste)
-> \(7\)
3
Standardavvik(Liste)
-> \(1{,}41\)

Python-kjøring

import statistics as st

data = [4,5,5,5,6,6,6,6,6,7,7,7,7,7,8,8,8,8,8,8,9,9,9,9]

median = st.median(data)
gjennomsnitt = sum(data) / len(data)
populasjons_standardavvik = st.pstdev(data)
utvalgs_standardavvik = st.stdev(data)

print("Antall observasjoner:", len(data))
print("Sum:", sum(data))
print("Median:", median)
print("Gjennomsnitt:", gjennomsnitt)
print("Standardavvik, delt på n:", populasjons_standardavvik)
print("Standardavvik, delt på n - 1:", utvalgs_standardavvik)
Antall observasjoner: 24
Sum: 168
Median: 7.0
Gjennomsnitt: 7.0
Standardavvik, delt på n: 1.4142135623730951
Standardavvik, delt på n - 1: 1.4446302370292303
Fasit: Karis median er \(7\), gjennomsnittet er \(7\), og standardavviket er omtrent \(1{,}41\). Ola har trolig flere små forsinkelser, men også noen svært store forsinkelser.
Del 2 - Oppgave 7diagrammer og prosentfordeling

Oppgave 7

Oppgave:

Tabellen viser fordelingen av representanter på Stortinget etter valget i 2017 og etter valget i 2021.

Parti20172021
Arbeiderpartiet4948
Høyre4536
Fremskrittspartiet2721
Senterpartiet1928
Sosialistisk Venstreparti1113
Kristelig Folkeparti83
Venstre88
Miljøpartiet De Grønne13
Rødt18
Pasientfokus01

Bruk opplysningene i tabellen som utgangspunkt og lag ulike diagrammer. Ved hjelp av diagrammene skal du tydelig få fram endring i antall representanter fra hvert parti fra 2017 til 2021 og prosentvis fordeling av representanter fra hvert parti i 2017 og i 2021. Det skal gå tydelig fram hva hvert diagram viser, og du skal begrunne ditt valg av diagram.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal lage egnede diagrammer og begrunne hvorfor de passer til ulike typer informasjon.

Steg 1 — Endring i antall representanter

Endringen finner vi ved å regne \(2021-2017\) for hvert parti.

PartiEndring
Arbeiderpartiet\(-1\)
Høyre\(-9\)
Fremskrittspartiet\(-6\)
Senterpartiet\(9\)
Sosialistisk Venstreparti\(2\)
Kristelig Folkeparti\(-5\)
Venstre\(0\)
Miljøpartiet De Grønne\(2\)
Rødt\(7\)
Pasientfokus\(1\)

Et stolpediagram med både negative og positive stolper er best for endringer, fordi det viser tydelig hvem som går opp og ned.

Steg 2 — Prosentvis fordeling

Stortinget har \(169\) representanter. Prosentvis andel regnes slik:

\[\text{andel}=\dfrac{\text{antall representanter}}{169}\cdot 100\ \%\]

For eksempel hadde Arbeiderpartiet i 2021

\[\dfrac{48}{169}\cdot 100\ \%\approx 28{,}4\ \%\]

Steg 3 — Diagramvalg

For prosentvis fordeling kan sektordiagram brukes fordi hele Stortinget utgjør \(100\ \%\). Et stablet stolpediagram kan likevel være bedre hvis man vil sammenlikne 2017 og 2021 direkte.

Steg 4 — Vurdering

Jeg ville brukt ett stolpediagram for endring i antall representanter og to sektordiagrammer eller et stablet prosentdiagram for prosentvis fordeling. Da viser diagrammene både endring og helhet.

Vanlig feil: Å bruke bare ett sektordiagram. Da er det vanskelig å se endringene fra 2017 til 2021 tydelig.

Kontroll (regneark / Python)

GeoGebra - CAS
1
48/169*100
-> \(28{,}4\ \%\)
2
36/169*100
-> \(21{,}3\ \%\)

Python-kjøring

partier = ["Ap", "H", "FrP", "Sp", "SV", "KrF", "V", "MDG", "R", "PF"]
representanter_2017 = [49, 45, 27, 19, 11, 8, 8, 1, 1, 0]
representanter_2021 = [48, 36, 21, 28, 13, 3, 8, 3, 8, 1]

total = 169
endringer = [b - a for a, b in zip(representanter_2017, representanter_2021)]
prosent_2017 = [100 * v / total for v in representanter_2017]
prosent_2021 = [100 * v / total for v in representanter_2021]

print("Parti | 2017 | 2021 | Endring | Prosent 2017 | Prosent 2021")
for p, a, b, e, p17, p21 in zip(partier, representanter_2017, representanter_2021, endringer, prosent_2017, prosent_2021):
    print(f"{p:>3} | {a:>4} | {b:>4} | {e:>7} | {p17:>11.1f}% | {p21:>11.1f}%")
Parti | 2017 | 2021 | Endring | Prosent 2017 | Prosent 2021
 Ap |   49 |   48 |      -1 |        29.0% |        28.4%
  H |   45 |   36 |      -9 |        26.6% |        21.3%
FrP |   27 |   21 |      -6 |        16.0% |        12.4%
 Sp |   19 |   28 |       9 |        11.2% |        16.6%
 SV |   11 |   13 |       2 |         6.5% |         7.7%
KrF |    8 |    3 |      -5 |         4.7% |         1.8%
  V |    8 |    8 |       0 |         4.7% |         4.7%
MDG |    1 |    3 |       2 |         0.6% |         1.8%
  R |    1 |    8 |       7 |         0.6% |         4.7%
 PF |    0 |    1 |       1 |         0.0% |         0.6%
Fasit: Bruk stolpediagram for endring i antall representanter og sektordiagram eller stablet prosentdiagram for prosentvis fordeling. Endringene er \(-1,-9,-6,9,2,-5,0,2,7,1\).