importsympyasspvalues=[sp.real_root(11,3),10*sp.log(9,10),5*sp.log(9)]labels=["cube root of 11","10*lg(9)","5*ln(9)"]forlabel,valueinzip(labels,values):numeric=sp.N(value,12)print(label,"=",numeric)print("less than 10:",bool(numeric<10))print("11 < 10^3:",11<10**3)print("ln(3) > 1:",bool(sp.N(sp.log(3))>1))
Utskrift fra Python:
cube root of 11 = 2.22398009057
less than 10: True
10*lg(9) = 9.54242509439
less than 10: True
5*ln(9) = 10.9861228867
less than 10: False
11 < 10^3: True
ln(3) > 1: True
Fasit: \(\sqrt[3]{11}\) og \(10\lg9\) er mindre enn 10.
Vanlig feil: Å lese \(10\lg9\) som \(10^{\lg9}\).
Sensorpunkt: Hvert tall skal begrunnes separat.
Del 1 - Oppgave 4aVektorer og rett vinkel
Oppgave 4a
Oppgave: Punktene er \(A(1,1)\), \(B(9,7)\) og \(P(5,9)\). Vis at \(\angle APB=90^{\circ}\).
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal bruke skalarproduktet mellom vektorene fra P til A og B.
Tolkning: Maksimal vekst opptrer ved vendepunktet.
Python-kontroll med SymPy
Python 3 - faktisk kjøring
importsympyasspL=sp.Float(157303.063)A=sp.Float(9.63956448)k=sp.Float(0.0867205366)x_inflection=sp.log(A)/ky_inflection=L/2calendar_year=1950+x_inflectionprint("x at maximum growth =",sp.N(x_inflection,12))print("Calendar year =",sp.N(calendar_year,12))print("Production at inflection =",sp.N(y_inflection,12))print("Rounded year =",round(float(calendar_year)))
Utskrift fra Python:
x at maximum growth = 26.1284814188
Calendar year = 1976.12848142
Production at inflection = 78651.5315000
Rounded year = 1976
Fasit: Produksjonen økte raskest omkring \(1976\).
Vanlig feil: Å lete etter største tabellforskjell i stedet for å bruke modellen.
Sensorpunkt: Vendepunktet og omregning til kalenderår må vises.
Del 2 - Oppgave 1cModellvurdering og prognose
Oppgave 1c
Oppgave: Lag en modell for forbruket som kan brukes til å vurdere om Norge på sikt vil være selvforsynt med elektrisk energi.
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal velge en rimelig modell, sammenlikne den med produksjonsmodellen og diskutere usikkerhet.
Steg 1 - Forbruksmodell
Logistisk regresjon gir omtrent \[c(x)=\frac{136387}{1+7.4388e^{-0.08320x}}.\]
Steg 2 - Metningsnivåer
Produksjonsmodellen har \(L_p\approx157303\), mens forbruksmodellen har \(L_c\approx136387\).
Steg 3 - Lang sikt
Hvis modellene forblir gyldige, ligger produksjonen omtrent 20 900 GWh over forbruket på lang sikt.
Steg 4 - Framtidskontroll
I 2050 gir modellene omtrent 157044 GWh produksjon og 136141 GWh forbruk.
Steg 5 - Kritisk vurdering
Elektrifisering, industri, klima, politikk og eksport kan endre utviklingen. Konklusjonen må derfor være betinget.
Tolkning: CAS isolerer tiden som funksjon av ladningen.
Python-kontroll med SymPy
Python 3 - faktisk kjøring
importsympyasspt,y,Q0=sp.symbols("t y Q0",positive=True)Q=Q0*(1-sp.exp(-sp.Rational(23,10)*t))Q_inverse=-sp.log(1-y/Q0)/sp.Rational(23,10)solutions=[Q_inverse]composition=sp.simplify(Q.subs(t,Q_inverse))print("Q(t) =",Q)print("Solutions for t =",solutions)print("Chosen inverse =",Q_inverse)print("Q(Q inverse(y)) =",composition)print("Inverse domain: 0 <= y < Q0")
Utskrift fra Python:
Q(t) = Q0*(1 - exp(-23*t/10))
Solutions for t = [-10*log(1 - y/Q0)/23]
Chosen inverse = -10*log(1 - y/Q0)/23
Q(Q inverse(y)) = y
Inverse domain: 0 <= y < Q0
Sensorpunkt: Riktig isolering, logaritme og domene skal være med.
Del 2 - Oppgave 2bEksponentiallikning i kontekst
Oppgave 2b
Oppgave: Hvor lang tid tar det før blitsen har 90 prosent av maksimal ladning?
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal sette \(Q(t)=0.9Q_0\) og løse eksponentiallikningen.
Steg 1 - Sett inn 90 prosent
\[0.9Q_0=Q_0(1-e^{-2.3t}).\]
Steg 2 - Forkort
\[0.9=1-e^{-2.3t}.\]
Steg 3 - Isoler
\[e^{-2.3t}=0.1.\]
Steg 4 - Logaritme
\[-2.3t=\ln0.1=-\ln10.\]
Steg 5 - Tid
\[t=\frac{\ln10}{2.3}\approx1.001.\]
Steg 6 - Tolk
Blitsen er 90 prosent oppladet etter omtrent 1.00 sekund.
GeoGebra/CAS-kontroll
GeoGebra - CAS/grafikk
1
Solve[0.9=1-exp(-2.3t),t]
\(t=\ln(10)/2.3\approx1.001\)
Tolkning: Q0 forkortes fra likningen.
Python-kontroll med SymPy
Python 3 - faktisk kjøring
importsympyasspt=sp.symbols("t",nonnegative=True)exact=sp.log(10)/sp.Rational(23,10)numeric=sp.N(exact,12)charge_fraction=1-sp.exp(-sp.Rational(23,10)*exact)print("Exact time =",exact)print("Time in seconds =",numeric)print("Charge fraction =",sp.simplify(charge_fraction))print("Rounded time =",round(float(numeric),2),"s")
Utskrift fra Python:
Exact time = 10*log(10)/23
Time in seconds = 1.00112395348
Charge fraction = 9/10
Rounded time = 1.0 s
Fasit: Omtrent \(1.00\) s.
Vanlig feil: Å bruke \(Q=90\) uten å ta hensyn til Q0.
Sensorpunkt: Likning, eksakt form og enhet skal framgå.
Del 2 - Oppgave 3aParameterframstilling
Oppgave 3a
Oppgave: Vis at \(C(24,10)\) ligger på strålen \(\ell:(x,y)=(12t,5t)\), \(t>0\).
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal finne en felles positiv parameterverdi som gir begge koordinatene.
Steg 1 - x-koordinaten
\(12t=24\) gir \(t=2\).
Steg 2 - y-kontroll
Med \(t=2\) blir \(5t=10\).
Steg 3 - Parameterkrav
Parameteren 2 er positiv.
Steg 4 - Konklusjon
Begge koordinatlikningene oppfylles av samme gyldige t.
GeoGebra/CAS-kontroll
GeoGebra - CAS/grafikk
1
Solve[{12t=24,5t=10},t]
\(t=2\)
Tolkning: Samme positive t oppfyller begge koordinatlikningene.
Python-kontroll med SymPy
Python 3 - faktisk kjøring
importsympyasspt=sp.symbols("t",real=True)solution_x=sp.solve(sp.Eq(12*t,24),t)solution_y=sp.solve(sp.Eq(5*t,10),t)point_at_two=(12*2,5*2)print("Solution from x =",solution_x)print("Solution from y =",solution_y)print("Point at t=2 =",point_at_two)print("t is positive:",2>0)print("C lies on ray:",point_at_two==(24,10))
Utskrift fra Python:
Solution from x = [2]
Solution from y = [2]
Point at t=2 = (24, 10)
t is positive: True
C lies on ray: True
Fasit: \(C\) ligger på \(\ell\) fordi \(t=2\).
Vanlig feil: Å kontrollere bare én koordinat.
Sensorpunkt: Begge koordinater og \(t>0\) skal kontrolleres.
Del 2 - Oppgave 3bVinkel mellom vektorer
Oppgave 3b
Oppgave: Bruk vektorregning til å bestemme \(\angle BAC\).
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal bruke skalarproduktet på \(\overrightarrow{AB}\) og \(\overrightarrow{AC}\).
Utskrift fra Python:
Determinant = 33*t
Area expression = 33*t/2
t = 2/3
E = (8, 10/3)
Area check = 11
Fasit: \(E=\left(8,\dfrac{10}{3}\right)\).
Vanlig feil: Å glemme faktoren \(1/2\).
Sensorpunkt: Eksakt parameter, koordinater og kontroll skal vises.
Del 2 - Oppgave 4aLogisk påstand og moteksempel
Oppgave 4a
Oppgave: Avgjør om påstanden er sann: Hvis \(f(a)=f(b)\), så er \(a=b\).
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal avgjøre om påstanden gjelder for alle funksjoner.
Steg 1 - Egenskapen
Påstanden beskriver injektivitet, men ikke alle funksjoner er injektive.
Steg 2 - Moteksempel
La \(f(x)=x^2\), \(a=1\) og \(b=-1\).
Steg 3 - Funksjonsverdier
\(f(1)=1\) og \(f(-1)=1\).
Steg 4 - Inputene
Likevel er \(1\ne-1\).
Steg 5 - Konklusjon
Påstanden er usann generelt, men sann for injektive funksjoner.
GeoGebra/CAS-kontroll
GeoGebra - CAS/grafikk
1
Solve[x^2=1,x]
\(x=-1\) eller \(x=1\)
Tolkning: Kvadratfunksjonen gir et direkte moteksempel.
Python-kontroll med SymPy
Python 3 - faktisk kjøring
importsympyasspx=sp.symbols("x",real=True)f=x**2a=1b=-1print("f(x) =",f)print("a =",a,"b =",b)print("f(a) =",f.subs(x,a))print("f(b) =",f.subs(x,b))print("f(a) == f(b):",f.subs(x,a)==f.subs(x,b))print("a == b:",a==b)print("Statement valid for all functions: False")
Utskrift fra Python:
f(x) = x**2
a = 1 b = -1
f(a) = 1
f(b) = 1
f(a) == f(b): True
a == b: False
Statement valid for all functions: False
Fasit: Usann. Et moteksempel er \(f(x)=x^2\), \(a=1\), \(b=-1\).
Vanlig feil: Å anta at alle funksjoner er en-til-en.
Sensorpunkt: Ett gyldig moteksempel er nok til å avkrefte påstanden.
Del 2 - Oppgave 4bMonotoni til logaritmen
Oppgave 4b
Oppgave: Avgjør om påstanden er sann: Hvis \(0<a<b\), så er \(\ln a<\ln b\).
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal bruke monotoniegenskapen til den naturlige logaritmen.
Steg 1 - Domene
Betingelsen sikrer at begge logaritmene er definert.
Steg 2 - Deriver
\[(\ln x)^{\prime}=1/x.\]
Steg 3 - Fortegn
For \(x>0\) er \(1/x>0\).
Steg 4 - Monotoni
Dermed er \(\ln x\) strengt voksende på \((0,\infty)\).
Steg 5 - Konklusjon
En strengt voksende funksjon bevarer streng ulikhet.
GeoGebra/CAS-kontroll
GeoGebra - CAS/grafikk
1
Derivative[ln(x)]
\(1/x>0\) for \(x>0\)
Tolkning: Positiv derivert viser at ln er strengt voksende.
Python-kontroll med SymPy
Python 3 - faktisk kjøring
importsympyasspx=sp.symbols("x",positive=True)derivative=sp.diff(sp.log(x),x)print("Derivative of ln(x) =",derivative)fora,bin[(sp.Rational(1,2),2),(2,3),(10,100)]:difference=sp.N(sp.log(b)-sp.log(a),12)print("a =",a,"b =",b,"ln(b)-ln(a) =",difference)print("Derivative positive on x>0: True")print("Therefore ln is strictly increasing")
Utskrift fra Python:
Derivative of ln(x) = 1/x
a = 1/2 b = 2 ln(b)-ln(a) = 1.38629436112
a = 2 b = 3 ln(b)-ln(a) = 0.405465108108
a = 10 b = 100 ln(b)-ln(a) = 2.30258509299
Derivative positive on x>0: True
Therefore ln is strictly increasing
Fasit: Sann. \(\ln x\) er strengt voksende for \(x>0\).
Vanlig feil: Å glemme at logaritmen krever positive argumenter.
Sensorpunkt: Den positive deriverte gir en generell begrunnelse.
Del 2 - Oppgave 4cDerivasjon av logaritme med konstant faktor
Oppgave 4c
Oppgave: Avgjør om påstanden er sann: Hvis \(a>0\) og \(x>0\), så er \((\ln x)^{\prime}=(\ln(ax))^{\prime}\).
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal derivere begge sider og bruke at a er en positiv konstant.
Steg 1 - Venstre side
\[(\ln x)^{\prime}=1/x.\]
Steg 2 - Logaritmeregel
\(\ln(ax)=\ln a+\ln x\).
Steg 3 - Deriver
\(\ln a\) er konstant, så \[(\ln(ax))^{\prime}=0+1/x.\]
Steg 4 - Alternativ kontroll
Kjerneregelen gir \((1/(ax))\cdot a=1/x\).
Steg 5 - Konklusjon
De to deriverte er like for alle \(a>0\), \(x>0\).
Tolkning: Tangenten skjærer begge aksene i avstanden 5/4.
Python-kontroll med SymPy
Python 3 - faktisk kjøring
importsympyasspx=sp.symbols("x",real=True)f=1-x**2a=sp.Rational(1,2)point_y=f.subs(x,a)slope=sp.diff(f,x).subs(x,a)tangent=sp.expand(point_y+slope*(x-a))y_intercept=tangent.subs(x,0)x_intercept=sp.solve(sp.Eq(tangent,0),x)[0]area=sp.simplify(sp.Rational(1,2)*x_intercept*y_intercept)print("P =",(a,point_y))print("Slope =",slope)print("Tangent y =",tangent)print("A =",(x_intercept,0))print("B =",(0,y_intercept))print("Area =",area)print("Area decimal =",sp.N(area,10))
Utskrift fra Python:
P = (1/2, 3/4)
Slope = -1
Tangent y = 5/4 - x
A = (5/4, 0)
B = (0, 5/4)
Area = 25/32
Area decimal = 0.7812500000
Fasit: \(A_{OAB}=\dfrac{25}{32}\).
Vanlig feil: Å bruke P som hjørne i trekanten.
Sensorpunkt: Tangent, avskjæringer og eksakt areal skal vises.
Del 2 - Oppgave 5bOptimering av tangentareal
Oppgave 5b
Oppgave: Bestem det minste arealet \(\triangle OAB\) kan ha når \(0<a<1\).
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal uttrykke arealet som en funksjon av a og minimere den.
Steg 1 - Generell tangent
Tangenten i \(P=(a,1-a^2)\) er \[y=-2ax+1+a^2.\]
Steg 2 - Avskjæringer
\[B=(0,1+a^2),\quad A=((1+a^2)/(2a),0).\]
Steg 3 - Arealfunksjon
\[F(a)=\frac{(1+a^2)^2}{4a}.\]
Steg 4 - Deriver
\[F^{\prime}(a)=\frac{(1+a^2)(3a^2-1)}{4a^2}.\]
Steg 5 - Kritisk punkt
I \((0,1)\) får vi \(a=1/\sqrt3\).
Steg 6 - Minimum
\[F(1/\sqrt3)=4\sqrt3/9\approx0.7698.\] Den deriverte skifter fra minus til pluss.
Tangenttrekanten ved minimumsverdien.
GeoGebra/CAS-kontroll
GeoGebra - CAS/grafikk
1
Extremum[(1+a^2)^2/(4a),0<a<1]
\(a=1/\sqrt3\), \(F_{min}=4\sqrt3/9\)
Tolkning: CAS finner det indre minimumspunktet.
Python-kontroll med SymPy
Python 3 - faktisk kjøring
importsympyasspa=sp.symbols("a",positive=True)area=(1+a**2)**2/(4*a)derivative=sp.factor(sp.diff(area,a))critical=sp.solve(sp.Eq(derivative,0),a)valid=[vforvincriticalif0<float(v)<1]minimum_a=valid[0]minimum_area=sp.simplify(area.subs(a,minimum_a))print("Area function =",area)print("Derivative =",derivative)print("Critical points =",critical)print("Valid a =",minimum_a)print("Minimum area =",minimum_area)print("Minimum area decimal =",sp.N(minimum_area,12))
Utskrift fra Python:
Area function = (a**2 + 1)**2/(4*a)
Derivative = (a**2 + 1)*(3*a**2 - 1)/(4*a**2)
Critical points = [sqrt(3)/3]
Valid a = sqrt(3)/3
Minimum area = 4*sqrt(3)/9
Minimum area decimal = 0.769800358919
Fasit: Minste areal er \(4\sqrt3/9\), ved \(a=1/\sqrt3\).
Vanlig feil: Å ikke kontrollere intervallet eller minimumskarakteren.
Sensorpunkt: Arealfunksjon, derivasjon og minimumskontroll kreves.
Del 2 - Oppgave 6Programmering med vektorer
Oppgave 6
Oppgave: Lag et program som leser koordinatene til A, B og C og skriver ut tyngdepunktet \(T\).
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal implementere formelen \(T=(A+B+C)/3\) komponentvis.
Programmet kontrollerer at hvert punkt har to koordinater.
Steg 4 - Beregning
x- og y-koordinatene summeres separat og deles på 3.
Steg 5 - Test
Med \(A=(0,0)\), \(B=(9,1)\), \(C=(24,10)\) blir \(T=(11,11/3)\).
GeoGebra/CAS-kontroll
GeoGebra - CAS/grafikk
1
T=(A+B+C)/3
\(T=((x_A+x_B+x_C)/3,(y_A+y_B+y_C)/3)\)
Tolkning: Vektorformelen beregnes komponentvis.
Python-kontroll med SymPy
Python 3 - faktisk kjøring
fromfractionsimportFractiondefcentroid(A,B,C):points=(A,B,C)ifany(len(point)!=2forpointinpoints):raiseValueError("Each point must have two coordinates")x_coordinate=sum(point[0]forpointinpoints)/3y_coordinate=sum(point[1]forpointinpoints)/3return(x_coordinate,y_coordinate)A=(Fraction(0),Fraction(0))B=(Fraction(9),Fraction(1))C=(Fraction(24),Fraction(10))T=centroid(A,B,C)print("A =",A)print("B =",B)print("C =",C)print("Centroid T =",T)print("Decimal T =",tuple(float(value)forvalueinT))
Utskrift fra Python:
A = (Fraction(0, 1), Fraction(0, 1))
B = (Fraction(9, 1), Fraction(1, 1))
C = (Fraction(24, 1), Fraction(10, 1))
Centroid T = (Fraction(11, 1), Fraction(11, 3))
Decimal T = (11.0, 3.6666666666666665)
Fasit: Programmet skal beregne \(T=((x_A+x_B+x_C)/3,(y_A+y_B+y_C)/3)\).
Vanlig feil: Å dividere bare én koordinat eller bare det siste punktet med 3.
Sensorpunkt: Programmet skal være kjørbart, generelt og skrive ut begge koordinater.
Del 2 - Oppgave 7aVerdimengde til en derivert
Oppgave 7a
Oppgave: For \(f(x)=2x+5+1/(x-1)\): For hvilke k har \(f^{\prime}(x)=k\) løsning?
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal bestemme verdimengden til den deriverte.
Steg 1 - Deriver
\[f^{\prime}(x)=2-\frac1{(x-1)^2}.\]
Steg 2 - Øvre grense
Brøken er positiv, så \(f^{\prime}(x)<2\).
Steg 3 - Løs generelt
\[(x-1)^2=1/(2-k).\]
Steg 4 - Reell betingelse
Høyresiden må være positiv, altså \(k<2\).
Steg 5 - Endepunkt
\(k=2\) oppnås aldri, fordi brøken aldri er null.
GeoGebra/CAS-kontroll
GeoGebra - CAS/grafikk
1
Solve[2-1/(x-1)^2=k,x]
\(x=1\pm1/\sqrt{2-k}\), krever \(k<2\)
Tolkning: Løsningene er reelle akkurat når k er mindre enn 2.
Vanlig feil: Å inkludere \(k=2\) fordi grafen nærmer seg 2.
Sensorpunkt: Forskjellen mellom grenseverdi og oppnådd verdi skal være tydelig.
Del 2 - Oppgave 7bSymmetri i løsninger
Oppgave 7b
Oppgave: Velg ulike k-verdier og beskriv symmetrien i løsningene til \(f^{\prime}(x)=k\).
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal finne den generelle løsningen og tolke de to røttene.
Steg 1 - Likningen
\[2-1/(x-1)^2=k.\]
Steg 2 - Løsning
For \(k<2\): \[x=1\pm1/\sqrt{2-k}.\]
Steg 3 - Symmetrilinje
Gjennomsnittet av røttene er 1.
Steg 4 - Eksempler
For \(k=1\): \(x=0,2\). For \(k=0\): \(x=1\pm1/\sqrt2\).
Steg 5 - Konklusjon
Alle løsningspar er symmetriske om \(x=1\).
Grafisk kontroll av symmetrien.
GeoGebra/CAS-kontroll
GeoGebra - CAS/grafikk
1
Solve[2-1/(x-1)^2=k,x]
\(x=1\pm1/\sqrt{2-k}\)
Tolkning: Pluss- og minusløsningen har samme avstand fra x=1.
Python-kontroll med SymPy
Python 3 - faktisk kjøring
importsympyasspx=sp.symbols("x",real=True)f_prime=2-1/(x-1)**2fork_valuein[1,0,-2]:roots=sp.solve(sp.Eq(f_prime,k_value),x)midpoint=sp.simplify(sum(roots)/2)distances=[sp.simplify(abs(root-midpoint))forrootinroots]print("k =",k_value)print("roots =",roots)print("midpoint =",midpoint)print("distances =",distances)print("All pairs are symmetric about x=1")
Utskrift fra Python:
k = 1
roots = [0, 2]
midpoint = 1
distances = [1, 1]
k = 0
roots = [1 - sqrt(2)/2, sqrt(2)/2 + 1]
midpoint = 1
distances = [sqrt(2)/2, sqrt(2)/2]
k = -2
roots = [1/2, 3/2]
midpoint = 1
distances = [1/2, 1/2]
All pairs are symmetric about x=1
Fasit: For hvert \(k<2\) er løsningene symmetriske om \(x=1\).
Vanlig feil: Å beskrive bare ett eksempel uten generell form.
Sensorpunkt: Generell form og konkrete eksempler gir en fullgod utforsking.
Del 2 - Oppgave 7cParameterbetingelse for reelle løsninger
Oppgave 7c
Oppgave: For \(g(x)=ax+b+1/(x+d)\): For hvilke a har \(g^{\prime}(x)=4\) løsning?
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal derivere og avgjøre når den resulterende likningen har reelle løsninger.
Steg 1 - Deriver
\[g^{\prime}(x)=a-1/(x+d)^2.\]
Steg 2 - Sett lik 4
\[1/(x+d)^2=a-4.\]
Steg 3 - Positivitet
Venstresiden er strengt positiv for \(x\ne-d\).
Steg 4 - Betingelse
Derfor må \(a-4>0\).
Steg 5 - Konklusjon
Det finnes to reelle løsninger når \(a>4\). Ved \(a=4\) er likningen umulig.
GeoGebra/CAS-kontroll
GeoGebra - CAS/grafikk
1
Solve[a-1/(x+d)^2=4,x]
\(x=-d\pm1/\sqrt{a-4}\)
Tolkning: Reelle løsninger krever a-4 positiv.
Python-kontroll med SymPy
Python 3 - faktisk kjøring
importsympyasspx,a,d=sp.symbols("x a d",real=True)g_prime=a-1/(x+d)**2formal_solutions=sp.solve(sp.Eq(g_prime,4),x)print("g'(x) =",g_prime)print("Formal solutions =",formal_solutions)print("Condition for real roots: a-4 > 0")fora_valuein[3,4,5,8]:roots=sp.solve(sp.Eq(g_prime.subs({a:a_value,d:2}),4),x)print("a =",a_value,"roots for d=2:",roots)print("Conclusion: a > 4")
Utskrift fra Python:
g'(x) = a - 1/(d + x)**2
Formal solutions = [-d - 1/sqrt(a - 4), -d + 1/sqrt(a - 4)]
Condition for real roots: a-4 > 0
a = 3 roots for d=2: []
a = 4 roots for d=2: []
a = 5 roots for d=2: [-3, -1]
a = 8 roots for d=2: [-5/2, -3/2]
Conclusion: a > 4
Fasit: \(a>4\).
Vanlig feil: Å skrive \(a\ge4\); likhet gir ingen endelig x.
Sensorpunkt: Streng ulikhet og likhetstilfellet er viktig.
Del 2 - Oppgave 7dUtforsking av parameterfamilie
Oppgave 7d
Oppgave: La \(a=3\). Utforsk og beskriv løsningene til \(g^{\prime}(x)=k\) for ulike k.
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal finne generell form, antall løsninger og symmetri.
Steg 1 - Derivert
\[g^{\prime}(x)=3-1/(x+d)^2.\]
Steg 2 - Løs
\[(x+d)^2=1/(3-k).\]
Steg 3 - Antall
For \(k<3\) finnes to løsninger. For \(k\ge3\) finnes ingen.
Steg 4 - Form
\[x=-d\pm1/\sqrt{3-k}.\]
Steg 5 - Symmetri
Løsningene er symmetriske om \(x=-d\).
Steg 6 - Variasjon
Når \(k\to3^-\), går løsningene langt fra asymptoten. Når k blir svært negativ, nærmer de seg asymptoten.
GeoGebra/CAS-kontroll
GeoGebra - CAS/grafikk
1
Solve[3-1/(x+d)^2=k,x]
\(x=-d\pm1/\sqrt{3-k}\), \(k<3\)
Tolkning: Løsningene danner symmetriske par omkring x=-d.
Python-kontroll med SymPy
Python 3 - faktisk kjøring
importsympyasspx,d=sp.symbols("x d",real=True)g_prime=3-1/(x+d)**2fork_valuein[2,1,-1]:roots=sp.solve(sp.Eq(g_prime,k_value),x)midpoint=sp.simplify(sum(roots)/2)print("k =",k_value)print("roots =",roots)print("midpoint =",midpoint)print("k=3 roots =",sp.solve(sp.Eq(g_prime,3),x))print("k=4 roots =",sp.solve(sp.Eq(g_prime,4),x))print("Real solutions occur exactly for k < 3")
Utskrift fra Python:
k = 2
roots = [1 - d, -d - 1]
midpoint = -d
k = 1
roots = [-d - sqrt(2)/2, -d + sqrt(2)/2]
midpoint = -d
k = -1
roots = [1/2 - d, -d - 1/2]
midpoint = -d
k=3 roots = []
k=4 roots = []
Real solutions occur exactly for k < 3
Fasit: For \(k<3\): to løsninger. For \(k\ge3\): ingen.
Vanlig feil: Å si at \(k=3\) gir én løsning.
Sensorpunkt: Antall, generell form og symmetri skal beskrives.
Del 2 - Oppgave 7eBestemmelse av parametere
Oppgave 7e
Oppgave: La \(a=3\). Bestem b og d slik at \(g^{\prime}(-1)=g^{\prime}(5)\) og \(g(1)=7\).
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal først finne d fra den deriverte og deretter b fra funksjonsverdien.
Steg 1 - Derivert
\[g^{\prime}(x)=3-1/(x+d)^2.\]
Steg 2 - Likhet
\[(d-1)^2=(d+5)^2.\]
Steg 3 - Finn d
Samme fortegn er umulig. Motsatt fortegn gir \(d-1=-(d+5)\), altså \(d=-2\).
Steg 4 - Sett inn
\[g(x)=3x+b+1/(x-2).\]
Steg 5 - Bruk g(1)=7
\[3+b-1=7\Rightarrow b=5.\]
Steg 6 - Kontroll
\(g^{\prime}(-1)=g^{\prime}(5)=3-1/9\), og \(g(1)=7\).
Vanlig feil: Å bruke bare samme fortegn når kvadratene settes lik hverandre.
Sensorpunkt: Begge betingelser skal brukes og kontrolleres.
Kilde og metode: Oppgavetekstene er transkribert fra Utdanningsdirektoratets eksamenssett REA3056 Matematikk R1, høsten 2022 (LK20). Løsningene er originale. Alle Python-blokker er kjørt ved generering, og lagret utskrift er hentet direkte fra kjøringen.
ifingo-lærerenHjelper deg å forstå
ifingo-læreren hjelper deg å forstå – ikke å gjøre leksene for deg 💜