Tolkning: CAS bekrefter antideriverten på definisjonsområdet \(x>0\).
Digital kontroll i Python (SymPy)
Python 3.12 / SymPy - kjørt kontroll
fromsympyimportsymbols,log,integrate,diff,simplifyx=symbols('x',positive=True)expr=x*log(x)F=integrate(expr,x)expected=x**2*log(x)/2-x**2/4print("Integrand =",expr)print("Antiderivert =",F)print("Forventet form =",expected)print("Derivert tilbake =",simplify(diff(expected,x)))print("Kontroll =",simplify(F-expected))assertsimplify(F-expected)==0
Hva spør oppgaven om? Dette er en lineær førsteordens differensiallikning. Vi finner generell løsning med integrerende faktor og bruker initialbetingelsen.
Tolkning: CAS bekrefter både likningen og initialverdien.
Digital kontroll i Python (SymPy)
Python 3.12 / SymPy - kjørt kontroll
fromsympyimportsymbols,Function,Eq,dsolve,diff,exp,simplifyx=symbols('x',real=True)y=Function('y')ode=Eq(diff(y(x),x)+2*x*y(x),4*x)solution=dsolve(ode,ics={y(0):8})print("Differensiallikning:",ode)print("Losning med initialbetingelse:",solution)rhs=solution.rhsprint("y(0) =",rhs.subs(x,0))print("Restledd =",simplify(diff(rhs,x)+2*x*rhs-4*x))assertrhs.subs(x,0)==8assertsimplify(diff(rhs,x)+2*x*rhs-4*x)==0
Vanlig feil: Å bruke initialbetingelsen før den generelle løsningen er etablert, eller å glemme integrerende faktor på ett ledd.
Sensorpunkt: Sensor ser etter full løsningsgang og korrekt bruk av \(y(0)=8\).
Del 1 · Oppgave 4aUendelig geometrisk rekke
Oppgave 4a
Oppgave: En uendelig geometrisk rekke er gitt ved \(S(x)=2+\frac2x+\frac2{x^2}+\frac2{x^3}+\cdots\), \(x\ne0\). Bestem konvergensområdet.
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi finner kvotienten og bruker kravet \(|k|<1\) for uendelige geometriske rekker.
Steg 1 - Finn første ledd
\[a_1=2\]
Steg 2 - Finn kvotienten
\[k=\frac{2/x}{2}=\frac1x\]
Steg 3 - Bruk konvergenskravet
\[\left|\frac1x\right|<1\]
Steg 4 - Omskriv ulikheten
\[\frac1{|x|}<1\]
Steg 5 - Løs for absoluttverdien
\[|x|>1\]
Steg 6 - Skriv som intervaller
\[x\in(-\infty,-1)\cup(1,\infty)\]
Digital kontroll i GeoGebra/CAS
GGeoGebra / CAS
1Solve(Abs(1/x)<1,x)
Resultat: \(x<-1\) eller \(x>1\)
Tolkning: CAS bekrefter at endepunktene ikke er med.
Digital kontroll i Python (SymPy)
Python 3.12 / SymPy - kjørt kontroll
fromsympyimportsymbols,Abs,solve_univariate_inequalityx=symbols('x',real=True,nonzero=True)k=1/xregion=solve_univariate_inequality(Abs(k)<1,x)print("Kvotient k =",k)print("Konvergenskrav |k| < 1 gir:",region)print("Ved x=1 er |k| =",Abs(k).subs(x,1))print("Ved x=-1 er |k| =",Abs(k).subs(x,-1))assertbool(Abs(k).subs(x,2)<1)assertnotbool(Abs(k).subs(x,1)<1)
Utskrift
Kvotient k = 1/x
Konvergenskrav |k| < 1 gir: (1 < x) | (x < -1)
Ved x=1 er |k| = 1
Ved x=-1 er |k| = 1
Fasit: \(x\in(-\infty,-1)\cup(1,\infty)\).
Vanlig feil: Å løse \(1/x<1\) uten absoluttverdi, eller å inkludere \(x=\pm1\).
Sensorpunkt: Sensor ser etter identifisert kvotient og korrekt konvergensbetingelse.
Del 1 · Oppgave 4bSum av uendelig rekke
Oppgave 4b
Oppgave: Bestem \(x\) slik at \(S(x)=4\).
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Innen konvergensområdet bruker vi sumformelen \(S=a_1/(1-k)\) og kontrollerer løsningen mot området.
Steg 1 - Skriv sumformelen
\[S(x)=\frac{2}{1-1/x}\]
Steg 2 - Forenkle
\[S(x)=\frac{2x}{x-1}\]
Steg 3 - Sett summen lik 4
\[\frac{2x}{x-1}=4\]
Steg 4 - Multipliser med nevneren
\[2x=4x-4\]
Steg 5 - Løs likningen
\[x=2\]
Steg 6 - Kontroller konvergens
\(|2|>1\), så rekken konvergerer for løsningen.
Digital kontroll i GeoGebra/CAS
GGeoGebra / CAS
1Solve(2/(1-1/x)=4,x)
Resultat: \(x=2\)
Tolkning: CAS gir én gyldig løsning.
Digital kontroll i Python (SymPy)
Python 3.12 / SymPy - kjørt kontroll
fromsympyimportsymbols,Eq,solve,simplifyx=symbols('x',real=True)S=2/(1-1/x)solutions=solve(Eq(S,4),x)print("Sumfunksjon S(x) =",simplify(S))print("Losninger av S(x)=4:",solutions)forvalueinsolutions:print("S(",value,") =",simplify(S.subs(x,value)),", |x| =",abs(value))assertsolutions==[2]assertsimplify(S.subs(x,2))==4
Vanlig feil: Å bruke sumformelen uten først å kontrollere at løsningen ligger i konvergensområdet.
Sensorpunkt: Sensor ser etter både algebraisk løsning og konvergenskontroll.
Del 1 · Oppgave 5aVektorprodukt og areal
Oppgave 5a
Oppgave: Punktene \(A(3,0,0)\), \(B(0,4,0)\) og \(C(0,0,1)\) er gitt. Bestem \(\overrightarrow{AB}\times\overrightarrow{AC}\). Bestem arealet av \(\triangle ABC\).
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi lager to sidevektorer, finner kryssproduktet og bruker at trekantarealet er halvparten av parallellogramarealet.
Lengden 13 er arealet av parallellogrammet spent ut av sidevektorene.
Steg 6 - Finn trekantarealet
\[A_{\triangle ABC}=\frac12\cdot13=\frac{13}{2}\]
Digital kontroll i GeoGebra/CAS
GGeoGebra / CAS
1Cross((-3,4,0),(-3,0,1))
Resultat: \((4,3,12)\)
2Length((4,3,12))/2
Resultat: \(13/2\)
Tolkning: CAS bekrefter både normalvektor og areal.
Digital kontroll i Python (SymPy)
Python 3.12 / SymPy - kjørt kontroll
fromsympyimportMatrix,sqrt,RationalAB=Matrix([-3,4,0])AC=Matrix([-3,0,1])cross=AB.cross(AC)norm=sqrt(cross.dot(cross))area=norm/2print("AB =",AB.T)print("AC =",AC.T)print("AB x AC =",cross.T)print("Lengde av kryssprodukt =",norm)print("Areal av trekanten =",area)assertcross==Matrix([4,3,12])assertarea==Rational(13,2)
Utskrift
AB = Matrix([[-3, 4, 0]])
AC = Matrix([[-3, 0, 1]])
AB x AC = Matrix([[4, 3, 12]])
Lengde av kryssprodukt = 13
Areal av trekanten = 13/2
Fasit: \(\overrightarrow{AB}\times\overrightarrow{AC}=(4,3,12)\), og arealet er \(13/2\).
Vanlig feil: Å bruke hele kryssproduktlengden som trekantareal og glemme faktoren \(1/2\).
Sensorpunkt: Sensor ser etter riktige sidevektorer, kryssprodukt og geometrisk tolkning.
Del 1 · Oppgave 5bPlanlikning
Oppgave 5b
Oppgave: Punktene \(A\), \(B\) og \(C\) ligger i et plan \(\alpha\). Bestem likningen for planet \(\alpha\).
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Kryssproduktet fra del a er en normalvektor til planet. Vi bruker punkt-normal-form.
Steg 1 - Velg normalvektor
\[\mathbf n=(4,3,12)\]
Steg 2 - Bruk et punkt i planet
Vi bruker \(A(3,0,0)\).
Steg 3 - Skriv punkt-normal-form
\[4(x-3)+3(y-0)+12(z-0)=0\]
Steg 4 - Utvid parentesen
\[4x-12+3y+12z=0\]
Steg 5 - Samle konstanten
\[4x+3y+12z=12\]
Steg 6 - Kontroller punktene
Innsetting av A, B og C gir 12 på venstresiden i alle tre tilfeller.
Digital kontroll i GeoGebra/CAS
GGeoGebra / CAS
1Plane((3,0,0),normal=(4,3,12))
Resultat: \(4x+3y+12z=12\)
Tolkning: CAS bekrefter at alle tre punktene ligger i planet.
Digital kontroll i Python (SymPy)
Python 3.12 / SymPy - kjørt kontroll
fromsympyimportsymbols,simplifyx,y,z=symbols('x y z',real=True)plane=4*x+3*y+12*z-12points={'A':(3,0,0),'B':(0,4,0),'C':(0,0,1)}print("Planuttrykk =",plane)forname,pointinpoints.items():value=simplify(plane.subs({x:point[0],y:point[1],z:point[2]}))print(name,point,"gir",value)assertvalue==0
Utskrift
Planuttrykk = 4*x + 3*y + 12*z - 12
A (3, 0, 0) gir 0
B (0, 4, 0) gir 0
C (0, 0, 1) gir 0
Fasit: \(\alpha:\ 4x+3y+12z=12\).
Vanlig feil: Å bruke kryssproduktet som et punkt i stedet for som normalvektor.
Sensorpunkt: Sensor ser etter normalvektor, punkt-normal-form og en ryddig planlikning.
Del 1 · Oppgave 5cKurve og plan
Oppgave 5c
Oppgave: Partikkelen har \(\overrightarrow{OP}=\left(t,\frac{t^2}{3},-\frac t4\right)\), \(t\ge0\). Hvor lang tid tar det før partikkelen treffer planet \(\alpha\), og hva er treffpunktet?
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi setter partikkelens koordinater inn i planlikningen og løser for tiden.
\[P=\left(3,\frac{9}{3},-\frac34\right)=\left(3,3,-\frac34\right)\]Partikkelbanen treffer planet i punktet (3, 3, -3/4).
Digital kontroll i GeoGebra/CAS
GGeoGebra / CAS
1Solve(4t+3(t^2/3)+12(-t/4)=12,t)
Resultat: \(t=-4,3\)
2Select(t>=0)
Resultat: \(t=3\)
Tolkning: Den negative roten forkastes fordi tid er ikke-negativ.
Digital kontroll i Python (SymPy)
Python 3.12 / SymPy - kjørt kontroll
fromsympyimportsymbols,solve,Eq,Rational,simplifyt=symbols('t',real=True)x=ty=t**2/3z=-t/4equation=Eq(4*x+3*y+12*z,12)roots=solve(equation,t)valid=[rforrinrootsifr>=0]print("Likning for treff:",equation)print("Alle rotter:",roots)print("Gyldig tid:",valid)t0=valid[0]point=(t0,simplify(t0**2/3),simplify(-t0/4))print("Treffpunkt:",point)assertt0==3assertpoint==(3,3,Rational(-3,4))
Utskrift
Likning for treff: Eq(t**2 + t, 12)
Alle rotter: [-4, 3]
Gyldig tid: [3]
Treffpunkt: (3, 3, -3/4)
Fasit: Tiden er \(t=3\), og treffpunktet er \(\left(3,3,-\frac34\right)\).
Vanlig feil: Å beholde den negative roten \(t=-4\), eller å sette parameteren feil inn i planet.
Sensorpunkt: Sensor ser etter parameterinnsetting, løsning med domenekontroll og koordinatene til treffpunktet.
Del 1 · Oppgave 6Induksjonsbevis
Oppgave 6
Oppgave: En tallfølge er gitt ved \(a_1=-1\) og \(a_{n+1}=a_n+n-1\). Bruk induksjon til å bevise at \(a_n=\frac{n(n-3)}2\), \(n\in\mathbb N\).
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal gjennomføre et komplett induksjonsbevis: grunntrinn, hypotese og induksjonssteg.
Vanlig feil: Å glemme startbetingelsen eller å få feil fortegn i eksponenten.
Sensorpunkt: Sensor ser etter full løsning av differensiallikningen og korrekt konstant.
Del 2 · Oppgave 1cEksponentialmodell
Oppgave 1c
Oppgave: Hvor langt sykler Roger den første timen? Hvor lang tid bruker han på 125 km?
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi bruker den løste strekningfunksjonen først ved \(t=1\), deretter løser vi \(s(t)=125\).
Steg 1 - Beregn første time
\[s(1)=325(1-e^{-0{,}08})\]
Steg 2 - Finn numerisk verdi
\[s(1)\approx24{,}99\text{ km}\]
Steg 3 - Sett strekningen lik 125
\[325(1-e^{-0{,}08t})=125\]
Steg 4 - Isoler eksponentialleddet
\[e^{-0{,}08t}=1-\frac{125}{325}=\frac8{13}\]
Steg 5 - Ta naturlig logaritme
\[-0{,}08t=\ln\frac8{13}\]
Steg 6 - Løs for t
\[t=\frac{\ln(13/8)}{0{,}08}\approx6{,}07\text{ timer}\]Strekningen nærmer seg 325 km asymptotisk, mens farten avtar eksponentielt.
Digital kontroll i GeoGebra/CAS
GGeoGebra / CAS
1325(1-exp(-0.08))
Resultat: \(24.987\)
2Solve(325(1-exp(-0.08t))=125,t)
Resultat: \(6.069\)
Tolkning: CAS gir både første-timesstrekningen og tiden til 125 km.
Digital kontroll i Python (SymPy)
Python 3.12 / SymPy - kjørt kontroll
fromsympyimportsymbols,exp,log,Rational,N,solve,Eq,simplifyt=symbols('t',positive=True)s=325*(1-exp(-Rational(8,100)*t))first_hour=N(s.subs(t,1),10)time_exact=log(Rational(13,8))/Rational(8,100)time_num=N(time_exact,10)print("s(1) =",first_hour,"km")print("Eksakt tid til 125 km =",time_exact)print("Numerisk tid =",time_num,"timer")print("Kontroll s(tid) =",N(s.subs(t,time_exact),12))assertsimplify(s.subs(t,time_exact)-125)==0
Utskrift
s(1) = 24.98718742 km
Eksakt tid til 125 km = 25*log(13/8)/2
Numerisk tid = 6.068847697 timer
Kontroll s(tid) = 125.000000000
Fasit: Første time: ca. \(24{,}99\) km. Tid til 125 km: ca. \(6{,}07\) timer.
Vanlig feil: Å bruke den aktuelle farten som om den var konstant gjennom hele turen.
Sensorpunkt: Sensor ser etter bruk av strekningfunksjonen og korrekt logaritmeløsning.
Del 2 · Oppgave 2aRomgeometri
Oppgave 2a
Oppgave: Pyramiden har \(A(0,0,0)\), \(B(1,0,-1)\), \(C(1,1,0)\) og \(P(t,2t+1,t^2+2)\). Bestem et uttrykk for volumet \(V(t)\).
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Volumet av et tetraeder er en sjettedel av absoluttverdien av det skalare trippelproduktet.
Vanlig feil: Å glemme faktoren \(1/6\), eller å fjerne absoluttverdien uten å begrunne fortegnet.
Sensorpunkt: Sensor ser etter trippelprodukt, determinant og fortegnsargument.
Del 2 · Oppgave 2bLikning og koordinater
Oppgave 2b
Oppgave: Bestem koordinatene til \(P\) slik at \(V(t)=\frac72\).
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi setter volumfunksjonen lik ønsket volum, løser andregradslikningen og setter begge t-verdier inn i P.
Steg 1 - Sett opp likningen
\[\frac{t^2-t+1}{6}=\frac72\]
Steg 2 - Multipliser med 6
\[t^2-t+1=21\]
Steg 3 - Flytt alle ledd
\[t^2-t-20=0\]
Steg 4 - Faktoriser
\[(t-5)(t+4)=0\]
Steg 5 - Finn parameterverdiene
\[t=5\quad\text{eller}\quad t=-4\]
Steg 6 - Finn punktene
\[P(5)=(5,11,27),\qquad P(-4)=(-4,-7,18)\]
Digital kontroll i GeoGebra/CAS
GGeoGebra / CAS
1Solve((t^2-t+1)/6=7/2,t)
Resultat: \(t=-4,5\)
Tolkning: CAS bekrefter begge punktene og volumet.
Digital kontroll i Python (SymPy)
Python 3.12 / SymPy - kjørt kontroll
fromsympyimportsymbols,Eq,solve,Rational,simplifyt=symbols('t',real=True)V=(t**2-t+1)/6roots=solve(Eq(V,Rational(7,2)),t)print("Parameterverdier =",roots)forrinroots:P=(r,2*r+1,r**2+2)print("t =",r,"gir P =",P,"og V =",simplify(V.subs(t,r)))assertset(roots)=={-4,5}
Utskrift
Parameterverdier = [-4, 5]
t = -4 gir P = (-4, -7, 18) og V = 7/2
t = 5 gir P = (5, 11, 27) og V = 7/2
Fasit: \(P=(-4,-7,18)\) eller \(P=(5,11,27)\).
Vanlig feil: Å oppgi bare én av de to røttene eller å gjøre feil ved innsetting i \(2t+1\) og \(t^2+2\).
Sensorpunkt: Sensor ser etter begge løsninger og begge koordinatsett.
Del 2 · Oppgave 2cOptimering
Oppgave 2c
Oppgave: Bestem koordinatene til \(P\) slik at volumet \(V(t)\) blir minst mulig.
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Volumfunksjonen er en oppadgående andregradsfunksjon. Vi finner toppunktets t-verdi og setter den inn i P.
\[V\left(\frac12\right)=\frac18\]Pyramiden ved parameterverdien t=1/2, som gir minimumsvolum.
Digital kontroll i GeoGebra/CAS
GGeoGebra / CAS
1Extremum((t^2-t+1)/6)
Resultat: \(t=1/2\), minimum \(1/8\)
Tolkning: CAS bekrefter positiv andrederivert og minimumspunktet.
Digital kontroll i Python (SymPy)
Python 3.12 / SymPy - kjørt kontroll
fromsympyimportsymbols,diff,solve,Rational,simplifyt=symbols('t',real=True)V=(t**2-t+1)/6critical=solve(diff(V,t),t)[0]P=(critical,2*critical+1,critical**2+2)print("V'(t) =",diff(V,t))print("Kritisk t =",critical)print("V''(t) =",diff(V,t,2))print("Punkt P =",P)print("Minste volum =",simplify(V.subs(t,critical)))assertcritical==Rational(1,2)assertP==(Rational(1,2),2,Rational(9,4))assertsimplify(V.subs(t,critical))==Rational(1,8)
Utskrift
V'(t) = t/3 - 1/6
Kritisk t = 1/2
V''(t) = 1/3
Punkt P = (1/2, 2, 9/4)
Minste volum = 1/8
Fasit: \(P=\left(\frac12,2,\frac94\right)\), og minste volum er \(1/8\).
Vanlig feil: Å minimere determinanten uten å kontrollere absoluttverdien, eller å oppgi bare t og ikke koordinatene.
Sensorpunkt: Sensor ser etter derivertest og fullstendige koordinater.
Del 2 · Oppgave 3aTrigonometrisk modell
Oppgave 3a
Oppgave: \(h(t)=-67{,}5\cos\left(\frac\pi{15}t\right)+69{,}5\). Tegn grafen for \(t\in[0,30]\), og bestem grafisk når passasjeren er 50 m over bakken.
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi tegner modellen og løser skjæringen med den horisontale linjen \(h=50\).
Fasit: Vendepunkter: \((7{,}5,69{,}5)\) og \((22{,}5,69{,}5)\). Vertikal fart er henholdsvis ca. \(+14{,}14\) og \(-14{,}14\) m/min.
Vanlig feil: Å kalle toppunktet ved t=15 et vendepunkt, eller å tolke negativ derivert som negativ fart i størrelse.
Sensorpunkt: Sensor ser etter andrederivert, koordinater og praktisk fortolkning av fortegn og benevning.
Del 2 · Oppgave 4aTangentlikninger
Oppgave 4a
Oppgave: For \(f(x)=x^2+ax+b\), vis at tangentene i \(Q(s,f(s))\) og \(R(t,f(t))\) er \(g(x)=(a+2s)x+b-s^2\) og \(h(x)=(a+2t)x+b-t^2\).
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi bruker tangentformelen \(y=f(u)+f\prime(u)(x-u)\) først med \(u=s\), deretter med \(u=t\).
Steg 1 - Deriver f
\[f\prime(x)=2x+a\]
Steg 2 - Finn stigningstallet ved s
\[f\prime(s)=2s+a\]
Steg 3 - Skriv tangenten ved s
\[g(x)=f(s)+f\prime(s)(x-s)\]
Steg 4 - Sett inn og forenkle
\[g(x)=s^2+as+b+(2s+a)(x-s)=(a+2s)x+b-s^2\]
Steg 5 - Gjenta ved t
\[h(x)=t^2+at+b+(2t+a)(x-t)\]
Steg 6 - Forenkle den andre tangenten
\[h(x)=(a+2t)x+b-t^2\]
Digital kontroll i GeoGebra/CAS
GGeoGebra / CAS
1Tangent(f,s)
Resultat: \((a+2s)x+b-s^2\)
2Tangent(f,t)
Resultat: \((a+2t)x+b-t^2\)
Tolkning: CAS utvider tangentformelen til de oppgitte uttrykkene.
Digital kontroll i Python (SymPy)
Python 3.12 / SymPy - kjørt kontroll
fromsympyimportsymbols,expand,simplifyx,a,b,s,t=symbols('x a b s t',real=True)f=x**2+a*x+bfs=s**2+a*s+bft=t**2+a*t+bg=expand(fs+(2*s+a)*(x-s))h=expand(ft+(2*t+a)*(x-t))print("Tangent g(x) =",g)print("Tangent h(x) =",h)print("Kontroll g =",simplify(g-((a+2*s)*x+b-s**2)))print("Kontroll h =",simplify(h-((a+2*t)*x+b-t**2)))assertsimplify(g-((a+2*s)*x+b-s**2))==0assertsimplify(h-((a+2*t)*x+b-t**2))==0
Utskrift
Tangent g(x) = a*x + b - s**2 + 2*s*x
Tangent h(x) = a*x + b - t**2 + 2*t*x
Kontroll g = 0
Kontroll h = 0
Fasit: \(g(x)=(a+2s)x+b-s^2\) og \(h(x)=(a+2t)x+b-t^2\).
Vanlig feil: Å bruke \(f(s)\) som stigningstall, eller å ikke forenkle konstantleddet.
Sensorpunkt: Sensor ser etter tangentformelen og full algebra for begge tangentene.
Del 2 · Oppgave 4bCAS og skjæringspunkt
Oppgave 4b
Oppgave: Bruk CAS til å vise at x-koordinaten til skjæringspunktet \(P\) er \(x_P=\frac{s+t}{2}\).
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi setter tangentuttrykkene lik hverandre og løser symbolsk. Punktene må være forskjellige, altså \(s
e t\).
Steg 1 - Sett tangentene lik hverandre
\[(a+2s)x+b-s^2=(a+2t)x+b-t^2\]
Steg 2 - Forkort felles ledd
\[2sx-s^2=2tx-t^2\]
Steg 3 - Samle x-leddene
\[2(s-t)x=s^2-t^2\]
Steg 4 - Faktoriser høyresiden
\[2(s-t)x=(s-t)(s+t)\]
Steg 5 - Del på s-t
Siden \(s\ne t\), kan vi dele på \(s-t\).
\[2x=s+t\]
Steg 6 - Isoler x
\[x_P=\frac{s+t}{2}\]
Digital kontroll i GeoGebra/CAS
GGeoGebra / CAS
1Solve(g(x)=h(x),x)
Resultat: \((s+t)/2\)
Tolkning: CAS eliminerer a og b og gir midtpunktet mellom s og t.
Digital kontroll i Python (SymPy)
Python 3.12 / SymPy - kjørt kontroll
fromsympyimportsymbols,Eq,solve,simplifyx,a,b,s,t=symbols('x a b s t',real=True)g=(a+2*s)*x+b-s**2h=(a+2*t)*x+b-t**2solution=solve(Eq(g,h),x)[0]print("g(x) =",g)print("h(x) =",h)print("Losning for x =",solution)print("Kontroll =",simplify(solution-(s+t)/2))assertsimplify(solution-(s+t)/2)==0
Utskrift
g(x) = b - s**2 + x*(a + 2*s)
h(x) = b - t**2 + x*(a + 2*t)
Losning for x = s/2 + t/2
Kontroll = 0
Fasit: \(x_P=\frac{s+t}{2}\), for \(s\ne t\).
Vanlig feil: Å dele på \(s-t\) uten å nevne at Q og R må være forskjellige punkter.
Sensorpunkt: Sensor ser etter symbolsk løsning og forståelse av hvorfor a og b faller bort.
Del 2 · Oppgave 4cIntegrasjon og symmetri
Oppgave 4c
Oppgave: Bruk CAS til å vise at de to områdene som deles av \(x=x_P\), har like stort areal for alle verdier av \(a\) og \(b\).
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi antar \(s<t\), finner avstanden mellom parablen og hver tangent, integrerer på hver side av midtpunktet og sammenligner.
Dermed er \(A_1=A_2\). Uttrykkene inneholder verken \(a\) eller \(b\), så resultatet gjelder for alle verdier av disse.
Den vertikale linjen gjennom tangentens skjæringspunkt deler området i to like arealer.
Digital kontroll i GeoGebra/CAS
GGeoGebra / CAS
1Simplify(f-g)
Resultat: \((x-s)^2\)
2Integral(f-g,s,(s+t)/2)
Resultat: \((t-s)^3/24\)
3Integral(f-h,(s+t)/2,t)
Resultat: \((t-s)^3/24\)
Tolkning: CAS viser identiske arealuttrykk, uavhengig av a og b.
Digital kontroll i Python (SymPy)
Python 3.12 / SymPy - kjørt kontroll
fromsympyimportsymbols,integrate,simplify,factorx,a,b,s,t=symbols('x a b s t',real=True)f=x**2+a*x+bg=(a+2*s)*x+b-s**2h=(a+2*t)*x+b-t**2xp=(s+t)/2left_gap=simplify(f-g)right_gap=simplify(f-h)A1=factor(integrate(left_gap,(x,s,xp)))A2=factor(integrate(right_gap,(x,xp,t)))print("f(x)-g(x) =",left_gap)print("f(x)-h(x) =",right_gap)print("Venstre areal A1 =",A1)print("Hoyre areal A2 =",A2)print("Differanse A1-A2 =",simplify(A1-A2))assertsimplify(left_gap-(x-s)**2)==0assertsimplify(right_gap-(x-t)**2)==0assertsimplify(A1-A2)==0