Komplett originalt løsningsforslag på bokmål for Udir-settet REA3026 Matematikk S1 Høst 2010. Del 1 og Del 2 er skilt, alle deloppgaver er transkribert og løst trinnvis med kontroll der det passer.
Vi har gitt funksjonen \(f(x)=\dfrac{2x-4}{x-1}\). Tegn grafen til \(f\) for \(x\in\langle -3,5\rangle\).
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal tegne en rasjonal funksjon. Da trenger vi asymptoter, nullpunkt og støttepunkter.
Steg 1 - Vertikal asymptote
Nevneren er null når \(x=1\). Grafen har vertikal asymptote \(x=1\).
Steg 2 - Horisontal asymptote
\[\dfrac{2x-4}{x-1}=2-\dfrac{2}{x-1}\]
Dermed er horisontal asymptote \(y=2\).
Steg 3 - Nullpunkt
\[2x-4=0\Rightarrow x=2\]
Grafen skjærer \(x\)-aksen i \((2,0)\).
Steg 4 - Støttepunkter
\(x\)
-3
0
2
3
5
\(f(x)\)
2,5
4
0
1
1,5
Steg 5 - Skisse
Venstre gren ligger over \(y=2\) og går mot \(+\infty\) når \(x\to1^-\). Høyre gren går fra \(-\infty\), krysser \(x\)-aksen ved \(2\), og nærmer seg \(y=2\) nedenfra.
Tolkning
Grafen består av to grener, adskilt av asymptoten \(x=1\).
Vanlig feil: Å tegne grafen gjennom \(x=1\). Funksjonen er ikke definert der.
Vi har gitt funksjonen \(f(x)=x^3-6x^2+9x\). Bestem \(f\prime(x)\).
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal derivere et polynom ledd for ledd.
Steg 1
\[(x^3)\prime=3x^2\]
Steg 2
\[(-6x^2)\prime=-12x\]
Steg 3
\[(9x)\prime=9\]
Steg 4
\[f\prime(x)=3x^2-12x+9\]
Steg 5 - Faktorform
\[f\prime(x)=3(x-1)(x-3)\]
Tolkning
Faktorformen gjør fortegnsdrøftingen lettere.
Vanlig feil: Å sette \((9x)\prime=0\). Det skal være \(9\).
Kontroll (GeoGebra CAS / Python)
GeoGebra · CAS
1
Derivert(x^3-6x^2+9x)
→ \(3x^2-12x+9\)
💻 Python
from sympy import symbols, diff, factor
x = symbols('x')
f = x**3 - 6*x**2 + 9*x
print(diff(f, x), factor(diff(f, x)))
Fasit: \(f\prime(x)=3x^2-12x+9=3(x-1)(x-3)\).
Del 1 · Oppgave 1e-2Fortegnslinje
Oppgave 1e-2
Oppgave:
Tegn fortegnslinjen til \(f\prime(x)\) og bruk denne til å finne topp- og bunnpunktet på grafen til \(f\).
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal bruke fortegnet til den deriverte til å finne ekstremalpunkter.
Steg 1 - Bruk faktorformen
\[f\prime(x)=3(x-1)(x-3)\]
Steg 2 - Nullpunkter til den deriverte
\[f\prime(x)=0\Rightarrow x=1\text{ eller }x=3\]
Steg 3 - Fortegn
\(f\prime(x)>0\) for \(x<1\), \(f\prime(x)<0\) for \(10\) for \(x>3\).
Steg 4 - Klassifiser
Positiv til negativ ved \(x=1\) gir toppunkt. Negativ til positiv ved \(x=3\) gir bunnpunkt.
Steg 5 - Finn y-verdier
\[f(1)=1-6+9=4\]
\[f(3)=27-54+27=0\]
Tolkning
Toppunktet er \((1,4)\), og bunnpunktet er \((3,0)\).
Vanlig feil: Å bruke nullpunktene til \(f\prime\) som om de var nullpunkter til \(f\).
Fasit: Toppunkt \((1,4)\), bunnpunkt \((3,0)\).
Del 1 · Oppgave 1fProsent og fart
Oppgave 1f
Oppgave:
Geir jogger en fast runde hver morgen. Dette tar vanligvis 60 minutter. En dag har han dårlig tid og kutter strekningen med 20 % og øker farten med 20 %. Hvor lang tid tar joggeturen denne morgenen?
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Tiden er strekning delt på fart, så vi må endre både teller og nevner.
Steg 1 - Opprinnelig tid
La strekningen være \(s\) og farten \(v\). Da er \(\dfrac{s}{v}=60\).
For rad nummer \(n\) i Pascals trekant gjelder \(\binom{n}{0}+\binom{n}{1}+\binom{n}{2}+\cdots+\binom{n}{n}=2^n\). Vis at dette stemmer for rad nummer 0, 1, 2, 3, 4 og 5. Finn summen av binomialkoeffisientene i rad nummer 10.
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal summere radene og bruke regelen.
Steg 1
Rad 0: \(1=2^0\). Rad 1: \(1+1=2=2^1\).
Steg 2
Rad 2: \(1+2+1=4=2^2\).
Steg 3
Rad 3: \(1+3+3+1=8=2^3\).
Steg 4
Rad 4: \(1+4+6+4+1=16=2^4\). Rad 5: \(1+5+10+10+5+1=32=2^5\).
Steg 5
Rad 10 har sum \(2^{10}=1024\).
Tolkning
Summen dobles fra rad til rad.
Vanlig feil: Å bruke \(10^2\) i stedet for \(2^{10}\).
Fasit: Summen i rad 10 er \(1024\).
Del 2 - med hjelpemidler
Del 2 · Oppgave 3aKombinatorikk
Oppgave 3a
Oppgave:
Elevrådet ved en skole består av 9 jenter og 6 gutter. Blant disse skal det velges en komité på 5 personer. Hvor mange mulige komiteer med 5 personer kan vi sette sammen av medlemmene i elevrådet?
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi velger 5 personer blant 15 uten rekkefølge.
Steg 1
Totalt antall elever: \(9+6=15\).
Steg 2
Komité betyr at rekkefølge ikke teller, så vi bruker kombinasjoner.
Steg 3
\[\binom{15}{5}=\dfrac{15!}{5!10!}\]
Steg 4
\[\binom{15}{5}=3003\]
Steg 5
Dette er antall ulike grupper på 5 personer.
Tolkning
Samme fem personer telles bare én gang.
Vanlig feil: Å bruke permutasjoner og dermed telle samme komité flere ganger.
Kontroll (GeoGebra CAS / Python)
GeoGebra · CAS
1
nCr(15,5)
→ \(3003\)
💻 Python
from math import comb
print(comb(15,5))
Fasit: \(3003\).
Del 2 · Oppgave 3bHypergeometrisk sannsynlighet
Oppgave 3b
Oppgave:
Hva er sannsynligheten for at det blir 2 gutter og 3 jenter i komiteen?
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi trekker uten tilbakelegging fra gutter og jenter, så modellen er hypergeometrisk.
Vanlig feil: Å bruke binomisk modell selv om trekkingen skjer uten tilbakelegging.
Kontroll (GeoGebra CAS / Python)
GeoGebra · CAS
1
nCr(6,2)*nCr(9,3)/nCr(15,5)
→ \(\dfrac{60}{143}\)
💻 Python
from math import comb
from fractions import Fraction
print(Fraction(comb(6,2)*comb(9,3), comb(15,5)))
Fasit: \(\dfrac{60}{143}\approx0{,}420\).
Del 2 · Oppgave 3cOrdnet trekning
Oppgave 3c
Oppgave:
Elise og Mathias er med i en komité på 5 medlemmer. Leder og sekretær trekkes ved loddtrekning. De trekker først lederen og deretter sekretæren. Hva er sannsynligheten for at Elise blir leder og Mathias sekretær?
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Her teller rekkefølgen: først leder, så sekretær.
Steg 1
Sannsynligheten for at Elise blir leder er \(\dfrac{1}{5}\).
Steg 2
Når Elise er valgt, er 4 personer igjen.
Steg 3
Sannsynligheten for at Mathias blir sekretær da er \(\dfrac{1}{4}\).
Steg 4
\[P=\dfrac{1}{5}\cdot\dfrac{1}{4}=\dfrac{1}{20}\]
Steg 5
Dette tilsvarer ett gunstig ordnet par av 20 mulige.
Tolkning
Sannsynligheten er 5 %.
Vanlig feil: Å bruke \(\dfrac{1}{5}\cdot\dfrac{1}{5}\). Etter første trekning er det bare 4 personer igjen.
Fasit: \(\dfrac{1}{20}\).
Del 2 · Oppgave 3dBetinget sannsynlighet
Oppgave 3d
Oppgave:
Hva er sannsynligheten for at Elise blir leder og en annen enn Mathias blir sekretær?
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Elise skal først velges til leder, og sekretæren skal ikke være Mathias.
Steg 1
\[P(\text{Elise leder})=\dfrac{1}{5}\]
Steg 2
Etterpå er 4 personer igjen.
Steg 3
Blant disse 4 er 3 personer andre enn Mathias.
Steg 4
\[P=\dfrac{1}{5}\cdot\dfrac{3}{4}=\dfrac{3}{20}\]
Tolkning
Sannsynligheten er 15 %.
Vanlig feil: Å telle Elise som en mulig sekretær etter at hun er valgt som leder.
Fasit: \(\dfrac{3}{20}\).
Del 2 · Oppgave 4aBinomisk sannsynlighet
Oppgave 4a
Oppgave:
Solveig passerer et lyskryss 40 ganger på vei til og fra skolen i løpet av en måned. I krysset er det grønt lys 35 % av tida. Hva er sannsynligheten for at Solveig får grønt lys akkurat 16 ganger?
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi har 40 forsøk med sannsynlighet \(p=0{,}35\) for grønt lys. Vi bruker binomisk modell.
Steg 1
\[X\sim \operatorname{Bin}(40,0{,}35)\]
Steg 2
\[P(X=16)=\binom{40}{16}0{,}35^{16}0{,}65^{24}\]
Steg 3
Eksponenten \(24\) kommer av \(40-16=24\).
Steg 4
Digitalt får vi \[P(X=16)\approx0{,}1031\]
Tolkning
Det er omtrent 10,3 % sannsynlighet.
Vanlig feil: Å regne \(0{,}35^{16}\) uten binomialkoeffisienten og uten de 24 ikke-grønne gangene.
Kontroll (GeoGebra CAS / Python)
GeoGebra · CAS
1
Binomial(40,0.35,16)
→ \(0{,}1031\)
💻 Python
import math
p = math.comb(40,16)*0.35**16*0.65**24
print(p)
Fasit: \(P(X=16)\approx0{,}103\).
Del 2 · Oppgave 4bBinomisk sannsynlighet
Oppgave 4b
Oppgave:
Hva er sannsynligheten for at Solveig får grønt lys minst 16 ganger?
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Minst 16 betyr 16, 17, ..., 40.
Alternativt kan vi bruke komplementet \(1-P(X\le15)\).
Steg 4
Digitalt får vi \[P(X\ge16)\approx0{,}3054\]
Tolkning
Det er omtrent 30,5 % sannsynlighet for minst 16 grønne lys.
Vanlig feil: Å regne bare \(P(X=16)\).
Kontroll (GeoGebra CAS / Python)
GeoGebra · CAS
1
1-BinomialCDF(40,0.35,15)
→ \(0{,}3054\)
💻 Python
import math
p = sum(math.comb(40,k)*0.35**k*0.65**(40-k) for k in range(16,41))
print(p)
Fasit: \(P(X\ge16)\approx0{,}305\).
Del 2 · Oppgave 5aFunksjoner og graf
Oppgave 5a
Oppgave:
Funksjonene \(f\) og \(g\) er gitt ved \(f(x)=2x^2\cdot2^{-x}\) og \(g(x)=(8x-6)\cdot2^{-x}\). Tegn grafene til \(f\) og \(g\) i samme koordinatsystem når \(x\in[0,4]\).
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal tegne to grafer i samme koordinatsystem på et avgrenset intervall.
Steg 1 - Definer funksjonene
\[f(x)=2x^2\cdot2^{-x}\]
\[g(x)=(8x-6)\cdot2^{-x}\]
Steg 2 - Bruk intervallet
Grafene skal tegnes for \(0\le x\le4\).
Steg 3 - Støttepunkter
\(x\)
0
1
2
3
4
\(f(x)\)
0
1
2
2,25
2
\(g(x)\)
-6
1
2,5
2,25
1,625
Steg 4 - Digital tegning
Bruk Funksjon(2*x^2*2^(-x),0,4) og Funksjon((8*x-6)*2^(-x),0,4).
Tolkning
Grafene ser ut til å skjære hverandre ved \(x=1\) og \(x=3\).
Vanlig feil: Å tegne utenfor intervallet \([0,4]\) og bruke feil utsnitt.
Fasit: Grafene tegnes for \(0\le x\le4\); skjæringspunktene bestemmes i 5b.
Del 2 · Oppgave 5bSkjæringspunkter
Oppgave 5b
Oppgave:
Finn koordinatene til skjæringspunktene mellom grafene både grafisk og ved regning.
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal løse \(f(x)=g(x)\) og finne punktene.
Tangenten ved \(x=\dfrac12\) har stigningstall \(4{,}5\).
Vanlig feil: Å bruke sekanten fra del b.
Fasit: \(\dfrac92=4{,}5\).
Del 2 · Oppgave 6I-dFortegnslinje
Oppgave 6I-d
Oppgave:
Alternativ I. Tegn fortegnslinjen til \(f\prime(x)\) og bruk denne til å finne hvor grafen til \(f\) stiger, og hvor grafen til \(f\) synker.
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal drøfte monotonien ved hjelp av den deriverte.
Steg 1
\[f\prime(x)=6x^2-18x+12\]
Steg 2
\[f\prime(x)=6(x-1)(x-2)\]
Steg 3
Nullpunktene er \(x=1\) og \(x=2\).
Steg 4
\(f\prime(x)>0\) for \(x<1\), \(f\prime(x)<0\) for \(10\) for \(x>2\).
Tolkning
På intervallet stiger grafen for \(-\dfrac12
Vanlig feil: Å bare finne nullpunktene uten å bestemme fortegnet mellom dem.
Fasit: Stiger på \(\left\langle-\dfrac12,1\right\rangle\) og \(\langle2,3\rangle\), synker på \(\langle1,2\rangle\).
Del 2 · Oppgave 6I-eEkstremalpunkter
Oppgave 6I-e
Oppgave:
Alternativ I. Løs likningen \(f\prime(x)=0\). Bestem topp- og bunnpunktet på grafen til \(f\).
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal finne kritiske punkter og klassifisere dem.
Steg 1
\[6(x-1)(x-2)=0\]
Steg 2
\[x=1\quad\text{eller}\quad x=2\]
Steg 3
Fortegnet går fra positivt til negativt ved \(x=1\), så det er toppunkt.
Steg 4
\[f(1)=5\]
Steg 5
Fortegnet går fra negativt til positivt ved \(x=2\), så det er bunnpunkt, og \(f(2)=4\).
Tolkning
Toppunkt \((1,5)\), bunnpunkt \((2,4)\).
Vanlig feil: Å ikke bruke fortegnsendringen til å avgjøre topp eller bunn.
Fasit: \(x=1\) og \(x=2\). Toppunkt \((1,5)\), bunnpunkt \((2,4)\).
Del 2 · Oppgave 6I-fNullpunkter
Oppgave 6I-f
Oppgave:
Alternativ I. Vis ved regning at likningen \(f(x)=0\) bare har løsningen \(x=0\).
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal vise at tredjegradsfunksjonen bare har ett reelt nullpunkt.
Steg 1
\[2x^3-9x^2+12x=0\]
Steg 2
\[x(2x^2-9x+12)=0\]
Steg 3
Én løsning er \(x=0\).
Steg 4
For \(2x^2-9x+12=0\) er diskriminanten
\[D=(-9)^2-4\cdot2\cdot12=81-96=-15\]
Steg 5
Siden \(D<0\), har andregradsfaktoren ingen reelle løsninger.
Tolkning
Dermed er \(x=0\) eneste reelle løsning.
Vanlig feil: Å anta at tredjegradslikningen må ha tre reelle løsninger.
Fasit: Den eneste reelle løsningen er \(x=0\).
Del 2 · Oppgave 6II-aRegresjon
Oppgave 6II-a
Oppgave:
Alternativ II. En bedrift kan produsere inntil 1 400 enheter per dag. Tabellen viser totalkostnaden i kroner: antall enheter 200, 400, 600, 700, 800, 1000 og totalkostnad 2300, 3000, 3800, 4200, 4700, 5900. Bruk regresjon til å finne et andregradsuttrykk for kostnadsfunksjonen når det produseres \(x\) enheter per dag.
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal tilpasse en andregradsmodell til tabellen.
Steg 1
Vi bruker modellen \(K(x)=ax^2+bx+c\).
Steg 2
Legg inn punktene \((200,2300)\), \((400,3000)\), \((600,3800)\), \((700,4200)\), \((800,4700)\), \((1000,5900)\).
Steg 3
Andregradsregresjon gir omtrent
\[K(x)\approx0{,}002067x^2+1{,}961x+1847{,}14\]
Steg 4
Regresjon gir en tilpasset kurve, ikke nødvendigvis en kurve som treffer alle punktene nøyaktig.
Tolkning
Modellen anslår totalkostnaden i kroner ved produksjon av \(x\) enheter.
Vanlig feil: Å forveksle regresjonsmodellen med den kostnadsfunksjonen bedriften velger senere.
Kontroll (GeoGebra CAS / Python)
GeoGebra · CAS
1
RegPoly(liste,2)
→ \(0{,}002067x^2+1{,}961x+1847{,}14\)
💻 Python
import numpy as np
x = np.array([200,400,600,700,800,1000], dtype=float)
y = np.array([2300,3000,3800,4200,4700,5900], dtype=float)
print(np.polyfit(x, y, 2))
Alternativ II. Bedriften bruker \(I(x)=-0{,}004x^2+9{,}5x+200\) og \(K(x)=0{,}002x^2+2x+1800\). Tegn grafene til de to funksjonene i samme koordinatsystem.
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal tegne inntekt og kostnad i samme koordinatsystem.
Steg 1
Definer \(I(x)=-0{,}004x^2+9{,}5x+200\).
Steg 2
Definer \(K(x)=0{,}002x^2+2x+1800\).
Steg 3
Bruk produksjonsintervallet \(0\le x\le1400\).
Steg 4
Skjæringspunktene mellom grafene er viktige fordi de gir null overskudd.
Tolkning
Der \(I\) ligger over \(K\), har bedriften overskudd.
Vanlig feil: Å tegne regresjonsmodellen fra a i stedet for den oppgitte \(K(x)\).
Fasit: Tegn \(I\) og \(K\) på \([0,1400]\) i samme koordinatsystem.
Del 2 · Oppgave 6II-cGrafisk overskudd
Oppgave 6II-c
Oppgave:
Alternativ II. Bruk grafene til å avgjøre hvor mye som må produseres for at bedriften skal sitte igjen med overskudd. Forklar hvordan du kan bruke grafene til å finne det største overskuddet.
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Overskudd betyr \(I(x)>K(x)\).
Steg 1
Overskudd er området der inntektsgrafen ligger over kostnadsgrafen.
Steg 2
Skjæringene mellom grafene er omtrent ved \(x\approx272{,}9\) og \(x\approx977{,}1\).
Steg 3
Bedriften har overskudd mellom disse punktene:
\[272{,}9
Steg 4
Størst overskudd finnes der den vertikale avstanden mellom \(I\)-grafen og \(K\)-grafen er størst.
Tolkning
Grafisk ligger dette rundt \(x=625\), som bekreftes i del f.
Vanlig feil: Å lete etter høyeste punkt på inntektsgrafen i stedet for største avstand \(I-K\).
Fasit: Overskudd for omtrent \(273
Del 2 · Oppgave 6II-dOverskuddsfunksjon
Oppgave 6II-d
Oppgave:
Alternativ II. Finn et uttrykk for overskuddsfunksjonen \(O(x)\). Bruk uttrykket til å undersøke hvilke produksjonsmengder som gir overskudd.
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal regne \(O(x)=I(x)-K(x)\) og løse \(O(x)>0\).
Parabelen vender nedover, så \(O(x)>0\) mellom nullpunktene.
Tolkning
Overskudd fås når produksjonen er mellom ca. 273 og 977 enheter.
Vanlig feil: Å regne \(K-I\) i stedet for \(I-K\).
Kontroll (GeoGebra CAS / Python)
GeoGebra · CAS
1
Løs(-0.006x^2+7.5x-1600>0)
→ \(272{,}9
Fasit: \(O(x)=-0{,}006x^2+7{,}5x-1600\). Overskudd for \(272{,}9
Del 2 · Oppgave 6II-eMaksimering av inntekt
Oppgave 6II-e
Oppgave:
Alternativ II. Bruk den deriverte til å finne ut hvor mange enheter som må produseres og selges for at inntekten \(I(x)\) skal bli størst mulig. Vil dette salget gi overskudd for bedriften?
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi maksimerer \(I(x)\), og undersøker deretter \(O(x)\).
Steg 1
\[I\prime(x)=-0{,}008x+9{,}5\]
Steg 2
Sett \(I\prime(x)=0\):
\[-0{,}008x+9{,}5=0\]
Steg 3
\[x=\dfrac{9{,}5}{0{,}008}=1187{,}5\]
Steg 4
Inntektsparabelen vender nedover, så dette gir maksimal inntekt.
Steg 5
\[O(1187{,}5)\approx-1154{,}7\]
Tolkning
Produksjonen som gir størst inntekt, gir ikke overskudd.
Vanlig feil: Å tro at størst inntekt automatisk betyr overskudd.
Fasit: Inntekten er størst ved \(x=1187{,}5\), men dette gir underskudd.
Del 2 · Oppgave 6II-fMaksimering av overskudd
Oppgave 6II-f
Oppgave:
Alternativ II. Bruk den deriverte til å finne ut hvilken produksjonsmengde som gir størst overskudd. Hva er det største overskuddet bedriften kan oppnå?
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi maksimerer \(O(x)=-0{,}006x^2+7{,}5x-1600\).
Siden parabelen vender nedover, er dette et maksimum.
Tolkning
Størst overskudd oppnås ved 625 enheter.
Vanlig feil: Å maksimere \(I\) i stedet for \(O\).
Fasit: \(625\) enheter gir størst overskudd, \(743{,}75\) kroner.
Del 2 · Oppgave 7aLineær optimering
Oppgave 7a
Oppgave:
En ferje frakter personbiler og lastebiler. En personbil trenger et areal på 15 m2, mens en lastebil trenger 50 m2. Arealet av hele ferjedekket er 2 100 m2. En personbil veier i gjennomsnitt 1 t, og en lastebil veier 10 t. Den samlede vekten må ikke overstige 250 t. Det koster 106 kroner for en personbil og 603 kroner for en lastebil. La \(x\) være antall personbiler og \(y\) antall lastebiler. Sett opp ulikheter som avgrenser antall personbiler og lastebiler det er mulig å ta med på ferja.
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal lage et lineært ulikhetssystem.
Steg 1 - Ikke-negative antall
\[x\ge0,\qquad y\ge0\]
Steg 2 - Areal
Personbiler bruker \(15x\), lastebiler bruker \(50y\), og samlet areal er maksimalt \(2100\):
\[15x+50y\le2100\]
Steg 3 - Vekt
Samlet vekt er \(x+10y\), og må være maksimalt \(250\):
Tegn grafer som illustrerer ulikhetene i et koordinatsystem. Marker på figuren hvilket område som angir de mulige antallene av personbiler og lastebiler.
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal tegne grenselinjene og markere området under begge i første kvadrant.
Steg 1 - Areallinjen
\[15x+50y=2100\]
Skjærer aksene i \((140,0)\) og \((0,42)\).
Steg 2 - Vektlinjen
\[x+10y=250\]
Skjærer aksene i \((250,0)\) og \((0,25)\).
Steg 3 - Skjæring mellom linjene
Fra \(x+10y=250\) får vi \(x=250-10y\). Sett inn:
\[15(250-10y)+50y=2100\]
\[3750-100y=2100\Rightarrow y=16{,}5\]
Da er \(x=85\).
Steg 4 - Hjørnepunkter
Mulighetsområdet har hjørner \((0,0)\), \((140,0)\), \((85,16{,}5)\) og \((0,25)\), før heltallstilpasning.
Tolkning
Området er under begge linjer i første kvadrant.
Vanlig feil: Å markere området over linjene. Kravene er maksimumskrav.
Fasit: Marker området med hjørner \((0,0)\), \((140,0)\), \((85,16{,}5)\), \((0,25)\).
Del 2 · Oppgave 7cLineær optimering
Oppgave 7c
Oppgave:
Sett opp et uttrykk som viser hvor stor inntekt ferjeselskapet har på en overfart. Finn den fordelingen av personbiler og lastebiler som gir høyest inntekt for selskapet. Hva er den største inntekten selskapet kan oppnå på en overfart?
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi skal maksimere en lineær inntektsfunksjon med heltallskrav.
Steg 1 - Inntekt
\[I(x,y)=106x+603y\]
Steg 2 - Hjørnepunkter uten heltallskrav
Punkt
Inntekt
\((0,0)\)
0
\((140,0)\)
14840
\((85,16{,}5)\)
18959,5
\((0,25)\)
15075
Steg 3 - Heltall
\((85,16{,}5)\) er ikke mulig fordi antall lastebiler må være heltall.
Steg 4 - Sjekk nærmeste heltall
Ved \(y=16\) gir arealkravet \(15x+800\le2100\), altså \(x\le86{,}66\). Vektkravet gir \(x\le90\). Dermed er \(x=86\) mulig.
Steg 5 - Inntekt
\[I(86,16)=106\cdot86+603\cdot16=18764\]
Tolkning
Digitalt heltallssøk bekrefter at dette er best.
Vanlig feil: Å bruke en halv lastebil i slutt svaret.
Kontroll (GeoGebra CAS / Python)
💻 Python
best = None
for x in range(300):
for y in range(100):
if 15*x + 50*y <= 2100 and x + 10*y <= 250:
value = 106*x + 603*y
if best is None or value > best[0]:
best = (value, x, y)
print(best)
Fasit: \(I(x,y)=106x+603y\). Størst inntekt er \(18764\) kroner ved \(86\) personbiler og \(16\) lastebiler.
Del 2 · Oppgave 7dNytt vilkår
Oppgave 7d
Oppgave:
Det innføres nye regler. Av sikkerhetsgrunner er det ikke lenger tillatt å ta med mer enn 14 lastebiler. Hva blir nå den høyeste inntekten som er mulig å oppnå på en overfart?
Vis løsning
Hva spør oppgaven om? Vi legger til vilkåret \(y\le14\) og maksimerer på nytt.
Steg 1 - Ny begrensning
\[y\le14\]
Steg 2 - Undersøk \(y=14\)
Lastebiler gir høy inntekt, så maksimum vil ligge på den nye grensen eller nær den.
Heltallssøk med \(y\le14\) bekrefter at \((93,14)\) er best.
Tolkning
Den nye regelen reduserer maksimal inntekt fra \(18764\) til \(18300\) kroner.
Vanlig feil: Å beholde løsningen fra 7c, som har 16 lastebiler og derfor bryter den nye regelen.
Kontroll (GeoGebra CAS / Python)
💻 Python
best = None
for x in range(300):
for y in range(15):
if 15*x + 50*y <= 2100 and x + 10*y <= 250:
value = 106*x + 603*y
if best is None or value > best[0]:
best = (value, x, y)
print(best)
Fasit: Høyest mulig inntekt er \(18300\) kroner ved \(93\) personbiler og \(14\) lastebiler.
ifingo-lærerenHjelper deg å forstå
ifingo-læreren hjelper deg å forstå – ikke å gjøre leksene for deg 💜