S1 eksamenHøst 2015

Matematikk S1 eksamen – høst 2015

ifingo
Norsk (Bokmål)

Matematikk S1 eksamen Høst 2015 – løsningsforslag

Fullstendig originalt løsningsforslag på bokmål. Del 1 og Del 2 er skilt, og hver deloppgave har metode, regning, tolkning, vanlig feil og digital kontroll der det passer.

Del 1 — uten hjelpemidler

Del 1 · Oppgave 1aandregradslikning

Oppgave 1a

Oppgave:

Løs likningen \(2x^2-3x=0\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Faktoriser felles faktor

Begge leddene har faktoren \(x\), derfor kan vi skrive \[2x^2-3x=x\left(2x-3\right).\]

Steg 2 — Bruk nullproduktregelen

Når et produkt er null, må minst én faktor være null: \[x\left(2x-3\right)=0.\]

Steg 3 — Løs første faktor

Den første muligheten er \[x=0.\]

Steg 4 — Løs andre faktor

Den andre muligheten er \[2x-3=0 \Rightarrow x=\dfrac{3}{2}.\]

Steg 5 — Kontroller i likningen

Setter vi inn \(0\) eller \(\dfrac{3}{2}\), blir venstresiden \(0\).

Tolkning

Likningen har to løsninger fordi uttrykket kan bli null på to måter.

Vanlig feil: Å dele hele likningen på \(x\). Da mister man løsningen \(x=0\).

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Løs(2x^2-3x=0)
\(x=0 \lor x=\dfrac{3}{2}\)

Python

from sympy import symbols, solve
x = symbols("x")
print(solve(2*x**2 - 3*x, x))
Fasit: \(x=0\) eller \(x=\dfrac{3}{2}\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 1beksponentiallikning

Oppgave 1b

Oppgave:

Løs likningen \(2^{3x+1}=4^{17}\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Skriv alt med samme grunntall

Siden \(4=2^2\), får vi \[4^{17}=\left(2^2\right)^{17}=2^{34}.\]

Steg 2 — Sammenlikn potenser

Likningen blir \[2^{3x+1}=2^{34}.\]

Steg 3 — Sett eksponentene like

Når grunntallet er likt og positivt ulik \(1\), må eksponentene være like: \[3x+1=34.\]

Steg 4 — Løs lineært

Vi får \[3x=33 \Rightarrow x=11.\]

Steg 5 — Kontroller

Da er \(3x+1=34\), så begge sider er \(2^{34}\).

Tolkning

Eksponenten må være \(34\), og det skjer når \(x=11\).

Vanlig feil: Å skrive \(4^{17}=2^{17}\) i stedet for \(2^{34}\).

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Løs(2^(3x+1)=4^17)
\(x=11\)

Python

from sympy import symbols, solve, Eq
x = symbols("x")
print(solve(Eq(2**(3*x+1), 4**17), x))
Fasit: \(x=11\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 1clogaritmelikning

Oppgave 1c

Oppgave:

Løs likningen \(\lg\left(2x+2\right)=3+\lg 2\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Sjekk definisjonsmengden

Vi må ha \(2x+2>0\), altså \(x>-1\).

Steg 2 — Skriv \(3\) som logaritme

Fordi \(3=\lg 1000\), kan høyresiden skrives som \[\lg 1000+\lg 2.\]

Steg 3 — Bruk logaritmeregel

\[\lg 1000+\lg 2=\lg\left(1000\cdot 2\right)=\lg 2000.\]

Steg 4 — Sammenlikn argumentene

Likningen blir \[\lg\left(2x+2\right)=\lg 2000\Rightarrow 2x+2=2000.\]

Steg 5 — Løs og kontroller domenet

\[2x=1998\Rightarrow x=999.\] Verdien ligger i definisjonsmengden \(x>-1\).

Tolkning

Løsningen er gyldig fordi logaritmeuttrykket er definert for denne verdien.

Vanlig feil: Å glemme definisjonsmengden før man bruker logaritmereglene.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Løs(log10(2x+2)=3+log10(2))
\(x=999\)

Python

from sympy import symbols, solve, log, Eq
x = symbols("x")
print(solve(Eq(log(2*x + 2, 10), 3 + log(2, 10)), x))
Fasit: \(x=999\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 2aalgebra

Oppgave 2a

Oppgave:

Skriv uttrykket så enkelt som mulig: \(\dfrac{8a^3\left(a^{-1}b\right)^2}{\left(2ab\right)^2}\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Regn ut potensen i telleren

\[\left(a^{-1}b\right)^2=a^{-2}b^2.\]

Steg 2 — Forenkle telleren

\[8a^3\cdot a^{-2}b^2=8ab^2.\]

Steg 3 — Regn ut nevneren

\[\left(2ab\right)^2=4a^2b^2.\]

Steg 4 — Sett sammen brøken

\[\dfrac{8ab^2}{4a^2b^2}.\]

Steg 5 — Forkort felles faktorer

\[\dfrac{8ab^2}{4a^2b^2}=\dfrac{2}{a}.\]

Tolkning

Uttrykket kan ikke forenkles mer når \(a e 0\) og \(b e 0\).

Vanlig feil: Å glemme at \(a^{-1}\) også skal opphøyes i \(2\).

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Forenkle(8a^3(a^(-1)b)^2/(2ab)^2)
\(\dfrac{2}{a}\)

Python

from sympy import symbols, simplify
a,b = symbols("a b", nonzero=True)
expr = 8*a**3*(a**-1*b)**2/(2*a*b)**2
print(simplify(expr))
Fasit: \(\dfrac{2}{a}\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 2balgebra

Oppgave 2b

Oppgave:

Skriv uttrykket så enkelt som mulig: \(\left(x+y\right)\left(x-y\right)+\left(y+x\right)\left(y-x\right)-\left(x+y\right)\left(x-y\right)\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Se felles uttrykk

La \(A=\left(x+y\right)\left(x-y\right)\).

Steg 2 — Skriv om andre produkt

Siden \(y+x=x+y\) og \(y-x=-\left(x-y\right)\), er \[\left(y+x\right)\left(y-x\right)=-A.\]

Steg 3 — Sett inn med \(A\)

Uttrykket blir \[A+\left(-A\right)-A=-A.\]

Steg 4 — Sett tilbake

\[-A=-\left(x+y\right)\left(x-y\right).\]

Steg 5 — Bruk konjugatsetningen

\[-\left(x^2-y^2\right)=y^2-x^2.\]

Tolkning

Det midterste produktet skifter fortegn fordi \(y-x=-\left(x-y\right)\).

Vanlig feil: Å behandle \(y-x\) som det samme som \(x-y\).

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Forenkle((x+y)(x-y)+(y+x)(y-x)-(x+y)(x-y))
\(y^2-x^2\)

Python

from sympy import symbols, expand, simplify
x,y = symbols("x y")
expr = (x+y)*(x-y)+(y+x)*(y-x)-(x+y)*(x-y)
print(simplify(expand(expr)))
Fasit: \(y^2-x^2\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 3likningssystem

Oppgave 3

Oppgave:

Løs likningssystemet \[\begin{cases}2x^2+x+y=7\3x+y=-5\end{cases}\]

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Isoler \(y\) i den lineære likningen

Fra \(3x+y=-5\) får vi \[y=-5-3x.\]

Steg 2 — Sett inn i den andre likningen

\[2x^2+x+\left(-5-3x\right)=7.\]

Steg 3 — Samle ledd

\[2x^2-2x-12=0.\]

Steg 4 — Del på \(2\) og faktoriser

\[x^2-x-6=0=\left(x-3\right)\left(x+2\right).\]

Steg 5 — Finn \(x\)-verdiene

\[x=3 \quad \text{eller} \quad x=-2.\]

Steg 6 — Finn tilhørende \(y\)-verdier

Når \(x=3\), er \(y=-14\). Når \(x=-2\), er \(y=1\).

Tolkning

Systemet har to løsninger fordi en rett linje kan skjære en parabel i to punkter.

Vanlig feil: Å stoppe etter \(x\)-verdiene uten å finne \(y\)-verdiene.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Løs({2x^2+x+y=7,3x+y=-5},{x,y})
\(\left\{\left(x=3,y=-14\right),\left(x=-2,y=1\right)\right\}\)

Python

from sympy import symbols, solve
x,y = symbols("x y")
print(solve([2*x**2 + x + y - 7, 3*x + y + 5], [x, y]))
Fasit: \(\left(3,-14\right)\) og \(\left(-2,1\right)\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 4ulikhet

Oppgave 4

Oppgave:

Løs ulikheten \(-3\left(x-2\right)\left(x+1\right)<0\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Del på negativ faktor

Når vi deler på \(-3\), må ulikhetstegnet snus: \[\left(x-2\right)\left(x+1\right)>0.\]

Steg 2 — Finn nullpunktene

Faktorene er null når \[x=2 \quad \text{og} \quad x=-1.\]

Steg 3 — Del tallinjen i intervaller

Intervallene er \(x<-1\), \(-12\).

Steg 4 — Vurder fortegn

Produktet er positivt når faktorene har samme fortegn, altså utenfor nullpunktene.

Steg 5 — Husk streng ulikhet

Siden ulikheten er streng, skal \(-1\) og \(2\) ikke være med.

Tolkning

Løsningen er alle verdier som gjør produktet positivt etter fortegnssnuingen.

Vanlig feil: Å glemme å snu ulikhetstegnet når man deler på \(-3\).

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Løs(-3(x-2)(x+1)<0)
\(x<-1 \lor x>2\)

Python

from sympy import symbols, solve_univariate_inequality
x = symbols("x")
print(solve_univariate_inequality(-3*(x-2)*(x+1) < 0, x))
Fasit: \(x<-1\) eller \(x>2\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 5agjennomsnittlig vekstfart

Oppgave 5a

Oppgave:

Funksjonen \(f\) er gitt ved \(f\left(x\right)=x^3-x^2-x+3\). Bestem funksjonens gjennomsnittlige vekstfart i intervallet \(\left[0,2\right]\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Bruk formelen

Gjennomsnittlig vekstfart på \(\left[a,b\right]\) er \[\dfrac{f\left(b\right)-f\left(a\right)}{b-a}.\]

Steg 2 — Regn ut \(f\left(0\right)\)

\[f\left(0\right)=3.\]

Steg 3 — Regn ut \(f\left(2\right)\)

\[f\left(2\right)=2^3-2^2-2+3=5.\]

Steg 4 — Sett inn i formelen

\[\dfrac{f\left(2\right)-f\left(0\right)}{2-0}=\dfrac{5-3}{2}.\]

Steg 5 — Regn ferdig

\[\dfrac{2}{2}=1.\]

Tolkning

I gjennomsnitt øker funksjonsverdien med \(1\) per \(x\)-enhet på intervallet.

Vanlig feil: Å bruke den deriverte i ett punkt i stedet for sekantstigning på intervallet.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
GjennomsnittligVekstfart(x^3-x^2-x+3,0,2)
\(1\)

Python

from sympy import symbols
x = symbols("x")
f = x**3 - x**2 - x + 3
print((f.subs(x,2)-f.subs(x,0))/(2-0))
Fasit: \(1\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 5bderivasjon

Oppgave 5b

Oppgave:

Bestem \(f^{\prime}\left(x\right)\) og bruk denne til å avgjøre om grafen til \(f\) stiger eller synker for \(x=0\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Deriver hvert ledd

\[\left(x^3\right)^{\prime}=3x^2,\quad \left(-x^2\right)^{\prime}=-2x,\quad \left(-x\right)^{\prime}=-1.\]

Steg 2 — Skriv den deriverte

\[f^{\prime}\left(x\right)=3x^2-2x-1.\]

Steg 3 — Sett inn \(x=0\)

\[f^{\prime}\left(0\right)=3\cdot 0^2-2\cdot 0-1=-1.\]

Steg 4 — Tolk fortegnet

Negativ derivert betyr at grafen synker i punktet.

Steg 5 — Konkluder

Ved \(x=0\) synker grafen til \(f\).

Tolkning

Den momentane vekstfarten er negativ i \(x=0\).

Vanlig feil: Å si at grafen synker fordi \(f\left(0\right)\) er negativ. Det er den deriverte som avgjør vekstretningen.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Derivert(x^3-x^2-x+3)
\(3x^2-2x-1\)
2
f'(0)
\(-1\)

Python

from sympy import symbols, diff
x = symbols("x")
f = x**3 - x**2 - x + 3
fp = diff(f, x)
print(fp, fp.subs(x, 0))
Fasit: \(f^{\prime}\left(x\right)=3x^2-2x-1\), og grafen synker for \(x=0\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 5cekstremalpunkter

Oppgave 5c

Oppgave:

Bestem \(x\)-verdien til eventuelle topp- og bunnpunkter på grafen til \(f\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Bruk den deriverte

Fra forrige deloppgave har vi \[f^{\prime}\left(x\right)=3x^2-2x-1.\]

Steg 2 — Sett den deriverte lik null

Ekstremalpunkter kan oppstå når \[3x^2-2x-1=0.\]

Steg 3 — Faktoriser

\[3x^2-2x-1=\left(3x+1\right)\left(x-1\right).\]

Steg 4 — Finn kritiske \(x\)-verdier

\[x=-\dfrac{1}{3}\quad \text{eller}\quad x=1.\]

Steg 5 — Klassifiser med andrederivert

\[f^{\prime\prime}\left(x\right)=6x-2.\] Da er \(f^{\prime\prime}\left(-\dfrac{1}{3}\right)<0\) og \(f^{\prime\prime}\left(1\right)>0\).

Steg 6 — Konkluder

Det er toppunkt ved \(x=-\dfrac{1}{3}\) og bunnpunkt ved \(x=1\).

Tolkning

Den deriverte skifter fortegn i de kritiske punktene.

Vanlig feil: Å bare finne nullpunktene til \(f\), ikke nullpunktene til \(f^{\prime}\).

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Løs(Derivert(x^3-x^2-x+3)=0)
\(x=-\dfrac{1}{3} \lor x=1\)

Python

from sympy import symbols, diff, solve
x = symbols("x")
f = x**3 - x**2 - x + 3
print(solve(diff(f, x), x))
Fasit: Toppunkt ved \(x=-\dfrac{1}{3}\), bunnpunkt ved \(x=1\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 6arasjonal funksjon

Oppgave 6a

Oppgave:

Funksjonen \(g\) er gitt ved \(g\left(x\right)=\dfrac{2x-3}{x+1}\), \(x e -1\). Bestem grafens skjæringspunkter med koordinataksene.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Finn skjæring med \(x\)-aksen

Grafen skjærer \(x\)-aksen når \(g\left(x\right)=0\).

Steg 2 — Sett telleren lik null

For en brøk er verdien null når telleren er null: \[2x-3=0.\]

Steg 3 — Løs for \(x\)

\[x=\dfrac{3}{2}.\] Skjæringspunktet er \(\left(\dfrac{3}{2},0\right)\).

Steg 4 — Finn skjæring med \(y\)-aksen

Sett \(x=0\): \[g\left(0\right)=\dfrac{-3}{1}=-3.\]

Steg 5 — Skriv punktet

Skjæringspunktet med \(y\)-aksen er \(\left(0,-3\right)\).

Tolkning

Skjæringene kommer fra henholdsvis \(g\left(x\right)=0\) og \(x=0\).

Vanlig feil: Å sette hele brøken lik null uten å bruke at telleren må være null.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Løs((2x-3)/(x+1)=0)
\(x=\dfrac{3}{2}\)
2
g(0)
\(-3\)

Python

from sympy import symbols, solve
x = symbols("x")
g = (2*x - 3)/(x + 1)
print(solve(g, x), g.subs(x, 0))
Fasit: \(\left(\dfrac{3}{2},0\right)\) og \(\left(0,-3\right)\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 6basymptoter

Oppgave 6b

Oppgave:

Lag en skisse av grafen til \(g\) med eventuelle asymptoter i et koordinatsystem.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Finn vertikal asymptote

Nevneren er null når \(x+1=0\), altså \[x=-1.\]

Steg 2 — Finn horisontal asymptote

Gradene i teller og nevner er like. Forholdet mellom ledende koeffisienter er \[\dfrac{2}{1}=2.\] Dermed er \(y=2\) horisontal asymptote.

Steg 3 — Bruk skjæringspunktene

Fra forrige deloppgave har vi \(\left(\dfrac{3}{2},0\right)\) og \(\left(0,-3\right)\).

Steg 4 — Plasser asymptotene

Tegn en stiplet linje ved \(x=-1\) og en stiplet linje ved \(y=2\).

Steg 5 — Skisser greinene

Grafen nærmer seg asymptotene, men skjærer dem ikke.

x=-1y=2x=1,5(0,-3)
Skisse: vertikal asymptote ved \(x=-1\), horisontal asymptote ved \(y=2\), skjæringer \(\left(\dfrac{3}{2},0\right)\) og \(\left(0,-3\right)\).

Tolkning

Skissen skal vise to greiner som nærmer seg asymptotene og går gjennom skjæringspunktene.

Vanlig feil: Å tegne grafen gjennom den vertikale asymptoten.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Asymptote((2x-3)/(x+1))
\(x=-1,\ y=2\)

Python

from sympy import symbols, limit, oo
x = symbols("x")
g = (2*x - 3)/(x + 1)
print(limit(g, x, oo), limit(g, x, -1, dir="+"))
Fasit: Vertikal asymptote \(x=-1\), horisontal asymptote \(y=2\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 7aPascals talltrekant

Oppgave 7a

Oppgave:

Skriv ned de 6 første radene i Pascals talltrekant.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Start med toppen

Første rad er \(1\).

Steg 2 — Bruk regelen for nye tall

Hvert indre tall er summen av de to tallene rett over.

Steg 3 — Skriv radene

Radene blir \[1\] \[1\quad 1\] \[1\quad 2\quad 1\] \[1\quad 3\quad 3\quad 1\] \[1\quad 4\quad 6\quad 4\quad 1\] \[1\quad 5\quad 10\quad 10\quad 5\quad 1\]

Steg 4 — Kontroller symmetri

Hver rad er symmetrisk om midten.

Steg 5 — Kontroller summer

Summene er \(1,2,4,8,16,32\), altså potenser av \(2\).

Tolkning

Radene viser kombinasjonstallene \(\binom{n}{r}\).

Vanlig feil: Å hoppe over raden \(1\quad 1\) og dermed forskyve alle radnumrene.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
nCr(5,0), nCr(5,1), nCr(5,2), nCr(5,3), nCr(5,4), nCr(5,5)
\(1,5,10,10,5,1\)

Python

from math import comb
for n in range(6):
    print([comb(n, r) for r in range(n+1)])
Fasit: De seks radene er \(1\), \(1\ 1\), \(1\ 2\ 1\), \(1\ 3\ 3\ 1\), \(1\ 4\ 6\ 4\ 1\), \(1\ 5\ 10\ 10\ 5\ 1\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 7bkombinatorikk

Oppgave 7b

Oppgave:

I kjøleskapet står det fem flasker brus: sitronbrus, appelsinbrus, pærebrus, champagnebrus og cola. Erik skal hente tre av flaskene. Hvor mange mulige kombinasjoner av flasker kan han velge?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Avgjør modell

Rekkefølgen på flaskene spiller ingen rolle, derfor bruker vi kombinasjoner.

Steg 2 — Identifiser antall

Erik velger \(3\) flasker av \(5\).

Steg 3 — Bruk kombinasjonsformelen

\[\binom{5}{3}=\dfrac{5!}{3!\left(5-3\right)!}.\]

Steg 4 — Regn ut

\[\binom{5}{3}=\dfrac{5\cdot 4}{2\cdot 1}=10.\]

Steg 5 — Tolk

Det finnes \(10\) ulike utvalg av tre flasker.

Tolkning

Det er \(10\) kombinasjoner når rekkefølgen ikke betyr noe.

Vanlig feil: Å bruke \(5\cdot 4\cdot 3\), som teller rekkefølger og gir for mange.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
nCr(5,3)
\(10\)

Python

from math import comb
print(comb(5, 3))
Fasit: \(10\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 7csannsynlighet

Oppgave 7c

Oppgave:

Erik tar tilfeldig tre flasker. Bestem sannsynligheten for at colaflasken er én av de tre.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Bruk gunstige over mulige

Alle utvalg av \(3\) flasker fra \(5\) er like sannsynlige.

Steg 2 — Finn mulige utvalg

Fra deloppgave b er antall mulige \(\binom{5}{3}=10\).

Steg 3 — Tell gunstige utvalg

Cola må være med, og de to andre velges blant de fire øvrige: \[\binom{4}{2}=6.\]

Steg 4 — Lag sannsynligheten

\[P=\dfrac{6}{10}.\]

Steg 5 — Forkort

\[P=\dfrac{3}{5}=0{,}60.\]

Tolkning

Det er \(60\,\%\) sannsynlighet for at cola er blant de tre valgte flaskene.

Vanlig feil: Å telle rekkefølger selv om oppgaven spør om utvalg.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
nCr(4,2)/nCr(5,3)
\(\dfrac{3}{5}\)

Python

from math import comb
from fractions import Fraction
print(Fraction(comb(4,2), comb(5,3)))
Fasit: \(\dfrac{3}{5}=0{,}60\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 8alineær optimering

Oppgave 8a

Oppgave:

En bonde bruker \(x\) dekar til gulrøtter og \(y\) dekar til poteter. Forklar at situasjonen gir ulikhetene \(x\ge 0\), \(y\ge 0\), \(x+y\le 15\), \(2x+y\le 20\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Ikke-negative arealer

Areal kan ikke være negativt, derfor \[x\ge 0,\qquad y\ge 0.\]

Steg 2 — Bruk totalt areal

Bonden har \(15\) dekar, derfor \[x+y\le 15.\]

Steg 3 — Skriv tidskravet

Gulrøtter tar \(5\) timer per dekar og poteter \(2{,}5\) timer per dekar: \[5x+2{,}5y\le 50.\]

Steg 4 — Forenkle tidsulikheten

Del alle ledd på \(2{,}5\): \[2x+y\le 20.\]

Steg 5 — Samle modellen

Ulikhetene beskriver alle mulige fordelinger av areal og tid.

Tolkning

Ulikhetene kommer fra areal, tid og at ingen arealer kan være negative.

Vanlig feil: Å glemme å dele både venstre og høyre side av tidskravet på \(2{,}5\).

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
5x+2.5y<=50
\(2x+y\le 20\)

Python

from sympy import symbols, simplify
x,y = symbols("x y")
print(simplify((5*x + 2.5*y)/2.5))
Fasit: \(x\ge 0\), \(y\ge 0\), \(x+y\le 15\), \(2x+y\le 20\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 8bmulighetsområde

Oppgave 8b

Oppgave:

Skraver i et koordinatsystem området som er begrenset av ulikhetene.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Tegn aksene

Fordi \(x\ge 0\) og \(y\ge 0\), ligger området i første kvadrant.

Steg 2 — Tegn linjen \(x+y=15\)

Linjen skjærer aksene i \(\left(15,0\right)\) og \(\left(0,15\right)\).

Steg 3 — Tegn linjen \(2x+y=20\)

Linjen skjærer aksene i \(\left(10,0\right)\) og \(\left(0,20\right)\).

Steg 4 — Finn skjæringen mellom linjene

\[x+y=15,\quad 2x+y=20\Rightarrow x=5,\ y=10.\]

Steg 5 — Skraver riktig side

Skraver området under begge linjene i første kvadrant.

015(5,10)10x+y=152x+y=20
Mulighetsområdet har hjørner \(\left(0,0\right)\), \(\left(0,15\right)\), \(\left(5,10\right)\) og \(\left(10,0\right)\).

Tolkning

Mulighetsområdet består av alle punkter som oppfyller alle ulikhetene samtidig.

Vanlig feil: Å skravere under bare én av linjene.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Løs({x+y=15,2x+y=20},{x,y})
\(x=5,\ y=10\)

Python

from sympy import symbols, solve
x,y = symbols("x y")
print(solve([x+y-15, 2*x+y-20], [x,y]))
Fasit: Hjørnene er \(\left(0,0\right)\), \(\left(0,15\right)\), \(\left(5,10\right)\) og \(\left(10,0\right)\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 8clineær optimering

Oppgave 8c

Oppgave:

Inntekten er \(12\ 000\) kroner per dekar gulrøtter og \(8000\) kroner per dekar poteter. Hvor stor del av arealet må han bruke til gulrøtter og poteter for at samlet inntekt blir størst mulig? Hvor stor blir inntekten?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Sett opp målfunksjonen

Inntekten er \[I\left(x,y\right)=12000x+8000y.\]

Steg 2 — Bruk hjørnepunktene

En lineær funksjon får maksimum i et hjørne av mulighetsområdet.

Steg 3 — Regn inntekt i hjørnene

\[I\left(0,0\right)=0,\quad I\left(0,15\right)=120000.\]

Steg 4 — Regn videre

\[I\left(5,10\right)=12000\cdot 5+8000\cdot 10=140000.\]

Steg 5 — Siste hjørne

\[I\left(10,0\right)=120000.\]

Steg 6 — Velg størst verdi

Størst inntekt er \(140\ 000\) kroner ved \(x=5\) og \(y=10\).

Tolkning

Den beste kombinasjonen ligger i skjæringen mellom arealkravet og tidskravet.

Vanlig feil: Å velge punktet med størst areal uten å kontrollere inntekten.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
12000*5+8000*10
\(140000\)

Python

vertices = [(0,0),(0,15),(5,10),(10,0)]
for x,y in vertices:
    print((x,y), 12000*x + 8000*y)
Fasit: \(5\) dekar gulrøtter og \(10\) dekar poteter. Maksimal inntekt: \(140\ 000\) kroner (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 9eksponentiallikning

Oppgave 9

Oppgave:

Løs likningen \(4^x-6\cdot 2^x+8=0\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Skriv \(4^x\) som potens av \(2\)

\[4^x=\left(2^2\right)^x=2^{2x}=\left(2^x\right)^2.\]

Steg 2 — Innfør substitusjon

Sett \(u=2^x\). Da blir likningen \[u^2-6u+8=0.\]

Steg 3 — Faktoriser andregradslikningen

\[u^2-6u+8=\left(u-2\right)\left(u-4\right).\]

Steg 4 — Finn \(u\)

\[u=2 \quad \text{eller}\quad u=4.\]

Steg 5 — Gå tilbake til \(x\)

\[2^x=2\Rightarrow x=1,\qquad 2^x=4\Rightarrow x=2.\]

Tolkning

Begge løsningene gjør den opprinnelige likningen lik null.

Vanlig feil: Å sette \(4^x=4x\) eller \(2^x=2x\).

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Løs(4^x-6*2^x+8=0)
\(x=1 \lor x=2\)

Python

from sympy import symbols, solve
x = symbols("x")
print(solve(4**x - 6*2**x + 8, x))
Fasit: \(x=1\) eller \(x=2\) (bekreftet digitalt).

Del 2 — med hjelpemidler

Del 2 · Oppgave 1ahypergeometrisk sannsynlighet

Oppgave 1a

Oppgave:

I en S1-gruppe er det \(10\) gutter og \(15\) jenter. Seks elever skal trekkes ut tilfeldig. Bestem sannsynligheten for at det blir trukket ut \(3\) gutter og \(3\) jenter.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Velg modell

Vi trekker uten tilbakelegging, derfor bruker vi hypergeometrisk modell.

Steg 2 — Tell alle mulige utvalg

Totalt kan \(6\) elever velges fra \(25\): \[\binom{25}{6}.\]

Steg 3 — Tell gunstige utvalg

Vi må velge \(3\) av \(10\) gutter og \(3\) av \(15\) jenter: \[\binom{10}{3}\binom{15}{3}.\]

Steg 4 — Sett opp sannsynligheten

\[P=\dfrac{\binom{10}{3}\binom{15}{3}}{\binom{25}{6}}.\]

Steg 5 — Regn ut

\[P=\dfrac{78}{253}\approx 0{,}308.\]

Tolkning

Sannsynligheten er omtrent \(30{,}8\,\%\).

Vanlig feil: Å bruke binomisk modell selv om elevene trekkes uten tilbakelegging.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
nCr(10,3)*nCr(15,3)/nCr(25,6)
\(\dfrac{78}{253}\approx 0{,}308\)

Python

from math import comb
from fractions import Fraction
P = Fraction(comb(10,3)*comb(15,3), comb(25,6))
print(P, float(P))
Fasit: \(\dfrac{78}{253}\approx 0{,}308\) (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 1bkomplementregel

Oppgave 1b

Oppgave:

Bestem sannsynligheten for at det blir trukket ut både gutter og jenter.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Bruk komplement

Det motsatte av både gutter og jenter er at alle er gutter eller alle er jenter.

Steg 2 — Tell alle utvalg

Totalt antall utvalg er \(\binom{25}{6}\).

Steg 3 — Tell utvalg med bare gutter

\[\binom{10}{6}.\]

Steg 4 — Tell utvalg med bare jenter

\[\binom{15}{6}.\]

Steg 5 — Sett opp og regn

\[P=1-\dfrac{\binom{10}{6}+\binom{15}{6}}{\binom{25}{6}}=\dfrac{4911}{5060}\approx 0{,}971.\]

Tolkning

Det er svært sannsynlig at begge kjønn blir representert når seks elever trekkes.

Vanlig feil: Å telle alle blandede tilfeller direkte og lett miste noen tilfeller.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
1-(nCr(10,6)+nCr(15,6))/nCr(25,6)
\(\dfrac{4911}{5060}\approx 0{,}971\)

Python

from math import comb
from fractions import Fraction
P = Fraction(1,1) - Fraction(comb(10,6)+comb(15,6), comb(25,6))
print(P, float(P))
Fasit: \(\dfrac{4911}{5060}\approx 0{,}971\) (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 1cbetinget kombinatorikk

Oppgave 1c

Oppgave:

Bestem sannsynligheten for at det blir trukket ut \(3\) gutter og \(3\) jenter, der Geir er én av guttene.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Fest Geir i utvalget

Geir skal være med, så én av de tre guttene er allerede bestemt.

Steg 2 — Velg de to andre guttene

De velges blant de \(9\) andre guttene: \[\binom{9}{2}.\]

Steg 3 — Velg jentene

De \(3\) jentene velges blant \(15\): \[\binom{15}{3}.\]

Steg 4 — Del på alle mulige utvalg

\[P=\dfrac{\binom{9}{2}\binom{15}{3}}{\binom{25}{6}}.\]

Steg 5 — Regn ut

\[P=\dfrac{117}{1265}\approx 0{,}0925.\]

Tolkning

Sannsynligheten er omtrent \(9{,}25\,\%\).

Vanlig feil: Å velge \(3\) gutter blant \(10\) etter at Geir allerede er bestemt.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
nCr(9,2)*nCr(15,3)/nCr(25,6)
\(\dfrac{117}{1265}\approx 0{,}0925\)

Python

from math import comb
from fractions import Fraction
P = Fraction(comb(9,2)*comb(15,3), comb(25,6))
print(P, float(P))
Fasit: \(\dfrac{117}{1265}\approx 0{,}0925\) (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 2aBMI

Oppgave 2a

Oppgave:

Formelen for BMI er \(\mathrm{BMI}=\dfrac{m}{h^2}\). Bestem BMI for en person som veier \(78\) kg og er \(177\) cm høy.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Gjør om høyde til meter

\(177\) cm er \(1{,}77\) m.

Steg 2 — Bruk formelen

\[\mathrm{BMI}=\dfrac{m}{h^2}.\]

Steg 3 — Sett inn verdiene

\[\mathrm{BMI}=\dfrac{78}{1{,}77^2}.\]

Steg 4 — Regn ut nevneren

\[1{,}77^2=3{,}1329.\]

Steg 5 — Regn BMI

\[\mathrm{BMI}\approx 24{,}9.\]

Tolkning

Personens BMI er omtrent \(24{,}9\).

Vanlig feil: Å bruke høyden i centimeter direkte i formelen.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
78/1.77^2
\(24{,}897\ldots\)

Python

print(78/1.77**2)
Fasit: \(\mathrm{BMI}\approx 24{,}9\) (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 2bBMI

Oppgave 2b

Oppgave:

Bestem høyden til en person som veier \(85\) kg og har BMI lik \(28\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Start med formelen

\[28=\dfrac{85}{h^2}.\]

Steg 2 — Multipliser med \(h^2\)

\[28h^2=85.\]

Steg 3 — Isoler \(h^2\)

\[h^2=\dfrac{85}{28}.\]

Steg 4 — Ta positiv kvadratrot

Høyde må være positiv: \[h=\sqrt{\dfrac{85}{28}}.\]

Steg 5 — Regn ut

\[h\approx 1{,}74.\]

Tolkning

Personen er omtrent \(174\) cm høy.

Vanlig feil: Å ta med negativ kvadratrot som fysisk høyde.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
sqrt(85/28)
\(1{,}742\ldots\)

Python

from math import sqrt
print(sqrt(85/28))
Fasit: \(h\approx 1{,}74\) m (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 2clikningssystem med CAS

Oppgave 2c

Oppgave:

Svein er \(4\) kg tyngre og \(4\) cm høyere enn Terje. Begge har BMI lik \(28\). Sett opp et likningssystem og bruk CAS til å bestemme høyde og vekt for Svein og Terje.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Definer variabler

La Terje ha vekt \(m\) kg og høyde \(h\) m.

Steg 2 — Skriv Terjes BMI

\[\dfrac{m}{h^2}=28.\]

Steg 3 — Skriv Sveins vekt og høyde

Svein har vekt \(m+4\) og høyde \(h+0{,}04\).

Steg 4 — Skriv Sveins BMI

\[\dfrac{m+4}{\left(h+0{,}04\right)^2}=28.\]

Steg 5 — Løs systemet i CAS

CAS gir \[h=\dfrac{309}{175}\approx 1{,}766,\qquad m\approx 87{,}3.\]

Steg 6 — Finn Svein

Svein har høyde \(1{,}806\) m og vekt \(91{,}3\) kg.

Tolkning

Begge verdiene gir BMI \(28\) når de settes inn i formelen.

Vanlig feil: Å bruke \(4\) meter i stedet for \(0{,}04\) meter for høydeforskjellen.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Løs({m/h^2=28,(m+4)/(h+0.04)^2=28},{h,m})
\(h=\dfrac{309}{175},\ m=\dfrac{381924}{4375}\)

Python

from sympy import symbols, Eq, solve, Rational
h,m = symbols("h m")
sol = solve([Eq(m/h**2, 28), Eq((m+4)/(h+Rational(4,100))**2, 28)], [h,m])
print(sol)
Fasit: Terje: ca. \(1{,}766\) m og \(87{,}3\) kg. Svein: ca. \(1{,}806\) m og \(91{,}3\) kg (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 3aeksponentialregresjon

Oppgave 3a

Oppgave:

Tabellen viser gjennomsnittlig månedslønn for heltidsansatte i noen år fra 1998 til 2008. Bruk regresjon til å finne en eksponentialfunksjon som beskriver månedslønnen som funksjon av antall år etter 1998. Hva er den årlige prosentvise lønnsveksten ifølge modellen?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Velg variabel

La \(x\) være antall år etter 1998, og la \(L\left(x\right)\) være månedslønn.

Steg 2 — Bruk punktene

Punktene er \(\left(0,21600\right)\), \(\left(2,23600\right)\), \(\left(4,26350\right)\), \(\left(6,28250\right)\), \(\left(8,30550\right)\), \(\left(10,34250\right)\).

Steg 3 — Velg eksponentialmodell

Vi bruker \[L\left(x\right)=a\cdot b^x.\]

Steg 4 — Kjør regresjon

Eksponentialregresjon gir omtrent \[L\left(x\right)=21650\cdot 1{,}0460^x.\]

Steg 5 — Finn prosentvis vekst

Vekstfaktoren \(1{,}0460\) betyr årlig vekst på \[\left(1{,}0460-1\right)\cdot 100\,\%\approx 4{,}6\,\%.\]

Tolkning

Modellen sier at lønnen øker med omtrent \(4{,}6\,\%\) per år i perioden.

Vanlig feil: Å tolke \(1{,}0460\) som \(1{,}0460\,\%\) i stedet for \(4{,}60\,\%\) vekst.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
RegEksp({(0,21600),(2,23600),(4,26350),(6,28250),(8,30550),(10,34250)})
\(21650\cdot 1{,}0460^x\)

Python

import numpy as np
x = np.array([0,2,4,6,8,10], dtype=float)
y = np.array([21600,23600,26350,28250,30550,34250], dtype=float)
B, A = np.polyfit(x, np.log(y), 1)
a = np.exp(A); b = np.exp(B)
print(a, b, (b-1)*100)
Fasit: \(L\left(x\right)\approx 21650\cdot 1{,}0460^x\), årlig vekst ca. \(4{,}6\,\%\) (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 3bmodellbruk

Oppgave 3b

Oppgave:

Hva blir gjennomsnittlig månedslønn i 2015 ifølge modellen fra oppgave a?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Finn \(x\)-verdien

Året 2015 er \(2015-1998=17\) år etter 1998.

Steg 2 — Bruk modellen

\[L\left(x\right)=21650\cdot 1{,}0460^x.\]

Steg 3 — Sett inn \(x=17\)

\[L\left(17\right)=21650\cdot 1{,}0460^{17}.\]

Steg 4 — Regn ut

\[L\left(17\right)\approx 46500.\]

Steg 5 — Tolk

Modellen predikerer en månedslønn på omtrent \(46\ 500\) kroner i 2015.

Tolkning

Dette er en modellverdi, ikke en eksakt observert lønn.

Vanlig feil: Å bruke \(x=2015\) i stedet for \(x=17\).

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
21650*1.0460^17
\(46500\) omtrent

Python

a = 21649.89995671162
b = 1.046012100175014
print(a*b**17)
Fasit: \(\approx 46\ 500\) kroner (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 3cprisvekstmodell

Oppgave 3c

Oppgave:

Lag en modell for den gjennomsnittlige månedslønnen \(x\) år etter 1998 dersom lønnen følger prisutviklingen. Prisene har økt med ca. \(2{,}5\,\%\) per år.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Bruk startverdien

I 1998 var månedslønnen \(21600\) kroner.

Steg 2 — Finn vekstfaktoren

En årlig økning på \(2{,}5\,\%\) gir vekstfaktor \[1+0{,}025=1{,}025.\]

Steg 3 — Lag modellen

\[P\left(x\right)=21600\cdot 1{,}025^x.\]

Steg 4 — Forklar variabelen

Her er \(x\) antall år etter 1998.

Steg 5 — Tolk modellen

Modellen beskriver hva månedslønnen ville vært dersom den bare fulgte prisveksten.

Tolkning

Denne modellen har lavere vekst enn regresjonsmodellen i oppgave a.

Vanlig feil: Å bruke \(2{,}5\) som vekstfaktor i stedet for \(1{,}025\).

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
21600*1.025^x
\(21600\cdot 1{,}025^x\)

Python

from sympy import symbols
x = symbols("x")
print("P(x) = 21600*1.025**x")
Fasit: \(P\left(x\right)=21600\cdot 1{,}025^x\) (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 3dlikning med modeller

Oppgave 3d

Oppgave:

I hvilket år ville modellen i oppgave a ha gitt en gjennomsnittlig månedslønn som er \(10\ 000\) kroner høyere enn den gjennomsnittlige månedslønnen i modellen i oppgave c?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Skriv likningen

Vi skal løse \[21650\cdot 1{,}0460^x=21600\cdot 1{,}025^x+10000.\]

Steg 2 — Bruk digital løsning

Denne likningen løses mest presist med CAS eller numerisk løser.

Steg 3 — Løs for \(x\)

CAS gir \[x\approx 13{,}89.\]

Steg 4 — Gjør om til år

\[1998+13{,}89\approx 2011{,}89.\]

Steg 5 — Tolk kalenderår

Forskjellen passerer \(10\ 000\) kroner mot slutten av 2011, altså omtrent i \(2012\).

Tolkning

Modellen passerer grensen sent i 2011, så nærmeste hele kalenderår er 2012.

Vanlig feil: Å trekke modellene feil vei eller glemme at \(x\) teller år etter 1998.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Løs(21650*1.0460^x-21600*1.025^x=10000)
\(x\approx 13{,}89\)

Python

from sympy import symbols, nsolve
x = symbols("x")
sol = nsolve(21649.89995671162*(1.046012100175014**x) - 21600*(1.025**x) - 10000, 14)
print(sol, 1998 + float(sol))
Fasit: Omtrent år \(2012\) (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 4aoptimering

Oppgave 4a

Oppgave:

Funksjonen \(f\) er gitt ved \(f\left(x\right)=\dfrac{5}{x^2+2}\), \(x>0\). Rektangelet \(OABC\) er laget slik at \(B\) ligger på grafen til \(f\). Vis at arealet \(F\) til rektangelet kan skrives som \(F\left(x\right)=\dfrac{5x}{x^2+2}\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Forstå rektangelet

Bredden til rektangelet er \(x\).

Steg 2 — Finn høyden

Punktet \(B\) ligger på grafen, derfor er høyden \(f\left(x\right)\).

Steg 3 — Bruk arealformelen

Arealet er bredde ganger høyde: \[F\left(x\right)=x\cdot f\left(x\right).\]

Steg 4 — Sett inn funksjonen

\[F\left(x\right)=x\cdot \dfrac{5}{x^2+2}.\]

Steg 5 — Forenkle

\[F\left(x\right)=\dfrac{5x}{x^2+2}.\]

Tolkning

Arealfunksjonen kommer direkte fra bredde multiplisert med høyde.

Vanlig feil: Å bruke \(x+2\) i nevneren i stedet for \(x^2+2\).

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
x*5/(x^2+2)
\(\dfrac{5x}{x^2+2}\)

Python

from sympy import symbols, simplify
x = symbols("x")
print(simplify(x*5/(x**2 + 2)))
Fasit: \(F\left(x\right)=\dfrac{5x}{x^2+2}\) (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 4bgrafisk løsning

Oppgave 4b

Oppgave:

Bruk graftegner til å bestemme \(x\) slik at rektangelet får areal lik \(1{,}0\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Sett arealet lik \(1\)

\[\dfrac{5x}{x^2+2}=1.\]

Steg 2 — Multipliser med nevneren

\[5x=x^2+2.\]

Steg 3 — Flytt alt til én side

\[x^2-5x+2=0.\]

Steg 4 — Bruk graftegner

Skjæringspunktene mellom \(F\left(x\right)\) og linjen \(y=1\) gir to positive løsninger.

Steg 5 — Les av eller beregn

\[x\approx 0{,}44\quad \text{eller}\quad x\approx 4{,}56.\]

x=\sqrt{2}maks
Arealfunksjonen \(F\left(x\right)=\dfrac{5x}{x^2+2}\) får maksimum ved \(x=\sqrt{2}\).

Tolkning

Det finnes to rektangler med areal \(1{,}0\).

Vanlig feil: Å bare lese av én av de to skjæringene.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Løs(5x/(x^2+2)=1)
\(x=\dfrac{5-\sqrt{17}}{2}\lor x=\dfrac{5+\sqrt{17}}{2}\)

Python

from sympy import symbols, solve, Eq
x = symbols("x")
print(solve(Eq(5*x/(x**2 + 2), 1), x))
Fasit: \(x\approx 0{,}44\) eller \(x\approx 4{,}56\) (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 4cCAS-optimering

Oppgave 4c

Oppgave:

Bruk CAS til å bestemme eksakt \(x\)-verdi når rektangelet har størst mulig areal. Bestem det største arealet.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal finne svaret systematisk, vise metoden og kontrollere at resultatet stemmer.

Steg 1 — Start med arealfunksjonen

\[F\left(x\right)=\dfrac{5x}{x^2+2},\qquad x>0.\]

Steg 2 — Deriver med CAS

\[F^{\prime}\left(x\right)=\dfrac{5\left(2-x^2\right)}{\left(x^2+2\right)^2}.\]

Steg 3 — Sett den deriverte lik null

Telleren må være null: \[2-x^2=0.\]

Steg 4 — Bruk \(x>0\)

\[x=\sqrt{2}.\]

Steg 5 — Finn største areal

\[F\left(\sqrt{2}\right)=\dfrac{5\sqrt{2}}{\left(\sqrt{2}\right)^2+2}=\dfrac{5\sqrt{2}}{4}.\]

Steg 6 — Numerisk verdi

\[\dfrac{5\sqrt{2}}{4}\approx 1{,}77.\]

Tolkning

Arealet øker først og avtar etter \(x=\sqrt{2}\).

Vanlig feil: Å ta med \(x=-\sqrt{2}\), selv om oppgaven har \(x>0\).

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Derivert(5x/(x^2+2))
\(\dfrac{5\left(2-x^2\right)}{\left(x^2+2\right)^2}\)
2
Løs(Derivert(5x/(x^2+2))=0)
\(x=\sqrt{2}\)
3
5*sqrt(2)/(2+2)
\(\dfrac{5\sqrt{2}}{4}\)

Python

from sympy import symbols, diff, solve, sqrt, simplify
x = symbols("x", positive=True)
F = 5*x/(x**2 + 2)
crit = solve(diff(F, x), x)
print(diff(F, x))
print(crit)
print(simplify(F.subs(x, sqrt(2))))
Fasit: \(x=\sqrt{2}\), og største areal er \(\dfrac{5\sqrt{2}}{4}\approx 1{,}77\) (bekreftet digitalt).