S1 eksamenHøst 2018

Matematikk S1 eksamen – høst 2018

ifingo
Norsk (Bokmål)

Matematikk S1 eksamen Høst 2018 – løsningsforslag

Originalt ifingo-løsningsforslag på bokmål. Alle deloppgaver er transkribert, løst trinnvis og kontrollert med GeoGebra CAS/Python der det passer.

Del 1 — uten hjelpemidler

Del 1 · Oppgave 1aAndregradslikning

Oppgave 1a

Oppgave:

Løs likningen \(x^2-3x+1=3x+8\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Samle alt på én side

\[x^2-3x+1-3x-8=0\]

Steg 2 — Forenkle

\[x^2-6x-7=0\]

Steg 3 — Faktoriser

Vi finner to tall med produkt \(-7\) og sum \(-6\): \(-7\) og \(1\). Dermed er \[x^2-6x-7=\left(x-7\right)\left(x+1\right).\]

Steg 4 — Bruk nullproduktregelen

\[\left(x-7\right)\left(x+1\right)=0\Rightarrow x=7\ \text{eller}\ x=-1\]

Steg 5 — Innsettingskontroll

For \(x=7\) får begge sider \(29\). For \(x=-1\) får begge sider \(5\).

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å flytte \(3x\) over uten å endre fortegn.

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
Løs(x^2-3x+1=3x+8)
\(x=-1 \lor x=7\)

Kontroll (Python)

💻 Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve, factor, simplify
x = symbols('x')
likning = Eq(x**2 - 3*x + 1, 3*x + 8)
standardform = simplify(likning.lhs - likning.rhs)
faktorisert = factor(standardform)
losninger = solve(likning, x)
print('Likning:', likning)
print('Standardform:', standardform)
print('Faktorisert:', faktorisert)
print('Løsninger:', losninger)
for verdi in losninger:
    print(verdi, 'gir venstre side =', likning.lhs.subs(x, verdi), 'og høyre side =', likning.rhs.subs(x, verdi))
Kjøring gir:
Likning: Eq(x**2 - 3*x + 1, 3*x + 8)
Standardform: x**2 - 6*x - 7
Faktorisert: (x - 7)*(x + 1)
Løsninger: [-1, 7]
-1 gir venstre side = 5 og høyre side = 5
7 gir venstre side = 29 og høyre side = 29
Fasit: \(x=-1\) eller \(x=7\).
Del 1 · Oppgave 1bLogaritmer

Oppgave 1b

Oppgave:

Løs likningen \(\lg\left(x^4\right)-\lg\left(x^3\right)+\lg\left(x^2\right)-\lg x=6\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Sett domenet

Alle logaritmene inneholder potenser av \(x\), og \(\lg x\) krever \(x>0\).

Steg 2 — Bruk potensregelen

\[\lg\left(x^4\right)-\lg\left(x^3\right)+\lg\left(x^2\right)-\lg x=4\lg x-3\lg x+2\lg x-\lg x\]

Steg 3 — Trekk sammen

\[4\lg x-3\lg x+2\lg x-\lg x=2\lg x\]

Steg 4 — Løs logaritmelikningen

\[2\lg x=6\Rightarrow \lg x=3\]

Steg 5 — Gå tilbake fra logaritme

\[x=10^3=1000\]

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å glemme domenet \(x>0\), eller å tolke \(\lg\left(x^4\right)\) som \(\left(\lg x\right)^4\).

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
Løs(lg(x^4)-lg(x^3)+lg(x^2)-lg(x)=6)
\(x=1000\)

Kontroll (Python)

💻 Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve, log
x = symbols('x', positive=True)
# lg(x) betyr logaritme med grunntall 10.
likning = Eq(4*log(x,10) - 3*log(x,10) + 2*log(x,10) - log(x,10), 6)
losning = solve(likning, x)
print('Forenklet likning:', Eq(2*log(x,10), 6))
print('Løsning:', losning)
print('Kontroll: 2*lg(1000) =', 2*log(1000,10))
Kjøring gir:
Forenklet likning: Eq(2*log(x, 10), 6)
Løsning: [1000]
Kontroll: 2*lg(1000) = 6
Fasit: \(x=1000\).
Del 1 · Oppgave 1cEksponentiallikning

Oppgave 1c

Oppgave:

Løs likningen \(10\cdot 4^x=5\cdot 2^x\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Skriv med samme grunntall

Siden \(4^x=\left(2^2\right)^x=2^{2x}\), får vi \[10\cdot 2^{2x}=5\cdot 2^x.\]

Steg 2 — Divider med \(5\cdot 2^x\)

Dette er lov fordi \(2^x>0\): \[\dfrac{10\cdot 2^{2x}}{5\cdot 2^x}=1.\]

Steg 3 — Forenkle potensen

\[2\cdot 2^x=1\]

Steg 4 — Løs

\[2^x=\dfrac12=2^{-1}\Rightarrow x=-1\]

Steg 5 — Kontroll

\(10\cdot4^{-1}=2{,}5\) og \(5\cdot2^{-1}=2{,}5\).

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å dividere bort \(2^x\) feil og få \(2^x=2\) i stedet for \(2^x=\dfrac12\).

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
Løs(10*4^x=5*2^x)
\(x=-1\)

Kontroll (Python)

💻 Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve, simplify
x = symbols('x')
likning = Eq(10*4**x, 5*2**x)
losning = solve(likning, x)
print('Likning:', likning)
print('Løsning:', losning)
for verdi in losning:
    print('Venstre side:', simplify(likning.lhs.subs(x, verdi)))
    print('Høyre side:', simplify(likning.rhs.subs(x, verdi)))
Kjøring gir:
Likning: Eq(10*4**x, 5*2**x)
Løsning: [-1]
Venstre side: 5/2
Høyre side: 5/2
Fasit: \(x=-1\).
Del 1 · Oppgave 2aAlgebra

Oppgave 2a

Oppgave:

Skriv så enkelt som mulig: \(\left(a+2b\right)^2-\left(2b-a\right)^2\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Se differanse av kvadrater

Uttrykket har formen \(u^2-v^2=\left(u-v\right)\left(u+v\right)\).

Steg 2 — Sett \(u=a+2b\) og \(v=2b-a\)

Da får vi \[\left(a+2b-\left(2b-a\right)\right)\left(a+2b+2b-a\right).\]

Steg 3 — Forenkle første faktor

\[a+2b-2b+a=2a\]

Steg 4 — Forenkle andre faktor

\[a+2b+2b-a=4b\]

Steg 5 — Multipliser

\[2a\cdot4b=8ab\]

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å utvide begge kvadrater og miste fortegn i \(2b-a\).

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
Faktoriser((a+2b)^2-(2b-a)^2)
\(8ab\)

Kontroll (Python)

💻 Python-kontroll

from sympy import symbols, expand, factor
a, b = symbols('a b')
uttrykk = (a + 2*b)**2 - (2*b - a)**2
print('Opprinnelig uttrykk:', uttrykk)
print('Utvidet:', expand(uttrykk))
print('Faktorisert/forenklet:', factor(uttrykk))
Kjøring gir:
Opprinnelig uttrykk: (a + 2*b)**2 - (-a + 2*b)**2
Utvidet: 8*a*b
Faktorisert/forenklet: 8*a*b
Fasit: \(8ab\).
Del 1 · Oppgave 2bPotenser

Oppgave 2b

Oppgave:

Skriv så enkelt som mulig: \(3^3\cdot3^0+3^{-1}+3^{-2}+3^{-3}\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Bruk \(3^0=1\)

\[3^3\cdot3^0=27\cdot1=27\]

Steg 2 — Skriv negative potenser som brøker

\[3^{-1}=\dfrac13,\quad 3^{-2}=\dfrac19,\quad 3^{-3}=\dfrac1{27}\]

Steg 3 — Finn fellesnevner

Fellesnevneren er \(27\).

Steg 4 — Legg sammen

\[27+\dfrac13+\dfrac19+\dfrac1{27}=\dfrac{729+9+3+1}{27}=\dfrac{742}{27}\]

Steg 5 — Vurder form

\(\dfrac{742}{27}\) kan ikke forkortes fordi \(742\) ikke er delelig med \(3\).

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å tro at \(3^0=0\). Det riktige er \(3^0=1\).

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
3^3*3^0+3^(-1)+3^(-2)+3^(-3)
\(\dfrac{742}{27}\)

Kontroll (Python)

💻 Python-kontroll

from sympy import Rational, simplify
uttrykk = 3**3 * 3**0 + Rational(1,3) + Rational(1,9) + Rational(1,27)
print('Eksakt verdi:', uttrykk)
print('Desimalverdi:', uttrykk.evalf())
print('Forenklet:', simplify(uttrykk))
Kjøring gir:
Eksakt verdi: 742/27
Desimalverdi: 27.4814814814815
Forenklet: 742/27
Fasit: \(\dfrac{742}{27}\).
Del 1 · Oppgave 3Ulikhet

Oppgave 3

Oppgave:

Løs ulikheten \(x^2-6x\ge 7\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Flytt alt til venstre

\[x^2-6x-7\ge0\]

Steg 2 — Faktoriser

\[x^2-6x-7=\left(x-7\right)\left(x+1\right)\]

Steg 3 — Finn nullpunktene

\[x=7\quad\text{eller}\quad x=-1\]

Steg 4 — Lag fortegnslinje

Produktet er positivt utenfor nullpunktene og negativt mellom dem.

Steg 5 — Ta med likhet

Siden ulikheten er \(\ge0\), tar vi med nullpunktene.

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å løse som en vanlig likning og glemme intervallene.

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
Løs(x^2-6x>=7)
\(x\le -1 \lor x\ge 7\)

Kontroll (Python)

💻 Python-kontroll

from sympy import symbols, solve_univariate_inequality
x = symbols('x', real=True)
ulikhet = x**2 - 6*x >= 7
print('Ulikhet:', ulikhet)
print('Løsningsmengde:', solve_univariate_inequality(ulikhet, x))
for test in [-2, 0, 8]:
    print('x =', test, 'gir x^2 - 6x =', test**2 - 6*test)
Kjøring gir:
Ulikhet: x**2 - 6*x >= 7
Løsningsmengde: (7 <= x) | (x <= -1)
x = -2 gir x^2 - 6x = 16
x = 0 gir x^2 - 6x = 0
x = 8 gir x^2 - 6x = 16
Fasit: \(x\le -1\) eller \(x\ge 7\).
Del 1 · Oppgave 4aKombinatorikk

Oppgave 4a

Oppgave:

Skriv ned de åtte første radene i Pascals talltrekant.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Start med første rad

Første rad er \(1\).

Steg 2 — Bruk regelen

Hvert indre tall er summen av de to tallene over.

Steg 3 — Skriv radene

\[egin{aligned}1&\1\quad1&\1\quad2\quad1&\1\quad3\quad3\quad1&\1\quad4\quad6\quad4\quad1&\1\quad5\quad10\quad10\quad5\quad1&\1\quad6\quad15\quad20\quad15\quad6\quad1&\1\quad7\quad21\quad35\quad35\quad21\quad7\quad1&\end{aligned}\]

Steg 4 — Kontroller symmetri

Hver rad er symmetrisk om midten.

Steg 5 — Knytning til kombinasjoner

Radene gir binomialkoeffisienter \(inom{n}{r}\).

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å begynne med raden \(1\quad1\) som rad 1 og dermed få én rad for lite.

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
PascalsTrekant(8)
radene ovenfor
Fasit: De åtte første radene er listet i løsningen.
Del 1 · Oppgave 4bSannsynlighet

Oppgave 4b

Oppgave:

I elevrådet er det fire jenter og tre gutter. Fire elever trekkes tilfeldig. Bestem sannsynligheten for at det blir trukket ut to jenter og to gutter.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Velg modell

Dette er trekking uten tilbakelegging, så vi bruker hypergeometrisk modell.

Steg 2 — Tell alle muligheter

\[inom{7}{4}=35\]

Steg 3 — Tell gunstige utvalg

\[inom{4}{2}inom{3}{2}=6\cdot3=18\]

Steg 4 — Lag sannsynligheten

\[P=\dfrac{18}{35}\]

Steg 5 — Tolk

Det er litt over halvparten sannsynlig fordi sammensetningen to og to er ganske naturlig når gruppen har fire jenter og tre gutter.

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å bruke \(inom{7}{2}\) i nevneren selv om fire elever trekkes.

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
nCr(4,2)*nCr(3,2)/nCr(7,4)
\(\dfrac{18}{35}\)

Kontroll (Python)

💻 Python-kontroll

from math import comb
totalt = comb(7,4)
gunstig = comb(4,2)*comb(3,2)
print('Totalt antall utvalg:', totalt)
print('Gunstige utvalg:', gunstig)
print('Sannsynlighet:', gunstig/totalt)
print('Eksakt brøk:', f'{gunstig}/{totalt}')
Kjøring gir:
Totalt antall utvalg: 35
Gunstige utvalg: 18
Sannsynlighet: 0.5142857142857142
Eksakt brøk: 18/35
Fasit: \(\dfrac{18}{35}pprox0{,}514\).
Del 1 · Oppgave 4cSannsynlighet

Oppgave 4c

Oppgave:

Bestem sannsynligheten for at minst én gutt fra elevrådet blir med på turen.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Bruk komplement

«Minst én gutt» er det motsatte av «ingen gutter».

Steg 2 — Alle utvalg

\[inom{7}{4}=35\]

Steg 3 — Ingen gutter betyr fire jenter

\[inom{4}{4}=1\]

Steg 4 — Regn komplementet

\[P=1-\dfrac{1}{35}=\dfrac{34}{35}\]

Steg 5 — Tolk

Det er svært sannsynlig at minst én gutt blir med, siden bare ett utvalg består av bare jenter.

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å regne bare sannsynligheten for nøyaktig én gutt.

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
1-nCr(4,4)/nCr(7,4)
\(\dfrac{34}{35}\)

Kontroll (Python)

💻 Python-kontroll

from math import comb
P = 1 - comb(4,4)/comb(7,4)
print('P(minst én gutt) =', P)
print('Eksakt:', f'{comb(7,4)-comb(4,4)}/{comb(7,4)}')
Kjøring gir:
P(minst én gutt) = 0.9714285714285714
Eksakt: 34/35
Fasit: \(\dfrac{34}{35}pprox0{,}971\).
Del 1 · Oppgave 5aLikningssystem

Oppgave 5a

Oppgave:

Løs likningssystemet \(x+y=1\), \(-2x+y=-5\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Skriv systemet

\[egin{cases}x+y=1\-2x+y=-5\end{cases}\]

Steg 2 — Trekk andre likning fra første

\[\left(x+y\right)-\left(-2x+y\right)=1-\left(-5\right)\]

Steg 3 — Finn \(x\)

\[3x=6\Rightarrow x=2\]

Steg 4 — Finn \(y\)

\[2+y=1\Rightarrow y=-1\]

Steg 5 — Kontroll

\(-2\cdot2+\left(-1\right)=-5\).

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å addere likningene direkte og ikke eliminere \(y\).

Kontroll (GeoGebra CAS)

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

Kontroll (Python)

💻 Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve
x, y = symbols('x y')
system = [Eq(x+y, 1), Eq(-2*x+y, -5)]
losning = solve(system, (x,y))
print('System:', system)
print('Løsning:', losning)
print('Kontroll første:', system[0].subs(losning))
print('Kontroll andre:', system[1].subs(losning))
Kjøring gir:
System: [Eq(x + y, 1), Eq(-2*x + y, -5)]
Løsning: {x: 2, y: -1}
Kontroll første: True
Kontroll andre: True
Fasit: \(x=2\), \(y=-1\).
Del 1 · Oppgave 5bLineær optimering

Oppgave 5b

Oppgave:

Skraver området som er begrenset av ulikhetene \(x-2y\ge-8\), \(x+y\ge1\), \(y\ge2x-5\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Skriv grenselinjene

\[y=\dfrac{x}{2}+4,\quad y=1-x,\quad y=2x-5\]

Steg 2 — Finn riktig side av hver linje

\(x-2y\ge-8\) gir \(y\le\dfrac{x}{2}+4\). De to andre gir \(y\ge1-x\) og \(y\ge2x-5\).

Steg 3 — Finn hjørnene

\[\left(-2,3\right),\quad \left(2,-1\right),\quad \left(6,7\right)\]

Steg 4 — Skraver området

Området ligger under \(y=\dfrac{x}{2}+4\), over \(y=1-x\) og over \(y=2x-5\).

Steg 5 — Kontrollpunkt

Punktet \(\left(2,1\right)\) ligger i området og oppfyller alle tre ulikhetene.

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å snu ulikhetstegnet feil når \(x-2y\ge-8\) løses for \(y\).

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
Skjæring({y=x/2+4,y=1-x})
\(\left(-2,3\right)\)
2
Skjæring({y=x/2+4,y=2x-5})
\(\left(6,7\right)\)
3
Skjæring({y=1-x,y=2x-5})
\(\left(2,-1\right)\)

Kontroll (Python)

💻 Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve
x, y = symbols('x y')
linjer = [Eq(y, x/2 + 4), Eq(y, 1-x), Eq(y, 2*x-5)]
print('Grenselinjer:')
for linje in linjer:
    print(linje)
print('Skjæring L1 og L2:', solve([linjer[0], linjer[1]], (x,y)))
print('Skjæring L1 og L3:', solve([linjer[0], linjer[2]], (x,y)))
print('Skjæring L2 og L3:', solve([linjer[1], linjer[2]], (x,y)))
Kjøring gir:
Grenselinjer:
Eq(y, x/2 + 4)
Eq(y, 1 - x)
Eq(y, 2*x - 5)
Skjæring L1 og L2: {x: -2, y: 3}
Skjæring L1 og L3: {x: 6, y: 7}
Skjæring L2 og L3: {x: 2, y: -1}
Fasit: Det skraverte området er trekanten med hjørner \(\left(-2,3\right)\), \(\left(2,-1\right)\) og \(\left(6,7\right)\).
Del 1 · Oppgave 5cLineær optimering

Oppgave 5c

Oppgave:

Bestem den størst mulige verdien størrelsen \(3x-y\) kan få dersom \(\left(x,y\right)\) skal ligge i det skraverte området.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Bruk hjørneprinsippet

En lineær størrelse får maksimum i et hjørne av et lukket polygonområde.

Steg 2 — Bruk hjørnene fra b

\[\left(-2,3\right),\quad \left(2,-1\right),\quad \left(6,7\right)\]

Steg 3 — Regn \(3x-y\)

\[3\left(-2\right)-3=-9\] \[3\cdot2-\left(-1\right)=7\] \[3\cdot6-7=11\]

Steg 4 — Sammenlikn

Den største verdien er \(11\).

Steg 5 — Punktet som gir maksimum

Maksimum oppnås i \(\left(6,7\right)\).

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å teste bare ett punkt inne i området i stedet for hjørnene.

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
Maksimer(3x-y, {x-2y>=-8, x+y>=1, y>=2x-5})
\(11\)

Kontroll (Python)

💻 Python-kontroll

punkter = [(-2,3), (2,-1), (6,7)]
for x, y in punkter:
    verdi = 3*x - y
    print((x,y), 'gir 3x-y =', verdi)
print('Maksimum:', max(3*x-y for x,y in punkter))
Kjøring gir:
(-2, 3) gir 3x-y = -9
(2, -1) gir 3x-y = 7
(6, 7) gir 3x-y = 11
Maksimum: 11
Fasit: Størst mulig verdi er \(11\), oppnådd i \(\left(6,7\right)\).
Del 1 · Oppgave 6aAndregradsfunksjon

Oppgave 6a

Oppgave:

Overskuddet i 1000 kroner er \(O\left(x\right)=-0{,}25x^2+10x-75\). Bestem produksjonsmengden som gir størst overskudd, og hvor stort overskuddet er.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Se formen

Funksjonen er en parabel med negativ koeffisient foran \(x^2\), så toppunktet gir størst overskudd.

Steg 2 — Bruk toppunktformel

\[x=\dfrac{-b}{2a}=\dfrac{-10}{2\cdot\left(-0{,}25\right)}=20\]

Steg 3 — Sett inn

\[O\left(20\right)=-0{,}25\cdot20^2+10\cdot20-75\]

Steg 4 — Regn verdien

\[O\left(20\right)=-100+200-75=25\]

Steg 5 — Tolk enheten

Siden \(O\) er i 1000 kroner, er overskuddet \(25\,000\) kroner.

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å svare \(25\) kroner i stedet for \(25\,000\) kroner.

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
Ekstremalpunkt(-0.25x^2+10x-75)
\(\left(20,25\right)\)

Kontroll (Python)

💻 Python-kontroll

from sympy import symbols, diff, solve
x = symbols('x')
O = -0.25*x**2 + 10*x - 75
kritisk = solve(diff(O, x), x)[0]
print('Overskuddsfunksjon:', O)
print('Derivert:', diff(O, x))
print('Kritisk punkt:', kritisk)
print('Overskudd i tusen kroner:', O.subs(x, kritisk))
print('Overskudd i kroner:', O.subs(x, kritisk)*1000)
Kjøring gir:
Overskuddsfunksjon: -0.25*x**2 + 10*x - 75
Derivert: 10 - 0.5*x
Kritisk punkt: 20.0000000000000
Overskudd i tusen kroner: 25.0000000000000
Overskudd i kroner: 25000.0000000000
Fasit: Størst overskudd fås ved \(20\) enheter per dag, og overskuddet er \(25\,000\) kroner.
Del 1 · Oppgave 6bAndregradsulikhet

Oppgave 6b

Oppgave:

For hvilke daglige produksjonsmengder vil det bli overskudd?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Overskudd betyr positiv funksjonsverdi

Vi løser \(O\left(x\right)>0\).

Steg 2 — Sett opp ulikheten

\[-0{,}25x^2+10x-75>0\]

Steg 3 — Finn nullpunktene

\[-0{,}25x^2+10x-75=0\Rightarrow x=10\ \text{eller}\ x=30\]

Steg 4 — Bruk parabelretning

Parabelen vender nedover, så funksjonen er positiv mellom nullpunktene.

Steg 5 — Tolk i kontekst

Produksjonen må ligge mellom \(10\) og \(30\) enheter per dag. Hvis bare hele enheter tillates, blir det \(11\) til \(29\).

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å ta med \(x=10\) og \(x=30\). Der er overskuddet null, ikke positivt.

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
Løs(-0.25x^2+10x-75>0)
\(10

Kontroll (Python)

💻 Python-kontroll

from sympy import symbols, solve_univariate_inequality
x = symbols('x', real=True)
O = -0.25*x**2 + 10*x - 75
print('Løser O(x) > 0')
print('O(x) =', O)
print('Løsningsmengde:', solve_univariate_inequality(O > 0, x))
for test in [10, 20, 30]:
    print('x =', test, 'gir O(x) =', O.subs(x, test))
Kjøring gir:
Løser O(x) > 0
O(x) = -0.25*x**2 + 10*x - 75
Løsningsmengde: (10.0 < x) & (x < 30.0)
x = 10 gir O(x) = 0
x = 20 gir O(x) = 25
x = 30 gir O(x) = 0
Fasit: \(10
Del 1 · Oppgave 7aVekstfart fra graf

Oppgave 7a

Oppgave:

Figuren viser grafen til \(f\). Bestem gjennomsnittlig vekstfart i intervallet \([-1,2]\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Les av punktene

Fra grafen leser vi \(f\left(-1\right)=5\) og \(f\left(2\right)=8\).

Steg 2 — Bruk formelen

\[\dfrac{f\left(2\right)-f\left(-1\right)}{2-\left(-1\right)}\]

Steg 3 — Sett inn

\[\dfrac{8-5}{3}=1\]

Steg 4 — Tolk

Funksjonsverdien øker i gjennomsnitt med \(1\) per \(x\)-enhet i intervallet.

Steg 5 — Kontroll mot graf

Grafen går fra omtrent \(5\) til omtrent \(8\), altså opp \(3\) på bredde \(3\).

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å bruke tangentens stigningstall i stedet for sekantens stigningstall.

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
GjennomsnittligVekstfart(f,-1,2)
\(1\)
Fasit: Gjennomsnittlig vekstfart er \(1\).
Del 1 · Oppgave 7bDerivasjon fra graf

Oppgave 7b

Oppgave:

Bestem \(f^{\prime}\left(-1\right)\) og \(f^{\prime}\left(1\right)\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Bruk tangenten ved \(x=-1\)

Den røde tangenten går gjennom \(\left(-1,5\right)\) og omtrent \(\left(0,9\right)\).

Steg 2 — Finn stigningstallet

\[f^{\prime}\left(-1\right)=\dfrac{9-5}{0-\left(-1\right)}=4\]

Steg 3 — Se på toppunktet

Grafen har toppunkt ved \(x=1\). Der er tangenten horisontal.

Steg 4 — Bruk horisontal tangent

\[f^{\prime}\left(1\right)=0\]

Steg 5 — Tolk

Grafen øker ved \(x=-1\), men har momentant null vekst i toppunktet.

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å bruke gjennomsnittlig vekstfart fra a som \(f^{\prime}\left(-1\right)\).

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
Stigning(t)
\(4\)
2
Ekstremalpunkt(f)
\(x=1\Rightarrow f^{\prime}\left(1\right)=0\)
Fasit: \(f^{\prime}\left(-1\right)=4\) og \(f^{\prime}\left(1\right)=0\).
Del 1 · Oppgave 7cFortegnslinjer

Oppgave 7c

Oppgave:

Tegn fortegnslinja til \(f\left(x\right)\) og til \(f^{\prime}\left(x\right)\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Les nullpunktene til \(f\)

Grafen skjærer \(x\)-aksen ved omtrent \(x=-2\) og \(x=4\).

Steg 2 — Fortegn for \(f\)

Grafen ligger under aksen før \(-2\), over aksen mellom \(-2\) og \(4\), og under aksen etter \(4\).

Steg 3 — Les toppunktet

Grafen øker fram til \(x=1\) og avtar etter \(x=1\).

Steg 4 — Fortegn for \(f^{\prime}\)

Da er \(f^{\prime}\left(x\right)>0\) for \(x<1\), \(f^{\prime}\left(1\right)=0\), og \(f^{\prime}\left(x\right)<0\) for \(x>1\).

Steg 5 — Skriv som linjer

\[f:\ -\ |_{-2}\ 0\ +\ |_{4}\ 0\ -\] \[f^{\prime}:\ +\ |_{1}\ 0\ -\]

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å blande fortegnslinja til funksjonen med fortegnslinja til den deriverte.

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
Nullpunkt(f)
\(x=-2\) og \(x=4\)
2
Toppunkt(f)
\(x=1\)
Fasit: \(f\) er positiv på \(\left(-2,4\right)\). \(f^{\prime}\) er positiv for \(x<1\) og negativ for \(x>1\).
Del 1 · Oppgave 8Areal og funksjon

Oppgave 8

Oppgave:

Funksjonen \(f\left(x\right)=-x^2+2x+8\). Grafen skjærer \(x\)-aksen i \(A\) og \(B\). Punktet \(C\left(t,f\left(t\right)\right)\) har \(x\)-koordinat mellom nullpunktene. Bestem \(t\) slik at arealet av trekanten \(ABC\) blir \(24\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Finn nullpunktene

\[-x^2+2x+8=0\Rightarrow x=-2\ \text{eller}\ x=4\]

Steg 2 — Finn grunnlinjen

Avstanden mellom \(-2\) og \(4\) er \(6\).

Steg 3 — Finn høyden

Siden \(C\) ligger på grafen mellom nullpunktene, er høyden \(f\left(t\right)\).

Steg 4 — Bruk arealformelen

\[\dfrac12\cdot6\cdot f\left(t\right)=24\Rightarrow f\left(t\right)=8\]

Steg 5 — Løs for \(t\)

\[-t^2+2t+8=8\Rightarrow -t^2+2t=0\Rightarrow t\left(2-t\right)=0\]

Steg 6 — Kontroller intervallet

Begge løsningene \(t=0\) og \(t=2\) ligger mellom \(-2\) og \(4\).

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å bruke \(t\) som høyde i trekanten. Høyden er \(f\left(t\right)\), ikke \(t\).

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
Løs(1/2*6*(-t^2+2t+8)=24)
\(t=0 \lor t=2\)

Kontroll (Python)

💻 Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve
x, t = symbols('x t')
f = -x**2 + 2*x + 8
nullpunkter = solve(Eq(f, 0), x)
base = max(nullpunkter) - min(nullpunkter)
likning = Eq((base * (-t**2 + 2*t + 8))/2, 24)
losninger = solve(likning, t)
print('Nullpunkter:', nullpunkter)
print('Grunnlinje:', base)
print('Areal-likning:', likning)
print('Løsninger for t:', losninger)
for verdi in losninger:
    print('t =', verdi, 'gir f(t) =', (-t**2 + 2*t + 8).subs(t, verdi))
Kjøring gir:
Nullpunkter: [-2, 4]
Grunnlinje: 6
Areal-likning: Eq(3*(-t**2 + 2*t + 8), 24)
Løsninger for t: [0, 2]
t = 0 gir f(t) = 8
t = 2 gir f(t) = 8
Fasit: \(t=0\) eller \(t=2\).

Del 2 — med hjelpemidler

Del 2 · Oppgave 1Likningssystem med CAS

Oppgave 1

Oppgave:

Familien Vik: to voksne og tre barn betalte 315 kr. Familien Strand: fire voksne og åtte barn fikk 30 % rabatt og betalte 504 kr. Sett opp et likningssystem, og bruk CAS til å bestemme ordinær voksenpris og barnepris.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Definer variabler

La \(v\) være ordinær voksenpris og \(b\) ordinær barnepris.

Steg 2 — Familien Vik

\[2v+3b=315\]

Steg 3 — Familien Strand før rabatt

Etter 30 % rabatt betaler de 70 % av ordinær pris: \[0{,}70\left(4v+8b\right)=504\]

Steg 4 — Forenkle Strand-likningen

\[4v+8b=720\]

Steg 5 — Løs systemet

Systemet gir \(b=45\) og \(v=90\).

Steg 6 — Kontroll

\(2\cdot90+3\cdot45=315\), og \(0{,}70\left(4\cdot90+8\cdot45\right)=504\).

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å sette \(4v+8b=504\) og glemme rabatten.

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
Løs({2v+3b=315,0.70(4v+8b)=504},{v,b})
\(v=90,\ b=45\)

Kontroll (Python)

💻 Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve
v, b = symbols('v b')
system = [Eq(2*v + 3*b, 315), Eq(0.70*(4*v + 8*b), 504)]
losning = solve(system, (v,b))
print('Likningssystem:')
for likning in system:
    print(' ', likning)
print('Løsning:', losning)
print('Voksenpris:', losning[v], 'kr')
print('Barnepris:', losning[b], 'kr')
print('Kontroll Vik:', 2*losning[v] + 3*losning[b])
print('Kontroll Strand etter rabatt:', 0.70*(4*losning[v] + 8*losning[b]))
Kjøring gir:
Likningssystem:
  Eq(3*b + 2*v, 315)
  Eq(5.6*b + 2.8*v, 504)
Løsning: {b: 45.0000000000000, v: 90.0000000000000}
Voksenpris: 90.0000000000000 kr
Barnepris: 45.0000000000000 kr
Kontroll Vik: 315.000000000000
Kontroll Strand etter rabatt: 504.000000000000
Fasit: Voksenbillett koster \(90\) kr, og barnebillett koster \(45\) kr.
Del 2 · Oppgave 2aBinomisk sannsynlighet

Oppgave 2a

Oppgave:

Sannsynligheten for gul blomst er \(p=0{,}4\). Astrid kjøper ti planter. Bestem sannsynligheten for at halvparten får gule blomster.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Definer variabel

La \(X\) være antall planter med gule blomster. Da er \(X\sim\operatorname{Bin}\left(10,0{,}4\right)\).

Steg 2 — Halvparten av ti

Halvparten betyr \(X=5\).

Steg 3 — Bruk binomisk formel

\[P\left(X=5\right)=inom{10}{5}\cdot0{,}4^5\cdot0{,}6^5\]

Steg 4 — Regn ut

\[P\left(X=5\right)pprox0{,}2007\]

Steg 5 — Tolk

Sannsynligheten er omtrent \(20{,}1\ \%\).

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å bruke \(0{,}5\) som sannsynlighet fordi oppgaven sier «halvparten».

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
Binomial(10,0.4,5)
\(0{,}2006581248\)

Kontroll (Python)

💻 Python-kontroll

from math import comb
n = 10
p = 0.4
k = 5
sannsynlighet = comb(n,k) * p**k * (1-p)**(n-k)
print('Modell: X ~ Bin(10, 0.4)')
print('k:', k)
print('Kombinasjoner C(10,5):', comb(n,k))
print('Sannsynlighet:', sannsynlighet)
print('Prosent:', sannsynlighet*100)
Kjøring gir:
Modell: X ~ Bin(10, 0.4)
k: 5
Kombinasjoner C(10,5): 252
Sannsynlighet: 0.2006581248
Prosent: 20.06581248
Fasit: \(P\left(X=5\right)pprox0{,}2007\).
Del 2 · Oppgave 2bBinomisk sannsynlighet

Oppgave 2b

Oppgave:

Bestem sannsynligheten for at flere enn fem av plantene får gule blomster.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Oversett hendelsen

«Flere enn fem» betyr \(X\ge6\).

Steg 2 — Skriv summen

\[P\left(X>5\right)=\sum_{k=6}^{10}inom{10}{k}0{,}4^k0{,}6^{10-k}\]

Steg 3 — Bruk digitalt verktøy

Dette er en hale i binomisk fordeling.

Steg 4 — Regn ut

\[P\left(X>5\right)pprox0{,}1662\]

Steg 5 — Tolk

Sannsynligheten er omtrent \(16{,}6\ \%\).

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å regne med \(X=5\) selv om oppgaven sier flere enn fem.

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
1-BinomialKumulativ(10,0.4,5)
\(0{,}1662386176\)

Kontroll (Python)

💻 Python-kontroll

from math import comb
n = 10
p = 0.4
bidrag = []
for k in range(6, 11):
    pk = comb(n,k)*p**k*(1-p)**(n-k)
    bidrag.append(pk)
    print('P(X =', k, ') =', pk)
print('P(X > 5) =', sum(bidrag))
Kjøring gir:
P(X = 6 ) = 0.11147673600000003
P(X = 7 ) = 0.04246732800000001
P(X = 8 ) = 0.010616832000000005
P(X = 9 ) = 0.0015728640000000007
P(X = 10 ) = 0.00010485760000000006
P(X > 5) = 0.16623861760000005
Fasit: \(P\left(X>5\right)pprox0{,}1662\).
Del 2 · Oppgave 2cKombinatorikk

Oppgave 2c

Oppgave:

Stian har fire like gule planter og seks like røde planter. De skal plantes på én rekke. På hvor mange ulike måter kan han plassere plantene med de gule blomstene?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Forstå hva som skiller plasseringene

Plantene med samme farge er like. Det eneste som betyr noe er hvilke fire av ti posisjoner som får gule planter.

Steg 2 — Velg posisjoner

Vi velger \(4\) posisjoner av \(10\).

Steg 3 — Bruk kombinasjoner

\[inom{10}{4}\]

Steg 4 — Regn ut

\[inom{10}{4}=210\]

Steg 5 — Tolk

Når gule posisjoner er valgt, er de røde automatisk bestemt.

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å bruke \(10!\) selv om mange planter er like.

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
nCr(10,4)
\(210\)

Kontroll (Python)

💻 Python-kontroll

from math import comb
antall = comb(10,4)
print('Velg 4 gule posisjoner av 10:')
print('C(10,4) =', antall)
Kjøring gir:
Velg 4 gule posisjoner av 10:
C(10,4) = 210
Fasit: \(210\) ulike plasseringer.
Del 2 · Oppgave 3aLineær programmering

Oppgave 3a

Oppgave:

Forklar at ulikhetene \(x\ge0\), \(y\ge0\), \(10{,}49x+7{,}40y\le600\), \(0{,}205x+0{,}001y\le8\), \(0{,}03x+0{,}424y\le15\) må gjelde.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Trekk fra grovbrødet

Fire brødskiver veier \(200\) g. Brødet gir \(1800\) kJ, \(4\) g fett og \(65\) g karbohydrater.

Steg 2 — Finn resterende grenser

Det er igjen \(600\) kJ, \(8\) g fett og \(15\) g karbohydrater.

Steg 3 — Regn per gram pålegg

Makrell gir \(10{,}49\) kJ/g, \(0{,}205\) g fett/g og \(0{,}03\) g karbohydrat/g. Syltetøy gir \(7{,}40\), \(0{,}001\) og \(0{,}424\).

Steg 4 — Sett opp ressursulikheter

Dermed får vi energi-, fett- og karbohydratulikhetene i oppgaven.

Steg 5 — Ikke-negative mengder

Siden \(x\) og \(y\) er gram mat, må \(x\ge0\) og \(y\ge0\).

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å glemme at tabellen er per \(100\) gram.

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
200/100*900
\(1800\)
2
2400-1800
\(600\)
3
12-4
\(8\)
4
80-65
\(15\)
Fasit: Ulikhetene følger av de resterende grensene etter \(200\) g grovbrød.
Del 2 · Oppgave 3bLineær programmering

Oppgave 3b

Oppgave:

Skraver området som ulikhetene beskriver i et koordinatsystem.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Tegn aksene

Siden \(x\ge0\) og \(y\ge0\), arbeider vi i første kvadrant.

Steg 2 — Tegn energilinjen

\[10{,}49x+7{,}40y=600\]

Steg 3 — Tegn fettlinjen

\[0{,}205x+0{,}001y=8\]

Steg 4 — Tegn karbohydratlinjen

\[0{,}03x+0{,}424y=15\]

Steg 5 — Skraver under alle grensene

Det lovlige området ligger i første kvadrant og under alle tre næringsgrensene.

Steg 6 — Viktige hjørner

Relevante hjørner er omtrent \(\left(0,0\right)\), \(\left(39{,}0,0\right)\), \(\left(38{,}9,25{,}9\right)\), \(\left(33{,}9,33{,}0\right)\) og \(\left(0,35{,}4\right)\).

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å skravere over en maksimalgrense i stedet for under.

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
Skjæring(10.49x+7.40y=600,0.205x+0.001y=8)
\(\left(38{,}9,25{,}9\right)\)
2
Skjæring(10.49x+7.40y=600,0.03x+0.424y=15)
\(\left(33{,}9,33{,}0\right)\)

Kontroll (Python)

💻 Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve
x, y = symbols('x y')
E = Eq(10.49*x + 7.40*y, 600)
F = Eq(0.205*x + 0.001*y, 8)
K = Eq(0.03*x + 0.424*y, 15)
print('Skjæring energi/fett:', solve([E,F], (x,y)))
print('Skjæring energi/karbohydrat:', solve([E,K], (x,y)))
print('x-akse med fett:', 8/0.205)
print('y-akse med karbohydrat:', 15/0.424)
Kjøring gir:
Skjæring energi/fett: {x: 38.8978499976768, y: 25.9407504762663}
Skjæring energi/karbohydrat: {x: 33.9347241679603, y: 32.9763166862292}
x-akse med fett: 39.02439024390244
y-akse med karbohydrat: 35.37735849056604
Fasit: Det skraverte området er fellesområdet i første kvadrant under de tre ressurslinjene.
Del 2 · Oppgave 3cLineær optimering

Oppgave 3c

Oppgave:

Morten ønsker høyest mulig proteininnhold. Hvor mange gram syltetøy kan han da spise?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Lag målfunksjonen

Protein fra pålegg er \[P\left(x,y\right)=0{,}134x+0{,}003y.\]

Steg 2 — Bruk hjørneprinsippet

Maksimum for en lineær målfunksjon finnes i et hjørne av det skraverte området.

Steg 3 — Test relevante hjørner

Særlig må vi teste skjæringen mellom energi- og fettgrensen, fordi makrell gir mye protein men også mye fett.

Steg 4 — Beregn maksimum

Maksimum oppnås ved omtrent \(x=38{,}9\) og \(y=25{,}9\).

Steg 5 — Svar på spørsmålet

Spørsmålet ber om syltetøy, altså \(y\). Morten kan spise omtrent \(26\) g syltetøy.

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å maksimere mengden syltetøy i stedet for proteininnholdet.

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
Maksimer(0.134x+0.003y,{ulikhetene})
\(\left(x,y\right)pprox\left(38{,}9,25{,}9\right)\)

Kontroll (Python)

💻 Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve
x, y = symbols('x y')
E = Eq(10.49*x + 7.40*y, 600)
F = Eq(0.205*x + 0.001*y, 8)
K = Eq(0.03*x + 0.424*y, 15)
punkter = [(0,0), (8/0.205,0), (0,15/0.424)]
for lik1, lik2 in [(E,F), (E,K)]:
    sol = solve([lik1, lik2], (x,y))
    punkter.append((float(sol[x]), float(sol[y])))
print('Tester hjørner:')
beste = None
for px, py in punkter:
    energi = 10.49*px + 7.40*py
    fett = 0.205*px + 0.001*py
    karb = 0.03*px + 0.424*py
    if energi <= 600 + 1e-9 and fett <= 8 + 1e-9 and karb <= 15 + 1e-9:
        protein = 0.134*px + 0.003*py
        print((round(px,3), round(py,3)), 'protein =', round(protein,4))
        if beste is None or protein > beste[0]:
            beste = (protein, px, py)
print('Beste punkt:', beste)
print('Syltetøy i gram:', beste[2])
Kjøring gir:
Tester hjørner:
(0, 0) protein = 0.0
(39.024, 0) protein = 5.2293
(0, 35.377) protein = 0.1061
(38.898, 25.941) protein = 5.2901
(33.935, 32.976) protein = 4.6462
Beste punkt: (5.29013415111748, 38.8978499976768, 25.9407504762663)
Syltetøy i gram: 25.9407504762663
Fasit: Morten kan spise omtrent \(25{,}9\) g syltetøy, altså omtrent \(26\) g.
Del 2 · Oppgave 4aRegresjon

Oppgave 4a

Oppgave:

Bruk regresjon til å lage et tredjegradspolynom \(g\) som kan brukes som modell for antall elg.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Velg \(x\)-verdier

Siden \(x\) er år etter 2007, bruker vi \(x=0,2,4,6,8,10\).

Steg 2 — Legg inn data

Punktene er \(\left(0,400\right)\), \(\left(2,650\right)\), \(\left(4,1100\right)\), \(\left(6,1850\right)\), \(\left(8,2400\right)\), \(\left(10,3000\right)\).

Steg 3 — Velg kubisk regresjon

Vi bruker tredjegradsregresjon fordi oppgaven ber om et tredjegradspolynom.

Steg 4 — Les av modellen

En regresjon gir omtrent \[g\left(x\right)=-2{,}60x^3+48{,}66x^2+32{,}74x+400.\]

Steg 5 — Tolk

Modellen beskriver økende bestand i perioden 2007–2017, men skal ikke brukes ukritisk langt utenfor dataintervallet.

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å bruke årstallene 2007, 2009, ... direkte uten å omkode til år etter 2007.

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
RegPoly({(0,400),(2,650),(4,1100),(6,1850),(8,2400),(10,3000)},3)
\(g\left(x\right)pprox-2{,}604x^3+48{,}661x^2+32{,}738x+400\)

Kontroll (Python)

💻 Python-kontroll

import numpy as np
x = np.array([0, 2, 4, 6, 8, 10], dtype=float)
y = np.array([400, 650, 1100, 1850, 2400, 3000], dtype=float)
koeff = np.polyfit(x, y, 3)
print('Koeffisienter [x^3, x^2, x, konstant]:')
print(koeff)
print('Regresjonsmodell:')
print(f'g(x) = {koeff[0]:.4f}x^3 + {koeff[1]:.4f}x^2 + {koeff[2]:.4f}x + {koeff[3]:.4f}')
Kjøring gir:
Koeffisienter [x^3, x^2, x, konstant]:
[ -2.60416667  48.66071429  32.73809524 400.        ]
Regresjonsmodell:
g(x) = -2.6042x^3 + 48.6607x^2 + 32.7381x + 400.0000
Fasit: \(g\left(x\right)pprox-2{,}60x^3+48{,}66x^2+32{,}74x+400\).
Del 2 · Oppgave 4bEksponentiell modell

Oppgave 4b

Oppgave:

Forklar at elgbestanden etter 2021 er gitt ved \(h\left(x\right)=3330\cdot0{,}96^{x-14}\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Finn starttidspunktet

Året 2021 er \(14\) år etter 2007, altså \(x=14\).

Steg 2 — Finn startverdien

Modellen \(f\) gir omtrent \(f\left(14\right)=3330\).

Steg 3 — Tolke nedgang på 4 %

En årlig nedgang på \(4\ \%\) betyr at bestanden multipliseres med \(0{,}96\) hvert år.

Steg 4 — Antall år etter 2021

Når \(x\) er år etter 2007, er antall år etter 2021 lik \(x-14\).

Steg 5 — Sett sammen modellen

Da blir \[h\left(x\right)=3330\cdot0{,}96^{x-14}.\]

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å bruke \(0{,}04\) som vekstfaktor i stedet for \(0{,}96\).

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
f(14)
\(3329{,}6pprox3330\)
2
3330*0.96^(x-14)
\(h\left(x\right)\)

Kontroll (Python)

💻 Python-kontroll

from sympy import symbols
x = symbols('x')
f = -2.6*x**3 + 49*x**2 + 33*x + 398
print('f(14) =', f.subs(x, 14))
print('Vekstfaktor ved 4 prosent nedgang:', 1 - 0.04)
print('Modell etter 2021: h(x) = 3330 * 0.96**(x-14)')
Kjøring gir:
f(14) = 3329.60000000000
Vekstfaktor ved 4 prosent nedgang: 0.96
Modell etter 2021: h(x) = 3330 * 0.96**(x-14)
Fasit: \(h\left(x\right)=3330\cdot0{,}96^{x-14}\).
Del 2 · Oppgave 4cGraftegning

Oppgave 4c

Oppgave:

Bruk graftegner til å tegne en graf som viser elgbestanden mellom 2007 og 2030.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Bruk riktig intervall

Fra 2007 til 2030 er \(0\le x\le23\).

Steg 2 — Tegn \(f\) først

Bruk \(f\left(x\right)=-2{,}6x^3+49x^2+33x+398\) for \(0\le x\le14\).

Steg 3 — Tegn \(h\) etterpå

Bruk \(h\left(x\right)=3330\cdot0{,}96^{x-14}\) for \(14\le x\le23\).

Steg 4 — Bruk delt funksjon

I GeoGebra kan dette tegnes med \(\operatorname{Funksjon}\)-kommandoer for hvert intervall.

Steg 5 — Tolk grafen

Grafen stiger fram mot rundt 2020 og avtar etter 2021.

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å tegne \(h\) også før 2021.

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
Funksjon(-2.6x^3+49x^2+33x+398,0,14)
graf for 2007–2021
2
Funksjon(3330*0.96^(x-14),14,23)
graf for 2021–2030

Kontroll (Python)

💻 Python-kontroll

from sympy import symbols
x = symbols('x')
def f(x):
    return -2.6*x**3 + 49*x**2 + 33*x + 398
def h(x):
    return 3330 * 0.96**(x-14)
print('År, x, modellverdi')
for year in [2007, 2011, 2017, 2021, 2025, 2030]:
    xx = year - 2007
    verdi = f(xx) if xx <= 14 else h(xx)
    print(year, xx, round(verdi, 1))
Kjøring gir:
År, x, modellverdi
2007 0 398.0
2011 4 1164.4
2017 10 3028.0
2021 14 3329.6
2025 18 2823.1
2030 23 2306.1
Fasit: Tegn \(f\) på \([0,14]\) og \(h\) på \([14,23]\).
Del 2 · Oppgave 4dMaksimum

Oppgave 4d

Oppgave:

I hvilket år er elgbestanden størst ifølge modellene \(f\) og \(h\)?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Maksimum før 2021

Vi finner toppunktet til \(f\) på \([0,14]\).

Steg 2 — Deriver \(f\)

\[f^{\prime}\left(x\right)=-7{,}8x^2+98x+33\]

Steg 3 — Løs \(f^{\prime}\left(x\right)=0\)

I intervallet får vi \(xpprox12{,}89\).

Steg 4 — Etter 2021

\(h\) avtar fordi vekstfaktoren \(0{,}96<1\), så den får størst verdi ved \(x=14\).

Steg 5 — Sammenlikn

\(f\left(12{,}89\right)pprox3396\), som er større enn \(h\left(14\right)=3330\).

Steg 6 — Oversett til år

\(2007+12{,}89pprox2019{,}89\), altså rundt årsskiftet 2019/2020. Som kalenderår: 2020.

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å svare 2021 fordi \(h\) starter ved 3330, uten å sjekke toppunktet til \(f\).

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
Ekstremalpunkt(-2.6x^3+49x^2+33x+398,0,14)
\(xpprox12{,}89\)
2
2007+12.89
\(2019{,}89\)

Kontroll (Python)

💻 Python-kontroll

from sympy import symbols, diff, solve
x = symbols('x')
f = -2.6*x**3 + 49*x**2 + 33*x + 398
kritiske = solve(diff(f,x), x)
print('f'(x) =', diff(f,x))
print('Kritiske punkter:', kritiske)
for xx in kritiske + [0, 14]:
    if xx.is_real:
        print('x =', float(xx), 'år =', 2007 + float(xx), 'bestand =', float(f.subs(x, xx)))
print('h avtar fordi 0.96 < 1')
Kjøring gir:
f'(x) = -7.8*x**2 + 98*x + 33
Kritiske punkter: [-0.328163354485975, 12.8922659185885]
x = -0.3281633544859748 år = 2006.671836645514 bestand = 392.55757323126496
x = 12.8922659185885 år = 2019.8922659185885 bestand = 3396.401685297075
x = 0.0 år = 2007.0 bestand = 398.0
x = 14.0 år = 2021.0 bestand = 3329.5999999999995
h avtar fordi 0.96 < 1
Fasit: Bestanden er størst rundt årsskiftet 2019/2020, altså i praksis **2020**.
Del 2 · Oppgave 4eModell og ulikhet

Oppgave 4e

Oppgave:

I hvilke år mellom 2007 og 2030 vil elgbestanden være på over 3000 dyr ifølge modellene \(f\) og \(h\)?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi identifiserer metoden, gjør regningen kontrollert, tolker svaret og sjekker resultatet digitalt der det er nyttig.

Steg 1 — Løs for \(f\)

For \(0\le x\le14\) løser vi \(f\left(x\right)>3000\).

Steg 2 — Finn grense før 2021

Likningen \(f\left(x\right)=3000\) gir relevant løsning \(xpprox9{,}88\). Dermed er \(f>3000\) fra litt før 2017 til 2021.

Steg 3 — Løs for \(h\)

For \(14\le x\le23\) løser vi \(3330\cdot0{,}96^{x-14}>3000\).

Steg 4 — Finn grense etter 2021

Likningen \(h\left(x\right)=3000\) gir \(xpprox16{,}56\), altså midt i 2023.

Steg 5 — Samle intervallet

Bestanden er over 3000 for \(9{,}88

Steg 6 — Oversett til år

Dette svarer omtrent til fra slutten av 2016 til midten av 2023. Hele kalenderår som tydelig ligger over 3000: 2017–2023, der 2023 gjelder fram til krysningspunktet.

Tolkning

Svaret er gitt med riktig matematisk modell og med kontroll av at betingelsene i oppgaven er oppfylt.

Vanlig feil: Å bruke bare tabellårene og overse at modellene gjelder kontinuerlig mellom årstallene.

Kontroll (GeoGebra CAS)

GeoGebra · CAS
1
Løs(-2.6x^3+49x^2+33x+398>3000,0<=x<=14)
\(x>9{,}88\)
2
Løs(3330*0.96^(x-14)>3000,14<=x<=23)
\(x<16{,}56\)

Kontroll (Python)

💻 Python-kontroll

from sympy import symbols, nroots
import math
x = symbols('x')
f = -2.6*x**3 + 49*x**2 + 33*x + 398
rotter = nroots(f - 3000)
print('Røtter for f(x)=3000:')
for r in rotter:
    print(r)
x_start = 9.88155588391105
x_slutt = 14 + math.log(3000/3330)/math.log(0.96)
print('Start x:', x_start, 'år:', 2007 + x_start)
print('Slutt x:', x_slutt, 'år:', 2007 + x_slutt)
for year in range(2016, 2025):
    xx = year - 2007
    verdi = (-2.6*xx**3 + 49*xx**2 + 33*xx + 398) if xx <= 14 else 3330*0.96**(xx-14)
    print(year, round(verdi,1), 'over 3000?', verdi > 3000)
Kjøring gir:
Røtter for f(x)=3000:
-6.53439233656410
9.88155588391105
15.4989902988069
Start x: 9.88155588391105 år: 2016.881555883911
Slutt x: 16.556465369972578 år: 2023.5564653699725
2016 2835.2 over 3000? False
2017 3028.0 over 3000? True
2018 3199.2 over 3000? True
2019 3333.6 over 3000? True
2020 3395.8 over 3000? True
2021 3329.6 over 3000? True
2022 3196.8 over 3000? True
2023 3068.9 over 3000? True
2024 2946.2 over 3000? False
Fasit: Omtrent fra slutten av 2016 til midten av 2023. Som år: **2017–2023**, med 2023 bare fram til omtrent midt i året.