S1 eksamenVår 2016

Matematikk S1 eksamen – vår 2016

ifingo
Norsk (Bokmål)

ifingo · løsningsforslag

Matematikk S1 eksamen vår 2016 – løsningsforslag

Komplett, originalt løsningsforslag på bokmål. Hver deloppgave har transkribert oppgavetekst, trinnvis løsning, tolkning, vanlig feil og digital kontroll med GeoGebra CAS og Python.

Del 1 — uten hjelpemidler

Del 1 · Oppgave 1aAndregradslikning

Oppgave 1a

Oppgave:

Løs likningen \(x^2-3x+2=0\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Se etter faktorisering

Vi trenger to tall med produkt \(2\) og sum \(-3\). Tallene er \(-1\) og \(-2\).

Steg 2 — Faktoriser

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

Steg 3 — Bruk nullproduktregelen

Når et produkt er null, må minst én av faktorene være null.

Steg 4 — Løs faktorene

\[x-1=0 \Rightarrow x=1\quad \text{eller}\quad x-2=0 \Rightarrow x=2\]

Steg 5 — Kontroller ved innsetting

\(1^2-3\cdot1+2=0\) og \(2^2-3\cdot2+2=0\).

Vanlig feil: Å bytte fortegn i faktorene og skrive \(\left(x+1\right)\left(x+2\right)\).

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Faktoriser(x^2-3x+2)
\(\left(x-1\right)\left(x-2\right)\)
2
Løs(x^2-3x+2=0)
\(x=1 \lor x=2\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve, factor, simplify
x = symbols('x')
uttrykk = x**2 - 3*x + 2
print('Faktorisert uttrykk:', factor(uttrykk))
losninger = solve(Eq(uttrykk, 0), x)
print('Løsninger:', losninger)
for verdi in losninger:
    print(f'Kontroll for x = {verdi}:', simplify(uttrykk.subs(x, verdi)))
Fasit: \(x=1\) eller \(x=2\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 1bLogaritmelikning

Oppgave 1b

Oppgave:

Løs likningen \(\lg\left(4x+3\right)=\lg 7\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Bruk at logaritmen er én-entydig

Når \(\lg A=\lg B\) og begge uttrykkene er positive, må \(A=B\).

Steg 2 — Sjekk definisjonskrav

Vi må ha \(4x+3>0\), altså \(x>-\dfrac{3}{4}\).

Steg 3 — Fjern logaritmen

\[4x+3=7\]

Steg 4 — Løs likningen

\[4x=4 \Rightarrow x=1\]

Steg 5 — Kontroller definisjonsmengden

For \(x=1\) er \(4x+3=7>0\), så løsningen er gyldig.

Vanlig feil: Å dele på \(\lg\) som om det var en faktor. Logaritmen er en funksjon, ikke et tall som står ganget med uttrykket.

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Løs(lg(4x+3)=lg(7))
\(x=1\)
2
4*1+3
\(7\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve, log, simplify
x = symbols('x')
likning = Eq(log(4*x + 3, 10), log(7, 10))
losninger = solve(likning, x)
print('Løsninger:', losninger)
for verdi in losninger:
    venstre = log(4*verdi + 3, 10)
    hoyre = log(7, 10)
    print(f'x = {verdi}, venstre side =', venstre)
    print(f'x = {verdi}, høyre side   =', hoyre)
    print('Differanse:', simplify(venstre - hoyre))
Fasit: \(x=1\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 2aAlgebra

Oppgave 2a

Oppgave:

Skriv uttrykket så enkelt som mulig: \(\left(2x-3\right)^2-3\left(x-2\right)^2+\left(x-1\right)\left(x+1\right)\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Utvid første kvadrat

\[\left(2x-3\right)^2=4x^2-12x+9\]

Steg 2 — Utvid andre kvadrat med faktoren \(-3\)

\[-3\left(x-2\right)^2=-3\left(x^2-4x+4\right)=-3x^2+12x-12\]

Steg 3 — Bruk konjugatsetningen

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

Steg 4 — Samle ledd

\[4x^2-12x+9-3x^2+12x-12+x^2-1=2x^2-4\]

Steg 5 — Eventuell faktorisering

Uttrykket kan også skrives som \(2\left(x^2-2\right)\).

Vanlig feil: Å glemme at hele \(\left(x-2\right)^2\) skal multipliseres med \(-3\).

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Utvid((2x-3)^2-3(x-2)^2+(x-1)(x+1))
\(2x^2-4\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, expand, factor
x = symbols('x')
uttrykk = (2*x - 3)**2 - 3*(x - 2)**2 + (x - 1)*(x + 1)
print('Opprinnelig uttrykk:', uttrykk)
print('Utvidet uttrykk:', expand(uttrykk))
print('Faktorisert form:', factor(expand(uttrykk)))
Fasit: \(2x^2-4\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 2bPotensregler

Oppgave 2b

Oppgave:

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

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Flytt negativ potens

Å dele på \(\left(a^3b\right)^{-2}\) er det samme som å multiplisere med \(\left(a^3b\right)^2\).

Steg 2 — Skriv om

\[\dfrac{a^2b^3}{\left(a^3b\right)^{-2}}=a^2b^3\left(a^3b\right)^2\]

Steg 3 — Bruk potens av produkt

\[\left(a^3b\right)^2=a^6b^2\]

Steg 4 — Multipliser potenser med samme grunntall

\[a^2b^3\cdot a^6b^2=a^{8}b^{5}\]

Steg 5 — Oppgi forutsetning

Uttrykket forutsetter at \(a e0\) og \(b e0\).

Vanlig feil: Å gjøre negativ eksponent om til negativt tall. \(a^{-2}\) betyr \(1/a^2\), ikke \(-a^2\).

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Forenkle(a^2 b^3/(a^3 b)^(-2))
\(a^8b^5\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, simplify
a, b = symbols('a b', nonzero=True)
uttrykk = a**2*b**3 / (a**3*b)**(-2)
print('Opprinnelig uttrykk:', uttrykk)
print('Forenklet uttrykk:', simplify(uttrykk))
Fasit: \(a^8b^5\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 3aLikningssystem

Oppgave 3a

Oppgave:

Et rektangel med sider \(x\) og \(y\) har areal 6 og omkrets 11. Sett opp et likningssystem som svarer til opplysningene.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Oversett areal

Arealet til et rektangel er lengde ganget med bredde: \(xy\).

Steg 2 — Bruk arealopplysningen

Siden arealet er 6, får vi \[xy=6\]

Steg 3 — Oversett omkrets

Omkretsen er summen av alle sidene: \(2x+2y\).

Steg 4 — Bruk omkretsopplysningen

Siden omkretsen er 11, får vi \[2x+2y=11\]

Steg 5 — Sett systemet samlet

\[\begin{cases}xy=6\2x+2y=11\end{cases}\]

Vanlig feil: Å skrive \(x+y=11\). Omkretsen inneholder to sider av hver lengde.

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
x*y=6, 2x+2y=11
Likningssystemet

Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq
x, y = symbols('x y')
likning_1 = Eq(x*y, 6)
likning_2 = Eq(2*x + 2*y, 11)
print('Likning 1:', likning_1)
print('Likning 2:', likning_2)
Fasit: \(\begin{cases}xy=6\2x+2y=11\end{cases}\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 3bLikningssystem

Oppgave 3b

Oppgave:

Bestem lengden av sidene i rektangelet ved å løse likningssystemet.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Bruk omkretslikningen

Fra \(2x+2y=11\) får vi \(x+y=\dfrac{11}{2}\).

Steg 2 — Tenk røtter

Hvis to tall har sum \(\dfrac{11}{2}\) og produkt \(6\), er de røtter i likningen \[t^2-\dfrac{11}{2}t+6=0\]

Steg 3 — Fjern brøk

\[2t^2-11t+12=0\]

Steg 4 — Faktoriser

\[2t^2-11t+12=\left(2t-3\right)\left(t-4\right)\]

Steg 5 — Finn sidene

\[t=\dfrac{3}{2}\quad \text{eller}\quad t=4\]

Steg 6 — Kontroller

\(4\cdot \dfrac{3}{2}=6\), og \(2\cdot4+2\cdot\dfrac{3}{2}=11\).

Vanlig feil: Å avvise \(\dfrac{3}{2}\) fordi det er brøk. Sidelengder kan være desimaltall/brøker.

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Løs({x*y=6,2x+2y=11},{x,y})
\(\{x=4,y=\dfrac{3}{2}\}\lor\{x=\dfrac{3}{2},y=4\}\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve, simplify
x, y = symbols('x y')
losninger = solve((Eq(x*y, 6), Eq(2*x + 2*y, 11)), (x, y))
print('Løsninger for sidene:', losninger)
for L, B in losninger:
    print('Areal:', simplify(L*B))
    print('Omkrets:', simplify(2*L + 2*B))
Fasit: \(x=4\) og \(y=\dfrac{3}{2}\), eller omvendt (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 4Ulikhet

Oppgave 4

Oppgave:

Løs ulikheten \(-5x+x^2\le0\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Skriv leddene i vanlig rekkefølge

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

Steg 2 — Faktoriser

\[x^2-5x=x\left(x-5\right)\]

Steg 3 — Finn nullpunktene

\[x=0\quad \text{eller}\quad x=5\]

Steg 4 — Lag fortegnsdrøfting

Produktet \(x\left(x-5\right)\) er negativt eller null mellom nullpunktene.

Steg 5 — Ta med endepunktene

Siden ulikheten er \(\le0\), tar vi med \(0\) og \(5\).

Vanlig feil: Å snu intervallet fordi uttrykket har positiv \(x^2\)-koeffisient. Parabelen ligger under eller på x-aksen mellom nullpunktene.

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Løs(x^2-5x<=0)
\(0\le x\le5\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, solve_univariate_inequality
x = symbols('x', real=True)
ulikhet = x**2 - 5*x <= 0
print('Ulikhet:', ulikhet)
print('Løsningsmengde:', solve_univariate_inequality(ulikhet, x))
Fasit: \(0\le x\le5\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 5aKombinatorikk

Oppgave 5a

Oppgave:

Skriv opp de 7 første radene i Pascals talltrekant. Bestem \(\dbinom{7}{4}\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Skriv radene fra rad 0 til rad 6

De 7 første radene er \(1\), \(1\ 1\), \(1\ 2\ 1\), \(1\ 3\ 3\ 1\), \(1\ 4\ 6\ 4\ 1\), \(1\ 5\ 10\ 10\ 5\ 1\), \(1\ 6\ 15\ 20\ 15\ 6\ 1\).

Steg 2 — Bruk formel for binomialkoeffisient

\[\dbinom{7}{4}=\dfrac{7!}{4!\,3!}\]

Steg 3 — Forkort

\[\dfrac{7\cdot6\cdot5}{3\cdot2\cdot1}=35\]

Steg 4 — Koble til Pascals talltrekant

Tallet \(\dbinom{7}{4}\) ligger i rad 7 dersom vi starter med rad 0. Verdien er \(35\).

Steg 5 — Kontroll

Symmetrien gir \(\dbinom{7}{4}=\dbinom{7}{3}=35\).

Vanlig feil: Å blande antall rader i Pascal med øverste tall i \(\dbinom{7}{4}\).

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Binomial(7,4)
\(35\)

Python-kontroll

from math import comb
for n in range(7):
    rad = [comb(n, r) for r in range(n + 1)]
    print(f'Rad {n}:', rad)
print('C(7, 4) =', comb(7, 4))
Fasit: \(\dbinom{7}{4}=35\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 5bKombinatorikk

Oppgave 5b

Oppgave:

Beskriv en praktisk situasjon der du får bruk for \(\dbinom{7}{4}\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Tolk symbolet

\(\dbinom{7}{4}\) betyr antall måter å velge 4 objekter blant 7 når rekkefølgen ikke betyr noe.

Steg 2 — Lag en konkret situasjon

En klasse skal velge en komité på 4 elever blant 7 kandidater.

Steg 3 — Forklar hvorfor rekkefølge ikke betyr noe

De fire samme elevene gir samme komité uansett hvilken rekkefølge de blir valgt i.

Steg 4 — Bruk verdien fra a

Antall mulige komiteer er \(\dbinom{7}{4}=35\).

Steg 5 — Presiser modellen

Modellen passer bare hvis alle valg av 4 personer er mulige og ingen person kan velges mer enn én gang.

Vanlig feil: Å bruke \(7\cdot6\cdot5\cdot4\), som teller rekkefølger og derfor blir for stort.

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Binomial(7,4)
\(35\)

Python-kontroll

from math import comb, perm
print('Antall komiteer når rekkefølgen ikke betyr noe:', comb(7, 4))
print('Antall ordnede valg av 4 blant 7:', perm(7, 4))
print('Forskjellen viser hvorfor kombinasjon er riktig her.')
Fasit: En mulig situasjon er å velge 4 personer til en komité blant 7 kandidater; det kan gjøres på \(35\) måter (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 6aTelleprinsippet

Oppgave 6a

Oppgave:

En type pinkode består av fire siffer. Det er ikke lov å la koden begynne med 0. Hvor mange slike pinkoder finnes det?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Første siffer

Første siffer kan være \(1,2,\ldots,9\). Det gir 9 valg.

Steg 2 — De tre neste sifrene

Hvert av de tre neste sifrene kan være \(0,1,\ldots,9\), altså 10 valg hver.

Steg 3 — Bruk multiplikasjonsprinsippet

\[9\cdot10\cdot10\cdot10=9000\]

Steg 4 — Kontroller modellen

Siffer kan gjentas, siden oppgaven ikke sier at gjentakelser er forbudt i a.

Vanlig feil: Å bruke \(10^4\). Det teller også kodene som begynner med 0, og de er ikke lovlige.

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
9*10^3
\(9000\)

Python-kontroll

antall_forste = 9
antall_andre = 10
antall_tredje = 10
antall_fjerde = 10
totalt = antall_forste * antall_andre * antall_tredje * antall_fjerde
print('Antall valg for første siffer:', antall_forste)
print('Antall valg for hvert av de tre neste:', antall_andre)
print('Totalt antall pinkoder:', totalt)
Fasit: \(9000\) pinkoder (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 6bTelleprinsippet

Oppgave 6b

Oppgave:

Hvor mange pinkoder finnes det som ikke bruker samme siffer flere ganger?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Første siffer

Første siffer kan ikke være 0, så vi har 9 valg.

Steg 2 — Andre siffer

Når første siffer er brukt, er 9 sifre igjen. Nå kan 0 brukes.

Steg 3 — Tredje og fjerde siffer

Deretter er det 8 valg og 7 valg.

Steg 4 — Multipliser

\[9\cdot9\cdot8\cdot7=4536\]

Steg 5 — Kontroller rimelighet

Tallet er mindre enn \(9000\), fordi vi har lagt til en ekstra begrensning.

Vanlig feil: Å skrive \(9\cdot8\cdot7\cdot6\). Det glemmer at 0 er lov etter første plass.

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
9*9*8*7
\(4536\)

Python-kontroll

valg = [9, 9, 8, 7]
totalt = 1
for plass, antall in enumerate(valg, start=1):
    totalt *= antall
    print(f'Etter plass {plass}: {totalt} mulige delkoder')
print('Totalt uten gjentakelser:', totalt)
Fasit: \(4536\) pinkoder (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 7aRasjonal funksjon

Oppgave 7a

Oppgave:

Funksjonen \(g\) er gitt ved \(g\left(x\right)=\dfrac{ax+b}{x+c}\). Grafen har vertikal asymptote \(x=-1\), skjærer x-aksen i \(x=2\), og skjærer y-aksen i \(y=-4\). Bestem funksjonsuttrykket.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Bruk vertikal asymptote

Nevneren er null når \(x=-c\). Siden asymptoten er \(x=-1\), må \(c=1\).

Steg 2 — Bruk x-akseskjæring

Når grafen skjærer x-aksen ved \(x=2\), er telleren null: \(2a+b=0\).

Steg 3 — Bruk y-akseskjæring

\(g\left(0\right)=\dfrac{b}{c}=b\), siden \(c=1\). Vi får \(b=-4\).

Steg 4 — Finn \(a\)

Fra \(2a+b=0\) og \(b=-4\) får vi \(2a-4=0\), altså \(a=2\).

Steg 5 — Skriv funksjonen

\[g\left(x\right)=\dfrac{2x-4}{x+1}\]

Vanlig feil: Å tro at x-akseskjæringen kommer fra nevneren. Nullpunkter til rasjonale funksjoner kommer fra telleren, så lenge nevneren ikke samtidig er null.

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
c:=1
\(c=1\)
2
Løs({2a+b=0,b=-4},{a,b})
\(a=2,b=-4\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve, simplify
x, a, b, c = symbols('x a b c')
losning = solve((Eq(c, 1), Eq(2*a + b, 0), Eq(b/c, -4)), (a, b, c), dict=True)
print('Parametere:', losning)
g = (2*x - 4)/(x + 1)
print('Funksjonsuttrykk:', g)
print('x-akseskjæring, teller ved x=2:', simplify((2*x - 4).subs(x, 2)))
print('y-akseskjæring g(0):', simplify(g.subs(x, 0)))
Fasit: \(g\left(x\right)=\dfrac{2x-4}{x+1}\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 7bAsymptoter

Oppgave 7b

Oppgave:

Tegn grafen til \(g\) med asymptoter i et koordinatsystem.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Bruk funksjonen fra a

Vi tegner \(g\left(x\right)=\dfrac{2x-4}{x+1}\).

Steg 2 — Vertikal asymptote

Nevneren er null når \(x=-1\), så den vertikale asymptoten er \(x=-1\).

Steg 3 — Horisontal asymptote

Gradene i teller og nevner er like. Horisontal asymptote er forholdet mellom ledende koeffisienter: \(y=2\).

Steg 4 — Marker skjæringspunkter

Grafen går gjennom \(\left(2,0\right)\) og \(\left(0,-4\right)\).

Steg 5 — Tegn greinene

Grafen nærmer seg asymptotene uten å krysse den vertikale asymptoten.

Vanlig feil: Å tegne grafen sammenhengende gjennom \(x=-1\). Funksjonen er ikke definert der.

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Asymptote((2x-4)/(x+1))
\(x=-1,\ y=2\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, limit, oo, simplify
x = symbols('x')
g = (2*x - 4)/(x + 1)
print('g(x) =', g)
print('Vertikal asymptote: x = -1')
print('Grense mot uendelig:', limit(g, x, oo))
print('g(0) =', simplify(g.subs(x, 0)))
print('g(2) =', simplify(g.subs(x, 2)))
Fasit: Grafen har asymptotene \(x=-1\) og \(y=2\), og går gjennom \(\left(2,0\right)\) og \(\left(0,-4\right)\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 8aGjennomsnittlig vekstfart

Oppgave 8a

Oppgave:

Kostnadene er \(K\left(x\right)=0{,}1x^2+30x+1000\), \(0\le x\le300\). Bestem den gjennomsnittlige vekstfarten til \(K\) i intervallet \(\left[0,100\right]\). Hva forteller svaret?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Bruk definisjonen

Gjennomsnittlig vekstfart er \(\dfrac{K\left(100\right)-K\left(0\right)}{100-0}\).

Steg 2 — Regn ut \(K\left(0\right)\)

\[K\left(0\right)=1000\]

Steg 3 — Regn ut \(K\left(100\right)\)

\[K\left(100\right)=0{,}1\cdot100^2+30\cdot100+1000=5000\]

Steg 4 — Sett inn i brøken

\[\dfrac{5000-1000}{100}=40\]

Steg 5 — Tolk enheten

I gjennomsnitt øker kostnaden med 40 kroner per ekstra enhet fra 0 til 100 enheter.

Vanlig feil: Å tolke gjennomsnittlig vekstfart som kostnaden ved 100 enheter. Det er endring per enhet, ikke total kostnad.

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
K(x):=0.1x^2+30x+1000
\(K\left(x\right)=0{,}1x^2+30x+1000\)
2
(K(100)-K(0))/(100-0)
\(40\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, Rational, simplify
x = symbols('x')
K = Rational(1, 10)*x**2 + 30*x + 1000
K0 = K.subs(x, 0)
K100 = K.subs(x, 100)
gjennomsnitt = simplify((K100 - K0)/(100 - 0))
print('K(0) =', K0)
print('K(100) =', K100)
print('Gjennomsnittlig vekstfart =', gjennomsnitt, 'kroner per enhet')
Fasit: \(40\) kroner per enhet (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 8bDerivasjon

Oppgave 8b

Oppgave:

Bestem \(K^{\prime}\left(100\right)\). Hva forteller dette svaret?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Deriver kostnadsfunksjonen

\[K^{\prime}\left(x\right)=0{,}2x+30\]

Steg 2 — Sett inn \(x=100\)

\[K^{\prime}\left(100\right)=0{,}2\cdot100+30=50\]

Steg 3 — Tolk marginalkostnaden

Når produksjonen er 100 enheter per dag, øker kostnaden omtrent med 50 kroner for én ekstra enhet.

Steg 4 — Sammenlikn med a

Dette er en momentan vekstfart, mens a ga gjennomsnittet over et helt intervall.

Vanlig feil: Å bruke \(K\left(100\right)\) i stedet for \(K^{\prime}\left(100\right)\).

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Derivert(0.1x^2+30x+1000)
\(0{,}2x+30\)
2
K'(100)
\(50\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, Rational, diff
x = symbols('x')
K = Rational(1, 10)*x**2 + 30*x + 1000
K_derivert = diff(K, x)
print('K(x) =', K)
print("K'(x) =", K_derivert)
print("K'(100) =", K_derivert.subs(x, 100))
Fasit: \(K^{\prime}\left(100\right)=50\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 8cOptimalisering

Oppgave 8c

Oppgave:

Bedriften selger varen for 60 kroner per enhet. Hvor mange enheter må bedriften produsere per dag for å få størst mulig overskudd?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Sett opp inntekt

Inntekten er \(I\left(x\right)=60x\).

Steg 2 — Sett opp overskudd

\[O\left(x\right)=I\left(x\right)-K\left(x\right)=60x-\left(0{,}1x^2+30x+1000\right)\]

Steg 3 — Forenkle

\[O\left(x\right)=-0{,}1x^2+30x-1000\]

Steg 4 — Finn toppunktet

For en andregradsfunksjon \(ax^2+bx+c\) ligger toppunktets x-verdi ved \(-\dfrac{b}{2a}\). Her får vi \[x=-\dfrac{30}{2\cdot\left(-0{,}1\right)}=150\]

Steg 5 — Sjekk intervallet

\(150\) ligger i intervallet \(0\le x\le300\), så dette er mulig produksjon.

Vanlig feil: Å maksimere inntekten alene. Oppgaven spør om overskudd, altså inntekt minus kostnad.

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
O(x):=60x-(0.1x^2+30x+1000)
\(-0{,}1x^2+30x-1000\)
2
Ekstremalpunkt(O)
\(x=150\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, Rational, diff, solve, Eq, simplify
x = symbols('x')
K = Rational(1, 10)*x**2 + 30*x + 1000
I = 60*x
O = I - K
O_derivert = diff(O, x)
kritiske = solve(Eq(O_derivert, 0), x)
print('Overskuddsfunksjon O(x) =', O)
print("O'(x) =", O_derivert)
print('Kritiske punkter:', kritiske)
for verdi in kritiske:
    print('O(', verdi, ') =', simplify(O.subs(x, verdi)))
Fasit: \(150\) enheter per dag (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 9aNullpunkter

Oppgave 9a

Oppgave:

Funksjonen \(f\) er gitt ved \(f\left(x\right)=-\dfrac{2}{3}x^3+3x^2\), \(-1

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Sett funksjonen lik null

\[-\dfrac{2}{3}x^3+3x^2=0\]

Steg 2 — Faktoriser ut \(x^2\)

\[x^2\left(-\dfrac{2}{3}x+3\right)=0\]

Steg 3 — Bruk nullproduktregelen

Da må \(x^2=0\) eller \(-\dfrac{2}{3}x+3=0\).

Steg 4 — Løs faktorene

\[x=0\quad \text{eller}\quad x=\dfrac{9}{2}\]

Steg 5 — Sjekk definisjonsintervallet

Begge ligger i \(-1

Vanlig feil: Å overse at \(x=0\) er et dobbelt nullpunkt.

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Løs(-(2/3)x^3+3x^2=0)
\(x=0 \lor x=\dfrac{9}{2}\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, Rational, solve, Eq, factor
x = symbols('x')
f = -Rational(2, 3)*x**3 + 3*x**2
print('Faktorisert f(x):', factor(f))
nullpunkter = solve(Eq(f, 0), x)
print('Nullpunkter:', nullpunkter)
for verdi in nullpunkter:
    print(f'f({verdi}) =', f.subs(x, verdi))
Fasit: \(x=0\) og \(x=\dfrac{9}{2}\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 9bDerivasjon

Oppgave 9b

Oppgave:

Bestem eventuelle topp- og bunnpunkt på grafen til \(f\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Deriver

\[f^{\prime}\left(x\right)=-2x^2+6x=-2x\left(x-3\right)\]

Steg 2 — Finn kritiske punkter

\[f^{\prime}\left(x\right)=0 \Rightarrow x=0\quad \text{eller}\quad x=3\]

Steg 3 — Bruk andrederivert

\[f^{\prime\prime}\left(x\right)=-4x+6\]

Steg 4 — Klassifiser

\(f^{\prime\prime}\left(0\right)=6>0\), så \(x=0\) gir bunnpunkt. \(f^{\prime\prime}\left(3\right)=-6<0\), så \(x=3\) gir toppunkt.

Steg 5 — Finn y-verdiene

\[f\left(0\right)=0,\qquad f\left(3\right)=9\]

Vanlig feil: Å bare oppgi x-verdiene. Punkt på grafen må oppgis som koordinater.

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Ekstremalpunkt(-(2/3)x^3+3x^2)
\(\left(0,0\right),\left(3,9\right)\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, Rational, diff, solve, Eq, simplify
x = symbols('x')
f = -Rational(2, 3)*x**3 + 3*x**2
fp = diff(f, x)
fpp = diff(fp, x)
kritiske = solve(Eq(fp, 0), x)
print("f'(x) =", fp)
print("f''(x) =", fpp)
for verdi in kritiske:
    print('x =', verdi, 'f(x) =', simplify(f.subs(x, verdi)), "f''(x) =", fpp.subs(x, verdi))
Fasit: Bunnpunkt \(\left(0,0\right)\), toppunkt \(\left(3,9\right)\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 9cGrafskisse

Oppgave 9c

Oppgave:

Lag en skisse av grafen til \(f\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Bruk nullpunktene

Grafen skjærer x-aksen ved \(x=0\) og \(x=\dfrac{9}{2}\).

Steg 2 — Bruk ekstremalpunktene

Grafen har bunnpunkt \(\left(0,0\right)\) og topppunkt \(\left(3,9\right)\).

Steg 3 — Bruk intervallet

Vi tegner bare for \(-1

Steg 4 — Vurder form

Siden ledende ledd er negativt, faller grafen for store positive \(x\).

Steg 5 — Tegn en jevn kurve

Kurven berører x-aksen ved \(x=0\) og krysser ved \(x=\dfrac{9}{2}\).

Vanlig feil: Å tegne \(x=0\) som et vanlig krysningspunkt. Her er \(x=0\) også bunnpunkt, så grafen tangerer x-aksen der.

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
f(x):=-(2/3)x^3+3x^2
Graf med punktene markert

Python-kontroll

from sympy import symbols, Rational
x = symbols('x')
f = -Rational(2, 3)*x**3 + 3*x**2
punkter = [-1, 0, 1, 3, Rational(9, 2), 5]
print('Verdier som kan brukes i skissen:')
for verdi in punkter:
    print(f'x = {verdi}, f(x) = {f.subs(x, verdi)}')
Fasit: Skissen skal vise nullpunktene \(0\) og \(\dfrac{9}{2}\), bunnpunkt \(\left(0,0\right)\) og toppunkt \(\left(3,9\right)\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 9dTangent

Oppgave 9d

Oppgave:

Bestem likningen for linjen som tangerer grafen til \(f\) i punktet \(\left(1,f\left(1\right)\right)\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Finn punktet

\[f\left(1\right)=-\dfrac{2}{3}+3=\dfrac{7}{3}\]

Steg 2 — Finn stigningstallet

\[f^{\prime}\left(x\right)=-2x^2+6x\]

Steg 3 — Sett inn \(x=1\)

\[f^{\prime}\left(1\right)=-2+6=4\]

Steg 4 — Bruk punktform

\[y-\dfrac{7}{3}=4\left(x-1\right)\]

Steg 5 — Skriv på formen \(y=ax+b\)

\[y=4x-\dfrac{5}{3}\]

Vanlig feil: Å bruke \(f\left(1\right)\) som stigningstall. Stigningstallet er \(f^{\prime}\left(1\right)\).

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Tangent(-(2/3)x^3+3x^2,1)
\(y=4x-\dfrac{5}{3}\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, Rational, diff, expand
x = symbols('x')
f = -Rational(2, 3)*x**3 + 3*x**2
fp = diff(f, x)
x0 = 1
y0 = f.subs(x, x0)
stigning = fp.subs(x, x0)
tangent = expand(stigning*(x - x0) + y0)
print('Punkt:', (x0, y0))
print('Stigningstall:', stigning)
print('Tangent:', tangent)
Fasit: \(y=4x-\dfrac{5}{3}\) (bekreftet digitalt).

Del 2 — med hjelpemidler

Del 2 · Oppgave 1aBinomisk sannsynlighet

Oppgave 1a

Oppgave:

Fire personer deltar i et terningspill. Hver kaster en terning tre ganger. Sannsynligheten for at en bestemt deltaker får minst én sekser i løpet av de tre kastene, er \(p\). Vis at \(p\approx0{,}4213\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Bruk komplement

Minst én sekser er enklere å regne som \(1\) minus ingen seksere.

Steg 2 — Sannsynlighet for ingen sekser i ett kast

\(P\left(\text{ikke sekser}\right)=\dfrac{5}{6}\).

Steg 3 — Tre uavhengige kast

\[P\left(\text{ingen seksere på tre kast}\right)=\left(\dfrac{5}{6}\right)^3\]

Steg 4 — Finn \(p\)

\[p=1-\left(\dfrac{5}{6}\right)^3=\dfrac{91}{216}\approx0{,}4213\]

Steg 5 — Tolk

En bestemt deltaker har omtrent \(42{,}13\ \%\) sannsynlighet for minst én sekser.

Vanlig feil: Å regne \(3\cdot\dfrac{1}{6}\). Det teller ikke korrekt når flere seksere kan komme i samme serie.

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
1-(5/6)^3
\(0{,}421296\ldots\)

Python-kontroll

from sympy import Rational, N
p = 1 - Rational(5, 6)**3
print('Eksakt p =', p)
print('Desimal p =', N(p, 10))
print('Prosent =', N(100*p, 6))
Fasit: \(p=\dfrac{91}{216}\approx0{,}4213\) (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 1bUavhengige hendelser

Oppgave 1b

Oppgave:

Bestem sannsynligheten for at bare de to første deltakerne får minst én sekser i løpet av første runde.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Definer suksess

Suksess er at en deltaker får minst én sekser. Sannsynligheten er \(p\).

Steg 2 — Bare de to første lykkes

Da må deltaker 1 og 2 lykkes, mens deltaker 3 og 4 ikke lykkes.

Steg 3 — Multipliser uavhengige sannsynligheter

\[P=p^2\left(1-p\right)^2\]

Steg 4 — Sett inn \(p=\dfrac{91}{216}\)

\[P=\left(\dfrac{91}{216}\right)^2\left(\dfrac{125}{216}\right)^2\approx0{,}0595\]

Steg 5 — Tolk

Dette gjelder akkurat deltaker 1 og 2, ikke et vilkårlig par.

Vanlig feil: Å multiplisere med \(\dbinom{4}{2}\). Det skal først gjøres i c, der paret ikke er bestemt på forhånd.

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
(1-(5/6)^3)^2*((5/6)^3)^2
\(0{,}05946\ldots\)

Python-kontroll

from sympy import Rational, N
p = 1 - Rational(5, 6)**3
sannsynlighet = p**2 * (1 - p)**2
print('p =', p)
print('P(bare deltaker 1 og 2 lykkes) =', sannsynlighet)
print('Desimal =', N(sannsynlighet, 10))
Fasit: \(p^2\left(1-p\right)^2\approx0{,}0595\) (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 1cBinomisk sannsynlighet

Oppgave 1c

Oppgave:

Bestem sannsynligheten for at nøyaktig to av deltakerne får minst én sekser i løpet av første runde.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Velg hvilke to som lykkes

Det kan gjøres på \(\dbinom{4}{2}=6\) måter.

Steg 2 — Sannsynlighet for ett bestemt par

Fra b er dette \(p^2\left(1-p\right)^2\).

Steg 3 — Multipliser

\[P=\dbinom{4}{2}p^2\left(1-p\right)^2\]

Steg 4 — Sett inn verdien

\[P=6\left(\dfrac{91}{216}\right)^2\left(\dfrac{125}{216}\right)^2\approx0{,}3568\]

Steg 5 — Tolk

Det er omtrent \(35{,}68\ \%\) sannsynlig at nøyaktig to av de fire får minst én sekser.

Vanlig feil: Å bruke \(p^2\) alene. Da krever vi ikke at de to andre mislykkes.

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Binomial(4,2)*(1-(5/6)^3)^2*((5/6)^3)^2
\(0{,}3568\ldots\)

Python-kontroll

from sympy import Rational, binomial, N
p = 1 - Rational(5, 6)**3
sannsynlighet = binomial(4, 2) * p**2 * (1 - p)**2
print('p =', p)
print('Antall par =', binomial(4, 2))
print('Sannsynlighet =', sannsynlighet)
print('Desimal =', N(sannsynlighet, 10))
Fasit: \(\dbinom{4}{2}p^2\left(1-p\right)^2\approx0{,}3568\) (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 2aEksponentiell modell

Oppgave 2a

Oppgave:

Tabellen viser produksjon av norsk oppdrettslaks. La \(x\) være antall år etter 1997. Framstill tallene i et koordinatsystem. Bestem en eksponentiell modell som passer bra med tallene. Hvor mange prosent vokser produksjonen per år?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Oversett år til \(x\)-verdier

Årene 1997, 2001, 2005, 2009 og 2013 gir \(x=0,4,8,12,16\).

Steg 2 — Bruk regresjonsmodell

En eksponentiell modell har form \(f\left(x\right)=a\cdot b^x\).

Steg 3 — Digital regresjon

Regresjon på punktene gir omtrent \[f\left(x\right)\approx324000\cdot1{,}083^x\]

Steg 4 — Tolk vekstfaktor

Vekstfaktoren \(1{,}083\) betyr at produksjonen multipliseres med \(1{,}083\) per år.

Steg 5 — Finn prosentvis vekst

\[1{,}083-1=0{,}083=8{,}3\ \%\]

Vanlig feil: Å lese \(1{,}083\) som \(1{,}083\ \%\). Vekstfaktoren svarer til \(8{,}3\ \%\) økning.

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
RegEksp({(0,335000),(4,435000),(8,585000),(12,863000),(16,1170000)})
\(324000\cdot1{,}083^x\)

Python-kontroll

import numpy as np
x = np.array([0, 4, 8, 12, 16], dtype=float)
y = np.array([335000, 435000, 585000, 863000, 1170000], dtype=float)
koeff = np.polyfit(x, np.log(y), 1)
ln_b, ln_a = koeff[0], koeff[1]
a = np.exp(ln_a)
b = np.exp(ln_b)
print('a ≈', round(a, 0))
print('b ≈', round(b, 3))
print('Modell: f(x) ≈ a*b**x')
print('Prosentvis vekst per år ≈', round((b - 1)*100, 2), 'prosent')
Fasit: \(f\left(x\right)\approx324000\cdot1{,}083^x\), vekst ca. \(8{,}3\ \%\) per år (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 2bEksponentiallikning

Oppgave 2b

Oppgave:

I resten av oppgaven bruker vi modellen \(f\left(x\right)=324000\cdot1{,}083^x\). Når vil produksjonen passere \(2\ 000\ 000\) tonn?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Sett opp ulikheten

Vi skal finne når \(324000\cdot1{,}083^x>2000000\).

Steg 2 — Løs med logaritmer eller CAS

\[x>\dfrac{\ln\left(\dfrac{2000000}{324000}\right)}{\ln\left(1{,}083\right)}\]

Steg 3 — Regn ut

\[x\approx22{,}83\]

Steg 4 — Oversett til årstall

\(1997+22{,}83\approx2019{,}83\). Produksjonen passerer derfor 2 000 000 tonn rundt slutten av 2019, altså i løpet av 2020 dersom vi bruker hele år.

Steg 5 — Tolk

Modellen sier når nivået blir høyere enn grensen, ikke nødvendigvis nøyaktig faktisk produksjon.

Vanlig feil: Å svare \(x=22{,}83\) uten å oversette tilbake til årstall.

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Løs(324000*1.083^x=2000000)
\(x\approx22{,}83\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, log, N
x = symbols('x')
losning = log(2000000/324000) / log(1.083)
aar = 1997 + losning
print('x-verdi etter 1997 =', N(losning, 8))
print('Årstall =', N(aar, 8))
print('Tolkning: i løpet av 2020 ved hele år')
Fasit: Produksjonen passerer \(2\ 000\ 000\) tonn rundt årsskiftet 2019/2020, altså i løpet av 2020 (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 2cDerivasjon av eksponentialfunksjon

Oppgave 2c

Oppgave:

Når vil produksjonsveksten for første gang være større enn \(100\ 000\) tonn per år?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Bruk momentan vekstfart

Produksjonsveksten per år kan modelleres med \(f^{\prime}\left(x\right)\).

Steg 2 — Deriver modellen

\[f^{\prime}\left(x\right)=324000\cdot1{,}083^x\ln\left(1{,}083\right)\]

Steg 3 — Sett opp ulikheten

\[324000\cdot1{,}083^x\ln\left(1{,}083\right)>100000\]

Steg 4 — Løs digitalt

Løsningen gir \(x\approx16{,}97\).

Steg 5 — Oversett til år

\(1997+16{,}97\approx2013{,}97\). Veksten blir altså større enn \(100\ 000\) tonn per år rundt 2014.

Vanlig feil: Å bruke produksjonen \(f\left(x\right)\) i stedet for veksten \(f^{\prime}\left(x\right)\).

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Løs(324000*1.083^x*ln(1.083)=100000)
\(x\approx16{,}97\)

Python-kontroll

from sympy import log, N
x_grense = log(100000/(324000*log(1.083))) / log(1.083)
aar = 1997 + x_grense
print('x-verdi etter 1997 =', N(x_grense, 8))
print('Årstall =', N(aar, 8))
print('Tolkning: veksten passerer 100000 tonn per år rundt 2014')
Fasit: Rundt \(2014\) (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 3aLineær optimering

Oppgave 3a

Oppgave:

En fiskebutikk lager fiskekaker A og B. La \(x\) være kg type A og \(y\) kg type B. Begrunn ulikhetene \(x\ge0\), \(y\ge0\), \(x+y\le550\), \(0{,}6x+0{,}4y\le300\), \(0{,}2x+0{,}4y\le200\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Ikke-negativ produksjon

Butikken kan ikke produsere negative kg, derfor \(x\ge0\) og \(y\ge0\).

Steg 2 — Salgsbegrensning

De får ikke solgt mer enn 550 kg totalt, derfor \(x+y\le550\).

Steg 3 — Torskebegrensning

Type A bruker \(0{,}6\) kg torsk per kg, og B bruker \(0{,}4\). Tilgangen er 300 kg: \(0{,}6x+0{,}4y\le300\).

Steg 4 — Seibegrensning

Type A bruker \(0{,}2\) kg sei per kg, og B bruker \(0{,}4\). Tilgangen er 200 kg: \(0{,}2x+0{,}4y\le200\).

Steg 5 — Modellkontroll

Alle ulikhetene er øvre grenser eller naturlige ikke-negativitetskrav.

Vanlig feil: Å sette likhetstegn i alle ressurskrav. Ressursene må ikke nødvendigvis brukes helt opp.

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
x>=0 ∧ y>=0 ∧ x+y<=550
Gyldig område
2
0.6x+0.4y<=300 ∧ 0.2x+0.4y<=200
Ressurskrav

Python-kontroll

from sympy import symbols
x, y = symbols('x y')
ulikheter = [x >= 0, y >= 0, x + y <= 550, 0.6*x + 0.4*y <= 300, 0.2*x + 0.4*y <= 200]
print('Ulikhetene i modellen:')
for u in ulikheter:
    print(u)
Fasit: Ulikhetene følger direkte av ikke-negativ produksjon, salgstak, torskebegrensning og seibegrensning (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 3bLineær optimering

Oppgave 3b

Oppgave:

Skraver det området ulikhetene avgrenser, i et koordinatsystem.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Tegn grenselinjene

Tegn \(x=0\), \(y=0\), \(x+y=550\), \(3x+2y=1500\) og \(x+2y=1000\).

Steg 2 — Finn skjæringspunkter

Relevante hjørner blir \(\left(0,0\right)\), \(\left(500,0\right)\), \(\left(400,150\right)\), \(\left(100,450\right)\) og \(\left(0,500\right)\).

Steg 3 — Velg riktig side av linjene

Området skal ligge i første kvadrant og under alle tre begrensningslinjene.

Steg 4 — Skraver området

Skraver polygonet gjennom hjørnene i rekkefølge.

Steg 5 — Kontrollpunkt

Punktet \(\left(0,0\right)\) oppfyller alle ulikheter, så området ligger på samme side som origo for de tre ressurslinjene.

Vanlig feil: Å ta med skjæringen mellom torske- og seilinjen \(\left(250,375\right)\). Den har \(x+y=625>550\), og ligger derfor utenfor området.

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Skjæring({x+y=550,3x+2y=1500})
\(\left(400,150\right)\)
2
Skjæring({x+y=550,x+2y=1000})
\(\left(100,450\right)\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve
x, y = symbols('x y')
linjer = [Eq(x + y, 550), Eq(3*x + 2*y, 1500), Eq(x + 2*y, 1000)]
print('Skjæringer mellom grenselinjer:')
for i in range(len(linjer)):
    for j in range(i + 1, len(linjer)):
        print(linjer[i], 'og', linjer[j], 'gir', solve((linjer[i], linjer[j]), (x, y)))
print('Relevante hjørner: (0,0), (500,0), (400,150), (100,450), (0,500)')
Fasit: Mulighetsområdet har hjørnene \(\left(0,0\right)\), \(\left(500,0\right)\), \(\left(400,150\right)\), \(\left(100,450\right)\), \(\left(0,500\right)\) (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 3cFortjenestefunksjon

Oppgave 3c

Oppgave:

Butikken lager og selger \(x\) kg av type A og \(y\) kg av type B. Forklar at fortjenesten er gitt ved \(30x+25y-5000\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Finn råvarekostnad for A

Type A bruker \(0{,}6\) kg torsk og \(0{,}2\) kg sei. Kostnaden er \(0{,}6\cdot55+0{,}2\cdot35=40\) kr per kg.

Steg 2 — Finn dekningsbidrag for A

Salgspris er 70 kr, så bidraget er \(70-40=30\) kr per kg.

Steg 3 — Finn råvarekostnad for B

Type B koster \(0{,}4\cdot55+0{,}4\cdot35=36\) kr per kg.

Steg 4 — Finn dekningsbidrag for B

Salgspris er 61 kr, så bidraget er \(61-36=25\) kr per kg.

Steg 5 — Trekk fra faste kostnader

Fortjenesten blir \(30x+25y-5000\).

Vanlig feil: Å glemme de faste kostnadene på 5000 kroner.

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
0.6*55+0.2*35
\(40\)
2
0.4*55+0.4*35
\(36\)
3
70-40, 61-36
\(30,25\)

Python-kontroll

from sympy import Rational
kost_A = Rational(6, 10)*55 + Rational(2, 10)*35
kost_B = Rational(4, 10)*55 + Rational(4, 10)*35
bidrag_A = 70 - kost_A
bidrag_B = 61 - kost_B
print('Kostnad per kg A:', kost_A)
print('Dekningsbidrag per kg A:', bidrag_A)
print('Kostnad per kg B:', kost_B)
print('Dekningsbidrag per kg B:', bidrag_B)
print('Fortjeneste: 30*x + 25*y - 5000')
Fasit: \(F\left(x,y\right)=30x+25y-5000\) (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 3dLineær optimering

Oppgave 3d

Oppgave:

Hva er den største fortjenesten butikken kan få?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Bruk hjørneprinsippet

En lineær funksjon får maksimum i et hjørne av mulighetsområdet.

Steg 2 — Test hjørnene

Hjørnene er \(\left(0,0\right)\), \(\left(500,0\right)\), \(\left(400,150\right)\), \(\left(100,450\right)\), \(\left(0,500\right)\).

Steg 3 — Regn fortjenesten

\(F\left(500,0\right)=10000\), \(F\left(400,150\right)=10750\), \(F\left(100,450\right)=9250\), \(F\left(0,500\right)=7500\).

Steg 4 — Velg størst verdi

Den største verdien er \(10750\) kroner.

Steg 5 — Oppgi produksjonsplan

Dette skjer ved \(x=400\) kg type A og \(y=150\) kg type B.

Vanlig feil: Å bare sammenlikne salgsinntekter. Oppgaven spør om fortjeneste etter variable og faste kostnader.

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Maksimer(30x+25y-5000, betingelser)
\(10750\) ved \(\left(400,150\right)\)

Python-kontroll

hjorner = [(0, 0), (500, 0), (400, 150), (100, 450), (0, 500)]
def fortjeneste(x, y):
    return 30*x + 25*y - 5000
print('Fortjeneste i hjørnene:')
beste = None
for punkt in hjorner:
    verdi = fortjeneste(*punkt)
    print(punkt, '->', verdi)
    if beste is None or verdi > beste[1]:
        beste = (punkt, verdi)
print('Maksimum:', beste)
Fasit: Størst fortjeneste er \(10\ 750\) kroner ved \(400\) kg type A og \(150\) kg type B (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 4aInntektsfunksjon

Oppgave 4a

Oppgave:

Salgsprisen \(P\) i kroner per kilogram er \(P\left(x\right)=0{,}5x^2-10x+60\), \(0\le x\le8\), der \(x\) er antall tonn fisk per uke. Forklar at total inntekt er \(I\left(x\right)=1000\cdot x\cdot P\left(x\right)\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Tolk \(x\)

\(x\) er tonn fisk. Ett tonn er 1000 kg.

Steg 2 — Finn antall kilogram

Når det selges \(x\) tonn, selges det \(1000x\) kg.

Steg 3 — Pris per kilogram

Prisen per kilogram er \(P\left(x\right)\) kroner.

Steg 4 — Inntekt er mengde ganger pris

\[I\left(x\right)=1000x\cdot P\left(x\right)\]

Steg 5 — Tolk enheten

Resultatet måles i kroner per uke.

Vanlig feil: Å glemme faktoren 1000 og dermed blande tonn og kilogram.

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
I(x):=1000*x*(0.5x^2-10x+60)
\(1000xP\left(x\right)\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, Rational, expand
x = symbols('x')
P = Rational(1, 2)*x**2 - 10*x + 60
I = 1000*x*P
print('P(x) =', P)
print('I(x) = 1000*x*P(x) =', expand(I))
Fasit: \(I\left(x\right)=1000xP\left(x\right)\) (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 4bOptimalisering med graf

Oppgave 4b

Oppgave:

Bruk graftegner til å bestemme hvilken fiskemengde som gir størst inntekt. Hvor stor er inntekten da?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Skriv inntektsfunksjonen

\[I\left(x\right)=1000x\left(0{,}5x^2-10x+60\right)\]

Steg 2 — Bruk graf eller derivasjon til kontroll

Maksimum i intervallet \(0\le x\le8\) finnes ved å undersøke toppunktet inne i intervallet og endepunktene.

Steg 3 — Digitalt maksimum

Graf/CAS gir maksimum ved \(x\approx4{,}56\).

Steg 4 — Finn inntekten

\[I\left(4{,}56\right)\approx113073\]

Steg 5 — Sammenlikn med endepunkt

\(I\left(8\right)=96000\), så indre maksimum er størst.

Vanlig feil: Å velge \(x=8\) fordi det er størst mengde. Prisen synker når mengden øker, så størst mengde gir ikke nødvendigvis størst inntekt.

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Maks(1000*x*(0.5x^2-10x+60),0<=x<=8)
\(x\approx4{,}56,\ I\approx113073\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, Rational, diff, solve, Eq, N
x = symbols('x')
I = 1000*x*(Rational(1, 2)*x**2 - 10*x + 60)
Ip = diff(I, x)
kritiske = solve(Eq(Ip, 0), x)
print('I(x) =', I)
print("I'(x) =", Ip)
print('Kritiske punkter:', kritiske)
for verdi in [0, 8] + kritiske:
    if 0 <= float(verdi) <= 8:
        print('x =', N(verdi, 8), 'gir I(x) =', N(I.subs(x, verdi), 10))
Fasit: Størst inntekt fås ved ca. \(4{,}56\) tonn, og inntekten er ca. \(113\ 073\) kroner (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 4cCAS og parameter

Oppgave 4c

Oppgave:

En annen modell er \(F\left(x\right)=0{,}5x^2-ax+60\), \(0\le x\le8\), der \(a\) er positiv. For en bestemt verdi av \(a\) blir inntektene størst når det selges 3 tonn. Bruk CAS til å bestemme \(a\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal identifisere riktig matematisk modell, regne kontrollert og avslutte med en tolkning som viser hva svaret betyr i oppgaven.

Steg 1 — Sett opp inntekten

\[I_a\left(x\right)=1000x\left(0{,}5x^2-ax+60\right)\]

Steg 2 — Deriver med hensyn på \(x\)

\[I_a^{\prime}\left(x\right)=1000\left(1{,}5x^2-2ax+60\right)\]

Steg 3 — Bruk at maksimum skjer ved \(x=3\)

Da må \(I_a^{\prime}\left(3\right)=0\).

Steg 4 — Sett inn og løs

\[1000\left(1{,}5\cdot3^2-2a\cdot3+60\right)=0\] \[13{,}5-6a+60=0\Rightarrow a=12{,}25\]

Steg 5 — Kontroller toppunkt

Andrederivert er \(I_a^{\prime\prime}\left(x\right)=1000\left(3x-2a\right)\). Ved \(x=3\) og \(a=12{,}25\) er denne negativ, så punktet er et maksimum.

Vanlig feil: Å derivere \(F\left(x\right)\) alene. Det er inntekten \(1000xF\left(x\right)\) som skal maksimeres.

Tolkning

Svaret er valgt slik at det både oppfyller regningen og gir mening i konteksten i oppgaven.

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
I(x):=1000*x*(0.5x^2-a*x+60)
Inntekt
2
Løs(Derivert(I,x)(3)=0,a)
\(a=12{,}25\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, Rational, diff, Eq, solve, simplify
x, a = symbols('x a')
I = 1000*x*(Rational(1, 2)*x**2 - a*x + 60)
Ip = diff(I, x)
likning = Eq(Ip.subs(x, 3), 0)
losning = solve(likning, a)
print('I_a(x) =', I)
print("I_a'(x) =", Ip)
print('Likning fra x = 3:', likning)
print('Løsning for a:', losning)
for verdi in losning:
    Ipp = diff(Ip, x)
    print("I_a''(3) når a =", verdi, 'er', simplify(Ipp.subs({x: 3, a: verdi})))
Fasit: \(a=12{,}25\) (bekreftet digitalt).