S1 eksamenVår 2017

Matematikk S1 eksamen – vår 2017

ifingo
Norsk (Bokmål)

ifingo · Matematikk S1

Matematikk S1 eksamen vår 2017 – løsningsforslag

Komplett løsningsforslag på bokmål. Hver deloppgave er transkribert, løst trinnvis og kontrollert med GeoGebra CAS og Python der det passer. Python-boksene bruker nøytral/original kodevisning uten rosa markering.

Del 1 — uten hjelpemidler

Del 1 · Oppgave 1a · 5 poengLikning

Oppgave 1a

Oppgave:

Løs likningen \(x^2-5x=0\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Faktoriser venstre side

Begge ledd har faktoren \(x\), derfor kan vi skrive \(x^2-5x=x\left(x-5\right)\).

Steg 2 — Bruk nullproduktregelen

Likningen blir \[x\left(x-5\right)=0\] og et produkt er null bare når minst én faktor er null.

Steg 3 — Løs hver faktor

\[x=0 \quad \textext{eller}\quad x-5=0\]

Steg 4 — Finn løsningene

Fra \(x-5=0\) får vi \(x=5\).

Steg 5 — Kontroller

For \(x=0\) blir venstre side \(0\). For \(x=5\) blir \(25-25=0\).

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

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^2-5x)
\(x\left(x-5\right)\)
2
Løs(x^2-5x=0)
\(x=0 \lor x=5\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve, factor, simplify
x = symbols('x')
uttrykk = x**2 - 5*x
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: \(x=0\) eller \(x=5\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 1b · 5 poengEksponentiallikning

Oppgave 1b

Oppgave:

Løs likningen \(3\cdot10^x=3000\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Isoler potensen

Del begge sider på \(3\): \[10^x=1000\]

Steg 2 — Skriv \(1000\) som tierpotens

\[1000=10^3\]

Steg 3 — Sammenlikn eksponentene

Når \(10^x=10^3\), må \(x=3\).

Steg 4 — Kontroller

\(3\cdot10^3=3\cdot1000=3000\).

Vanlig feil: Å ta \(3000/10\) i stedet for først å isolere \(10^x\).

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(3*10^x=3000)
\(x=3\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve, Pow, simplify
x = symbols('x')
likning = Eq(3*10**x, 3000)
losninger = solve(likning, x)
print('Likning:', likning)
print('Løsninger:', losninger)
for verdi in losninger:
    venstre = 3*10**verdi
    print(f'Venstre side når x = {verdi}:', venstre)
    print('Differanse fra 3000:', simplify(venstre - 3000))
Fasit: \(x=3\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 1c · 5 poengLogaritmelikning

Oppgave 1c

Oppgave:

Løs likningen \(4\lg\left(x+15\right)=8\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Finn definisjonsmengden

Vi må ha \(x+15>0\), altså \(x>-15\).

Steg 2 — Del på 4

\[\lg\left(x+15\right)=2\]

Steg 3 — Skriv om logaritmen

\(\lg A=2\) betyr \(A=10^2\). Dermed får vi \[x+15=100\]

Steg 4 — Løs for \(x\)

\[x=100-15=85\]

Steg 5 — Kontroller definisjonsmengden

\(85+15=100>0\), så løsningen er gyldig.

Vanlig feil: Å skrive \(x+15=2\). Husk at \(\lg A=2\) betyr \(A=100\).

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(4lg(x+15)=8)
\(x=85\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve, log, simplify
x = symbols('x')
likning = Eq(4*log(x + 15, 10), 8)
losninger = solve(likning, x)
print('Likning:', likning)
print('Løsninger:', losninger)
for verdi in losninger:
    kontroll = 4*log(verdi + 15, 10)
    print(f'Venstre side når x = {verdi}:', kontroll)
    print('Differanse fra 8:', simplify(kontroll - 8))
Fasit: \(x=85\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 2a · 6 poengAlgebra

Oppgave 2a

Oppgave:

Skriv så enkelt som mulig: \(\dfrac{1}{a}-\dfrac{1}{b}+\dfrac{a+1}{ab}\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Finn fellesnevner

Fellesnevneren er \(ab\).

Steg 2 — Utvid hvert ledd

\[\dfrac{1}{a}=\dfrac{b}{ab},\quad \dfrac{1}{b}=\dfrac{a}{ab}\]

Steg 3 — Samle i én brøk

\[\dfrac{b}{ab}-\dfrac{a}{ab}+\dfrac{a+1}{ab}=\dfrac{b-a+a+1}{ab}\]

Steg 4 — Forkort telleren

\(-a+a=0\), derfor blir telleren \(b+1\).

Steg 5 — Oppgi forutsetning

Vi må ha \(a e0\) og \(b e0\).

Vanlig feil: Å forkorte \(a+1\) mot \(ab\). Bare faktorer kan forkortes, ikke ledd i en sum.

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(1/a-1/b+(a+1)/(a*b))
\(\dfrac{b+1}{ab}\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, simplify, together
a, b = symbols('a b', nonzero=True)
uttrykk = 1/a - 1/b + (a + 1)/(a*b)
print('Opprinnelig uttrykk:', uttrykk)
print('Samlet på fellesnevner:', together(uttrykk))
print('Forenklet uttrykk:', simplify(uttrykk))
Fasit: \(\dfrac{b+1}{ab}\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 2b · 6 poengPotensregler

Oppgave 2b

Oppgave:

Skriv så enkelt som mulig: \(\dfrac{4a^6b^{-2}a^4}{\left(2ab^{-1}\right)^2}\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Samle potenser i telleren

\[4a^6b^{-2}a^4=4a^{10}b^{-2}\]

Steg 2 — Regn ut nevneren

\[\left(2ab^{-1}\right)^2=4a^2b^{-2}\]

Steg 3 — Sett inn

\[\dfrac{4a^{10}b^{-2}}{4a^2b^{-2}}\]

Steg 4 — Forkort like faktorer

Faktorene \(4\) og \(b^{-2}\) forkortes bort.

Steg 5 — Bruk potensregelen

\[\dfrac{a^{10}}{a^2}=a^{8}\]

Vanlig feil: Å skrive \(\left(2ab^{-1}\right)^2=2a^2b^{-2}\). Tallet 2 skal også kvadreres.

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(4a^6b^(-2)a^4/(2ab^(-1))^2)
\(a^8\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, simplify
a, b = symbols('a b', nonzero=True)
uttrykk = 4*a**6*b**(-2)*a**4 / (2*a*b**(-1))**2
print('Opprinnelig uttrykk:', uttrykk)
print('Forenklet uttrykk:', simplify(uttrykk))
Fasit: \(a^8\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 2c · 6 poengLogaritmeregler

Oppgave 2c

Oppgave:

Skriv så enkelt som mulig: \(\lg 3a-\lg a^3+2\lg a\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Splitt første logaritme

\[\lg\left(3a\right)=\lg3+\lg a\]

Steg 2 — Bruk potensregelen

\[\lg a^3=3\lg a\]

Steg 3 — Sett inn

\[\lg3+\lg a-3\lg a+2\lg a\]

Steg 4 — Samle \(\lg a\)-ledd

\(\lg a-3\lg a+2\lg a=0\).

Steg 5 — Krav til \(a\)

Uttrykket er definert for \(a>0\).

Vanlig feil: Å tolke \(\lg 3a\) som \(\lg3\cdot\lg a\). Det riktige er \(\lg\left(3a\right)=\lg3+\lg a\).

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(lg(3a)-lg(a^3)+2lg(a))
\(\lg3\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, log, simplify, expand_log
from sympy.assumptions import Q

a = symbols('a', positive=True)
uttrykk = log(3*a, 10) - log(a**3, 10) + 2*log(a, 10)
print('Opprinnelig uttrykk:', uttrykk)
print('Utvidet med logaritmeregler:', expand_log(uttrykk, force=True))
print('Forenklet uttrykk:', simplify(expand_log(uttrykk, force=True)))
Fasit: \(\lg3\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 3a · 3 poengLikningssystem

Oppgave 3a

Oppgave:

To familier skal på kino. Familien Hansen kjøper tre barnebilletter og to voksenbilletter. De betaler 290 kroner for billettene. Familien Sørensen kjøper fem barnebilletter og tre voksenbilletter. De betaler 460 kroner. Sett opp to likninger som kan brukes til å bestemme prisen på én barnebillett og én voksenbillett.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Definer variabler

La \(b\) være prisen for én barnebillett og \(v\) være prisen for én voksenbillett.

Steg 2 — Familien Hansen

Tre barnebilletter og to voksenbilletter koster 290 kroner: \[3b+2v=290\]

Steg 3 — Familien Sørensen

Fem barnebilletter og tre voksenbilletter koster 460 kroner: \[5b+3v=460\]

Steg 4 — Skriv systemet samlet

\[\begin{cases}3b+2v=290\\ 5b+3v=460\end{cases}\]

Vanlig feil: Å bruke samme variabel for barne- og voksenbillett. Prisene kan være ulike.

Tolkning

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

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
3b+2v=290
Første likning
2
5b+3v=460
Andre likning

Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq
b, v = symbols('b v')
print('Likning for Hansen:', Eq(3*b + 2*v, 290))
print('Likning for Sørensen:', Eq(5*b + 3*v, 460))
Fasit: \(3b+2v=290\) og \(5b+3v=460\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 3b · 3 poengLikningssystem

Oppgave 3b

Oppgave:

Hvor mye koster én barnebillett, og hvor mye koster én voksenbillett?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Start med systemet

\[\begin{cases}3b+2v=290\\ 5b+3v=460\end{cases}\]

Steg 2 — Eliminer \(v\)

Multipliser første likning med 3 og andre likning med 2: \[9b+6v=870\] \[10b+6v=920\]

Steg 3 — Trekk likningene fra hverandre

\[(10b+6v)-(9b+6v)=920-870\Rightarrow b=50\]

Steg 4 — Finn \(v\)

Sett \(b=50\) inn i \(3b+2v=290\): \[150+2v=290\Rightarrow v=70\]

Steg 5 — Kontroller

\(5\cdot50+3\cdot70=250+210=460\).

Vanlig feil: Å runde av eller gjette priser. Her gir likningssystemet eksakte priser.

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({3b+2v=290,5b+3v=460},{b,v})
\(b=50, v=70\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve
b, v = symbols('b v')
losning = solve((Eq(3*b + 2*v, 290), Eq(5*b + 3*v, 460)), (b, v))
print('Løsning:', losning)
print('Kontroll Hansen:', 3*losning[b] + 2*losning[v])
print('Kontroll Sørensen:', 5*losning[b] + 3*losning[v])
Fasit: Én barnebillett koster 50 kroner, og én voksenbillett koster 70 kroner (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 4 · 2 poengUlikhet

Oppgave 4

Oppgave:

Løs ulikheten \(x^2-2x\ge3\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Flytt alt til én side

\[x^2-2x-3\ge0\]

Steg 2 — Faktoriser

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

Steg 3 — Finn nullpunkter

Nullpunktene er \(x=3\) og \(x=-1\).

Steg 4 — Fortegnsdrøft

Produktet er positivt utenfor nullpunktene og negativt mellom dem.

Steg 5 — Ta med endepunktene

Siden ulikheten er \(\ge0\), tar vi med \(-1\) og \(3\).

Vanlig feil: Å velge intervallet mellom nullpunktene. Det ville passet for \(\le0\), ikke \(\ge0\).

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^2-2x>=3)
\(x\le -1 \lor x\ge3\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, solve_univariate_inequality
x = symbols('x', real=True)
uttrykk = x**2 - 2*x - 3
print('Faktorisert uttrykk:', uttrykk.factor())
print('Løsningsmengde:', solve_univariate_inequality(uttrykk >= 0, x))
Fasit: \(x\le -1\) eller \(x\ge3\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 5a · 4 poengPascals trekant

Oppgave 5a

Oppgave:

Skriv opp de sju første radene i Pascals trekant.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Start med toppen

Den første raden er \(1\).

Steg 2 — Bygg hver rad

Hver rad starter og slutter med 1. Tallene inni er summen av de to tallene over.

Steg 3 — Skriv radene

De sju 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 4 — Kontroller symmetri

Hver rad er symmetrisk. For eksempel er rad 6: \(1,6,15,20,15,6,1\).

Vanlig feil: Å starte med rad 1 som \(1,1\) og dermed få én rad for lite.

Tolkning

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

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Pascal(0..6)
\(1; 1,1; 1,2,1; \ldots; 1,6,15,20,15,6,1\)

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)
Fasit: De sju radene er skrevet i løsningen (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 5b · 4 poengBinomialkoeffisienter

Oppgave 5b

Oppgave:

Bestem \(\dbinom{6}{3}\) og \(\dbinom{4}{2}\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Bruk formelen

\[\dbinom{n}{r}=\dfrac{n!}{r!\left(n-r\right)!}\]

Steg 2 — Regn \(\dbinom{6}{3}\)

\[\dbinom{6}{3}=\dfrac{6!}{3!3!}=20\]

Steg 3 — Regn \(\dbinom{4}{2}\)

\[\dbinom{4}{2}=\dfrac{4!}{2!2!}=6\]

Steg 4 — Kontroller i Pascal

Verdiene finnes også i rad 6 og rad 4 i Pascals trekant.

Vanlig feil: Å bruke \(6\cdot5\cdot4\) uten å dele på \(3!\). Det teller rekkefølger.

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(6,3)
\(20\)
2
Binomial(4,2)
\(6\)

Python-kontroll

from math import comb
print('C(6, 3) =', comb(6, 3))
print('C(4, 2) =', comb(4, 2))
Fasit: \(\dbinom{6}{3}=20\) og \(\dbinom{4}{2}=6\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 5c · 4 poengHypergeometrisk sannsynlighet

Oppgave 5c

Oppgave:

I elevrådet er det fire jenter og to gutter. Blant disse skal det trekkes ut tilfeldig tre personer som skal representere skolen. Bestem sannsynligheten for at det blir to jenter og én gutt som skal representere skolen.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Velg modell

Dette er hypergeometrisk fordi vi trekker uten tilbakelegging fra en gruppe med jenter og gutter.

Steg 2 — Tell gunstige utvalg

Vi velger 2 av 4 jenter og 1 av 2 gutter: \[\dbinom{4}{2}\dbinom{2}{1}=6\cdot2=12\]

Steg 3 — Tell alle utvalg

Totalt velger vi 3 av 6 personer: \[\dbinom{6}{3}=20\]

Steg 4 — Regn sannsynligheten

\[P=\dfrac{12}{20}=\dfrac{3}{5}=0{,}60\]

Steg 5 — Tolk

Det er 60 prosent sannsynlighet for at gruppen består av to jenter og én gutt.

Vanlig feil: Å bruke binomisk modell. Her endres sannsynligheten etter hvert trekk fordi personer ikke legges tilbake.

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)*Binomial(2,1)/Binomial(6,3)
\(\dfrac{3}{5}\)

Python-kontroll

from math import comb
gunstige = comb(4, 2) * comb(2, 1)
alle = comb(6, 3)
sannsynlighet = gunstige / alle
print('Gunstige utvalg:', gunstige)
print('Alle mulige utvalg:', alle)
print('Sannsynlighet som brøk:', f'{gunstige}/{alle}')
print('Sannsynlighet som desimaltall:', sannsynlighet)
Fasit: \(\dfrac{3}{5}=0{,}60\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 6a · 4 poengLineær optimering

Oppgave 6a

Oppgave:

Et område i planet er avgrenset av ulikhetene \(2y+x\ge1\), \(y-x\ge -4\) og \(y\le0\). Skraver området i et koordinatsystem.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Skriv om første ulikhet

\(2y+x\ge1\) gir \(y\ge\dfrac{1-x}{2}\).

Steg 2 — Skriv om andre ulikhet

\(y-x\ge -4\) gir \(y\ge x-4\).

Steg 3 — Tredje grense

\(y\le0\) betyr at området ligger på eller under x-aksen.

Steg 4 — Finn hjørner

Skjæringene blir \((1,0)\), \((4,0)\) og \((3,-1)\).

Steg 5 — Skravering

Området er trekanten som ligger over de to skrå linjene og under x-aksen.

Vanlig feil: Å skravere under \(y=x-4\). Ulikheten sier \(y\ge x-4\), altså over linjen.

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(y=(1-x)/2,y=0)
\((1,0)\)
2
Skjæring(y=x-4,y=0)
\((4,0)\)
3
Skjæring(y=(1-x)/2,y=x-4)
\((3,-1)\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve
x, y = symbols('x y')
linje1 = Eq(y, (1 - x)/2)
linje2 = Eq(y, x - 4)
linje3 = Eq(y, 0)
print('Skjæring linje1 og linje3:', solve((linje1, linje3), (x, y)))
print('Skjæring linje2 og linje3:', solve((linje2, linje3), (x, y)))
print('Skjæring linje1 og linje2:', solve((linje1, linje2), (x, y)))
Fasit: Området er trekanten med hjørner \((1,0)\), \((4,0)\) og \((3,-1)\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 6b · 4 poengLineær optimering

Oppgave 6b

Oppgave:

Bestem den minste verdien størrelsen \(2y-x\) kan ha dersom \(\left(x,y\right)\) skal ligge i det skraverte området.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Bruk hjørnene

En lineær størrelse får ekstremverdi i et hjørne av det lukkede trekantområdet.

Steg 2 — Regn i \((1,0)\)

\[2\cdot0-1=-1\]

Steg 3 — Regn i \((4,0)\)

\[2\cdot0-4=-4\]

Steg 4 — Regn i \((3,-1)\)

\[2\cdot\left(-1\right)-3=-5\]

Steg 5 — Velg minste verdi

Den minste verdien er \(-5\).

Vanlig feil: Å teste bare ett punkt inne i området. Ved lineær optimering må hjørnene undersøkes.

Tolkning

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

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
2*(-1)-3
\(-5\)

Python-kontroll

vertices = [(1, 0), (4, 0), (3, -1)]
verdier = []
for x, y in vertices:
    verdi = 2*y - x
    verdier.append((verdi, x, y))
    print(f'Punkt ({x}, {y}): 2y - x = {verdi}')
print('Minste verdi:', min(verdier))
Fasit: Den minste verdien er \(-5\), ved \((3,-1)\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 7a · 7 poengGraflesing

Oppgave 7a

Oppgave:

Figuren viser grafen til en andregradsfunksjon \(f\) sammen med tangenten \(t\) til grafen i punktet \((2,f(2))\). Bestem \(f(0)\) og \(f(4)\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Les av y-aksen

Grafen skjærer y-aksen ved \(y=4\). Derfor er \(f(0)=4\).

Steg 2 — Les av x-verdien 4

Når \(x=4\), ligger grafen på x-aksen. Derfor er \(f(4)=0\).

Steg 3 — Kontroller med funksjonsform senere

Dette stemmer med funksjonen vi finner i d.

Vanlig feil: Å lese av tangenten i stedet for parabelen. Her spør a om \(f\), ikke \(t\).

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(0)
\(4\)
2
f(4)
\(0\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, Rational, simplify
x = symbols('x')
f = -Rational(1, 2)*x**2 + x + 4
print('Funksjon brukt til kontroll:', f)
print('f(0) =', simplify(f.subs(x, 0)))
print('f(4) =', simplify(f.subs(x, 4)))
Fasit: \(f(0)=4\) og \(f(4)=0\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 7b · 7 poengTangent

Oppgave 7b

Oppgave:

Bestem likningen til tangenten \(t\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Les av to punkter på tangenten

Tangenten går gjennom \((0,6)\) og \((6,0)\).

Steg 2 — Finn stigningstallet

\[a=\dfrac{0-6}{6-0}=-1\]

Steg 3 — Bruk y-akseskjæringen

Siden linjen skjærer y-aksen i 6, er konstantleddet 6.

Steg 4 — Skriv likningen

\[t: y=-x+6\]

Steg 5 — Kontroller tangentpunktet

Ved \(x=2\) får vi \(y=-2+6=4\), som passer med punktet på grafen.

Vanlig feil: Å bruke punktet \((2,f(2))\) alene. En linje trenger også stigningstall eller et punkt til.

Tolkning

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

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Linje((0,6),(6,0))
\(y=-x+6\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, simplify
x = symbols('x')
t = -x + 6
print('Tangenten:', Eq(symbols('y'), t))
print('t(2) =', simplify(t.subs(x, 2)))
print('Stigningstall:', -1)
Fasit: \(t: y=-x+6\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 7c · 7 poengDerivasjon

Oppgave 7c

Oppgave:

Bestem \(f^\prime(1)\) og \(f^\prime(2)\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Bruk toppunktet

Grafen har toppunkt ved omtrent \(x=1\). Der er stigningstallet 0, så \(f^\prime(1)=0\).

Steg 2 — Bruk tangenten

Tangenten i \(x=2\) har stigningstall \(-1\). Derfor er \(f^\prime(2)=-1\).

Steg 3 — Kontroll med funksjonen

Funksjonen i d gir \(f^\prime(x)=-x+1\).

Steg 4 — Sett inn

\(f^\prime(1)=0\), og \(f^\prime(2)=-1\).

Vanlig feil: Å lese \(f(1)\) i stedet for \(f^\prime(1)\). Den deriverte er stigningstallet, ikke y-verdien.

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(-0.5x^2+x+4)
\(-x+1\)
2
f'(1), f'(2)
\(0,-1\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, Rational, diff, simplify
x = symbols('x')
f = -Rational(1, 2)*x**2 + x + 4
fp = diff(f, x)
print('f(x) =', f)
print("f'(x) =", fp)
print("f'(1) =", simplify(fp.subs(x, 1)))
print("f'(2) =", simplify(fp.subs(x, 2)))
Fasit: \(f^\prime(1)=0\) og \(f^\prime(2)=-1\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 7d · 7 poengAndregradsfunksjon

Oppgave 7d

Oppgave:

Bestem funksjonsuttrykket til \(f\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Sett opp generell form

La \(f(x)=ax^2+bx+c\).

Steg 2 — Bruk \(f(0)=4\)

Da får vi \(c=4\).

Steg 3 — Bruk \(f(2)=4\)

Tangentpunktet gir \(4a+2b+4=4\), altså \(2a+b=0\).

Steg 4 — Bruk \(f^\prime(2)=-1\)

Siden \(f^\prime(x)=2ax+b\), får vi \(4a+b=-1\).

Steg 5 — Løs systemet

Fra \(2a+b=0\) og \(4a+b=-1\) får vi \(a=-\dfrac12\) og \(b=1\).

Steg 6 — Skriv uttrykket

\[f(x)=-\dfrac12x^2+x+4\]

Vanlig feil: Å bruke tangenten som om den var selve funksjonen. Tangenten og parabelen er bare like i tangentpunktet.

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({c=4,4a+2b+c=4,4a+b=-1},{a,b,c})
\(a=-\dfrac12,b=1,c=4\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve, Rational, diff, simplify
x, a, b, c = symbols('x a b c')
f = a*x**2 + b*x + c
fp = diff(f, x)
likninger = [Eq(f.subs(x, 0), 4), Eq(f.subs(x, 2), 4), Eq(fp.subs(x, 2), -1)]
losning = solve(likninger, (a, b, c), dict=True)[0]
print('Likninger:', likninger)
print('Parametere:', losning)
funksjon = f.subs(losning)
print('f(x) =', funksjon)
print('f(4) =', simplify(funksjon.subs(x, 4)))
Fasit: \(f(x)=-\dfrac12x^2+x+4\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 8 · 2 poengUlikheter

Oppgave 8

Oppgave:

Et område er skravert i koordinatsystemet. Bestem tre ulikheter som til sammen avgrenser dette området.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Les av høyre grense

Den loddrette grensen er \(x=4\), og området ligger til venstre: \(x\le4\).

Steg 2 — Finn øvre skrå linje

Linjen går gjennom \((0,3)\) og \((4,7)\), så stigningstallet er 1 og likningen er \(y=x+3\). Området ligger under: \(y\le x+3\).

Steg 3 — Finn nedre skrå linje

Linjen går gjennom \((0,3)\) og omtrent \((4,0{,}5)\). Stigningstallet er \(-\dfrac58\), så linjen er \(y=3-\dfrac58x\).

Steg 4 — Velg riktig side

Området ligger over den nedre linjen: \(y\ge3-\dfrac58x\).

Steg 5 — Samle ulikhetene

\[x\le4,\quad y\le x+3,\quad y\ge3-\dfrac58x\]

Vanlig feil: Å snu ulikhetstegnet for den nedre linjen. Det skraverte området ligger over denne linjen.

Tolkning

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

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Linje((0,3),(4,7))
\(y=x+3\)
2
Linje((0,3),(4,0.5))
\(y=3-\dfrac58x\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, Rational, simplify
x = symbols('x')
y_ovre = x + 3
y_nedre = 3 - Rational(5, 8)*x
print('Øvre linje:', y_ovre)
print('Nedre linje:', y_nedre)
print('Øvre verdi ved x=4:', simplify(y_ovre.subs(x, 4)))
print('Nedre verdi ved x=4:', simplify(y_nedre.subs(x, 4)))
print('Ulikheter: x <= 4, y <= x + 3, y >= 3 - 5*x/8')
Fasit: \(x\le4\), \(y\le x+3\) og \(y\ge3-\dfrac58x\) (bekreftet digitalt).
Del 1 · Oppgave 9 · 3 poengRasjonal funksjon

Oppgave 9

Oppgave:

Figuren viser grafen til en rasjonal funksjon \(f\). Grafen har asymptotene \(x=1\) og \(y=3\). Funksjonsuttrykket kan skrives på formen \(f(x)=\dfrac{ax+b}{cx-1}\). Bestem \(a\), \(b\) og \(c\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Bruk vertikal asymptote

Nevneren er null når \(cx-1=0\), altså \(x=\dfrac1c\). Siden asymptoten er \(x=1\), får vi \(c=1\).

Steg 2 — Bruk horisontal asymptote

For store \(x\) nærmer \(\dfrac{ax+b}{cx-1}\) seg \(\dfrac{a}{c}\). Siden asymptoten er \(y=3\), får vi \(a=3c=3\).

Steg 3 — Les av y-akseskjæringen

Grafen skjærer y-aksen ved \(y=6\). Dermed er \(f(0)=6\).

Steg 4 — Finn \(b\)

\[f(0)=\dfrac{b}{-1}=-b=6\Rightarrow b=-6\]

Steg 5 — Kontroller nullpunktet

Med \(a=3\), \(b=-6\), \(c=1\) får vi teller \(3x-6\), som er null ved \(x=2\), slik figuren viser.

Vanlig feil: Å bruke den horisontale asymptoten som konstantledd. Her er asymptoten forholdet \(a/c\), ikke \(b\).

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({1/c=1,a/c=3,-b=6},{a,b,c})
\(a=3,b=-6,c=1\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve, simplify
x, a, b, c = symbols('x a b c')
losning = solve((Eq(1/c, 1), Eq(a/c, 3), Eq(-b, 6)), (a, b, c), dict=True)[0]
print('Parametere:', losning)
f = (3*x - 6)/(x - 1)
print('f(x) =', f)
print('Vertikal asymptote fra nevner x - 1 = 0: x = 1')
print('Horisontal asymptote a/c =', simplify(3/1))
print('f(0) =', simplify(f.subs(x, 0)))
Fasit: \(a=3\), \(b=-6\), \(c=1\) (bekreftet digitalt).

Del 2 — med hjelpemidler

Del 2 · Oppgave 1a · 8 poengRegresjon

Oppgave 1a

Oppgave:

Vi antar at konsentrasjonen av CO2 i lufta var 280 ppm i året 1800. Tabellen viser utviklingen for noen år mellom 1870 og 2000. La \(x\) være antall år etter 1870. Bruk regresjon til å bestemme en funksjon som tilnærmet beskriver hvordan CO2-konsentrasjonen har økt siden 1870.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Velg variabler

Vi lar \(x\) være år etter 1870 og bruker økningen siden 1800 som responsvariabel.

Steg 2 — Bruk datapunktene

Punktene er \((0,5)\), \((20,7)\), \((60,15)\), \((80,25)\), \((100,45)\), \((130,85)\).

Steg 3 — Velg eksponentiell regresjon

Dataene øker raskere og raskere, derfor passer en modell \(E(x)=A\cdot B^x\).

Steg 4 — Regresjonsresultat

Eksponentiell regresjon gir omtrent \[E(x)=4{,}55\cdot1{,}0224^x\]

Steg 5 — Koble til CO2-konsentrasjon

Hvis vi vil modellere konsentrasjonen direkte, kan vi skrive \[K(x)=280+E(x)\]

Vanlig feil: Å bruke årstallene direkte samtidig som modellen definerer \(x\) som år etter 1870.

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({(0,5),(20,7),(60,15),(80,25),(100,45),(130,85)})
\(E(x)\approx4{,}55\cdot1{,}0224^x\)

Python-kontroll

import numpy as np
x = np.array([0, 20, 60, 80, 100, 130], dtype=float)
y = np.array([5, 7, 15, 25, 45, 85], dtype=float)
# Eksponentiell regresjon: ln(y) = ln(A) + x*ln(B)
stigning, konstant = np.polyfit(x, np.log(y), 1)
A = np.exp(konstant)
B = np.exp(stigning)
print('A =', A)
print('B =', B)
print(f'Modell: E(x) = {A:.3f} * {B:.5f}^x')
for xi, yi in zip(x, y):
    modell = A * B**xi
    print(f'x={xi:5.0f}, observert={yi:6.2f}, modell={modell:8.3f}')
Fasit: \(E(x)\approx4{,}55\cdot1{,}0224^x\), eventuelt \(K(x)=280+E(x)\) (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 1b · 8 poengEksponentialmodell

Oppgave 1b

Oppgave:

En modell for konsentrasjonen av CO2 i lufta \(x\) år etter 1870 er gitt ved \(K(x)=280+5{,}0\cdot1{,}022^x\). Bruk graftegner til å tegne grafen til \(K\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Skriv modellen

\[K(x)=280+5{,}0\cdot1{,}022^x\]

Steg 2 — Velg passende intervall

Siden tabellen går fra 1870 til 2000, er \(0\le x\le130\) naturlig. For prediksjon kan vi utvide til \(x=180\).

Steg 3 — Tegn grafen

I GeoGebra kan vi skrive funksjonen direkte og sette x-aksen til år etter 1870.

Steg 4 — Tolk form

Grafen er voksende og krummer oppover fordi vekstfaktoren \(1{,}022>1\).

Vanlig feil: Å skrive \(1,022x\) i stedet for \(1,022^x\). Modellen er eksponentiell.

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):=280+5*1.022^x
Funksjon definert
2
Funksjon(K,0,180)
Graf tegnet

Python-kontroll

from sympy import symbols
x = symbols('x')
def K(t):
    return 280 + 5.0*(1.022**t)
print('K(0) =', K(0))
print('K(130) =', K(130))
print('K(180) =', K(180))
print('Grafen er voksende fordi vekstfaktoren 1.022 er større enn 1.')
Fasit: Grafen til \(K(x)=280+5{,}0\cdot1{,}022^x\) er voksende og krummer oppover (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 1c · 8 poengEksponentialmodell

Oppgave 1c

Oppgave:

Bestem konsentrasjonen av CO2 i 2050 dersom utviklingen følger modellen \(K\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Finn \(x\)-verdien

Året 2050 er \(2050-1870=180\) år etter 1870.

Steg 2 — Sett inn i modellen

\[K(180)=280+5{,}0\cdot1{,}022^{180}\]

Steg 3 — Regn digitalt

Dette gir omtrent \(531{,}3\).

Steg 4 — Tolk enhet

Enheten er ppm, altså parts per million.

Vanlig feil: Å bruke \(x=2050\) direkte. Modellen bruker år etter 1870.

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(180)
\(531{,}3\)

Python-kontroll

from math import pow
x_2050 = 2050 - 1870
K_2050 = 280 + 5.0 * pow(1.022, x_2050)
print('År etter 1870:', x_2050)
print('K(180) =', K_2050)
print('Avrundet til nærmeste ppm:', round(K_2050))
Fasit: CO2-konsentrasjonen i 2050 blir omtrent \(531\) ppm (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 1d · 8 poengCAS-likning

Oppgave 1d

Oppgave:

Bruk CAS til å bestemme når CO2-konsentrasjonen blir 425 ppm, dersom utviklingen følger modellen \(K\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Sett opp likningen

\[280+5{,}0\cdot1{,}022^x=425\]

Steg 2 — Isoler eksponentialleddet

\[5{,}0\cdot1{,}022^x=145\]

Steg 3 — Løs med CAS

CAS gir \(x\approx154{,}7\).

Steg 4 — Regn om til årstall

\(1870+154{,}7\approx2024{,}7\).

Steg 5 — Tolk

Modellen passerer 425 ppm omtrent i løpet av 2025.

Vanlig feil: Å svare \(x=154{,}7\) uten å gjøre om til kalenderår.

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(280+5*1.022^x=425)
\(x\approx154{,}7\)
2
1870+154.7
\(2024{,}7\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, nsolve
x = symbols('x')
likning = Eq(280 + 5.0*1.022**x, 425)
losning = nsolve(likning, 150)
aar = 1870 + float(losning)
print('Løsning i år etter 1870:', losning)
print('Årstall:', aar)
print('Avrundet år:', round(aar))
Fasit: Modellen gir 425 ppm omtrent i år \(2025\) (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 1e · 8 poengMomentan vekstfart

Oppgave 1e

Oppgave:

Bestem den momentane vekstfarten til \(K\) for \(x=120\). Hva forteller dette svaret oss?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Deriver modellen

For \(K(x)=280+5\cdot1{,}022^x\) er \[K^\prime(x)=5\cdot1{,}022^x\cdot\ln(1{,}022)\]

Steg 2 — Sett inn \(x=120\)

\[K^\prime(120)=5\cdot1{,}022^{120}\cdot\ln(1{,}022)\]

Steg 3 — Regn ut

Dette gir omtrent \(1{,}48\).

Steg 4 — Tolk enhet

Enheten er ppm per år.

Steg 5 — Forklar betydning

Rundt året \(1870+120=1990\) økte CO2-konsentrasjonen med omtrent \(1{,}48\) ppm per år ifølge modellen.

Vanlig feil: Å tolke \(K(120)\) som vekstfart. Momentan vekstfart er den deriverte \(K^\prime(120)\).

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(280+5*1.022^x)
\(5\cdot1{,}022^x\ln(1{,}022)\)
2
K'(120)
\(1{,}48\)

Python-kontroll

from math import log
x = 120
vekstfart = 5.0 * (1.022**x) * log(1.022)
print('x-verdi:', x)
print('År:', 1870 + x)
print('Momentan vekstfart K'(120):', vekstfart)
print('Avrundet:', round(vekstfart, 2), 'ppm per år')
Fasit: \(K^\prime(120)\approx1{,}48\) ppm per år (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 2a · 8 poengBinomisk modell

Oppgave 2a

Oppgave:

Simon passerer 10 lyskryss på vei til skolen. Lyskryssene virker uavhengig av hverandre. Det er grønt lys i 24 s hvert minutt i hvert av lyskryssene. Begrunn at vi kan se på dette som et binomisk forsøk med \(p=0{,}40\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Fast antall forsøk

Simon passerer 10 lyskryss, altså \(n=10\).

Steg 2 — To mulige utfall

I hvert kryss kan vi registrere grønt eller ikke grønt.

Steg 3 — Samme sannsynlighet

Det er grønt i 24 av 60 sekunder, så \[p=\dfrac{24}{60}=0{,}40\]

Steg 4 — Uavhengighet

Oppgaven sier at lyskryssene virker uavhengig av hverandre.

Steg 5 — Konklusjon

Alle kravene for binomisk modell er oppfylt.

Vanlig feil: Å bruke \(p=24\). Sannsynlighet må være andel av ett minutt, ikke antall sekunder alene.

Tolkning

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

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
24/60
\(0{,}40\)

Python-kontroll

sekunder_gront = 24
sekunder_totalt = 60
p = sekunder_gront / sekunder_totalt
n = 10
print('Antall forsøk n:', n)
print('Sannsynlighet p:', p)
print('Binomisk modell: X ~ Bin(n=10, p=0.40)')
Fasit: Dette kan modelleres binomisk med \(n=10\) og \(p=0{,}40\) (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 2b · 8 poengBinomisk sannsynlighet

Oppgave 2b

Oppgave:

Bestem sannsynligheten for at Simon får grønt lys i nøyaktig fem kryss.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Definer variabel

La \(X\) være antall kryss med grønt lys. Da er \(X\sim\operatorname{Bin}(10,0{,}40)\).

Steg 2 — Bruk binomisk formel

\[P(X=5)=\dbinom{10}{5}0{,}40^5\cdot0{,}60^5\]

Steg 3 — Regn ut

\[P(X=5)\approx0{,}2007\]

Steg 4 — Tolk

Sannsynligheten er omtrent 20,1 prosent.

Vanlig feil: Å glemme faktoren \(\dbinom{10}{5}\), som teller hvilke fem kryss som blir grønne.

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(10,5)*0.4^5*0.6^5
\(0{,}2007\)

Python-kontroll

from math import comb
n = 10
p = 0.40
k = 5
sannsynlighet = comb(n, k) * p**k * (1-p)**(n-k)
print('n =', n)
print('p =', p)
print('k =', k)
print('P(X = 5) =', sannsynlighet)
print('Avrundet:', round(sannsynlighet, 4))
Fasit: \(P(X=5)\approx0{,}201\) (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 2c · 8 poengBinomisk sannsynlighet

Oppgave 2c

Oppgave:

Bestem sannsynligheten for at Simon får grønt lys oftere enn rødt lys.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Tolk hendelsen

Grønt oftere enn rødt betyr flere enn 5 grønne av 10 kryss, altså \(X\ge6\).

Steg 2 — Skriv summen

\[P(X\ge6)=\sum_{k=6}^{10}\dbinom{10}{k}0{,}40^k0{,}60^{10-k}\]

Steg 3 — Regn digitalt

Summen blir omtrent \(0{,}1662\).

Steg 4 — Tolk

Det er omtrent 16,6 prosent sannsynlighet.

Vanlig feil: Å ta med \(X=5\). Da er det like mange grønne som røde, ikke oftere grønt enn rødt.

Tolkning

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

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
Sum(Binomial(10,k)*0.4^k*0.6^(10-k),k,6,10)
\(0{,}1662\)

Python-kontroll

from math import comb
n = 10
p = 0.40
sannsynlighet = 0
for k in range(6, 11):
    ledd = comb(n, k) * p**k * (1-p)**(n-k)
    sannsynlighet += ledd
    print(f'P(X = {k}) = {ledd:.10f}')
print('P(X >= 6) =', sannsynlighet)
print('Avrundet:', round(sannsynlighet, 4))
Fasit: \(P(X\ge6)\approx0{,}166\) (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 2d · 8 poengSannsynlighet

Oppgave 2d

Oppgave:

Bestem sannsynligheten for at han får grønt lys i tre kryss etter hverandre og rødt lys i alle de andre kryssene.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Tolk hendelsen

Det skal være nøyaktig tre grønne kryss, og disse tre skal komme rett etter hverandre.

Steg 2 — Tell plasseringer

En blokk på tre grønne kan starte i kryss 1,2,\ldots,8. Det gir 8 mulige plasseringer.

Steg 3 — Sannsynlighet for én bestemt plassering

For én bestemt blokk er sannsynligheten \[0{,}40^3\cdot0{,}60^7\]

Steg 4 — Multipliser med 8

\[P=8\cdot0{,}40^3\cdot0{,}60^7\approx0{,}0143\]

Steg 5 — Tolk

Sannsynligheten er omtrent 1,43 prosent.

Vanlig feil: Å bruke \(0{,}40^3\cdot0{,}60^7\) uten faktoren 8. Da teller man bare én bestemt plassering av de tre grønne lysene.

Tolkning

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

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
8*0.4^3*0.6^7
\(0{,}0143\)

Python-kontroll

p = 0.40
q = 1 - p
antall_plasseringer = 8
sannsynlighet_en_plassering = p**3 * q**7
sannsynlighet = antall_plasseringer * sannsynlighet_en_plassering
print('Antall mulige startposisjoner for blokken:', antall_plasseringer)
print('Sannsynlighet for én bestemt blokk:', sannsynlighet_en_plassering)
print('Total sannsynlighet:', sannsynlighet)
print('Avrundet:', round(sannsynlighet, 4))
Fasit: \(8\cdot0{,}40^3\cdot0{,}60^7\approx0{,}0143\) (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 3a · 4 poengLineær optimering

Oppgave 3a

Oppgave:

En kennel tar imot både hunder og katter. De har plass til 20 hunder og 30 katter. Hver hund krever 45 min med stell hver dag. Hver katt krever 30 min med stell hver dag. Kennelen kan høyst bruke 24 arbeidstimer per dag til stell. La \(x\) være antall hunder og \(y\) antall katter. Sett opp ulikheter som beskriver situasjonen, og skraver området.

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Kapasitet hunder

Det er plass til høyst 20 hunder: \(x\le20\).

Steg 2 — Kapasitet katter

Det er plass til høyst 30 katter: \(y\le30\).

Steg 3 — Ikke-negative variabler

Antall dyr kan ikke være negative: \(x\ge0\), \(y\ge0\).

Steg 4 — Arbeidstid

24 timer er \(24\cdot60=1440\) minutter. Stellkravet gir \[45x+30y\le1440\]

Steg 5 — Forenkle arbeidstidsulikheten

Del på 15: \[3x+2y\le96\]

Vanlig feil: Å blande timer og minutter. Enten må alt skrives i minutter eller alt i timer.

Tolkning

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

Kontroll (GeoGebra CAS / Python)

GeoGebra · CAS
1
45x+30y<=1440
\(3x+2y\le96\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, simplify
x, y = symbols('x y')
print('Hunder:', '0 <= x <= 20')
print('Katter:', '0 <= y <= 30')
print('Arbeidstid i minutter:', '45*x + 30*y <= 1440')
print('Forenklet arbeidstid:', '3*x + 2*y <= 96')
Fasit: \(0\le x\le20\), \(0\le y\le30\), \(3x+2y\le96\) (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 3b · 4 poengLineær optimering

Oppgave 3b

Oppgave:

De daglige utgiftene til mat er 100 kroner for en hund og 50 kroner for en katt. Kennelen tar 350 kroner per døgn for en hund og 200 kroner per døgn for en katt. Hvor mange hunder og katter bør kennelen ha i opphold per døgn for å få maksimal fortjeneste? Hvor stor er fortjenesten da?

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Finn fortjeneste per dyr

Hund: \(350-100=250\) kroner. Katt: \(200-50=150\) kroner.

Steg 2 — Lag målfunksjon

\[F(x,y)=250x+150y\]

Steg 3 — Finn aktuelle hjørner

Fra området får vi hjørnene \((0,0)\), \((20,0)\), \((20,18)\), \((12,30)\), \((0,30)\).

Steg 4 — Regn fortjeneste

\(F(20,18)=250\cdot20+150\cdot18=7700\), som er størst.

Steg 5 — Tolk

Kennelen bør ha 20 hunder og 18 katter i opphold per døgn.

Vanlig feil: Å maksimere inntekt i stedet for fortjeneste. Matutgiftene må trekkes fra.

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(250x+150y, betingelser)
\((20,18), F=7700\)

Python-kontroll

vertices = [(0, 0), (20, 0), (20, 18), (12, 30), (0, 30)]
def F(x, y):
    return 250*x + 150*y
resultater = []
for punkt in vertices:
    verdi = F(*punkt)
    resultater.append((verdi, punkt))
    print(f'Punkt {punkt}: fortjeneste = {verdi}')
print('Beste punkt:', max(resultater))
Fasit: Maksimal fortjeneste er 7700 kroner ved 20 hunder og 18 katter (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 4a · 4 poengDerivasjon

Oppgave 4a

Oppgave:

Funksjonen \(f\) er gitt ved \(f(x)=-24x^3+ax^2-b^2x-27\). Grafen til \(f\) har et toppunkt i \((3,3)\). Vis at dette gir likningene \(6a-b^2=648\) og \(9a-3b^2=678\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Bruk toppunktbetingelsen

Når grafen har toppunkt ved \(x=3\), må \(f^\prime(3)=0\).

Steg 2 — Deriver funksjonen

\[f^\prime(x)=-72x^2+2ax-b^2\]

Steg 3 — Sett inn \(x=3\) i den deriverte

\[f^\prime(3)=-72\cdot9+6a-b^2=0\]

Steg 4 — Få første likning

\[-648+6a-b^2=0\Rightarrow6a-b^2=648\]

Steg 5 — Bruk punktet \((3,3)\)

\[f(3)=-24\cdot27+9a-3b^2-27=3\]

Steg 6 — Få andre likning

\[-675+9a-3b^2=3\Rightarrow9a-3b^2=678\]

Vanlig feil: Å bruke bare \(f(3)=3\). Et toppunkt gir også betingelsen \(f^\prime(3)=0\).

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(-24x^3+a x^2-b^2 x-27)
\(-72x^2+2ax-b^2\)
2
f'(3)=0
\(6a-b^2=648\)
3
f(3)=3
\(9a-3b^2=678\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, diff, expand, Eq, simplify
x, a, b = symbols('x a b')
f = -24*x**3 + a*x**2 - b**2*x - 27
fp = diff(f, x)
print('f(x) =', f)
print("f'(x) =", fp)
print("f'(3) =", expand(fp.subs(x, 3)))
print('f(3) =', expand(f.subs(x, 3)))
print('Betingelse f'(3)=0 gir:', Eq(6*a - b**2, 648))
print('Betingelse f(3)=3 gir:', Eq(9*a - 3*b**2, 678))
Fasit: Dette gir \(6a-b^2=648\) og \(9a-3b^2=678\) (bekreftet digitalt).
Del 2 · Oppgave 4b · 4 poengCAS

Oppgave 4b

Oppgave:

Bruk CAS til å bestemme \(a\) og \(b\).

Vis løsning

Hva spør oppgaven om? Vi skal oversette opplysningene til riktig matematisk modell, regne i kontrollerte steg og kontrollere svaret digitalt der det gir mening.

Steg 1 — Bruk likningene fra a

\[6a-b^2=648\] \[9a-3b^2=678\]

Steg 2 — La CAS løse systemet

Vi løser systemet med ukjente \(a\) og \(b\).

Steg 3 — Resultat for \(a\)

CAS gir \(a=\dfrac{422}{3}\).

Steg 4 — Resultat for \(b\)

Siden \(b^2=196\), får vi \(b=14\) eller \(b=-14\).

Steg 5 — Kontroller toppunkt

\(f^{\prime\prime}(3)=-432+2a=-\dfrac{452}{3}<0\), så punktet er et toppunkt.

Vanlig feil: Å svare bare \(b=14\). Likningene inneholder \(b^2\), så både \(14\) og \(-14\) passer.

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({6a-b^2=648,9a-3b^2=678},{a,b})
\(a=\dfrac{422}{3}, b=-14 \lor b=14\)

Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve, diff, simplify
x, a, b = symbols('x a b')
likninger = [Eq(6*a - b**2, 648), Eq(9*a - 3*b**2, 678)]
losninger = solve(likninger, (a, b), dict=True)
print('Løsninger:', losninger)
for sol in losninger:
    f = -24*x**3 + sol[a]*x**2 - sol[b]**2*x - 27
    fp = diff(f, x)
    fpp = diff(fp, x)
    print('a =', sol[a], 'b =', sol[b])
    print('f(3) =', simplify(f.subs(x, 3)))
    print("f'(3) =", simplify(fp.subs(x, 3)))
    print("f''(3) =", simplify(fpp.subs(x, 3)))
Fasit: \(a=\dfrac{422}{3}\) og \(b=\pm14\) (bekreftet digitalt).