S1 eksamenVår 2021

Matematikk S1 eksamen – vår 2021

ifingo
Norsk (Bokmål)

Matematikk S1 - Vår 2021

Komplett løsningsforslag til REA3026 Matematikk S1. Løsningene er skrevet på bokmål med ryddig MathJax, Python-kontroller og GeoGebra/CAS-kontroller.

Del 1 - uten digitale hjelpemidler

Del 1 · Oppgave 1aAndregradslikning

Oppgave 1a

Oppgave:

Løs \(x^2-4x+4=0\).

Vis løsning
Løsning:

Uttrykket er et fullstendig kvadrat:

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

Dermed er \((x-2)^2=0\), og løsningen er \(x=2\).

Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve, factor
x = symbols('x')
uttrykk = x**2 - 4*x + 4
print('Faktorisert:', factor(uttrykk))
print('Løsninger:', solve(Eq(uttrykk, 0), x))
print('Kontroll ved x=2:', uttrykk.subs(x, 2))
# Faktorisert: (x - 2)**2
# Løsninger: [2]
# Kontroll ved x=2: 0
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
Factor(x^2 - 4x + 4) = (x - 2)^2
2
Solve((x - 2)^2 = 0) -> x = 2
Fasit: \(x=2\).
Del 1 · Oppgave 1bNullprodukt

Oppgave 1b

Oppgave:

Løs \(x(x-3)(x+2)=0\).

Vis løsning
Løsning:

Et produkt er null dersom minst én faktor er null:

\[x=0 \quad \vee \quad x-3=0 \quad \vee \quad x+2=0\]

Vi får \(x=0\), \(x=3\) og \(x=-2\).

Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve
x = symbols('x')
uttrykk = x*(x - 3)*(x + 2)
print('Løsninger:', solve(Eq(uttrykk, 0), x))
for verdi in [-2, 0, 3]:
    print('x =', verdi, 'gir', uttrykk.subs(x, verdi))
# Løsninger: [-2, 0, 3]
# alle kontrollverdiene gir 0
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
Solve(x(x - 3)(x + 2) = 0) -> x = -2, 0, 3
Fasit: \(x\in\{-2,0,3\}\).
Del 1 · Oppgave 1cLogaritmelikning

Oppgave 1c

Oppgave:

Løs \(\lg(3-x)=2\).

Vis løsning
Løsning:

Likningen betyr at \(3-x=10^2=100\). Derfor er \(-x=97\), altså \(x=-97\). Definisjonskravet \(3-x>0\) er oppfylt.

Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve, log
x = symbols('x')
losning = solve(Eq(log(3 - x, 10), 2), x)
print('Løsning:', losning)
print('Definisjonskrav:', 3 - losning[0] > 0)
# Løsning: [-97]
# Definisjonskrav: True
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
Solve(log10(3 - x) = 2) -> x = -97
Fasit: \(x=-97\).
Del 1 · Oppgave 2aPotenser

Oppgave 2a

Oppgave:

Forenkle \[\frac{(2a)^2\cdot(ab^3)^{-1}}{4ab^2\cdot(a^0b^{-1})^5}\]

Vis løsning
Løsning:

Telleren blir \(4a^2\cdot a^{-1}b^{-3}=4ab^{-3}\). Nevneren blir \(4ab^2\cdot b^{-5}=4ab^{-3}\). Hele brøken blir derfor \(1\).

Python-kontroll

from sympy import symbols, simplify
a, b = symbols('a b', nonzero=True)
teller = (2*a)**2 * (a*b**3)**(-1)
nevner = 4*a*b**2 * (a**0*b**(-1))**5
print('Teller:', simplify(teller))
print('Nevner:', simplify(nevner))
print('Brøk:', simplify(teller/nevner))
# Teller: 4*a/b**3
# Nevner: 4*a/b**3
# Brøk: 1
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
Simplify(...) -> 1
Fasit: \(1\).
Del 1 · Oppgave 2bLogaritmeregler

Oppgave 2b

Oppgave:

Forenkle \(\lg(16a)-\lg\left(\frac a2\right)+\lg\left(\frac a{32}\right)\).

Vis løsning
Løsning:

Vi samler logaritmene:

\[\lg\left(\frac{16a\cdot a/32}{a/2}\right)=\lg(a)\]

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

Python-kontroll

from sympy import symbols, simplify
a = symbols('a', positive=True)
inni = (16*a)*(a/32)/(a/2)
print('Inni samlet logaritme:', simplify(inni))
print('Svar: lg(a)')
# Inni samlet logaritme: a
# Svar: lg(a)
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
log(16a) - log(a/2) + log(a/32) -> log(a)
Fasit: \(\lg a\), for \(a>0\).
Del 1 · Oppgave 3Likningssystem

Oppgave 3

Oppgave:

Finn samlet pris for én voksen og ett barn når \(2v+3b=860\) og \(3v+2b=940\).

Vis løsning
Løsning:

Subtraksjon gir \(v-b=80\). Setter vi \(v=b+80\) inn i \(2v+3b=860\), får vi \(5b=700\), altså \(b=140\). Da er \(v=220\), og \(v+b=360\).

Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve
v, b = symbols('v b')
losning = solve([Eq(2*v + 3*b, 860), Eq(3*v + 2*b, 940)], (v, b))
print(losning)
print('Sum:', losning[v] + losning[b])
# {v: 220, b: 140}
# Sum: 360
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
Solve({2v + 3b = 860, 3v + 2b = 940}) -> v = 220, b = 140
Fasit: \(360\) kr.
Del 1 · Oppgave 4Likningssystem

Oppgave 4

Oppgave:

Løs systemet \(4x+2y=4\), \(x^2-y=-2\).

Vis løsning
Løsning:

Fra første likning får vi \(y=2-2x\). Innsetting gir \(x^2-(2-2x)=-2\), altså \(x^2+2x=0\). Dermed er \(x=0\) eller \(x=-2\). Punktene blir \((0,2)\) og \((-2,6)\).

Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve
x, y = symbols('x y')
losninger = solve([Eq(4*x + 2*y, 4), Eq(x**2 - y, -2)], (x, y))
print(losninger)
# [(-2, 6), (0, 2)]
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
Solve({4x + 2y = 4, x^2 - y = -2}) -> (-2,6), (0,2)
Fasit: \((0,2)\) og \((-2,6)\).
Del 1 · Oppgave 5aPolynom

Oppgave 5a

Oppgave:

For \(g(x)=x^4-2x^2\), bestem nullpunktene.

Vis løsning
Løsning:

\[g(x)=x^2(x^2-2)\]

Nullpunktene er derfor \(x=0\), \(x=-\sqrt2\) og \(x=\sqrt2\).

Python-kontroll

from sympy import symbols, factor, solve, Eq
x = symbols('x')
g = x**4 - 2*x**2
print('Faktorisert:', factor(g))
print('Nullpunkter:', solve(Eq(g, 0), x))
# x**2*(x**2 - 2)
# [0, -sqrt(2), sqrt(2)]
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
Factor(g) -> x^2(x^2 - 2)
Fasit: \(x=0,\pm\sqrt2\).
Del 1 · Oppgave 5bDerivasjon

Oppgave 5b

Oppgave:

Bestem momentan vekstfart når \(x=-2\).

Vis løsning
Løsning:

\[g^{\prime}(x)=4x^3-4x\]

\[g^{\prime}(-2)=4(-2)^3-4(-2)=-24\]

Python-kontroll

from sympy import symbols, diff
x = symbols('x')
g = x**4 - 2*x**2
g_der = diff(g, x)
print('g_der(x) =', g_der)
print('g_der(-2) =', g_der.subs(x, -2))
# g_der(x) = 4*x**3 - 4*x
# g_der(-2) = -24
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
Derivative(g) -> 4x^3 - 4x
2
g_der(-2) -> -24
Fasit: \(-24\).
Del 1 · Oppgave 5cEkstremalpunkter

Oppgave 5c

Oppgave:

Bestem toppunkt og bunnpunkt på grafen til \(g\).

Vis løsning
Løsning:

Kritiske punkter finnes fra \(4x(x^2-1)=0\), altså \(x=-1,0,1\). Funksjonsverdiene er \(g(-1)=-1\), \(g(0)=0\), \(g(1)=-1\). Derfor er \((0,0)\) lokalt toppunkt, og \((-1,-1)\), \((1,-1)\) bunnpunkter.

Python-kontroll

from sympy import symbols, diff, solve, Eq
x = symbols('x')
g = x**4 - 2*x**2
g_der = diff(g, x)
for verdi in solve(Eq(g_der, 0), x):
    print(verdi, g.subs(x, verdi), diff(g_der, x).subs(x, verdi))
# -1 -1 8
# 0 0 -4
# 1 -1 8
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
Extremum(g) -> min (-1,-1), (1,-1), max (0,0)
Fasit: Toppunkt \((0,0)\). Bunnpunkter \((-1,-1)\) og \((1,-1)\).
Del 1 · Oppgave 5dGrafskisse

Oppgave 5d

Oppgave:

Lag en skisse av \(g(x)=x^4-2x^2\).

Vis løsning
Løsning:

Grafen er symmetrisk om \(y\)-aksen. Den skjærer \(x\)-aksen i \(-\sqrt2\), \(0\), \(\sqrt2\), har toppunkt \((0,0)\), bunnpunkter \((\pm1,-1)\), og går oppover på begge sider.

Python-kontroll

from sympy import symbols
x = symbols('x')
g = x**4 - 2*x**2
for verdi in [-2, -1.4142, -1, 0, 1, 1.4142, 2]:
    print(verdi, round(float(g.subs(x, verdi)), 4))
# Punkttabell til grafskisse
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
Graph(g) with points (-sqrt(2),0), (0,0), (sqrt(2),0), (-1,-1), (1,-1)
Fasit: Korrekt skisse må vise symmetrien, nullpunktene og ekstremalpunktene.
Del 1 · Oppgave 6Hypergeometrisk

Oppgave 6

Oppgave:

32 batterier, 8 defekte. Trekk 5 uten tilbakelegging. Velg riktig uttrykk for nøyaktig 2 defekte.

Vis løsning
Løsning:

Fordi det trekkes uten tilbakelegging, er modellen hypergeometrisk:

\[P=\frac{\binom82\binom{24}3}{\binom{32}5}\]

Dette er alternativ 1.

Python-kontroll

from math import comb
p = comb(8, 2)*comb(24, 3)/comb(32, 5)
print('P =', p)
print('Avrundet =', round(p, 4))
# P = 0.275850...
# Avrundet = 0.2759
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
HyperGeometric(32, 8, 5, 2) -> C(8,2)C(24,3)/C(32,5)
Fasit: Alternativ 1.
Del 1 · Oppgave 7aKombinatorikk

Oppgave 7a

Oppgave:

10 lodd, 2 gevinster. Finn sannsynlighet for ingen gevinst ved 2 lodd.

Vis løsning
Løsning:

Hun må trekke 2 av de 8 loddene uten gevinst:

\[P=\frac{\binom82}{\binom{10}2}=\frac{28}{45}\]

Python-kontroll

from math import comb
p = comb(8, 2)/comb(10, 2)
print('P =', p)
# 0.622222...
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
C(8,2)/C(10,2) -> 28/45
Fasit: \(\frac{28}{45}\approx0{,}622\).
Del 1 · Oppgave 7bKomplement

Oppgave 7b

Oppgave:

Finn sannsynlighet for minst én gevinst ved 4 lodd.

Vis løsning
Løsning:

Bruk komplement:

\[P=1-\frac{\binom84}{\binom{10}4}=1-\frac{70}{210}=\frac23\]

Python-kontroll

from math import comb
p = 1 - comb(8, 4)/comb(10, 4)
print('P =', p)
# 0.666666...
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
1 - C(8,4)/C(10,4) -> 2/3
Fasit: \(\frac23\).
Del 1 · Oppgave 8aUlikheter

Oppgave 8a

Oppgave:

Bestem ulikhetene for trekanten med hjørner \((3,6)\), \((2,1)\), \((4,3)\).

Vis løsning
Løsning:

Sidene ligger på linjene \(y=5x-9\), \(y=x-1\) og \(y=-3x+15\). Et indre punkt viser retningene:

\[y\le5x-9,\quad y\ge x-1,\quad y\le -3x+15\]

Python-kontroll

from sympy import Point, Line, symbols
x, y = symbols('x y')
A, B, C = Point(3, 6), Point(2, 1), Point(4, 3)
print(Line(A, B).equation(x, y))
print(Line(B, C).equation(x, y))
print(Line(A, C).equation(x, y))
# Linjene tilsvarer y=5x-9, y=x-1 og y=-3x+15
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
Line((2,1),(3,6)) -> y = 5x - 9
2
Line((2,1),(4,3)) -> y = x - 1
3
Line((3,6),(4,3)) -> y = -3x + 15
Fasit: \(y\le5x-9\), \(y\ge x-1\), \(y\le-3x+15\).
Del 1 · Oppgave 8bOptimering

Oppgave 8b

Oppgave:

Maksimer \(S=-2x+3y\) i området.

Vis løsning
Løsning:

Lineære uttrykk får maksimum i hjørner. Verdiene er:

PunktS
\((3,6)\)12
\((2,1)\)-1
\((4,3)\)1

Maksimum er \(12\).

Python-kontroll

punkter = [(3, 6), (2, 1), (4, 3)]
for x, y in punkter:
    print((x, y), -2*x + 3*y)
# (3, 6) 12
# (2, 1) -1
# (4, 3) 1
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
Maximize(-2x + 3y) -> 12 at (3,6)
Fasit: \(12\), i \((3,6)\).
Del 1 · Oppgave 8cParameter

Oppgave 8c

Oppgave:

For hvilke \(a\) har \(D=-ax+3y\) minste verdi i \((2,1)\)?

Vis løsning
Løsning:

Verdiene i hjørnene er \(D(2,1)=3-2a\), \(D(3,6)=18-3a\), \(D(4,3)=9-4a\). Kravene

\[3-2a\le18-3a\]

og

\[3-2a\le9-4a\]

gir henholdsvis \(a\le15\) og \(a\le3\). Samlet blir \(a\le3\).

Python-kontroll

from sympy import symbols, solve_univariate_inequality
a = symbols('a', real=True)
print(solve_univariate_inequality(3 - 2*a <= 18 - 3*a, a))
print(solve_univariate_inequality(3 - 2*a <= 9 - 4*a, a))
# a <= 15
# a <= 3
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
Solve inequalities -> a <= 3
Fasit: \(a\le3\).
Del 1 · Oppgave 9Rasjonal funksjon

Oppgave 9

Oppgave:

Grafen har asymptotene \(x=1\), \(y=-1\), og \(f(x)=\frac{x+a}{bx+c}\). Løs \(f(x)=2\).

Vis løsning
Løsning:

Horisontal asymptote gir \(1/b=-1\), altså \(b=-1\). Vertikal asymptote \(x=1\) gir \(-1+c=0\), altså \(c=1\). Fra grafen er \(f(0)=-2\), derfor \(a=-2\). Dermed

\[f(x)=\frac{x-2}{1-x}\]

\[\frac{x-2}{1-x}=2\Rightarrow x-2=2-2x\Rightarrow3x=4\Rightarrow x=\frac43\]

Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve
x = symbols('x')
f = (x - 2)/(1 - x)
print('Løsning:', solve(Eq(f, 2), x))
print('Kontroll:', f.subs(x, solve(Eq(f, 2), x)[0]))
# Løsning: [4/3]
# Kontroll: 2
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
Asymptotes -> f(x) = (x - 2)/(1 - x)
2
Solve(f(x)=2) -> x = 4/3
Fasit: \(x=\frac43\).

Del 2 - med digitale hjelpemidler

Del 2 · Oppgave 1aSannsynlighet

Oppgave 1a

Oppgave:

6 ministre trekkes av 20. 12 er fra Høyre. Finn sannsynlighet for at alle 6 er fra Høyre.

Vis løsning
Løsning:

\[P=\frac{\binom{12}6}{\binom{20}6}\approx0{,}0238\]

Python-kontroll

from math import comb
p = comb(12, 6)/comb(20, 6)
print(p)
# 0.023839009287925695
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
C(12,6)/C(20,6) -> 0.023839
Fasit: Ca. \(0{,}0238\).
Del 2 · Oppgave 1bSannsynlighet

Oppgave 1b

Oppgave:

Finn sannsynlighet for at statsministeren er blant de 6.

Vis løsning
Løsning:

En bestemt person har sannsynlighet \(6/20\) for å være med i et tilfeldig utvalg på 6 av 20:

\[P=\frac6{20}=0{,}30\]

Python-kontroll

from math import comb
print(comb(19, 5)/comb(20, 6))
print(6/20)
# 0.3
# 0.3
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
C(19,5)/C(20,6) -> 0.30
Fasit: \(0{,}30\).
Del 2 · Oppgave 1cSannsynlighet

Oppgave 1c

Oppgave:

Finn sannsynlighet for 2 fra Høyre, 2 fra Venstre og 2 fra KrF.

Vis løsning
Løsning:

\[P=\frac{\binom{12}2\binom42\binom42}{\binom{20}6}\approx0{,}0613\]

Python-kontroll

from math import comb
p = comb(12, 2)*comb(4, 2)*comb(4, 2)/comb(20, 6)
print(p)
# 0.06130030959752322
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
C(12,2)C(4,2)C(4,2)/C(20,6) -> 0.061300
Fasit: Ca. \(0{,}0613\).
Del 2 · Oppgave 2aEksponentiell vekst

Oppgave 2a

Oppgave:

Fra 300 000 kr i 1993 til 2 250 000 kr i 2018. Finn årlig prosentvis vekst.

Vis løsning
Løsning:

\[300000\cdot b^{25}=2250000\]

\[b=7{,}5^{1/25}\approx1{,}08393\]

Årlig vekst er omtrent \(8{,}39\,\%\).

Python-kontroll

import math
b = 7.5**(1/25)
print('Vekstfaktor:', b)
print('Prosent:', (b - 1)*100)
# 1.0839330301685848
# 8.393303016858478
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
Solve(300000*b^25=2250000) -> b=1.083933
Fasit: Ca. \(8{,}39\,\%\) per år.
Del 2 · Oppgave 2bModell

Oppgave 2b

Oppgave:

Bestem \(f(x)\), verdien \(x\) år etter kjøpet.

Vis løsning
Løsning:

En nøyaktig modell er

\[f(x)=300000\cdot7{,}5^{x/25}\]

Alternativt: \(f(x)\approx300000\cdot1{,}08393^x\).

Python-kontroll

b = 7.5**(1/25)
print(300000*b**0)
print(300000*b**25)
# 300000.0
# 2250000.0
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
f(x)=300000*7.5^(x/25)
Fasit: \(f(x)=300000\cdot7{,}5^{x/25}\).
Del 2 · Oppgave 2cDerivasjon

Oppgave 2c

Oppgave:

Løs \(f^{\prime}(x)=\frac{f(25)-f(0)}{25}\), og tolk svaret.

Vis løsning
Løsning:

Gjennomsnittlig årlig økning er \(78000\). For \(f(x)=300000b^x\) er \(f^{\prime}(x)=300000\ln(b)b^x\). Løsning gir \(x\approx14{,}53\), altså rundt midten av 2007.

Python-kontroll

import math
b = 7.5**(1/25)
avg = (2250000 - 300000)/25
x = math.log(avg/(300000*math.log(b)))/math.log(b)
print('x =', x)
print('år =', 1993 + x)
# x = 14.532102779680034
# år = 2007.5321027796801
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
Solve(f_der(x)=78000) -> x = 14.5321
Fasit: \(x\approx14{,}53\), omtrent i 2007.
Del 2 · Oppgave 2dEksponentiell vekst

Oppgave 2d

Oppgave:

Når blir 2 250 000 kr til 3 000 000 kr med 7,0 prosent årlig vekst fra 2018?

Vis løsning
Løsning:

\[2250000\cdot1{,}07^t=3000000\]

\[t=\frac{\ln(4/3)}{\ln(1{,}07)}\approx4{,}25\]

Det er i løpet av 2022.

Python-kontroll

import math
t = math.log(3000000/2250000)/math.log(1.07)
print(t)
print(2018 + t)
# 4.251963037114451
# 2022.2519630371144
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
Solve(2250000*1.07^t=3000000) -> t=4.25196
Fasit: Omtrent i 2022.
Del 2 · Oppgave 3aLineær programmering

Oppgave 3a

Oppgave:

Forklar ulikhetene for produksjon av Steinbukken \(x\) og Elgen \(y\).

Vis løsning
Løsning:

Ikke-negativitet gir \(x\ge0\), \(y\ge0\). Kapasitetene gir:

\[0{,}50x+0{,}35y\le2700\Rightarrow x+0{,}7y\le5400\]

\[0{,}40x+0{,}50y\le2800\Rightarrow0{,}8x+y\le5600\]

\[0{,}25x+0{,}10y\le1200\Rightarrow x+0{,}4y\le4800\]

Python-kontroll

print('0.50x + 0.35y <= 2700 -> x + 0.7y <= 5400')
print('0.40x + 0.50y <= 2800 -> 0.8x + y <= 5600')
print('0.25x + 0.10y <= 1200 -> x + 0.4y <= 4800')
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
CAS: multiply each capacity inequality by 2, 2 and 4
Fasit: Ulikhetene stemmer med tabellen.
Del 2 · Oppgave 3bLineær optimering

Oppgave 3b

Oppgave:

Maksimer fortjenesten \(F=350x+300y\).

Vis løsning
Løsning:

Ved å teste hjørnene får vi størst fortjeneste i skjæringen mellom \(x+0{,}7y=5400\) og \(0{,}8x+y=5600\). Dette gir omtrent \((3363{,}64,2909{,}09)\), med fortjeneste \(2050000\) kr.

Python-kontroll

import itertools, numpy as np
cons=[(np.array([1,.7]),5400),(np.array([.8,1]),5600),(np.array([1,.4]),4800),(np.array([-1,0]),0),(np.array([0,-1]),0)]
best=None
for (a1,b1),(a2,b2) in itertools.combinations(cons,2):
    A=np.vstack([a1,a2])
    if abs(np.linalg.det(A))<1e-9: continue
    p=np.linalg.solve(A,np.array([b1,b2]))
    if all(np.dot(a,p)<=b+1e-7 for a,b in cons):
        F=350*p[0]+300*p[1]
        print(p,F)
        best=max(best or (p,F),(p,F),key=lambda z:z[1])
print('best',best)
# best [3363.63636364 2909.09090909], 2050000
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
Maximize(F) -> (3363.64, 2909.09), F=2050000
Fasit: Ca. 3364 Steinbukken og 2909 Elgen, modellmaksimum \((3363{,}64,2909{,}09)\).
Del 2 · Oppgave 3cVurdering

Oppgave 3c

Oppgave:

Vurder om 100 timer mer tilskjæring og 100 timer mindre sammensetting er lønnsomt.

Vis løsning
Løsning:

Nye ulikheter blir \(x+0{,}7y\le5600\) og \(0{,}8x+y\le5400\), mens \(x+0{,}4y\le4800\) er uendret. Ny optimering gir ca. \((3882{,}35,2294{,}12)\), med fortjeneste ca. \(2047059\) kr. Det er lavere enn \(2050000\) kr.

Python-kontroll

import itertools, numpy as np
cons=[(np.array([1,.7]),5600),(np.array([.8,1]),5400),(np.array([1,.4]),4800),(np.array([-1,0]),0),(np.array([0,-1]),0)]
best=None
for (a1,b1),(a2,b2) in itertools.combinations(cons,2):
    A=np.vstack([a1,a2])
    if abs(np.linalg.det(A))<1e-9: continue
    p=np.linalg.solve(A,np.array([b1,b2]))
    if all(np.dot(a,p)<=b+1e-7 for a,b in cons):
        F=350*p[0]+300*p[1]
        best=max(best or (p,F),(p,F),key=lambda z:z[1])
print('ny best',best)
print('endring',best[1]-2050000)
# ny best ... 2047058.8235
# endring -2941.1765
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
New Maximize(F) -> 2047058.82 < 2050000
Fasit: Nei, fortjenesten synker med omtrent 2941 kr per uke.
Del 2 · Oppgave 4Parametere og ekstremalpunkter

Oppgave 4

Oppgave:

\(f(x)=ax^3+bx+1\), \(f^{\prime}(1)=3\), og \(f\) har ekstremalpunkt ved \(x=2\). Finn topp- og bunnpunkt.

Vis løsning
Løsning:

\[f^{\prime}(x)=3ax^2+b\]

Kravene gir \(3a+b=3\) og \(12a+b=0\). Dermed \(a=-\frac13\), \(b=4\), og

\[f(x)=-\frac13x^3+4x+1\]

Videre er \(f^{\prime}(x)=-x^2+4\), så \(x=-2\) og \(x=2\). Verdiene er \(f(-2)=-13/3\) og \(f(2)=19/3\). Siden \(f^{\prime\prime}(-2)>0\) og \(f^{\prime\prime}(2)<0\), får vi bunnpunkt ved \((-2,-13/3)\) og toppunkt ved \((2,19/3)\).

Python-kontroll

from sympy import symbols, Eq, solve, diff
x, a, b = symbols('x a b')
f = a*x**3 + b*x + 1
fp = diff(f, x)
par = solve([Eq(fp.subs(x,1),3), Eq(fp.subs(x,2),0)], (a,b))
print(par)
f2 = f.subs(par)
print(f2)
for verdi in solve(Eq(diff(f2,x),0), x):
    print(verdi, f2.subs(x,verdi), diff(f2,x,2).subs(x,verdi))
# {a: -1/3, b: 4}
# -x**3/3 + 4*x + 1
# -2 -13/3 4
# 2 19/3 -4
GeoGebra CAS / grafisk kontroll
1
Solve({3a+b=3, 12a+b=0}) -> a=-1/3, b=4
2
Extremum -> min (-2,-13/3), max (2,19/3)
Fasit: Bunnpunkt \((-2,-\frac{13}{3})\), toppunkt \((2,\frac{19}{3})\).