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 \(v+b=360\).
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)]
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
Lineære uttrykk får maksimum i hjørner. Verdiene er:
Punkt
S
\((3,6)\)
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
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:
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