Vanntank som tappes ut

Vanntank som tappes ut

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

En fabrikk har en vanntank. Vannet i tanken skal tappes ut.

Anta at funksjonen VV gitt ved

V(x)=20002000(1x40)2,0x40V(x)=2000-2000\cdot\left(1-\frac{x}{40}\right)^2,\quad 0\le x\le 40

kan brukes som en modell for hvor mange liter vann V(x)V(x) som er tappet ut av tanken xx minutter etter at tappingen startet.

Bestem V(0)V(0). Gi en praktisk tolkning av svaret.

Bestem verdimengden til VV.

Hvor lang tid vil det ta før halvparten av vannet er tappet ut av tanken?

Bestem stigningstallet til den rette linjen som går gjennom punktene (0,V(0))(0,V(0)) og (30,V(30))(30,V(30)). Gi en praktisk tolkning av svaret.

Undersøk om det noen gang vil tappes ut mer enn 105 liter vann i løpet av ett minutt.

Fasit

V(0)=0 LV(0) = 0 \mathrm{~L}. Tolkning: ingen vann er tappet ut ved starten.

0,2000\langle 0, 2000 \rangle

x11,72 minx \approx 11{,}72 \mathrm{~min} (ca. 11 min 43 s)

Stigningstallet er 62,5\mathbf{62{,}5}. Tolkning: gjennomsnittlig ble det tappet ut 62,5 liter per minutt de første 30 minuttene.

Det tappes aldri ut mer enn 105 liter i løpet av ett minutt. Høyest hastighet er i første minutt: V(1)V(0)=98,75 LV(1) - V(0) = 98{,}75 \mathrm{~L}.

LøsningsforslagKI-generert

Vi bruker GeoGebra CAS til alle utregningene. Se skjermbildet under for linjene 1–7.

Vanntank som tappes ut – CAS-beregninger

Vi definerer funksjonen og beregner V(0)V(0) (linje 1–2 i CAS):

V(x)=20002000(1x40)2V(x) = 2000 - 2000 \cdot \left(1 - \frac{x}{40}\right)^2 V(0)=20002000(1040)2=200020001=0V(0) = 2000 - 2000 \cdot \left(1 - \frac{0}{40}\right)^2 = 2000 - 2000 \cdot 1 = \mathbf{0}

V(0)=0V(0) = 0, det vil si at ved starten av tappingen (x=0x = 0) er det tappet ut 0 liter – tanken er ennå full.

Funksjonen V(x)=20002000(1x40)2V(x) = 2000 - 2000\left(1-\frac{x}{40}\right)^2 er definert på 0,40\langle 0, 40 \rangle.

Fra CAS (linje 2–3): V(0)=0V(0) = 0 og V(40)=2000V(40) = \mathbf{2000}.

Siden VV er en andregradsfunksjon med positiv ledende koeffisient (2000(1/40)2x2-2000 \cdot (-1/40)^2 \cdot x^2 \Rightarrow koeffisient =2000/1600=1,25<0= -2000/1600 = -1{,}25 < 0) og har maksimum ved x=40x = 40, er VV voksende på 0,40\langle 0, 40 \rangle.

Verdimengden er 0,2000\mathbf{\langle 0, 2000 \rangle} liter.

Vi løser V(x)=1000V(x) = 1000 (halvparten av 2000 liter). Se linje 4 i CAS:

20002000(1x40)2=10002000 - 2000\left(1 - \frac{x}{40}\right)^2 = 1000

CAS gir x11,72x \approx 11{,}72 (og x68,28x \approx 68{,}28, men den er utenfor definisjonsmengden [0,40][0, 40]).

Det tar omtrent 11,72 min\underline{\underline{11{,}72 \mathrm{~min}}} (ca. 11 min 43 s) før halvparten av vannet er tappet ut.

Vi beregner stigningstallet til den rette linjen gjennom (0,V(0))(0, V(0)) og (30,V(30))(30, V(30)).

Fra CAS (linje 5–6): V(30)=1875V(30) = 1875 og

V(30)V(0)300=1875030=62,5\frac{V(30) - V(0)}{30 - 0} = \frac{1875 - 0}{30} = \mathbf{62{,}5}

Stigningstallet er 62,5\underline{\underline{62{,}5}}.

Tolkning: de første 30 minuttene ble det i gjennomsnitt tappet ut 62,5 liter per minutt.

Vi undersøker om det noen gang tappes ut mer enn 105 liter i løpet av ett minutt. Tappehastigheten er størst i starten (funksjonen er konkav – vekstraten avtar). Vi sjekker derfor det første minuttet (linje 7 i CAS):

V(1)V(0)=98,750=98,75 LV(1) - V(0) = 98{,}75 - 0 = 98{,}75 \mathrm{~L}

Siden VV er konkav på [0,40][0, 40], avtar mengden som tappes ut per minutt hele veien. Det første minuttet gir størst uttak, og dette er 98,75 L<105 L98{,}75 \mathrm{~L} < 105 \mathrm{~L}.

Det tappes aldri ut mer enn 105 liter i løpet av ett minutt.

Sensorveiledning

Oppgaven gir til sammen 10 poeng

2 poeng

1 poeng for å bestemme V(0)V(0). 1 poeng for en riktig praktisk tolkning av svaret.

2 poeng

En kandidat som kommer i gang, tegner grafen eller gjør noen riktige beregninger uten å komme fram til riktig svar, får 1 poeng.

2 poeng

En kandidat som velger en riktig strategi, men ikke kommer fram til riktig svar, får 1 poeng.

2 poeng

1 poeng for riktig stigningstall. 1 poeng for en riktig praktisk tolkning av svaret.

2 poeng

En kandidat som velger en riktig strategi, men regner eller konkluderer feil, får 1 poeng.

Tastatursnarveier

Navigasjon

⌘K / Ctrl+K
Åpne søk
G F
Gå til Fag
G E
Gå til Eksamener
G T
Gå til Temaer
G K
Gå til Kompetansemål
G H
Hjem
?
Vis snarveier

I oppgave

←/→ · J/K
Forrige / neste oppgave
0
Marker som ikke prøvd
1
Marker som prøvd
2
Marker som trenger hjelp
3
Marker som klart
S
Vis / skjul løsningsforslag
A
Legg til i liste
Esc
Tilbake / avslutt