R2 Eksempeloppgave 2023

LK2013 oppgaver · 5 timer (2 + 3)

Vis på projektor

Eksamensoppgavene er utgitt av Utdanningsdirektoratet. Første nedlasting kjører en bot-sjekk i nettleseren (Vercel BotID) — mer i personvernerklæringen.

Del 1uten hjelpemidler · 2 timer · 7 oppgaver

Oppgave 1-1Bestemte og ubestemte integraler

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

Regn ut integralene

∫01(4x2+3)dx
∫4xx2+2dx
Fasit

133

43(x2+2)3/2+C

LøsningsforslagKI-generert

Vi finner først en antiderivert til 4x2+3:

∫(4x2+3)dx=43x3+3x+C

Bestemt integral gir

∫01(4x2+3)dx=[43x3+3x]01=(43+3)−0=43+93=133

Vi bruker substitusjon (variabelskifte) u=x2+2. Da er

dudx=2x⇒du=2xdx

Vi ser at 4xdx=2⋅(2xdx)=2du, og x2+2=u. Integralet blir da

∫4xx2+2dx=∫2udu=2⋅23u3/2+C=43u3/2+C

Til slutt setter vi tilbake u=x2+2:

∫4xx2+2dx=43(x2+2)3/2+C

Forstå oppgaven med en KI

Du får en ferdig tekst du limer inn i den KI-chatboten du bruker. Teksten inneholder oppgaven og en instruks om at chatboten skal hjelpe deg å tenke selv — stille spørsmål, gi ett hint av gangen og la deg gjøre regningen.

Anbefalt. Chatboten får beskjed om å bruke det til å veilede deg riktig vei — ikke til å røpe svaret. Du kan slå det av hvis du vil være helt sikker på at ingenting lekker.

Hva du bør vite
  • Ingenting sendes herfra. Teksten kopieres bare til utklippstavla på enheten din. Det du limer inn i en chatbot, går til den tjenesten — og de har sine egne regler for hva de lagrer.
  • Ikke lim inn personopplysninger — navn, skole eller noe annet om deg selv eller andre. Oppgaveteksten holder.
  • KI kan ta feil, også i matematikk. Sjekk alltid mot løsningsforslaget her på siden.
  • Er du usikker på om du har lov til å bruke KI på skolearbeidet ditt, spør læreren din først.

Oppgave 1-2Normalvektor og likning til plan

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

Vektorene u→=[1,2,−1] og v→=[−1,1,−2] er gitt.

Om et plan α får du vite at α‖u→, α‖v→ og punktet P(2,0,1) ligger i α.

Vis at n→=[−1,1,1] er en normalvektor til planet α.

Bestem en likning til planet α.

Fasit

n→⋅u→=0 og n→⋅v→=0

x−y−z=1

LøsningsforslagKI-generert

Planet α er parallelt med både u→ og v→, så retningsvektorene til α er u→ og v→. En normalvektor til planet må stå vinkelrett på begge retningsvektorene, altså må skalarproduktene være null.

Vi regner ut skalarproduktene med n→=[−1,1,1]:

n→⋅u→=(−1)⋅1+1⋅2+1⋅(−1)=−1+2−1=0
n→⋅v→=(−1)⋅(−1)+1⋅1+1⋅(−2)=1+1−2=0

Siden n→⋅u→=0 og n→⋅v→=0, står n→ vinkelrett på begge retningsvektorene til planet. Dermed er n→=[−1,1,1] en normalvektor til α.

Et plan med normalvektor n→=[−1,1,1] gjennom punktet P(2,0,1) har likning

−1(x−2)+1(y−0)+1(z−1)=0

Vi løser opp parentesene:

−x+2+y+z−1=0
−x+y+z+1=0

Ganger vi med −1 og ordner leddene, får vi likningen til planet α:

x−y−z=1

Forstå oppgaven med en KI

Du får en ferdig tekst du limer inn i den KI-chatboten du bruker. Teksten inneholder oppgaven og en instruks om at chatboten skal hjelpe deg å tenke selv — stille spørsmål, gi ett hint av gangen og la deg gjøre regningen.

Anbefalt. Chatboten får beskjed om å bruke det til å veilede deg riktig vei — ikke til å røpe svaret. Du kan slå det av hvis du vil være helt sikker på at ingenting lekker.

Hva du bør vite
  • Ingenting sendes herfra. Teksten kopieres bare til utklippstavla på enheten din. Det du limer inn i en chatbot, går til den tjenesten — og de har sine egne regler for hva de lagrer.
  • Ikke lim inn personopplysninger — navn, skole eller noe annet om deg selv eller andre. Oppgaveteksten holder.
  • KI kan ta feil, også i matematikk. Sjekk alltid mot løsningsforslaget her på siden.
  • Er du usikker på om du har lov til å bruke KI på skolearbeidet ditt, spør læreren din først.

Oppgave 1-3Trigonometrisk likning med cos og sin

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

Løs likningen

cos2⁡x−3sin2⁡x=−2,x∈[0,2π⟩
Fasit

x=π3, 2π3, 4π3, 5π3

LøsningsforslagKI-generert

Vi bruker cos2⁡x=1−sin2⁡x for å skrive hele likningen med bare sin⁡x:

cos2⁡x−3sin2⁡x=−2
(1−sin2⁡x)−3sin2⁡x=−2
1−4sin2⁡x=−2
−4sin2⁡x=−3
sin2⁡x=34

Vi tar kvadratrota på begge sider:

sin⁡x=±32

Tilfelle 1: sin⁡x=32

Dette gir x=π3 og x=π−π3=2π3 i intervallet [0,2π⟩.

Tilfelle 2: sin⁡x=−32

Dette gir x=π+π3=4π3 og x=2π−π3=5π3 i intervallet [0,2π⟩.

Løsningene til likningen er dermed

x=π3, 2π3, 4π3, 5π3

Forstå oppgaven med en KI

Du får en ferdig tekst du limer inn i den KI-chatboten du bruker. Teksten inneholder oppgaven og en instruks om at chatboten skal hjelpe deg å tenke selv — stille spørsmål, gi ett hint av gangen og la deg gjøre regningen.

Anbefalt. Chatboten får beskjed om å bruke det til å veilede deg riktig vei — ikke til å røpe svaret. Du kan slå det av hvis du vil være helt sikker på at ingenting lekker.

Hva du bør vite
  • Ingenting sendes herfra. Teksten kopieres bare til utklippstavla på enheten din. Det du limer inn i en chatbot, går til den tjenesten — og de har sine egne regler for hva de lagrer.
  • Ikke lim inn personopplysninger — navn, skole eller noe annet om deg selv eller andre. Oppgaveteksten holder.
  • KI kan ta feil, også i matematikk. Sjekk alltid mot løsningsforslaget her på siden.
  • Er du usikker på om du har lov til å bruke KI på skolearbeidet ditt, spør læreren din først.

Oppgave 1-4Aritmetisk rekke og ledd fra sumformel

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

En aritmetisk rekke a1+a2+⋯+an har sum sn=3n2+4n for n∈ℕ.

Bestem a4.

Fasit

a4=25

LøsningsforslagKI-generert

Leddet a4 finner vi ved å bruke sammenhengen an=sn−sn−1, altså at a4 er differansen mellom summen av de fire første leddene og summen av de tre første leddene.

Vi regner ut s4 og s3 ved å sette inn i sn=3n2+4n:

s4=3⋅42+4⋅4=3⋅16+16=48+16=64
s3=3⋅32+4⋅3=3⋅9+12=27+12=39

Da er

a4=s4−s3=64−39=25

Kontroll: Vi kan finne a4 på en annen måte ved å bestemme a1, a2 og differansen d:

a1=s1=3⋅1+4=7
a2=s2−s1=(3⋅4+8)−7=20−7=13
d=a2−a1=13−7=6
a4=a1+3d=7+3⋅6=7+18=25

Begge metodene gir a4=25.

Forstå oppgaven med en KI

Du får en ferdig tekst du limer inn i den KI-chatboten du bruker. Teksten inneholder oppgaven og en instruks om at chatboten skal hjelpe deg å tenke selv — stille spørsmål, gi ett hint av gangen og la deg gjøre regningen.

Anbefalt. Chatboten får beskjed om å bruke det til å veilede deg riktig vei — ikke til å røpe svaret. Du kan slå det av hvis du vil være helt sikker på at ingenting lekker.

Hva du bør vite
  • Ingenting sendes herfra. Teksten kopieres bare til utklippstavla på enheten din. Det du limer inn i en chatbot, går til den tjenesten — og de har sine egne regler for hva de lagrer.
  • Ikke lim inn personopplysninger — navn, skole eller noe annet om deg selv eller andre. Oppgaveteksten holder.
  • KI kan ta feil, også i matematikk. Sjekk alltid mot løsningsforslaget her på siden.
  • Er du usikker på om du har lov til å bruke KI på skolearbeidet ditt, spør læreren din først.

Oppgave 1-5Uendelig geometrisk rekke med kjent sum og delsum

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

En uendelig geometrisk rekke b1+b2+b3+b4+⋯ konvergerer mot 6.

Summen av de tre første leddene er 389.

Bestem summen av de fire første leddene.

Fasit

s4=13027≈4,81

LøsningsforslagKI-generert

Rekken konvergerer mot 6, så

s∞=b11−k=6

Summen av de tre første leddene er

s3=b1(1−k3)1−k=b11−k⋅(1−k3)=6(1−k3)=389

Vi løser med hensyn på k:

1−k3=389⋅6=1927
k3=1−1927=827
k=8273=23

Fra s∞=6 finner vi b1:

b1=6(1−k)=6(1−23)=6⋅13=2

Summen av de fire første leddene blir da

s4=b1(1−k4)1−k=6(1−(23)4)=6(1−1681)=6⋅6581=13027

s4=13027≈4,81

Forstå oppgaven med en KI

Du får en ferdig tekst du limer inn i den KI-chatboten du bruker. Teksten inneholder oppgaven og en instruks om at chatboten skal hjelpe deg å tenke selv — stille spørsmål, gi ett hint av gangen og la deg gjøre regningen.

Anbefalt. Chatboten får beskjed om å bruke det til å veilede deg riktig vei — ikke til å røpe svaret. Du kan slå det av hvis du vil være helt sikker på at ingenting lekker.

Hva du bør vite
  • Ingenting sendes herfra. Teksten kopieres bare til utklippstavla på enheten din. Det du limer inn i en chatbot, går til den tjenesten — og de har sine egne regler for hva de lagrer.
  • Ikke lim inn personopplysninger — navn, skole eller noe annet om deg selv eller andre. Oppgaveteksten holder.
  • KI kan ta feil, også i matematikk. Sjekk alltid mot løsningsforslaget her på siden.
  • Er du usikker på om du har lov til å bruke KI på skolearbeidet ditt, spør læreren din først.

Oppgave 1-6Riemannsumme for sinusfunksjon

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

Funksjonen f er gitt ved

f(x)=2sin⁡(x+π6)

En elev har skrevet følgende kode:

Kode for Riemannsumme

Forklar hva eleven ønsker å regne ut.

Hva blir det eksakte svaret på oppgaven eleven ønsker å regne ut?

Fasit

Eleven tilnærmer ∫0π2sin⁡(x+π6)dx med en Riemannsum.

23≈3,46

LøsningsforslagKI-generert

I koden er a=0, b=π og n=10000. Programmet deler intervallet [0,π] inn i n=10000 like brede delintervaller med bredde

h=b−an

For hvert delintervall i=0,1,…,n−1 regnes rektangelarealet f(a+ih)⋅h ut, altså funksjonsverdien i venstre endepunkt av delintervallet multiplisert med bredden h. Disse arealene summeres i variabelen I.

Dette er en venstre Riemannsum med 10000 delintervaller, og eleven ønsker altså å finne en tilnærmet verdi for det bestemte integralet

∫0π2sin⁡(x+π6)dx

som er arealet mellom grafen til f og x-aksen fra x=0 til x=π. Siden n er stort, vil tilnærmingen ligge svært nær den eksakte verdien av integralet.

Vi finner den eksakte verdien av integralet:

∫0π2sin⁡(x+π6)dx=[−2cos⁡(x+π6)]0π
=−2cos⁡(π+π6)−(−2cos⁡π6)=−2cos⁡7π6+2cos⁡π6

Siden cos⁡7π6=−32 og cos⁡π6=32, får vi

=−2⋅(−32)+2⋅32=3+3=23

∫0π2sin⁡(x+π6)dx=23≈3,46

Forstå oppgaven med en KI

Du får en ferdig tekst du limer inn i den KI-chatboten du bruker. Teksten inneholder oppgaven og en instruks om at chatboten skal hjelpe deg å tenke selv — stille spørsmål, gi ett hint av gangen og la deg gjøre regningen.

Anbefalt. Chatboten får beskjed om å bruke det til å veilede deg riktig vei — ikke til å røpe svaret. Du kan slå det av hvis du vil være helt sikker på at ingenting lekker.

Hva du bør vite
  • Ingenting sendes herfra. Teksten kopieres bare til utklippstavla på enheten din. Det du limer inn i en chatbot, går til den tjenesten — og de har sine egne regler for hva de lagrer.
  • Ikke lim inn personopplysninger — navn, skole eller noe annet om deg selv eller andre. Oppgaveteksten holder.
  • KI kan ta feil, også i matematikk. Sjekk alltid mot løsningsforslaget her på siden.
  • Er du usikker på om du har lov til å bruke KI på skolearbeidet ditt, spør læreren din først.

Oppgave 1-7To like integraler med ulike integrasjonskonstanter

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

Bruk derivasjon til å vise at

∫1(1−x)2dx=x1−x+C1

Bruk variabelskiftet u=1−x til å vise at

∫1(1−x)2dx=11−x+C2

Forklar hvordan de to formlene kan begge være sanne samtidig.

Fasit

Se utregning.

Se utregning.

De to antideriverte skiller seg med en konstant: x1−x=11−x−1, så C1=C2+1.

LøsningsforslagKI-generert

Vi deriverer x1−x med kvotientregelen, med u(x)=x og v(x)=1−x:

ddx[x1−x]=u′v−uv′v2=1⋅(1−x)−x⋅(−1)(1−x)2=1−x+x(1−x)2=1(1−x)2

Siden den deriverte av x1−x er 1(1−x)2, er x1−x+C1 en antiderivert av 1(1−x)2, altså

∫1(1−x)2dx=x1−x+C1

Vi substituerer u=1−x, som gir du=−dx, altså dx=−du:

∫1(1−x)2dx=∫1u2⋅(−du)=−∫u−2du=−(−u−1)+C2=1u+C2

Vi setter tilbake u=1−x:

∫1(1−x)2dx=11−x+C2

Begge formlene er riktige fordi to antideriverte av samme funksjon alltid kan skille seg med en konstant. Vi sjekker differansen mellom de to uttrykkene:

x1−x−11−x=x−11−x=−(1−x)1−x=−1

Altså er

x1−x=11−x−1

Dette betyr at x1−x+C1 og 11−x+C2 er samme funksjon dersom C1=C2+1. Siden C1 og C2 begge kan være en hvilken som helst reell konstant, dekker de to uttrykkene nøyaktig de samme funksjonene, og begge formler for det ubestemte integralet er derfor sanne samtidig.

x1−x=11−x−1, altså C1=C2+1

Forstå oppgaven med en KI

Du får en ferdig tekst du limer inn i den KI-chatboten du bruker. Teksten inneholder oppgaven og en instruks om at chatboten skal hjelpe deg å tenke selv — stille spørsmål, gi ett hint av gangen og la deg gjøre regningen.

Anbefalt. Chatboten får beskjed om å bruke det til å veilede deg riktig vei — ikke til å røpe svaret. Du kan slå det av hvis du vil være helt sikker på at ingenting lekker.

Hva du bør vite
  • Ingenting sendes herfra. Teksten kopieres bare til utklippstavla på enheten din. Det du limer inn i en chatbot, går til den tjenesten — og de har sine egne regler for hva de lagrer.
  • Ikke lim inn personopplysninger — navn, skole eller noe annet om deg selv eller andre. Oppgaveteksten holder.
  • KI kan ta feil, også i matematikk. Sjekk alltid mot løsningsforslaget her på siden.
  • Er du usikker på om du har lov til å bruke KI på skolearbeidet ditt, spør læreren din først.

Del 2alle hjelpemidler · 3 timer · 6 oppgaver

Oppgave 2-1Periodisk modell for månefaser

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

Månefaser

Tabellen nedenfor viser hvor stor del av månen som var synlig ved midnatt for noen utvalgte døgn på et bestemt sted i et bestemt år.

Døgn nr.12345101520
Synlig del0,250,180,110,060,020,110,570,99
Døgn nr.2530354045556065
Synlig del0,800,320,020,140,640,770,310,01

Her er x antall døgn etter nyttår.

Hjelpemiddelkrav: Krever PC

Lag en periodisk funksjon f som er en god modell for dataene ovenfor.

Vi sier det er fullmåne når den synlige delen av månen er størst mulig.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator + svaret på tidligere oppgave

Hvor lang tid går det mellom hver gang det er fullmåne ifølge modellen f?

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator + svaret på tidligere oppgave

Hvilke døgn var minst halve månen synlig ved midnatt i januar dette året?

Fasit

f(x)=0,485sin⁡(0,212x−2,921)+0,475

T≈29,7 døgn

Døgn 15–28 i januar

LøsningsforslagKI-generert

Vi legger de 16 datapunktene (x,y) fra tabellen inn som en liste i GeoGebra, for eksempel

L1={(1,0,25),(2,0,18),…,(65,0,01)}

Siden dataene svinger periodisk mellom en minste og en største synlig andel av månen, er en sinusfunksjon en naturlig modell. Vi bruker kommandoen

𝚁𝚎𝚐𝚛𝚎𝚜𝚓𝚘𝚗𝚜𝚜𝚒𝚗(L1)

i GeoGebra, som tilpasser en funksjon på formen f(x)=asin⁡(b(x−c))+d til datapunktene ved minste kvadraters metode. Dette gir

f(x)=0,485sin⁡(0,2119(x−13,78))+0,475

som kan skrives om til

f(x)=0,485sin⁡(0,212x−2,921)+0,475

Setter vi grafen til f sammen med datapunktene, ser vi at kurven treffer punktene svært godt — det største avviket (residualet) mellom modellen og et enkelt datapunkt er kun 0,046.

Perioden til en sinusfunksjon f(x)=asin⁡(b(x−c))+d er gitt ved

T=2πb

Med b=0,2119 fra regresjonen får vi

T=2π0,2119≈29,7

Det går altså T≈29,7 døgn mellom hver gang det er fullmåne ifølge modellen. Dette stemmer godt med at den faktiske månesyklusen (synodisk måned) er ca. 29,5 døgn, så modellen gir en realistisk beskrivelse av månefasene.

Minst halve månen er synlig når f(x)≥0,5. I januar er x∈[1,31], så vi løser ulikheten

f(x)≥0,5,x∈[1,31]

grafisk ved å tegne linja y=0,5 sammen med grafen til f og finne skjæringspunktene i GeoGebra. Det gir skjæringspunkter ved

x≈14,03ogx≈28,36

Grafen til f ligger over linja y=0,5 mellom disse to verdiene, altså for x∈⟨14,03,28,36⟩.

Siden x er antall døgn (hele tall), betyr dette at minst halve månen var synlig ved midnatt fra og med døgn 15 til og med døgn 28 — altså i 14 døgn (døgn 15–28) i januar.

Figuren under viser hele løsningen i én figur: de 16 datapunktene (åpne sirkler), regresjonskurven f med funksjonsuttrykket, den vannrette linja y=0,5, og de to skjæringspunktene StartJanuar og SluttJanuar.

Regresjonskurve med datapunkter og skjæringspunktene med y = 0,5

Forstå oppgaven med en KI

Du får en ferdig tekst du limer inn i den KI-chatboten du bruker. Teksten inneholder oppgaven og en instruks om at chatboten skal hjelpe deg å tenke selv — stille spørsmål, gi ett hint av gangen og la deg gjøre regningen.

Anbefalt. Chatboten får beskjed om å bruke det til å veilede deg riktig vei — ikke til å røpe svaret. Du kan slå det av hvis du vil være helt sikker på at ingenting lekker.

Hva du bør vite
  • Ingenting sendes herfra. Teksten kopieres bare til utklippstavla på enheten din. Det du limer inn i en chatbot, går til den tjenesten — og de har sine egne regler for hva de lagrer.
  • Ikke lim inn personopplysninger — navn, skole eller noe annet om deg selv eller andre. Oppgaveteksten holder.
  • KI kan ta feil, også i matematikk. Sjekk alltid mot løsningsforslaget her på siden.
  • Er du usikker på om du har lov til å bruke KI på skolearbeidet ditt, spør læreren din først.

Oppgave 2-2Uendelig geometrisk rekke med trigonometriske ledd

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

En uendelig geometrisk rekke er gitt ved

S(x)=cos⁡x+2sin⁡xcos⁡x+4sin2⁡xcos⁡x+⋯
Hjelpemiddelkrav: For hånd

Bestem området i intervallet [−2π,2π] hvor rekken konvergerer.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Avgjør for hvilke verdier av b likningen

S(x)=b

har en eller flere løsninger i intervallet [−π,π].

Fasit

x∈[−2π,−11π6⟩∪⟨−7π6,−5π6⟩∪⟨−π6,π6⟩∪⟨5π6,7π6⟩∪⟨11π6,2π]

|b|>34≈0,433

LøsningsforslagKI-generert

Rekka

S(x)=cos⁡x+2sin⁡xcos⁡x+4sin2⁡xcos⁡x+⋯

er en uendelig geometrisk rekke med første ledd a1=cos⁡x og kvotient k=2sin⁡x (hvert nytt ledd er forrige multiplisert med 2sin⁡x).

En uendelig geometrisk rekke konvergerer når |k|<1:

|2sin⁡x|<1⇔|sin⁡x|<12

I intervallet [−2π,2π] har sin⁡x=±12 løsningene x=±π6,±5π6,±7π6,±11π6 (i tillegg til at sin⁡(±2π)=0, som ligger innenfor grensa). Ulikheten |sin⁡x|<12 er oppfylt mellom disse verdiene, slik at konvergensområdet blir

x∈[−2π,−11π6⟩∪⟨−7π6,−5π6⟩∪⟨−π6,π6⟩∪⟨5π6,7π6⟩∪⟨11π6,2π]

Endepunktene x=−2π og x=2π er med fordi sin⁡(±2π)=0, som oppfyller |sin⁡x|<12.

For en konvergent uendelig geometrisk rekke er summen S=a11−k. Med CAS (kommando Forenkle(cos(x)/(1-2*sin(x)))) bekreftes at uttrykket ikke lar seg forenkle videre, så

S(x)=cos⁡x1−2sin⁡x

Vi skal finne for hvilke verdier av b likningen S(x)=b har løsning i [−π,π]. Fra a) konvergerer rekka i [−π,π] på delintervallene

[−π,−5π6⟩∪⟨−π6,π6⟩∪⟨5π6,π]

I randpunktet x=−π6 (like utenfor konvergensområdet) er

S(−π6)=cos⁡(−π/6)1−2sin⁡(−π/6)=321−2⋅(−12)=322=34

Ved å studere S(x) på hvert delintervall (for eksempel med graftegning i GeoGebra) ser vi:

  • På ⟨−π6,π6⟩ er S(x)→34 når x→−π6+, og S(x)→+∞ når x→π6− (nevneren 1−2sin⁡x→0+). Her tar S alle verdier i ⟨34,+∞⟩.
  • På [−π,−5π6⟩ går S fra S(−π)=−1 og nærmer seg −34 (ved symmetri med tilsvarende grenseverdi), altså verdier i [−1,−34⟩.
  • På ⟨5π6,π] går S fra −∞ (nevneren →0−) opp til S(π)=−1, altså verdier i ⟨−∞,−1].

Til sammen dekker verdimengden til S på konvergensområdet i [−π,π] intervallene

⟨−∞,−34⟩∪⟨34,+∞⟩

Likningen S(x)=b har dermed en eller flere løsninger i [−π,π] nøyaktig når

|b|>34≈0,433

Grafisk vises dette tydelig. I figuren under er S(x) tegnet bare på de tre intervallene i [−π,π] der rekka konvergerer, sammen med de vannrette linjene y=±34 (røde):

Grafen til S(x) på konvergensintervallene, med linjene y = ±√3/4

Kurven kommer aldri innenfor det vannrette båndet −34<y<34. Legg merke til at grenene starter nøyaktig på de røde linjene i randpunktene x=±π6 og x=±5π6 — men disse randpunktene hører ikke med til konvergensområdet, så verdiene ±34 nås aldri.

Forstå oppgaven med en KI

Du får en ferdig tekst du limer inn i den KI-chatboten du bruker. Teksten inneholder oppgaven og en instruks om at chatboten skal hjelpe deg å tenke selv — stille spørsmål, gi ett hint av gangen og la deg gjøre regningen.

Anbefalt. Chatboten får beskjed om å bruke det til å veilede deg riktig vei — ikke til å røpe svaret. Du kan slå det av hvis du vil være helt sikker på at ingenting lekker.

Hva du bør vite
  • Ingenting sendes herfra. Teksten kopieres bare til utklippstavla på enheten din. Det du limer inn i en chatbot, går til den tjenesten — og de har sine egne regler for hva de lagrer.
  • Ikke lim inn personopplysninger — navn, skole eller noe annet om deg selv eller andre. Oppgaveteksten holder.
  • KI kan ta feil, også i matematikk. Sjekk alltid mot løsningsforslaget her på siden.
  • Er du usikker på om du har lov til å bruke KI på skolearbeidet ditt, spør læreren din først.

Oppgave 2-3Heltallige punkter på kuleflate

Hjelpemiddelkrav: Oppsett for hånd

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

En kuleflate K har sentrum i origo og radius 3.

Punktet (−1,2,2) er et eksempel på et punkt på K som har heltallige koordinater.

Lag et program som finner antall punkt på K som har heltallige koordinater.

Fasit

30 punkt

LøsningsforslagKI-generert

Kuleflata K er gitt ved

x2+y2+z2=9,

altså en kule med sentrum i origo og radius r=3.

Skal et punkt (x,y,z) med heltallige koordinater ligge på K, må hvert enkelt ledd x2, y2 og z2 være mindre enn eller lik 9 (siden alle leddene er ikke-negative og summen er 9). Det betyr at −3≤x≤3, og tilsvarende for y og z. Dermed holder det å teste alle heltallige kombinasjoner av x, y og z i intervallet [−3,3] — vi kan ikke gå glipp av noen løsninger ved å begrense søket slik.

Vi lager derfor et program med tre nøstede løkker, én for hver koordinat, som går gjennom alle disse kombinasjonene og teller opp hvor mange som tilfredsstiller likningen x2+y2+z2=9:

antall = 0
for x in range(-3, 4):
    for y in range(-3, 4):
        for z in range(-3, 4):
            if x**2 + y**2 + z**2 == 9:
                antall = antall + 1
print(antall)

Programmet skriver ut 30.

Kontroll for hånd. De heltallige løsningene av x2+y2+z2=9 fordeler seg i to typer, avhengig av hvilke tall som kan kvadreres til ledd som summerer til 9:

  • (±3,0,0) og permutasjoner: 32+02+02=9. Det er 3 plasseringer for tallet 3, hver med 2 fortegnsvalg, som gir 3⋅2=6 punkter.
  • (±2,±2,±1) og permutasjoner: 22+22+12=9. Det er 3 plasseringer for tallet 1 (de to andre blir 2), og hver av de tre koordinatene kan ha uavhengig fortegn, som gir 3⋅23=24 punkter.

Til sammen 6+24=30 punkter, som stemmer med det programmet ga.

Svar: Kuleflata K har 30 punkt med heltallige koordinater.

Forstå oppgaven med en KI

Du får en ferdig tekst du limer inn i den KI-chatboten du bruker. Teksten inneholder oppgaven og en instruks om at chatboten skal hjelpe deg å tenke selv — stille spørsmål, gi ett hint av gangen og la deg gjøre regningen.

Anbefalt. Chatboten får beskjed om å bruke det til å veilede deg riktig vei — ikke til å røpe svaret. Du kan slå det av hvis du vil være helt sikker på at ingenting lekker.

Hva du bør vite
  • Ingenting sendes herfra. Teksten kopieres bare til utklippstavla på enheten din. Det du limer inn i en chatbot, går til den tjenesten — og de har sine egne regler for hva de lagrer.
  • Ikke lim inn personopplysninger — navn, skole eller noe annet om deg selv eller andre. Oppgaveteksten holder.
  • KI kan ta feil, også i matematikk. Sjekk alltid mot løsningsforslaget her på siden.
  • Er du usikker på om du har lov til å bruke KI på skolearbeidet ditt, spør læreren din først.

Oppgave 2-4Partikkel langs kurve og plan i rommet

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

Posisjonen til en partikkel er gitt ved

r→(t)=[cos⁡t,3sin⁡t,2−cos⁡2t],t∈[0,2π⟩
Hjelpemiddelkrav: For hånd

Bestem banefarten til partikkelen når t=π.

Et plan α er gitt ved

3x+y+5z=d,d∈ℝ

Det finnes fire verdier for d som gjør at posisjonskurven til partikkelen tangerer α. Hver av disse fire verdiene gir oss et punkt på kurven.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Forklar hvorfor r→′(t)⟂[3,1,5] når t svarer til et av de fire punktene.

Hjelpemiddelkrav: Oppsett for hånd

Bestem koordinatene til disse fire punktene.

Fasit

v=3

r→′(t)⋅[3,1,5]=0 i tangeringspunktene

(0,13, 2,97, 2,97), (−0,99, −0,39, 1,03), (0,18, −2,95, 2,94), (0,98, −0,53, 1,06)

LøsningsforslagKI-generert

Posisjonsvektoren er r→(t)=[cos⁡t, 3sin⁡t, 2−cos⁡2t], og farten til partikkelen er lengden av fartsvektoren r→′(t).

Vi deriverer:

r→′(t)=[−sin⁡t, 3cos⁡t, 2sin⁡2t]

For t=π:

r→′(π)=[−sin⁡π, 3cos⁡π, 2sin⁡2π]=[0, −3, 0]

Banefarten er

v=|r→′(π)|=02+(−3)2+02=9=3

Svar: v=3

Planet α har likning 3x+y+5z=d, altså normalvektor n→=[3,1,5].

Der kurven r→(t) tangerer planet, berører den planet uten å krysse gjennom det. Det betyr at tangentvektoren r→′(t) til kurven i tangeringspunktet ligger i planet, altså er parallell med planet — og dermed vinkelrett på planets normalvektor n→. Derfor må

r→′(t)⋅[3,1,5]=0

i de fire tangeringspunktene.

(Alternativt: la g(t)=3x(t)+y(t)+5z(t) være verdien av d langs kurven. I et tangeringspunkt har g et lokalt ekstremalpunkt, så g′(t)=r→′(t)⋅[3,1,5]=0 der.)

Vi setter opp skalarproduktet fra b):

r→′(t)⋅[3,1,5]=−3sin⁡t+3cos⁡t+2sin⁡2t⋅5=−3sin⁡t+3cos⁡t+10sin⁡2t

Likningen som skal løses blir dermed

−3sin⁡t+3cos⁡t+10sin⁡2t=0,t∈[0,2π⟩

Vi løser likningen numerisk i CAS. I utklippet under ser du hele utregningen: linje 2 gir r→′(t), linje 3 og 4 svaret på a), linje 5 skalarproduktet ovenfor, og linje 6–9 setter hver av de fire t-verdiene inn i r→(t).

CAS-utregning av banefart og de fire tangeringspunktene

Det gir fire løsninger:

tPunkt (x,y,z)
1,440(0,13, 2,97, 2,97)
3,272(−0,99, −0,39, 1,03)
4,890(0,18, −2,95, 2,94)
6,105(0,98, −0,53, 1,06)

Punktene finnes ved å sette hver t-verdi inn i r→(t)=[cos⁡t, 3sin⁡t, 2−cos⁡2t].

Svar: (0,13, 2,97, 2,97), (−0,99, −0,39, 1,03), (0,18, −2,95, 2,94), (0,98, −0,53, 1,06)

Forstå oppgaven med en KI

Du får en ferdig tekst du limer inn i den KI-chatboten du bruker. Teksten inneholder oppgaven og en instruks om at chatboten skal hjelpe deg å tenke selv — stille spørsmål, gi ett hint av gangen og la deg gjøre regningen.

Anbefalt. Chatboten får beskjed om å bruke det til å veilede deg riktig vei — ikke til å røpe svaret. Du kan slå det av hvis du vil være helt sikker på at ingenting lekker.

Hva du bør vite
  • Ingenting sendes herfra. Teksten kopieres bare til utklippstavla på enheten din. Det du limer inn i en chatbot, går til den tjenesten — og de har sine egne regler for hva de lagrer.
  • Ikke lim inn personopplysninger — navn, skole eller noe annet om deg selv eller andre. Oppgaveteksten holder.
  • KI kan ta feil, også i matematikk. Sjekk alltid mot løsningsforslaget her på siden.
  • Er du usikker på om du har lov til å bruke KI på skolearbeidet ditt, spør læreren din først.

Oppgave 2-5Hanois tårn og matematisk induksjon

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

Spillet «Hanois tårn» består av tre pinner og en mengde disker med ulik radius som skal tres på pinnene.

Når spillet starter, skal alle diskene være plassert på samme pinne. Ingen av diskene skal ha en større disk liggende oppå seg.

Målet er å flytte alle diskene over på én av de to ledige pinnene. Det er bare lov å flytte én disk av gangen. Diskene som ikke flyttes, må ligge på en pinne. Det er aldri lov å plassere en større disk oppå en mindre disk.

Det minste antallet forflytninger du må gjøre for å flytte n disker kaller vi F(n).

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Bestem F(3).

Hanois tårn – 3 disker

Det er en rekursiv sammenheng mellom F(n) og F(n−1).

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Bestem den rekursive sammenhengen. Bruk denne til å bestemme F(10).

Hanois tårn – mange disker

Det finnes også en eksplisitt formel for F.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Undersøk og finn denne formelen.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Bevis formelen ved å bruke induksjon på antall disker n.

Fasit

F(3)=7

F(n)=2F(n−1)+1, F(1)=1, F(10)=1023

F(n)=2n−1

Bevist ved induksjon, se løsningsforslag.

LøsningsforslagKI-generert

Med 3 disker må vi først flytte de 2 øverste diskene over på hjelpepinnen. Det tar 3 trekk (siden F(2)=3). Deretter flytter vi den nederste (største) disken direkte til målpinnen — det er 1 trekk. Til slutt flytter vi de 2 diskene fra hjelpepinnen oppå den store disken på målpinnen, som igjen tar 3 trekk.

Totalt antall trekk blir da

F(3)=3+1+3=7

F(3)=7

Samme resonnement som i a) gjelder for et vilkårlig antall disker n. For å flytte n disker fra startpinnen til målpinnen må vi

  1. flytte de n−1 øverste diskene over på hjelpepinnen: F(n−1) trekk
  2. flytte den største (nederste) disken direkte til målpinnen: 1 trekk
  3. flytte de n−1 diskene fra hjelpepinnen oppå den store disken på målpinnen: F(n−1) trekk

Dette gir den rekursive sammenhengen

F(n)=2F(n−1)+1,F(1)=1

Vi bruker sammenhengen til å regne oss trinnvis oppover til F(10):

F(1)=1, F(2)=3, F(3)=7, F(4)=15, F(5)=31, F(6)=63, F(7)=127, F(8)=255, F(9)=511, F(10)=1023

F(10)=1023

Vi ser på verdiene vi fant i b):

1, 3, 7, 15, 31, 63, 127, 255, 511, 1023, …

Hvert tall er nøyaktig 1 mindre enn en potens av 2:

21−1, 22−1, 23−1, 24−1, 25−1, …

Dette gir mistanke om den eksplisitte formelen

F(n)=2n−1

Vi beviser formelen F(n)=2n−1 ved komplett induksjon på n.

Grunntilfelle (n=1):

F(1)=1og21−1=1

Formelen stemmer for n=1.

Induksjonshypotese: Anta at formelen er sann for et vilkårlig k≥1, altså at

F(k)=2k−1

Induksjonssteg: Vi skal vise at formelen da også er sann for n=k+1. Fra den rekursive sammenhengen i b) har vi F(k+1)=2F(k)+1. Setter vi inn induksjonshypotesen får vi

F(k+1)=2F(k)+1=2(2k−1)+1=2k+1−2+1=2k+1−1

Dette er nettopp formelen for n=k+1.

Konklusjon: Siden formelen er sann for n=1, og siden den er sann for n=k+1 hver gang den er sann for n=k, følger det ved induksjon at

F(n)=2n−1 for alle n∈ℕ

Forstå oppgaven med en KI

Du får en ferdig tekst du limer inn i den KI-chatboten du bruker. Teksten inneholder oppgaven og en instruks om at chatboten skal hjelpe deg å tenke selv — stille spørsmål, gi ett hint av gangen og la deg gjøre regningen.

Anbefalt. Chatboten får beskjed om å bruke det til å veilede deg riktig vei — ikke til å røpe svaret. Du kan slå det av hvis du vil være helt sikker på at ingenting lekker.

Hva du bør vite
  • Ingenting sendes herfra. Teksten kopieres bare til utklippstavla på enheten din. Det du limer inn i en chatbot, går til den tjenesten — og de har sine egne regler for hva de lagrer.
  • Ikke lim inn personopplysninger — navn, skole eller noe annet om deg selv eller andre. Oppgaveteksten holder.
  • KI kan ta feil, også i matematikk. Sjekk alltid mot løsningsforslaget her på siden.
  • Er du usikker på om du har lov til å bruke KI på skolearbeidet ditt, spør læreren din først.

Oppgave 2-6Kule senket i kjegleformet glass

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

Et glass er formet som en kjegle med høyde 10 cm. Høyden i kjeglen danner en vinkel på 35° med sideflaten i kjeglen. Glasset er fullt med vann. En kule med radius R blir senket sakte ned i glasset. Se figuren til høyre.

Kjegleformet glass med kule

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bestem hvor mye vann som vil renne over dersom R=7 cm.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bestem R slik at mest mulig vann renner ut av glasset.

Fasit

V≈390,3cm3

R≈6,26cm (gir maksimalt utløp Vmax⁡≈402,1cm3)

LøsningsforslagKI-generert

Oppsett. Kjegleglasset har høyde 10cm, og aksen danner en vinkel α=35° med sideflaten (halv toppvinkel). Toppradiusen i glasset er da

rtopp=10tan⁡35°≈7,00cm.

Når en kule med radius R senkes forsiktig ned langs aksen, vil den til slutt hvile mot kjegleveggen — den tangerer sideflaten. Sentrum M i kula ligger da på aksen, i en høyde d over kjeglespissen. Avstanden fra sentrum til sideflaten (langs normalen) er nettopp R, og av trekantgeometrien i tverrsnittet får vi

sin⁡α=Rd⇒d=Rsin⁡35°.

Bunnen av kula ligger dermed i høyde d−R over spissen. Vannet som renner over kanten, er volumet av den delen av kula som stikker under glassets rand, altså under høyde 10 — dette er en kulekalott med høyde

h=10−(d−R).

Volumet av en kulekalott med høyde h på en kule med radius R er

V=πh2(3R−h)3.

Med R=7:

d=7sin⁡35°≈12,204cm.

Bunnen av kula ligger da i høyde d−R≈5,204cm, mens toppen av kula (d+R≈19,20cm) stikker godt over glasskanten. Bare den nedre delen av kula er altså nede i glasset, som en kulekalott med høyde

h=10−5,204=4,796cm.

Volumet av vannet som renner over blir da

V=π⋅4,7962⋅(3⋅7−4,796)3=π⋅4,7962⋅16,2043≈390,3cm3.

Svar: V≈390,3cm3.

Vi setter opp volumet som en funksjon av R. Kalotthøyden er

h(R)=10−(Rsin⁡35°−R)=10−R(1sin⁡35°−1)≈10−0,7434R,

og volumet av vannet som renner ut blir

V(R)=πh(R)2(3R−h(R))3.

For å finne R som maksimerer V(R), deriverer vi og løser V′(R)=0 i CAS. Se linje 1–5 i utklippet: linje 2 gir volumfunksjonen, linje 3 svaret på a), og linje 4 løser V′(R)=0.

CAS-utregning av volumfunksjonen og maksimum

CAS gir to løsninger, R≈6,26 og R≈13,45. Den siste er ikke fysisk mulig — en kule med radius 13,45cm er så stor at den ikke kommer ned i glasset i det hele tatt. Vi står igjen med

V′(R)=0⇒R≈6,26cm,Vmax⁡≈402,1cm3.

Kontroll: Kjeglens totale volum er

Vkjegle=πrtopp2⋅103≈π⋅7,002⋅103≈513,4cm3,

så et maksimalt utløp på 402,1cm3 er rimelig — det er mindre enn hele glassets volum.

Svar: R≈6,26cm gir mest mulig vann ut av glasset, med Vmax⁡≈402,1cm3.

Forstå oppgaven med en KI

Du får en ferdig tekst du limer inn i den KI-chatboten du bruker. Teksten inneholder oppgaven og en instruks om at chatboten skal hjelpe deg å tenke selv — stille spørsmål, gi ett hint av gangen og la deg gjøre regningen.

Anbefalt. Chatboten får beskjed om å bruke det til å veilede deg riktig vei — ikke til å røpe svaret. Du kan slå det av hvis du vil være helt sikker på at ingenting lekker.

Hva du bør vite
  • Ingenting sendes herfra. Teksten kopieres bare til utklippstavla på enheten din. Det du limer inn i en chatbot, går til den tjenesten — og de har sine egne regler for hva de lagrer.
  • Ikke lim inn personopplysninger — navn, skole eller noe annet om deg selv eller andre. Oppgaveteksten holder.
  • KI kan ta feil, også i matematikk. Sjekk alltid mot løsningsforslaget her på siden.
  • Er du usikker på om du har lov til å bruke KI på skolearbeidet ditt, spør læreren din først.

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 ferdig
S
Vis / skjul løsningsforslag
A
Legg til i liste
N
Skriv notat
Esc
Tilbake / avslutt