Eksamensoppgavene er utgitt av Utdanningsdirektoratet. Første nedlasting kjører en bot-sjekk i nettleseren (Vercel BotID) — mer i personvernerklæringen.
Oppgave 1-7·Trigonometrisk funksjon nullpunkter og toppunkter
Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.
En funksjon er gitt ved
a)
Bestem nullpunktene til .
b)
Vis at vi kan skrive funksjonsuttrykket til som
c)
Bestem toppunktene og bunnpunktene på grafen til .
d)
Lag en skisse av grafen til .
Fasit
a)
b)
Identitet vist
c)
Toppunkter , ; bunnpunkter ,
d)
Skisse, se løsningsforslag
LøsningsforslagKI-generert
a)
Vi setter og bruker :
Dette gir to muligheter.
Første faktor: , som gir
Andre faktor: , som gir . I gir dette
Nullpunktene til er .
b)
Vi bruker dobbeltvinkelformelen , som gir . Da blir
Vi skriver om ved hjelp av addisjonsformelen for sinus:
Siden , blir dette
Altså er , og dermed
c)
Fra uttrykket i b) ser vi at har toppunkt når , altså når
I gir dette og , med toppverdi .
Tilsvarende har bunnpunkt når , altså når
I gir dette og , med bunnverdi .
Toppunkter: og Bunnpunkter: og
d)
Vi bruker resultatene fra a)–c) til å skissere grafen. Siden , er periodisk med periode , og grafen svinger mellom bunnverdien og toppverdien .
Skissen tegnes med følgende karakteristiske punkter merket av, i rekkefølge fra venstre mot høyre på intervallet :
Toppunkt ved (verdi )
Nullpunkt ved
Bunnpunkt ved (verdi )
Nullpunkt ved
Toppunkt ved (verdi )
Nullpunkt ved
Bunnpunkt ved (verdi )
Nullpunkt ved
Grafen starter altså (nær ) på vei ned mot et toppunkt ved , faller gjennom nullpunktet ved til bunnpunktet ved , stiger deretter gjennom nullpunktet ved til toppunktet ved , og fortsetter i samme mønster (én hel periode til) resten av intervallet.
Oppgave 2-2·Skjæring mellom linjer og avstand med romgeometri
Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.
Gitt punktene , , og .
Linjen går gjennom og .
Linjen går gjennom og .
Et plan er gitt ved likningen
a)Hjelpemiddelkrav: Kalkulator
Bestem en eksakt verdi for slik at linjene skjærer hverandre.
b)Hjelpemiddelkrav: Kalkulator
Vis at linjen ligger i planet , og at linjen er parallell med planet .
c)Hjelpemiddelkrav: Kalkulator
Bestem slik at avstanden mellom linjene og blir .
Fasit
a)
b)
Vist i løsningsforslaget.
c)
LøsningsforslagKI-generert
Vi setter opp parameterframstillinger for de to linjene ut fra punktene.
Linjen går gjennom og , med retningsvektor :
Linjen går gjennom og , med retningsvektor :
a)
Linjene skjærer hverandre dersom det finnes , og som gir samme punkt:
Fra likning 2 får vi , og da fra likning 1: . Sett inn i CAS (se skjermbilde, linje 1–2) for å løse for ut fra likning 3:
Dette gir
b)
Her betrakter vi som en fri variabel (ikke verdien fra a), siden dette skal gjelde uansett hvilken som senere velges i c).
ligger i : Planet har normalvektor . For at skal ligge i må (1) et punkt på , f.eks. , oppfylle planlikningen, og (2) retningsvektoren til være ortogonal på .
Setter inn i planlikningen (CAS, linje 3):
Likningen holder for alle verdier av , så ligger i uansett .
Sjekker at retningsvektoren er ortogonal på (CAS, linje 4):
Også dette holder for alle . Dermed ligger hele linjen i planet , uansett hvilken verdi har.
er parallell med : Sjekker at retningsvektoren er ortogonal på (CAS, linje 5):
Dette holder for alle , så . Siden ikke ligger i planet for generelle (planlikningen for gir for de fleste ), er parallell med uten å ligge i det.
c)
Siden ligger i og er parallell med , er avstanden mellom de to linjene lik avstanden fra et hvilket som helst punkt på (f.eks. ) til planet . Punkt-plan-avstandsformelen gir
Oppgave 2-3·Differensiallikning for medisinmengde i blod
Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.
En pasient får intravenøs behandling med en medisin.
La være mengden virkestoff fra medisinen som pasienten har i blodet ved tidspunktet timer etter at behandlingen startet. Kroppen bryter ned virkestoffet med en fart som til enhver tid er proporsjonal med mengden virkestoff som er i blodet.
Pasienten får tilført av virkestoffet per time.
a)Hjelpemiddelkrav: For hånd
Forklar at må tilfredsstille differensiallikningen
timer etter at behandlingen startet, hadde pasienten av virkestoffet i blodet.
b)Hjelpemiddelkrav: Oppsett for hånd
Bestem et uttrykk for .
Etter at pasienten har fått intravenøs behandling i timer, blir det bestemt at pasienten skal få mer medisin per time.
c)Hjelpemiddelkrav: Kalkulator
Hvor mye virkestoff må pasienten få hver time dersom mengden virkestoff i blodet skal være ett døgn senere?
Fasit
a)
Se løsningsforslag.
b)
c)
LøsningsforslagKI-generert
a)
Nedbrytningen av virkestoffet skjer med en fart som til enhver tid er proporsjonal med mengden virkestoff som er i blodet. Det betyr at nedbrytningsfarten kan skrives som , der er en konstant. Siden nedbrytning gjør at mengden virkestoff avtar, bidrar dette med leddet til den momentane endringsraten .
Samtidig blir pasienten tilført virkestoff med en konstant rate på per time. Dette bidrar med leddet til .
Den totale endringsraten er summen av tilførsel og nedbrytning, altså
Ved tidspunktet (start av behandlingen) har pasienten ikke fått noe virkestoff ennå, så .
b)
Vi løser differensiallikningen
Dette er en lineær førsteordens differensiallikning. Vi bruker integrerende faktor :
Integrerer på begge sider:
Vi bruker til å bestemme :
Dette gir
For å bestemme bruker vi opplysningen :
Dette er en transcendent likning som ikke kan løses eksakt for hånd, så vi løser den grafisk/numerisk i GeoGebra ved å finne nullpunktet til .
Vi finner . Dermed er
c)
Etter timer endres tilførselsraten til en ny, ukjent verdi mg per time. Pasienten har da i blodet, og dette blir det nye startpunktet. Med samme resonnement som i a) får vi differensiallikningen
Med samme fremgangsmåte som i b), men med regnet fra det nye starttidspunktet (la og ), blir løsningen
Ett døgn senere (altså , som tilsvarer ) skal :
Vi setter inn og løser numerisk i GeoGebra ved å finne nullpunktet til .
Vi finner .
Svar: Pasienten må få omtrent virkestoff per time for at mengden i blodet skal være ett døgn senere.
Oppgave 2-4·Teleskoprekke og konvergens av uendelig rekke
Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.
a)Hjelpemiddelkrav: For hånd
Vis at
En rekke er gitt ved
b)Hjelpemiddelkrav: For hånd
Bruk resultatet fra oppgave a) til å begrunne at
c)Hjelpemiddelkrav: For hånd
Bruk blant annet det du gjorde i oppgave a), til å begrunne at
d)Hjelpemiddelkrav: For hånd
Forklar at
Bruk dette til å begrunne at den uendelige rekken nedenfor konvergerer.
Fasit
a)
Vist algebraisk, se løsningsforslag.
b)
c)
Vist ved teleskopering, se løsningsforslag.
d)
Rekken konvergerer.
LøsningsforslagKI-generert
a)
Vi regner ut høyresiden og viser at den blir lik venstresiden. Vi setter de to brøkene og på felles nevner :
Dermed er , som skulle vises.
Kontrollert i GeoGebra CAS ved å forenkle differansen mellom venstre- og høyresiden, som gir (se linje 1 i utklippet under).
b)
Fra a) vet vi at for alle . Vi bruker dette på hvert ledd i :
Leddene og , og , samt og kansellerer parvis (teleskopering). Igjen står bare de to første positive leddene og de to siste negative leddene:
som skulle vises. Regner vi ut uttrykket får vi , som stemmer med Sum(1/(k(k+2)), k, 1, 5) i GeoGebra CAS (linje 2 i utklippet).
c)
Vi generaliserer fremgangsmåten fra b) til vilkårlig . Fra a):
I det andre summetegnet setter vi , slik at løper fra til :
Da blir differansen
Leddene kansellerer, og vi står igjen med
som skulle vises. Kontrollert i GeoGebra CAS: Sum(1/(k(k+2)), k, 1, n) gir samme uttrykk (linje 3), og differansen mot formelen over forenkles til (linje 4 i utklippet).
d)
For har vi
Siden og begge er positive, og , følger det at
for hver . Summerer vi denne ulikheten for , får vi
som skulle vises.
Konvergens av : Fra c) er . Siden og når , gjelder
(bekreftet med Grenseverdi(...) i GeoGebra CAS, linje 5 i utklippet). Siden alle ledd i er positive, er en voksende følge, og en voksende følge som konvergerer mot må ligge under grenseverdien for alle : .
La være partialsummene av rekken . Fra ulikheten over er for alle . Følgen er også voksende (vi legger til positive ledd), og siden den er begrenset ovenfra av , må konvergere når (en voksende, oppad begrenset følge konvergerer).
Dermed konvergerer , og siden bare skiller seg fra denne med ett ledd, konvergerer også