R2 Vår 2022

LK0613 oppgaver · 60 poeng · 5 timer (3 + 2)

Vis på projektor

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

Del 1uten hjelpemidler · 3 timer · 9 oppgaver · 36 poeng

Oppgave 1-1Derivasjon med produktregel og kvotientregel

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

Deriver funksjonene

f(x)=3x⋅sin⁡x
g(x)=sin⁡(2x)cos⁡x
Fasit

f′(x)=3sin⁡x+3xcos⁡x

g′(x)=2cos⁡x

LøsningsforslagKI-generert

Vi bruker produktregelen (u⋅v)′=u′v+uv′ med

u=3x,u′=3,v=sin⁡x,v′=cos⁡x

Da får vi

f′(x)=3⋅sin⁡x+3x⋅cos⁡x=3sin⁡x+3xcos⁡x

Vi bruker kvotientregelen (uv)′=u′v−uv′v2 med

u=sin⁡(2x),u′=2cos⁡(2x),v=cos⁡x,v′=−sin⁡x

Da får vi

g′(x)=2cos⁡(2x)⋅cos⁡x−sin⁡(2x)⋅(−sin⁡x)cos2⁡x=2cos⁡(2x)cos⁡x+sin⁡(2x)sin⁡xcos2⁡x

Vi bruker dobbeltvinkelformlene cos⁡(2x)=cos2⁡x−sin2⁡x og sin⁡(2x)=2sin⁡xcos⁡x til å forenkle telleren:

2cos⁡(2x)cos⁡x+sin⁡(2x)sin⁡x=2(cos2⁡x−sin2⁡x)cos⁡x+2sin⁡xcos⁡x⋅sin⁡x
=2cos3⁡x−2sin2⁡xcos⁡x+2sin2⁡xcos⁡x=2cos3⁡x

Dermed blir

g′(x)=2cos3⁡xcos2⁡x=2cos⁡x

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 1-2Bestem integralene med trigonometri

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

Bestem integralene

∫(ex−sin⁡x)dx
∫0π/4sin⁡x⋅cos⁡xdx
Fasit

ex+cos⁡x+C

14

LøsningsforslagKI-generert

Vi bruker standardintegralene ∫exdx=ex+C og ∫sin⁡xdx=−cos⁡x+C:

∫(ex−sin⁡x)dx=ex−(−cos⁡x)+C=ex+cos⁡x+C

Vi bruker dobbeltvinkelformelen sin⁡(2x)=2sin⁡xcos⁡x, slik at sin⁡xcos⁡x=12sin⁡(2x):

∫0π/4sin⁡xcos⁡xdx=∫0π/412sin⁡(2x)dx=[−14cos⁡(2x)]0π/4

Setter inn grensene:

=−14cos⁡(π2)−(−14cos⁡(0))=−14⋅0+14⋅1=14

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 cosinus

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

Løs likningen

2cos⁡(3x)=−3,x∈[0,π]
Fasit

x=5π18,7π18,17π18

LøsningsforslagKI-generert

Vi løser likningen

2cos⁡(3x)=−3⇒cos⁡(3x)=−32

Siden cos⁡(5π6)=−32, gir den generelle løsningen av cos⁡θ=cos⁡(5π6):

3x=5π6+2πneller3x=−5π6+2πn,n∈ℤ

Vi deler med 3:

x=5π18+2π3nellerx=−5π18+2π3n

Nå setter vi inn ulike verdier for n og plukker ut løsningene som ligger i [0,π].

Fra x=5π18+2π3n:

  • n=0: x=5π18≈0,87 (i intervallet)
  • n=1: x=17π18≈2,97 (i intervallet)

Fra x=−5π18+2π3n:

  • n=1: x=7π18≈1,22 (i intervallet)

De øvrige verdiene av n gir løsninger utenfor [0,π]. Dermed er løsningene

x=5π18,7π18,17π18

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 1-4Differensiallikning med startverdi

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

Løs differensiallikningen

y′+2y=4,y(0)=1
Fasit

y=2−e−2x

LøsningsforslagKI-generert

Differensiallikningen y′+2y=4 er en lineær førsteordens differensiallikning på formen y′+ay=b, med a=2 og b=4.

Homogen løsning. Vi løser y′+2y=0, som gir

yh=C⋅e−2x

Partikulær løsning. Siden høyresiden er en konstant, prøver vi en konstant løsning yp=k. Da er yp′=0, og likningen gir

0+2k=4⇒k=2

Generell løsning.

y=yh+yp=C⋅e−2x+2

Bestemmer C fra startbetingelsen. Vi setter inn x=0 og y(0)=1:

1=C⋅e0+2=C+2⇒C=−1

Dermed blir løsningen

y=2−e−2x

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 1-5Areal og omdreiningslegeme for 1 over x

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

Funksjonen f er gitt ved

f(x)=1x,x≥1

Flatestykket F er avgrenset av grafen til f, x-aksen, linjen x=1 og linjen x=k, der k>1.

Bestem k slik at arealet av F blir 2.

Dersom vi dreier F 360° om x-aksen, får vi et omdreiningslegeme med volum V.

Bestem V når k=4.

Fasit

k=e2

V=3π4

LøsningsforslagKI-generert

Arealet av flatestykket F er gitt ved integralet av f fra 1 til k:

∫1k1xdx=[ln⁡x]1k=ln⁡k−ln⁡1=ln⁡k

Vi setter arealet lik 2:

ln⁡k=2⇒k=e2

Volumet av omdreiningslegemet når F dreies 360° om x-aksen er gitt ved

V=π∫14[f(x)]2dx=π∫141x2dx

Vi finner en antiderivert til 1x2=x−2:

∫x−2dx=−x−1+C=−1x+C

Setter inn grensene:

V=π[−1x]14=π(−14−(−11))=π(−14+1)=π⋅34=3π4

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 1-6Plan gjennom tre punkter og avstand til linje

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

Et plan α inneholder punktene A(2,3,−7), B(−2,1,−3) og C(3,5,−5).

Begrunn at 2x−2y+z+9=0 er en likning for planet α.

En linje ℓ er definert av de to punktene P(3,1,−2) og Q(6,3,−4).

Vis at linjen er parallell med planet α.

Bestem avstanden fra linjen ℓ til planet α.

Fasit

2x−2y+z+9=0 stemmer for A, B og C

PQ→⋅n→=0 og P∉α

d=113

LøsningsforslagKI-generert

Siden A, B og C ligger i planet α, står normalvektoren n→ til planet normalt på alle vektorer i planet, for eksempel AB→ og AC→.

AB→=B−A=(−4,−2,4),AC→=C−A=(1,2,2)

Kryssproduktet gir en normalvektor til planet:

n→=AB→×AC→=(−12,12,−6)=−6⋅(2,−2,1)

Siden n→ er parallell med (2,−2,1), kan vi bruke (2,−2,1) som normalvektor for planet α.

Vi setter inn A i likningen 2x−2y+z+d=0 for å finne konstantleddet:

2⋅2−2⋅3+(−7)+d=0⇒d=9

Vi kontrollerer at B og C også tilfredsstiller likningen 2x−2y+z+9=0:

B:2(−2)−2(1)+(−3)+9=0C:2(3)−2(5)+(−5)+9=0

Siden alle tre punktene ligger i planet, og normalvektoren stemmer, er 2x−2y+z+9=0 en likning for planet α.

Retningsvektoren til linjen ℓ er

PQ→=Q−P=(3,2,−2)

Linjen er parallell med planet dersom retningsvektoren står normalt på planets normalvektor:

PQ→⋅n→=3⋅2+2⋅(−2)+(−2)⋅1=6−4−2=0

Siden skalarproduktet er null, står PQ→ normalt på n→, altså er linjen enten parallell med planet eller ligger i planet.

Vi sjekker om P ligger i planet:

2⋅3−2⋅1+(−2)+9=11≠0

Siden P ikke tilfredsstiller planlikningen, ligger ikke linjen i planet, og linjen er dermed parallell med α.

Siden linjen er parallell med planet, er avstanden fra linjen til planet lik avstanden fra et vilkårlig punkt på linjen, for eksempel P, til planet:

d=|2⋅3−2⋅1+1⋅(−2)+9|22+(−2)2+12=|11|9=113

Avstanden fra linjen ℓ til planet α er d=113≈3,67.

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 1-7Trigonometrisk funksjon nullpunkter og toppunkter

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

En funksjon f er gitt ved

f(x)=2cos2⁡x+sin⁡(2x),x∈⟨−π,π⟩

Bestem nullpunktene til f.

Vis at vi kan skrive funksjonsuttrykket til f som

f(x)=2⋅sin⁡(2x+π4)+1

Bestem toppunktene og bunnpunktene på grafen til f.

Lag en skisse av grafen til f.

Fasit

x=−π2,−π4,π2,3π4

Identitet vist

Toppunkter (π8,1+2), (−7π8,1+2); bunnpunkter (−3π8,1−2), (5π8,1−2)

Skisse, se løsningsforslag

LøsningsforslagKI-generert

Vi setter f(x)=0 og bruker sin⁡(2x)=2sin⁡xcos⁡x:

2cos2⁡x+2sin⁡xcos⁡x=0
2cos⁡x(cos⁡x+sin⁡x)=0

Dette gir to muligheter.

Første faktor: cos⁡x=0, som gir

x=−π2ellerx=π2

Andre faktor: cos⁡x+sin⁡x=0⇒tan⁡x=−1, som gir x=−π4+kπ. I ⟨−π,π⟩ gir dette

x=−π4ellerx=3π4

Nullpunktene til f er x=−π2,−π4,π2,3π4.

Vi bruker dobbeltvinkelformelen cos⁡(2x)=2cos2⁡x−1, som gir 2cos2⁡x=1+cos⁡(2x). Da blir

f(x)=1+cos⁡(2x)+sin⁡(2x)

Vi skriver cos⁡(2x)+sin⁡(2x) om ved hjelp av addisjonsformelen for sinus:

2sin⁡(2x+π4)=2[sin⁡(2x)cos⁡π4+cos⁡(2x)sin⁡π4]

Siden cos⁡π4=sin⁡π4=22, blir dette

2⋅22[sin⁡(2x)+cos⁡(2x)]=sin⁡(2x)+cos⁡(2x)

Altså er cos⁡(2x)+sin⁡(2x)=2sin⁡(2x+π4), og dermed

f(x)=2⋅sin⁡(2x+π4)+1

Fra uttrykket i b) ser vi at f har toppunkt når sin⁡(2x+π4)=1, altså når

2x+π4=π2+2kπ⇒x=π8+kπ

I ⟨−π,π⟩ gir dette x=π8 og x=−7π8, med toppverdi f(x)=1+2.

Tilsvarende har f bunnpunkt når sin⁡(2x+π4)=−1, altså når

2x+π4=−π2+2kπ⇒x=−3π8+kπ

I ⟨−π,π⟩ gir dette x=−3π8 og x=5π8, med bunnverdi f(x)=1−2.

Toppunkter: (π8,1+2) og (−7π8,1+2) Bunnpunkter: (−3π8,1−2) og (5π8,1−2)

Vi bruker resultatene fra a)–c) til å skissere grafen. Siden f(x)=2sin⁡(2x+π4)+1, er f periodisk med periode π, og grafen svinger mellom bunnverdien 1−2≈−0,41 og toppverdien 1+2≈2,41.

Skissen tegnes med følgende karakteristiske punkter merket av, i rekkefølge fra venstre mot høyre på intervallet ⟨−π,π⟩:

  • Toppunkt ved x=−7π8 (verdi 1+2)
  • Nullpunkt ved x=−π2
  • Bunnpunkt ved x=−3π8 (verdi 1−2)
  • Nullpunkt ved x=−π4
  • Toppunkt ved x=π8 (verdi 1+2)
  • Nullpunkt ved x=π2
  • Bunnpunkt ved x=5π8 (verdi 1−2)
  • Nullpunkt ved x=3π4

Grafen starter altså (nær x=−π) på vei ned mot et toppunkt ved x=−7π8, faller gjennom nullpunktet ved x=−π2 til bunnpunktet ved x=−3π8, stiger deretter gjennom nullpunktet ved x=−π4 til toppunktet ved x=π8, og fortsetter i samme mønster (én hel periode til) resten av intervallet.

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 1-8Aritmetisk og geometrisk rekke med a2 og a4

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

I en rekke a1+a2+⋯+an er a2=8 og a4=2.

Bestem summen av de seks første leddene i rekken, dersom den er aritmetisk.

Det fins to geometriske rekker som tilfredsstiller betingelsene ovenfor.

Bestem summen av de seks første leddene i hver av de to geometriske rekkene.

Fasit

s6=21

s6=31,5 (for k=12) og s6=−10,5 (for k=−12)

LøsningsforslagKI-generert

For en aritmetisk rekke er an=a1+(n−1)⋅d. Vi setter opp to likninger:

a2=a1+d=8a4=a1+3d=2

Vi trekker den første likningen fra den andre:

2d=2−8=−6⇒d=−3

Vi setter inn i a1+d=8:

a1=8−d=8−(−3)=11

Summen av de seks første leddene finner vi med formelen sn=n2(2a1+(n−1)d):

s6=62(2⋅11+5⋅(−3))=3⋅(22−15)=3⋅7=21

Summen av de seks første leddene er s6=21.

For en geometrisk rekke er an=a1⋅kn−1. Vi setter opp

a2=a1⋅k=8a4=a1⋅k3=2

Vi dividerer den andre likningen med den første:

a4a2=k2=28=14⇒k=12ellerk=−12

Tilfelle k=12: Fra a1⋅k=8 får vi a1=81/2=16. Summeformelen sn=a1⋅kn−1k−1 gir

s6=16⋅(1/2)6−11/2−1=16⋅−63/64−1/2=31,5

Tilfelle k=−12: Fra a1⋅k=8 får vi a1=8−1/2=−16. Da blir

s6=−16⋅(−1/2)6−1−1/2−1=−16⋅−63/64−3/2=−10,5

Summen av de seks første leddene er s6=31,5 for rekken med k=12, og s6=−10,5 for rekken med k=−12.

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 1-9Induksjonsbevis for vekselvis rekke av kvadrater

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

Bruk induksjon til å vise at

12−22+32−42+⋯+(−1)n+1⋅n2=(−1)n−1⋅n(n+1)2

der n∈ℕ.

Fasit

Bevist ved induksjon, se løsningsforslag.

LøsningsforslagKI-generert

Vi skal vise ved induksjon at påstanden

P(n):12−22+32−42+⋯+(−1)n+1⋅n2=(−1)n−1⋅n(n+1)2

er sann for alle n∈ℕ.

Basissteg (n=1):

Venstre side: 12=1

Høyre side: (−1)1−1⋅1⋅22=1⋅1=1

Siden venstre og høyre side er like, er P(1) sann.

Induksjonssteg:

Vi antar at P(k) er sann for et vilkårlig k∈ℕ, altså at

12−22+32−⋯+(−1)k+1⋅k2=(−1)k−1⋅k(k+1)2

Vi skal vise at P(k+1) da også er sann, altså at

12−22+⋯+(−1)k+1⋅k2+(−1)k+2⋅(k+1)2=(−1)k⋅(k+1)(k+2)2

Vi tar utgangspunkt i venstre side og bruker induksjonsantakelsen på de k første leddene:

12−22+⋯+(−1)k+1⋅k2⏟=(−1)k−1⋅k(k+1)2(ind.ant.)+(−1)k+2⋅(k+1)2

Siden (−1)k+2=(−1)k og (−1)k−1=−(−1)k, får vi

−(−1)k⋅k(k+1)2+(−1)k⋅(k+1)2=(−1)k⋅(k+1)[(k+1)−k2]

Vi forenkler parentesen:

(k+1)−k2=2(k+1)−k2=k+22

Dermed blir uttrykket

(−1)k⋅(k+1)⋅k+22=(−1)(k+1)−1⋅(k+1)(k+2)2

som er nettopp høyre side av P(k+1). Dermed er P(k+1) sann når P(k) er sann.

Konklusjon:

Siden P(1) er sann, og P(k)⇒P(k+1) for alle k∈ℕ, er P(n) sann for alle n∈ℕ ved induksjonsprinsippet.

12−22+32−42+⋯+(−1)n+1⋅n2=(−1)n−1⋅n(n+1)2for allen∈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.

Del 2alle hjelpemidler · 2 timer · 4 oppgaver · 24 poeng

Oppgave 2-1Energiforbruk med sinusmodell og strømbrudd

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

Maria vil få oversikt over energiforbruket i boligen sin. Funksjonen f gitt ved

f(x)=1,3⋅sin⁡(0,52x−2,0)+2,4,x∈[0,24]

er en god modell for energiforbruket per time ved tidspunktet x timer etter midnatt i boligen til Maria. Her er energiforbruket målt i kWh.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Når på døgnet er energiforbruket i boligen størst ifølge modellen?

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Hvor stort er energiforbruket i løpet av et døgn ifølge modellen?

En dag er det strømbrudd hos Maria. På energimåleren ser hun at hun dette døgnet hadde brukt 17 kWh før strømbruddet.

Hjelpemiddelkrav: Oppsett for hånd

Omtrent når på døgnet fant strømbruddet sted?

Fasit

kl. 06:52 og kl. 18:57

57,8kWh

ca. kl. 07:17

LøsningsforslagKI-generert

Energiforbruket f(x)=1,3⋅sin⁡(0,52x−2,0)+2,4 er størst når sin⁡(0,52x−2,0) er størst mulig, altså når

sin⁡(0,52x−2,0)=1

Dette gir

0,52x−2,0=π2+2πn,n∈ℤ
x=π2+2,00,52+2π0,52⋅n

Løsningen i GeoGebra CAS er vist under (x1, x2).

Løsning i GeoGebra CAS

For n=0 får vi x1≈6,867, og for n=1 får vi x2≈18,950. Begge ligger i [0,24], så det er to tidspunkt i løpet av døgnet der energiforbruket er størst.

Vi regner om til klokkeslett: 0,867⋅60≈52min og 0,950⋅60≈57min.

Maksimalt forbruk er f(x1)=1,3⋅1+2,4=3,7kWh per time.

Energiforbruket er størst omtrent kl. 06:52 og kl. 18:57, med et forbruk på 3,7kWh per time.

Det totale energiforbruket i løpet av et døgn er arealet under grafen til f fra x=0 til x=24, altså det bestemte integralet

∫024f(x)dx

Vi løser integralet i GeoGebra CAS (Totalt, se utklipp over):

∫024f(x)dx≈57,792

Energiforbruket i boligen i løpet av et døgn er ifølge modellen omtrent 57,8kWh.

Strømbruddet skjer ved tidspunktet t der det akkumulerte energiforbruket fra midnatt til t er lik 17kWh, altså der

∫0tf(x)dx=17

Vi løser likningen numerisk i GeoGebra CAS med et startpunkt nær t=7 (se utklipp over):

t≈7,290

Vi regner om til klokkeslett: 0,290⋅60≈17min, altså t≈7 timer og 17 min etter midnatt.

Strømbruddet fant omtrent sted kl. 07:17.

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 2-2Skjæring mellom linjer og avstand med romgeometri

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

Gitt punktene A(0,7,5), B(1,7,2), C(−2,2,0) og D(1,1,h).

  • Linjen ℓ går gjennom A og B.
  • Linjen m går gjennom C og D.

Et plan α er gitt ved likningen

3x+(h+9)y+z=68+7h
Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bestem en eksakt verdi for h slik at linjene skjærer hverandre.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Vis at linjen ℓ ligger i planet α, og at linjen m er parallell med planet α.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bestem h slik at avstanden mellom linjene ℓ og m blir 4.

Fasit

h=−565

Vist i løsningsforslaget.

h=4211−1369∨h=−4211−1369

LøsningsforslagKI-generert

Vi setter opp parameterframstillinger for de to linjene ut fra punktene.

Linjen ℓ går gjennom A(0,7,5) og B(1,7,2), med retningsvektor AB→=(1,0,−3):

ℓ:(x,y,z)=(0,7,5)+t(1,0,−3)

Linjen m går gjennom C(−2,2,0) og D(1,1,h), med retningsvektor CD→=(3,−1,h):

m:(x,y,z)=(−2,2,0)+s(3,−1,h)

Linjene skjærer hverandre dersom det finnes t, s og h som gir samme punkt:

{t=−2+3s7=2−s5−3t=sh

Fra likning 2 får vi s=−5, og da fra likning 1: t=−2+3⋅(−5)=−17. Sett inn i CAS (se skjermbilde, linje 1–2) for å løse for h ut fra likning 3:

5−3⋅(−17)=−5h⇒56=−5h

Skjæring mellom linjer og avstand med romgeometri CAS

Dette gir

h=−565

Her betrakter vi h som en fri variabel (ikke verdien fra a), siden dette skal gjelde uansett hvilken h som senere velges i c).

ℓ ligger i α: Planet α har normalvektor n→=(3,h+9,1). For at ℓ skal ligge i α må (1) et punkt på ℓ, f.eks. A, oppfylle planlikningen, og (2) retningsvektoren til ℓ være ortogonal på n→.

Setter A(0,7,5) inn i planlikningen (CAS, linje 3):

3⋅0+(h+9)⋅7+5−(68+7h)=0

Likningen holder for alle verdier av h, så A ligger i α uansett h.

Sjekker at retningsvektoren AB→=(1,0,−3) er ortogonal på n→ (CAS, linje 4):

AB→⋅n→=3⋅1+(h+9)⋅0+1⋅(−3)=0

Også dette holder for alle h. Dermed ligger hele linjen ℓ i planet α, uansett hvilken verdi h har.

m er parallell med α: Sjekker at retningsvektoren CD→=(3,−1,h) er ortogonal på n→ (CAS, linje 5):

CD→⋅n→=3⋅3+(−1)⋅(h+9)+1⋅h=0

Dette holder for alle h, så CD→⟂n→. Siden C ikke ligger i planet for generelle h (planlikningen for C(−2,2,0) gir −6+2(h+9)=12+2h≠68+7h for de fleste h), er m parallell med α uten å ligge i det. Vist

Siden ℓ ligger i α og m er parallell med α, er avstanden mellom de to linjene lik avstanden fra et hvilket som helst punkt på m (f.eks. C) til planet α. Punkt-plan-avstandsformelen gir

d=|3⋅(−2)+(h+9)⋅2+1⋅0−(68+7h)|32+(h+9)2+12=|−5h−56|10+(h+9)2

Vi krever d=4:

(5h+56)2=16(10+(h+9)2)

Løses i CAS (skjermbilde, linje 6):

h=4211−1369∨h=−4211−1369
h=4211−1369≈−8,66∨h=−4211−1369≈−21,57

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 2-3Differensiallikning 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 M(t) være mengden virkestoff fra medisinen som pasienten har i blodet ved tidspunktet t 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 5 mg av virkestoffet per time.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Forklar at M(t) må tilfredsstille differensiallikningen

M′(t)=−k⋅M(t)+5,M(0)=0

24 timer etter at behandlingen startet, hadde pasienten 80 mg av virkestoffet i blodet.

Hjelpemiddelkrav: Oppsett for hånd

Bestem et uttrykk for M(t).

Etter at pasienten har fått intravenøs behandling i 24 timer, blir det bestemt at pasienten skal få mer medisin per time.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Hvor mye virkestoff må pasienten få hver time dersom mengden virkestoff i blodet skal være 150 mg ett døgn senere?

Fasit

Se løsningsforslag.

M(t)=5k(1−e−kt),k≈0,0364

a≈7,3mg/time

LøsningsforslagKI-generert

Nedbrytningen av virkestoffet skjer med en fart som til enhver tid er proporsjonal med mengden virkestoff M(t) som er i blodet. Det betyr at nedbrytningsfarten kan skrives som k⋅M(t), der k>0 er en konstant. Siden nedbrytning gjør at mengden virkestoff avtar, bidrar dette med leddet −k⋅M(t) til den momentane endringsraten M′(t).

Samtidig blir pasienten tilført virkestoff med en konstant rate på 5mg per time. Dette bidrar med leddet +5 til M′(t).

Den totale endringsraten er summen av tilførsel og nedbrytning, altså

M′(t)=−k⋅M(t)+5

Ved tidspunktet t=0 (start av behandlingen) har pasienten ikke fått noe virkestoff ennå, så M(0)=0.

Vi løser differensiallikningen

M′(t)+k⋅M(t)=5

Dette er en lineær førsteordens differensiallikning. Vi bruker integrerende faktor ekt:

(M(t)⋅ekt)′=5⋅ekt

Integrerer på begge sider:

M(t)⋅ekt=5kekt+C
M(t)=5k+C⋅e−kt

Vi bruker M(0)=0 til å bestemme C:

0=5k+C⇒C=−5k

Dette gir

M(t)=5k(1−e−kt)

For å bestemme k bruker vi opplysningen M(24)=80:

5k(1−e−24k)=80

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 f(x)=5x(1−e−24x)−80.

Nullpunkt gir verdien av k

Vi finner k≈0,0364. Dermed er

M(t)=50,0364(1−e−0,0364t)≈137,3(1−e−0,0364t)

Etter 24 timer endres tilførselsraten til en ny, ukjent verdi a mg per time. Pasienten har da M(24)=80mg i blodet, og dette blir det nye startpunktet. Med samme resonnement som i a) får vi differensiallikningen

M′(t)=−k⋅M(t)+a

Med samme fremgangsmåte som i b), men med t regnet fra det nye starttidspunktet (la s=t−24 og M(24)=80), blir løsningen

M(s)=ak+(80−ak)e−ks

Ett døgn senere (altså s=24, som tilsvarer t=48) skal M=150:

ak+(80−ak)e−24k=150

Vi setter inn k≈0,0364 og løser numerisk i GeoGebra ved å finne nullpunktet til h(x)=xk(1−e−24k)+80e−24k−150.

Nullpunkt gir verdien av a

Vi finner a≈7,289.

Svar: Pasienten må få omtrent a≈7,3mg virkestoff per time for at mengden i blodet skal være 150mg ett døgn senere.

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 2-4Teleskoprekke og konvergens av uendelig rekke

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

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Vis at

1k(k+2)=12(1k−1k+2)

En rekke er gitt ved

sn=∑k=1n1k(k+2)=11⋅3+12⋅4+13⋅5+⋯+1n(n+2)
Hjelpemiddelkrav: For hånd

Bruk resultatet fra oppgave a) til å begrunne at

s5=12(1+12−16−17)
Hjelpemiddelkrav: For hånd

Bruk blant annet det du gjorde i oppgave a), til å begrunne at

sn=12(1+12−1n+1−1n+2)
Hjelpemiddelkrav: For hånd

Forklar at

sn>∑k=1n1(k+1)2

Bruk dette til å begrunne at den uendelige rekken nedenfor konvergerer.

122+132+⋯+1n2+⋯
Fasit

Vist algebraisk, se løsningsforslag.

s5=2542

Vist ved teleskopering, se løsningsforslag.

Rekken ∑n=1∞1n2 konvergerer.

LøsningsforslagKI-generert

Vi regner ut høyresiden og viser at den blir lik venstresiden. Vi setter de to brøkene 1k og 1k+2 på felles nevner k(k+2):

12(1k−1k+2)=12(k+2k(k+2)−kk(k+2))=12⋅(k+2)−kk(k+2)=12⋅2k(k+2)=1k(k+2)

Dermed er 1k(k+2)=12(1k−1k+2), som skulle vises.

Kontrollert i GeoGebra CAS ved å forenkle differansen mellom venstre- og høyresiden, som gir 0 (se linje 1 i utklippet under).

Fra a) vet vi at 1k(k+2)=12(1k−1k+2) for alle k. Vi bruker dette på hvert ledd i s5:

s5=∑k=151k(k+2)=12∑k=15(1k−1k+2)
=12[(11−13)+(12−14)+(13−15)+(14−16)+(15−17)]

Leddene −13 og 13, −14 og 14, samt −15 og 15 kansellerer parvis (teleskopering). Igjen står bare de to første positive leddene og de to siste negative leddene:

s5=12(1+12−16−17)

som skulle vises. Regner vi ut uttrykket får vi s5=2542, som stemmer med Sum(1/(k(k+2)), k, 1, 5) i GeoGebra CAS (linje 2 i utklippet).

Vi generaliserer fremgangsmåten fra b) til vilkårlig n. Fra a):

sn=∑k=1n1k(k+2)=12∑k=1n(1k−1k+2)=12(∑k=1n1k−∑k=1n1k+2)

I det andre summetegnet setter vi j=k+2, slik at j løper fra 3 til n+2:

∑k=1n1k+2=∑j=3n+21j

Da blir differansen

∑k=1n1k−∑j=3n+21j=(1+12+∑k=3n1k)−(∑k=3n1k+1n+1+1n+2)

Leddene ∑k=3n1k kansellerer, og vi står igjen med

sn=12(1+12−1n+1−1n+2)

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 0 (linje 4 i utklippet).

For k≥1 har vi

k(k+2)=k2+2k<k2+2k+1=(k+1)2

Siden k(k+2) og (k+1)2 begge er positive, og k(k+2)<(k+1)2, følger det at

1k(k+2)>1(k+1)2

for hver k. Summerer vi denne ulikheten for k=1,…,n, får vi

sn=∑k=1n1k(k+2)>∑k=1n1(k+1)2=122+132+⋯+1(n+1)2

som skulle vises.

Konvergens av ∑1n2: Fra c) er sn=12(1+12−1n+1−1n+2). Siden 1n+1→0 og 1n+2→0 når n→∞, gjelder

limn→∞⁡sn=12(1+12)=34

(bekreftet med Grenseverdi(...) i GeoGebra CAS, linje 5 i utklippet). Siden alle ledd i sn er positive, er sn en voksende følge, og en voksende følge som konvergerer mot 34 må ligge under grenseverdien for alle n: sn<34.

La Tn=∑k=1n1(k+1)2=122+132+⋯+1(n+1)2 være partialsummene av rekken ∑m=2∞1m2. Fra ulikheten over er Tn<sn<34 for alle n. Følgen Tn er også voksende (vi legger til positive ledd), og siden den er begrenset ovenfra av 34, må Tn konvergere når n→∞ (en voksende, oppad begrenset følge konvergerer).

Dermed konvergerer ∑m=2∞1m2, og siden ∑n=1∞1n2=1+∑m=2∞1m2 bare skiller seg fra denne med ett ledd, konvergerer også

∑n=1∞1n2 konvergerer

CAS-verifisering av teleskoprekken

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