Derivasjon, tallfølge, polynomdivisjon og uendelig rekke

Derivasjon, tallfølge, polynomdivisjon og uendelig rekke

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

Deriver funksjonene

f(x)=2x35x+3f(x) = 2x^3 - 5x + 3
g(x)=3x3g(x) = \dfrac{3}{x^3}
h(x)=x2lnxh(x) = x^2 \cdot \ln x

I en aritmetisk tallfølge er a4=9a_4 = 9 og a10=21a_{10} = 21. Bestem a15a_{15}.

Forkort brøken

x33x213x+15x+3\frac{x^3 - 3x^2 - 13x + 15}{x + 3}

Forklar at den uendelige rekken nedenfor konvergerer. Bestem summen.

7+149+2881+56729+7 + \frac{14}{9} + \frac{28}{81} + \frac{56}{729} + \cdots

Løs likningen 2x22x=82^{x^2 - 2x} = 8

Vi har gitt sannsynlighetsfordelingen

xx00112233
P(X=x)P(X=x)18\dfrac{1}{8}38\dfrac{3}{8}38\dfrac{3}{8}18\dfrac{1}{8}

Finn forventningsverdien E(X)\text{E}(X)

Vis at variansen Var(X)=34\text{Var}(X) = \dfrac{3}{4}

Tre gutter har tre ulike typer mynter med ulik verdi i lommene. Tabellen nedenfor viser fordelingen av myntene.

NavnAntall mynter av type 1Antall mynter av type 2Antall mynter av type 3Sum i kroner
Ola324120
Per23275
Inge253105

Regn ut verdien til de tre mynttypene ved å løse et likningssystem.

Fasit

1) f(x)=6x25\underline{\underline{f'(x) = 6x^2 - 5}}, 2) g(x)=9x4\underline{\underline{g'(x) = -9x^{-4}}}, 3) h(x)=2xlnx+x\underline{\underline{h'(x) = 2x\ln x + x}}

a15=31\underline{\underline{a_{15} = 31}}

x33x213x+15x+3=x26x+5\underline{\underline{\dfrac{x^3-3x^2-13x+15}{x+3} = x^2 - 6x + 5}}

Summen er S=9\underline{\underline{S = 9}}

x=1 eller x=3\underline{\underline{x = -1 \text{ eller } x = 3}}

1) E(X)=32\underline{\underline{\text{E}(X) = \dfrac{3}{2}}}, 2) Var(X)=34\text{Var}(X) = \dfrac{3}{4} (vist)

Mynt 1: 10kr\underline{\underline{10 \, \mathrm{kr}}}, mynt 2: 5kr\underline{\underline{5 \, \mathrm{kr}}}, mynt 3: 20kr\underline{\underline{20 \, \mathrm{kr}}}

LøsningsforslagKI-generert

Vi deriverer de tre funksjonene.

1) f(x)=2x35x+3f(x) = 2x^3 - 5x + 3 deriveres ledd for ledd med potensregelen:

f(x)=32x25=6x25f'(x) = 3 \cdot 2x^2 - 5 = \textcolor{seagreen}{6x^2 - 5}

2) Vi skriver om g(x)=3x3=3x3g(x) = \dfrac{3}{x^3} = 3x^{-3} og deriverer med potensregelen:

g(x)=(3)3x4=9x4g'(x) = (-3) \cdot 3x^{-4} = \textcolor{seagreen}{-9x^{-4}}

3) h(x)=x2lnxh(x) = x^2 \cdot \ln x deriveres med produktregelen (uv)=uv+uv(uv)' = u'v + uv':

h(x)=2xlnx+x21x=2xlnx+x=x(2lnx+1)h'(x) = 2x \cdot \ln x + x^2 \cdot \frac{1}{x} = 2x\ln x + x = \textcolor{seagreen}{x(2\ln x + 1)}

I en aritmetisk tallfølge gjelder an=a1+(n1)da_n = a_1 + (n-1)d. Vi setter opp to likninger:

a4=a1+3d=9a_4 = a_1 + 3d = 9 a10=a1+9d=21a_{10} = a_1 + 9d = 21

Trekker den første fra den andre:

6d=12    d=26d = 12 \implies d = 2

Setter d=2d = 2 inn i den første likningen:

a1+6=9    a1=3a_1 + 6 = 9 \implies a_1 = 3

Nå kan vi finne a15a_{15}:

a15=a1+14d=3+142=3+28=31a_{15} = a_1 + 14d = 3 + 14 \cdot 2 = 3 + 28 = \textcolor{seagreen}{31}

Vi utfører polynomdivisjon av x33x213x+15x^3 - 3x^2 - 13x + 15 med (x+3)(x+3):

\begin{array}{r} x^2 - 6x + 5 \\ x+3 \; \overline{\right) \; x^3 - 3x^2 - 13x + 15} \\ \underline{x^3 + 3x^2} \\ -6x^2 - 13x \\ \underline{-6x^2 - 18x} \\ 5x + 15 \\ \underline{5x + 15} \\ 0 \end{array}

Resten er 00, så (x+3)(x+3) er en faktor. Brøken forkortes:

x33x213x+15x+3=x26x+5\frac{x^3 - 3x^2 - 13x + 15}{x+3} = \textcolor{seagreen}{x^2 - 6x + 5}

Vi identifiserer de første leddene i rekken:

7+149+2881+56729+7 + \frac{14}{9} + \frac{28}{81} + \frac{56}{729} + \cdots

Første ledd: a1=7a_1 = 7. Kvotienten mellom to påfølgende ledd:

k=14/97=1497=29k = \frac{14/9}{7} = \frac{14}{9 \cdot 7} = \frac{2}{9}

Siden k=29<1|k| = \dfrac{2}{9} < 1 konvergerer rekken. Summen av en uendelig geometrisk rekke er:

S=a11k=7129=779=797=9S = \frac{a_1}{1-k} = \frac{7}{1 - \dfrac{2}{9}} = \frac{7}{\dfrac{7}{9}} = 7 \cdot \frac{9}{7} = \textcolor{seagreen}{9}

Vi skriver 8=238 = 2^3 og får:

2x22x=232^{x^2 - 2x} = 2^3

Siden eksponentfunksjonen er en-til-en, må eksponentene være like:

x22x=3x^2 - 2x = 3 x22x3=0x^2 - 2x - 3 = 0

Vi faktoriserer: (x3)(x+1)=0(x-3)(x+1) = 0, som gir

x=3ellerx=1\textcolor{seagreen}{x = 3 \quad \text{eller} \quad x = -1}

1) Forventningsverdien beregnes som E(X)=xP(X=x)\text{E}(X) = \sum x \cdot P(X=x):

E(X)=018+138+238+318=0+3+6+38=128=32\text{E}(X) = 0 \cdot \frac{1}{8} + 1 \cdot \frac{3}{8} + 2 \cdot \frac{3}{8} + 3 \cdot \frac{1}{8} = \frac{0 + 3 + 6 + 3}{8} = \frac{12}{8} = \textcolor{seagreen}{\frac{3}{2}}

2) Vi bruker Var(X)=E(X2)[E(X)]2\text{Var}(X) = \text{E}(X^2) - [\text{E}(X)]^2. Først beregner vi E(X2)\text{E}(X^2):

E(X2)=0218+1238+2238+3218=0+3+12+98=248=3\text{E}(X^2) = 0^2 \cdot \frac{1}{8} + 1^2 \cdot \frac{3}{8} + 2^2 \cdot \frac{3}{8} + 3^2 \cdot \frac{1}{8} = \frac{0 + 3 + 12 + 9}{8} = \frac{24}{8} = 3

Variansen blir da:

Var(X)=E(X2)[E(X)]2=3(32)2=394=12494=34\text{Var}(X) = \text{E}(X^2) - [\text{E}(X)]^2 = 3 - \left(\frac{3}{2}\right)^2 = 3 - \frac{9}{4} = \frac{12}{4} - \frac{9}{4} = \frac{3}{4}

Dette viser at Var(X)=34\text{Var}(X) = \dfrac{3}{4}.

La x1x_1, x2x_2 og x3x_3 være verdien i kroner til henholdsvis mynt av type 1, 2 og 3. Vi setter opp likningsystemet:

{3x1+2x2+4x3=1202x1+3x2+2x3=752x1+5x2+3x3=105\begin{cases} 3x_1 + 2x_2 + 4x_3 &= 120 \\ 2x_1 + 3x_2 + 2x_3 &= 75 \\ 2x_1 + 5x_2 + 3x_3 &= 105 \end{cases}

Vi bruker eliminasjon. Multipliserer likning (1) med 22 og likning (2) med 33, trekker fra:

(1)2(2)3:(66)x1+(49)x2+(86)x3=240225\text{(1)} \cdot 2 - \text{(2)} \cdot 3: \quad (6-6)x_1 + (4-9)x_2 + (8-6)x_3 = 240 - 225 5x2+2x3=15(4)-5x_2 + 2x_3 = 15 \quad \cdots (4)

Multipliserer likning (1) med 22 og likning (3) med 33, trekker fra:

(1)2(3)3:(66)x1+(415)x2+(89)x3=240315\text{(1)} \cdot 2 - \text{(3)} \cdot 3: \quad (6-6)x_1 + (4-15)x_2 + (8-9)x_3 = 240 - 315 11x2x3=75(5)-11x_2 - x_3 = -75 \quad \cdots (5)

Fra likning (4): x3=15+5x22x_3 = \dfrac{15 + 5x_2}{2}. Setter inn i likning (5):

11x215+5x22=75-11x_2 - \frac{15 + 5x_2}{2} = -75

Multipliserer med 22:

22x2155x2=150-22x_2 - 15 - 5x_2 = -150 27x2=135    x2=5-27x_2 = -135 \implies x_2 = 5

Setter x2=5x_2 = 5 inn i likning (4):

25+2x3=15    2x3=40    x3=20-25 + 2x_3 = 15 \implies 2x_3 = 40 \implies x_3 = 20

Setter x2=5x_2 = 5 og x3=20x_3 = 20 inn i likning (2):

2x1+15+40=75    2x1=20    x1=102x_1 + 15 + 40 = 75 \implies 2x_1 = 20 \implies x_1 = 10

Mynt av type 1 er verdt 10kr\textcolor{seagreen}{10 \, \mathrm{kr}}, mynt av type 2 er verdt 5kr\textcolor{seagreen}{5 \, \mathrm{kr}} og mynt av type 3 er verdt 20kr\textcolor{seagreen}{20 \, \mathrm{kr}}.

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