Løsningsforslag – Matematikk 1T Vår 2025
Eksamen MAT1021
Om løsningsforslaget: Dette er et veiledende løsningsforslag laget av eksamenssett.no.
Det kan finnes alternative fremgangsmåter som også gir riktig svar.
Oppgave 1 (2 poeng)
Oppgave: En funksjon \(f\) er gitt ved
\[ f(x) = \frac{12x - 3}{2x + 1} \]
Bestem likningene for eventuelle asymptoter til grafen til \(f\).
Vertikal asymptote
Den vertikale asymptoten finner vi der nevneren er lik null:
\[ 2x + 1 = 0 \quad \Rightarrow \quad x = -\frac{1}{2} \]
Vi kontrollerer at telleren ikke også er null for \(x = -\frac{1}{2}\):
\[ 12 \cdot \left(-\frac{1}{2}\right) - 3 = -6 - 3 = -9 \neq 0 \]
Siden telleren er ulik null, har vi en vertikal asymptote \(x = -\dfrac{1}{2}\).
Horisontal asymptote
Telleren og nevneren har begge grad 1. Den horisontale asymptoten er da forholdet mellom koeffisientene foran \(x\):
\[ y = \frac{12}{2} = 6 \]
Vi kan også vise dette ved å utføre polynomdivisjon:
\[ f(x) = \frac{12x - 3}{2x + 1} = \frac{6(2x + 1) - 9}{2x + 1} = 6 - \frac{9}{2x + 1} \]
Når \(x \to \pm\infty\), går \(\dfrac{9}{2x+1} \to 0\), slik at \(f(x) \to 6\).
Svar: Grafen til \(f\) har vertikal asymptote \(x = -\dfrac{1}{2}\) og horisontal asymptote \(y = 6\).
Vanlig feil: Mange elever glemmer å sjekke at telleren ikke også er null i det punktet der nevneren er null. Dersom både teller og nevner er null for samme \(x\)-verdi, er det et hull i grafen, ikke en vertikal asymptote. Polynomdivisjon er et nyttig verktøy for å skrive om funksjonen på formen \(f(x) = k + \frac{c}{\text{nevner}}\), der \(k\) er den horisontale asymptoten.
Oppgave 2 (2 poeng)
Oppgave: Løs ulikheten
\[ x^2 - 4x - 12 < 0 \]
Steg 1: Faktoriser uttrykket
Vi finner nullpunktene til \(x^2 - 4x - 12 = 0\) ved hjelp av abc-formelen eller ved å faktorisere:
\[ x = \frac{4 \pm \sqrt{16 + 48}}{2} = \frac{4 \pm \sqrt{64}}{2} = \frac{4 \pm 8}{2} \]
Dette gir:
\[ x_1 = \frac{4 + 8}{2} = 6 \quad \text{og} \quad x_2 = \frac{4 - 8}{2} = -2 \]
Uttrykket kan dermed faktoriseres som:
\[ x^2 - 4x - 12 = (x - 6)(x + 2) \]
Steg 2: Fortegnslinje
Vi setter opp en fortegnslinje for \((x - 6)(x + 2)\):
| Faktor | \(x < -2\) | \(-2 < x < 6\) | \(x > 6\) |
| \(x + 2\) | \(-\) | \(+\) | \(+\) |
| \(x - 6\) | \(-\) | \(-\) | \(+\) |
| Produkt | \(+\) | \(-\) | \(+\) |
Uttrykket er negativt når \(-2 < x < 6\).
Svar: Løsningsmengden er \(-2 < x < 6\), det vil si \(x \in \langle -2,\, 6 \rangle\).
Vanlig feil: Noen elever skriver løsningen som \(x < -2\) eller \(x > 6\), altså med feil retning. Husk at for en parabel som åpner oppover er uttrykket negativt mellom nullpunktene og positivt utenfor. En fortegnslinje er det sikreste hjelpemiddelet for å avgjøre fortegnet i hvert intervall.
Oppgave 3 (1 poeng)
Oppgave: En andregradsfunksjon \(f\) har ett nullpunkt. Grafen til \(f\) skjærer \(y\)-aksen i punktet \((0, 9)\). Bestem et mulig funksjonsuttrykk \(f(x)\) for andregradsfunksjonen.
En andregradsfunksjon med nøyaktig ett nullpunkt har et dobbelt nullpunkt, det vil si at diskriminanten er null.
Vi kan skrive funksjonen på formen:
\[ f(x) = a(x - r)^2 \]
der \(r\) er det doble nullpunktet.
Kravet er at \(f(0) = 9\):
\[ f(0) = a(0 - r)^2 = a \cdot r^2 = 9 \]
Vi velger for eksempel \(a = 1\) og \(r = 3\):
\[ 1 \cdot 3^2 = 9 \quad \checkmark \]
Svar: Et mulig funksjonsuttrykk er \(f(x) = (x - 3)^2 = x^2 - 6x + 9\).
Merk: Andre gyldige svar er for eksempel \(f(x) = (x + 3)^2\) eller \(f(x) = 9(x - 1)^2\).
Vanlig feil: Mange elever glemmer at det finnes mange riktige svar. Enhver funksjon på formen \(f(x) = a(x - r)^2\) der \(a \cdot r^2 = 9\) er gyldig. For eksempel er \(f(x) = (x+3)^2\), \(f(x) = 9(x-1)^2\) og \(f(x) = 4\left(x - \tfrac{3}{2}\right)^2\) alle riktige svar. Det viktige er at funksjonen har nøyaktig ett nullpunkt og \(f(0) = 9\).
Oppgave 4 (4 poeng)
a) Løs likningen
Oppgave: Løs likningen
\[ x^3 - 7x^2 - 10x + 16 = 0 \]
Steg 1: Finn en løsning ved å prøve
Vi prøver \(x = 1\):
\[ 1^3 - 7 \cdot 1^2 - 10 \cdot 1 + 16 = 1 - 7 - 10 + 16 = 0 \quad \checkmark \]
Dermed er \(x = 1\) en løsning, og \((x - 1)\) er en faktor.
Steg 2: Polynomdivisjon
Vi utfører polynomdivisjon \(\left(x^3 - 7x^2 - 10x + 16\right) : (x - 1)\):
\[ x^3 - 7x^2 - 10x + 16 = (x - 1)(x^2 - 6x - 16) \]
Steg 3: Faktoriser andregradsuttrykket
Vi løser \(x^2 - 6x - 16 = 0\):
\[ x = \frac{6 \pm \sqrt{36 + 64}}{2} = \frac{6 \pm \sqrt{100}}{2} = \frac{6 \pm 10}{2} \]
\[ x = \frac{6 + 10}{2} = 8 \quad \text{eller} \quad x = \frac{6 - 10}{2} = -2 \]
Fullstendig faktorisering:
\[ x^3 - 7x^2 - 10x + 16 = (x - 1)(x - 8)(x + 2) \]
Svar: Likningen har løsningene \(x = -2\), \(x = 1\) og \(x = 8\).
Vanlig feil: Mange elever gjør feil i polynomdivisjonen. Et vanlig tips er å bruke Horners metode (syntetisk divisjon) for raskere og sikrere utregning. Husk også å alltid kontrollere svaret ved å sette løsningene tilbake i den opprinnelige likningen: \((-2)^3 - 7(-2)^2 - 10(-2) + 16 = -8 - 28 + 20 + 16 = 0 \checkmark\).
b) Hvilken graf passer?
Oppgave: Funksjonen \(f\) er gitt ved \(f(x) = x^3 - 7x^2 - 10x + 16\).
Hvilken av grafene nedenfor kan være grafen til \(f\)? Husk å begrunne svaret.
Vi bruker informasjonen fra del a) og analyserer egenskapene til \(f\):
Nullpunkter: Fra del a) vet vi at nullpunktene er \(x = -2\), \(x = 1\) og \(x = 8\). Grafen krysser \(x\)-aksen tre ganger.
Koeffisienten foran \(x^3\) er positiv (\(+1\)), så:
- Når \(x \to -\infty\), går \(f(x) \to -\infty\)
- Når \(x \to +\infty\), går \(f(x) \to +\infty\)
Skjæring med \(y\)-aksen:
\[ f(0) = 0 - 0 - 0 + 16 = 16 > 0 \]
Grafen skjærer \(y\)-aksen over \(x\)-aksen.
Fortegn mellom nullpunktene:
- For \(x < -2\): \(f(x) < 0\) (funksjonen kommer fra \(-\infty\))
- For \(-2 < x < 1\): \(f(x) > 0\) (bekreftet av \(f(0) = 16\))
- For \(1 < x < 8\): \(f(x) < 0\) (bekreftet av f.eks. \(f(2) = 8 - 28 - 20 + 16 = -24\))
- For \(x > 8\): \(f(x) > 0\)
Vi ser at de to første nullpunktene (\(-2\) og \(1\)) ligger tett, mens det tredje (\(8\)) ligger langt til høyre.
Grafen har et lokalt maksimum mellom \(x = -2\) og \(x = 1\), og et lokalt minimum mellom \(x = 1\) og \(x = 8\).
Det lokale minimumet ligger mye dypere enn det lokale maksimumet.
Svar: Graf C er grafen til \(f\). Den har riktig form:
tre nullpunkter der to ligger tett og ett ligger lenger til høyre, funksjonen kommer fra \(-\infty\) nedenfra til venstre, har et lokalt maksimum,
et dypt lokalt minimum, og stiger mot \(+\infty\) til høyre.
Oppgave 5 (6 poeng)
a) Vis at \(\sin 30° = \cos 60° = \frac{1}{2}\)
Oppgave: Bruk den likesidede trekanten nedenfor til å vise at \(\sin 30° = \cos 60° = \dfrac{1}{2}\).
Vi har en likesidet trekant med sidelengde 2. Alle vinklene er \(60°\).
Høyden fra toppen deler trekanten i to kongruente rettvinklede trekanter.
I den rettvinklede trekanten er:
- Hypotenusen \(= 2\) (siden i den likesidede trekanten)
- Den ene kateten \(= 1\) (halve grunnlinjen)
- Den andre kateten \(= \sqrt{2^2 - 1^2} = \sqrt{3}\) (høyden)
- Vinklene er \(30°\), \(60°\) og \(90°\)
Vinkelen ved toppen er \(30°\) (halvparten av \(60°\)), og vinkelen ved grunnlinjen er \(60°\).
Beregning av \(\sin 30°\):
\[ \sin 30° = \frac{\text{motstående katet}}{\text{hypotenus}} = \frac{1}{2} \]
Beregning av \(\cos 60°\):
\[ \cos 60° = \frac{\text{hosliggende katet}}{\text{hypotenus}} = \frac{1}{2} \]
(For \(60°\)-vinkelen ved grunnlinjen er hosliggende katet \(= 1\) og hypotenusen \(= 2\).)
Konklusjon: Vi har vist at \(\sin 30° = \cos 60° = \dfrac{1}{2}\).
b) Areal av trekant \(ABC\)
Oppgave: Gitt en trekant \(ABC\) der \(AB = 10\), \(AC = 6\) og \(\angle A = 30°\).
Bestem arealet av trekanten.
Vi bruker arealformelen med to sider og mellomliggende vinkel:
\[ T = \frac{1}{2} \cdot AB \cdot AC \cdot \sin A \]
Vi setter inn verdiene:
\[ T = \frac{1}{2} \cdot 10 \cdot 6 \cdot \sin 30° = \frac{1}{2} \cdot 10 \cdot 6 \cdot \frac{1}{2} = \frac{60}{4} = 15 \]
Svar: Arealet av trekant \(ABC\) er \(15\).
Vanlig feil: Mange elever bruker feil arealformel, for eksempel \(T = \frac{1}{2} \cdot \text{grunnlinje} \cdot \text{høyde}\) i stedet for \(T = \frac{1}{2} \cdot a \cdot b \cdot \sin C\). Den trigonometriske arealformelen krever to sider og den mellomliggende vinkelen. Pass på at vinkelen du bruker er vinkelen mellom de to sidene du har, ikke en hvilken som helst vinkel i trekanten.
c) Lengden av \(QR\)
Oppgave: Gitt en trekant \(PQR\) der \(PQ = 8\), \(PR = 3\) og \(\angle P = 60°\).
Bestem lengden av siden \(QR\).
Vi bruker cosinussetningen:
\[ QR^2 = PQ^2 + PR^2 - 2 \cdot PQ \cdot PR \cdot \cos P \]
Vi setter inn verdiene:
\[ QR^2 = 8^2 + 3^2 - 2 \cdot 8 \cdot 3 \cdot \cos 60° \]
\[ QR^2 = 64 + 9 - 48 \cdot \frac{1}{2} = 73 - 24 = 49 \]
\[ QR = \sqrt{49} = 7 \]
Svar: Lengden av siden \(QR\) er \(7\).
Vanlig feil: Noen elever bruker sinussetningen i stedet for cosinussetningen. Sinussetningen krever at du kjenner en side og den motstående vinkelen, mens cosinussetningen brukes når du kjenner to sider og den mellomliggende vinkelen (SAS) eller alle tre sidene (SSS). Her kjenner vi \(PQ\), \(PR\) og \(\angle P\), altså SAS, som gir cosinussetningen.
Oppgave 6 (1 poeng)
Oppgave: Kari arbeider med algebraiske uttrykk, likninger og identiteter. Hun prøver å løse likningen
\[x^2 - 4 = (x+2)(x-2)\]
i et CAS-verktøy og får resultatet \(x = x\). Se nedenfor.
x2 − 4 = (x + 2)(x − 2)
Løs: { x = x }
Ta utgangspunkt i dette resultatet og forklar Kari hva en identitet er.
Likningen \(x^2 - 4 = (x+2)(x-2)\) er ikke en vanlig likning som har bestemte løsninger.
Vi kan sjekke ved å utvide høyre side:
\[ (x+2)(x-2) = x^2 - 2x + 2x - 4 = x^2 - 4 \]
Vi ser at venstre side og høyre side er det samme uttrykket.
Likningen \(x^2 - 4 = x^2 - 4\) er sann for alle verdier av \(x\).
Når CAS-verktøyet svarer \(x = x\), betyr det at likningen er sann uansett hva \(x\) er.
Forklaring: En identitet er en likning som er sann for alle verdier av variabelen.
Uttrykket \(x^2 - 4\) er alltid lik \((x+2)(x-2)\), uansett hvilken verdi \(x\) har.
Derfor gir CAS-verktøyet svaret \(x = x\), som betyr at enhver verdi av \(x\) er en løsning.
Det er ikke en likning vi «løser» – det er en algebraisk identitet (konjugatsetningen).
Oppgave 7 (2 poeng)
Oppgave: Siri har laget programmet nedenfor. Hva finner Siri ut når hun kjører programmet? Hvilken verdi skrives ut?
def f(x):
return x ** 2 + 2 * x - 15
x = -5
verdi = f(x)
while x <= 5:
if f(x) < verdi:
verdi = f(x)
x = x + 1
print(verdi)
Analyse av programmet
Funksjonen er \(f(x) = x^2 + 2x - 15\). Programmet starter med \(x = -5\) og beregner \(f(-5)\).
Deretter går det gjennom alle heltallsverdier av \(x\) fra \(-5\) til \(5\).
For hver verdi sjekker det om \(f(x)\) er mindre enn den hittil minste verdien, og oppdaterer i så fall variabelen verdi.
Programmet finner altså den minste verdien av \(f(x)\) for heltall \(x\) fra \(-5\) til \(5\).
Gjennomgang av løkken
Vi beregner \(f(x)\) for aktuelle verdier:
| \(x\) | \(f(x) = x^2 + 2x - 15\) | Oppdateres? | verdi |
| \(-5\) | \(25 - 10 - 15 = 0\) | Start | \(0\) |
| \(-4\) | \(16 - 8 - 15 = -7\) | Ja | \(-7\) |
| \(-3\) | \(9 - 6 - 15 = -12\) | Ja | \(-12\) |
| \(-2\) | \(4 - 4 - 15 = -15\) | Ja | \(-15\) |
| \(-1\) | \(1 - 2 - 15 = -16\) | Ja | \(-16\) |
| \(0\) | \(0 + 0 - 15 = -15\) | Nei | \(-16\) |
| \(1\) | \(1 + 2 - 15 = -12\) | Nei | \(-16\) |
| \(2\) | \(4 + 4 - 15 = -7\) | Nei | \(-16\) |
| \(3\) | \(9 + 6 - 15 = 0\) | Nei | \(-16\) |
| \(4\) | \(16 + 8 - 15 = 9\) | Nei | \(-16\) |
| \(5\) | \(25 + 10 - 15 = 20\) | Nei | \(-16\) |
Svar: Programmet finner den minste funksjonsverdien \(f(x)\) for heltallsverdier av \(x\) fra \(-5\) til \(5\).
Verdien som skrives ut er \(-16\), som oppnås for \(x = -1\).
Oppgave 1 (5 poeng)
Oppgave: Tabellen viser antallet registrerte tilfeller av kikhoste i Norge noen måneder i perioden januar 2023 – oktober 2024.
| Måned | Jan 2023 | Mai 2023 | Okt 2023 | Feb 2024 | Aug 2024 | Okt 2024 |
| Antall tilfeller | 29 | 93 | 164 | 284 | 1035 | 1657 |
La \(x\) være antall måneder etter desember 2022, slik at \(x = 1\) tilsvarer januar 2023.
a) Vis at \(K(x) = 27{,}8 \cdot 1{,}2^x\) er en god modell
Vi beregner modellverdiene for de oppgitte månedene og sammenligner med tabellverdiene:
| Måned | \(x\) | Tabellverdi | \(K(x) = 27{,}8 \cdot 1{,}2^x\) | Avvik |
| Jan 2023 | 1 | 29 | \(27{,}8 \cdot 1{,}2^1 = 33{,}4\) | +4,4 |
| Mai 2023 | 5 | 93 | \(27{,}8 \cdot 1{,}2^5 \approx 69{,}2\) | \(-23{,}8\) |
| Okt 2023 | 10 | 164 | \(27{,}8 \cdot 1{,}2^{10} \approx 172{,}1\) | +8,1 |
| Feb 2024 | 14 | 284 | \(27{,}8 \cdot 1{,}2^{14} \approx 356{,}9\) | +72,9 |
| Aug 2024 | 20 | 1035 | \(27{,}8 \cdot 1{,}2^{20} \approx 1065{,}8\) | +30,8 |
| Okt 2024 | 22 | 1657 | \(27{,}8 \cdot 1{,}2^{22} \approx 1534{,}7\) | \(-122{,}3\) |
Modellverdiene ligger i rimelig avstand fra de faktiske verdiene. Både tabellverdiene og modellen viser en eksponentiell vekst.
Avvikene er moderate sammenlignet med de faktiske tallene, og modellen treffer spesielt godt for flere av datapunktene.
Konklusjon: \(K(x) = 27{,}8 \cdot 1{,}2^x\) er en god modell fordi modellverdiene ligger rimelig nær de faktiske verdiene og gjenspeiler den eksponentielle veksten i antall tilfeller.
b) Stigningstall for den rette linjen gjennom \((4, K(4))\) og \((21, K(21))\)
Vi beregner funksjonsverdiene:
\[ K(4) = 27{,}8 \cdot 1{,}2^4 = 27{,}8 \cdot 2{,}0736 \approx 57{,}6 \]
\[ K(21) = 27{,}8 \cdot 1{,}2^{21} = 27{,}8 \cdot 46{,}005 \approx 1278{,}9 \]
Stigningstallet til den rette linjen er:
\[ a = \frac{K(21) - K(4)}{21 - 4} = \frac{1278{,}9 - 57{,}6}{17} = \frac{1221{,}3}{17} \approx 71{,}8 \]
Praktisk tolkning:
Stigningstallet \(\approx 71{,}8\) betyr at i gjennomsnitt økte antall registrerte tilfeller av kikhoste med omtrent 72 tilfeller per måned
i perioden fra april 2023 (\(x = 4\)) til september 2024 (\(x = 21\)).
Svar: Stigningstallet er omtrent \(71{,}8\). Det betyr at antall registrerte kikhostetilfeller økte i gjennomsnitt med ca. 72 per måned i denne perioden.
💻 Slik gjør du det i GeoGebra:
- I CAS:
K(x) := 27.8 * 1.2^x
- Skriv:
K(4) → gir \(\approx 57{,}6\)
- Skriv:
K(21) → gir \(\approx 1278{,}9\)
- Beregn stigningstallet:
(K(21) - K(4)) / (21 - 4) → gir \(\approx 71{,}8\)
- Skriv:
K(29) → gir \(\approx 5499\) (for deloppgave c)
📊 Slik ser grafen ut:
- Skriv inn:
K(x) = 27.8 * 1.2^x
- Tegn punktene:
A = (4, K(4)) og B = (21, K(21))
- Tegn sekantlinjen gjennom A og B
- Stigningstallet til sekanten er \(\approx 71{,}8\) tilfeller/måned
c) Antall tilfeller i mai 2025
Mai 2025 tilsvarer \(x = 29\) (29 måneder etter desember 2022).
\[ K(29) = 27{,}8 \cdot 1{,}2^{29} \]
Vi regner ut \(1{,}2^{29}\):
\[ 1{,}2^{10} \approx 6{,}1917 \]
\[ 1{,}2^{20} \approx 38{,}338 \]
\[ 1{,}2^{29} = 1{,}2^{20} \cdot 1{,}2^{9} \approx 38{,}338 \cdot 5{,}1598 \approx 197{,}8 \]
\[ K(29) = 27{,}8 \cdot 197{,}8 \approx 5499 \]
Svar: Ifølge modellen vil det bli registrert omtrent 5500 tilfeller av kikhoste i Norge i mai 2025.
Oppgave 2 (2 poeng)
Oppgave: En butikk selger små og store sekker med hundemat. De små sekkene veier 4,5 kg, og de store veier 12 kg.
En dag solgte butikken 80 sekker. Sekkene veide til sammen 720 kg.
Hvor mange små og hvor mange store sekker solgte butikken denne dagen?
La \(x\) = antall små sekker og \(y\) = antall store sekker. Vi setter opp et likningssett:
\[
\begin{cases}
x + y = 80 \\
4{,}5x + 12y = 720
\end{cases}
\]
Fra den første likningen: \(x = 80 - y\). Vi setter inn i den andre:
\[ 4{,}5(80 - y) + 12y = 720 \]
\[ 360 - 4{,}5y + 12y = 720 \]
\[ 7{,}5y = 360 \]
\[ y = 48 \]
Da er \(x = 80 - 48 = 32\).
Kontroll:
\[ 32 + 48 = 80 \quad \checkmark \]
\[ 4{,}5 \cdot 32 + 12 \cdot 48 = 144 + 576 = 720 \quad \checkmark \]
Svar: Butikken solgte 32 små sekker og 48 store sekker.
💻 Slik gjør du det i GeoGebra:
- I CAS:
Løs({x + y = 80, 4.5x + 12y = 720}, {x, y})
- GeoGebra gir \(x = 32\) og \(y = 48\)
Oppgave 3 (4 poeng)
Oppgave: En tolvkant er innskrevet i en sirkel. Se figuren nedenfor. Tolvkanten er satt sammen av tolv like store likebeinte trekanter. Arealet av tolvkanten er 120.
a) Bestem diameteren i sirkelen. Gi svaret eksakt.
b) Bestem omkretsen av tolvkanten. Gi svaret eksakt.
a) Diameteren i sirkelen
Tolvkanten er delt i 12 likebeinte trekanter med toppunktet i sentrum av sirkelen.
Vinkelen ved sentrum i hver trekant er \(\dfrac{360°}{12} = 30°\),
og de to like sidene er lik radien \(r\).
Arealet av én trekant:
\[ T_{\text{trekant}} = \frac{1}{2} \cdot r \cdot r \cdot \sin 30° = \frac{1}{2} \cdot r^2 \cdot \frac{1}{2} = \frac{r^2}{4} \]
Samlet areal av tolvkanten:
\[ 12 \cdot \frac{r^2}{4} = 3r^2 = 120 \]
\[ r^2 = 40 \quad \Rightarrow \quad r = \sqrt{40} = 2\sqrt{10} \]
Svar: Diameteren er \(d = 2r = 4\sqrt{10}\).
💻 Slik gjør du det i GeoGebra:
- I CAS:
T(r) := (1/2) * r^2 * sin(30°) → gir \(\frac{1}{4}r^2\)
- Skriv:
A(r) := 12 * T(r) → gir \(3r^2\)
- Skriv:
Løs(A(r) = 120, r) → gir \(r = 2\sqrt{10}\)
b) Omkretsen av tolvkanten
Vi finner sidelengden \(s\) i tolvkanten ved å bruke cosinussetningen i en av de likebeinte trekantene:
\[ s^2 = r^2 + r^2 - 2 \cdot r^2 \cdot \cos 30° = 2r^2\left(1 - \cos 30°\right) \]
Vi setter inn \(r^2 = 40\) og \(\cos 30° = \dfrac{\sqrt{3}}{2}\):
\[ s^2 = 2 \cdot 40 \cdot \left(1 - \frac{\sqrt{3}}{2}\right) = 80 \cdot \frac{2 - \sqrt{3}}{2} = 40\left(2 - \sqrt{3}\right) \]
\[ s = \sqrt{40(2 - \sqrt{3})} = 2\sqrt{10(2 - \sqrt{3})} \]
Omkretsen er:
\[ O = 12s = 12 \cdot 2\sqrt{10(2 - \sqrt{3})} = 24\sqrt{10(2 - \sqrt{3})} = 24\sqrt{20 - 10\sqrt{3}} \]
Svar: Omkretsen av tolvkanten er \(24\sqrt{20 - 10\sqrt{3}}\).
Oppgave 4 (5 poeng)
Oppgave: Figurene nedenfor er satt sammen av små grønne kvadrater. Tenk deg at du skal fortsette å lage figurer etter samme mønster.
Du skal lage et program som beregner og skriver ut hvor mange små grønne kvadrater det vil være i hver av de 20 første figurene.
a) Sett opp en algoritme du kan bruke for å lage programmet.
b) Ta utgangspunkt i algoritmen fra oppgave a) og lag programmet.
c) Tenk deg at du har 1 000 000 små kvadrater. Lag et program som du kan bruke for å finne ut hvor mange figurer du kan lage, og hvor mange små kvadrater du har igjen når du har laget alle figurene.
Analyse av mønsteret
Vi teller antall kvadrater i de første figurene. Legg merke til at midten av figurene er hul — de hvite feltene skal ikke telles med:
- Figur 1: 4 kvadrater (kors med hull i midten)
- Figur 2: 9 kvadrater
- Figur 3: 16 kvadrater
Differansene mellom antallene er:
\[ 9 - 4 = 5, \quad 16 - 9 = 7 \]
Differansen øker med 2 for hver figur, så uttrykket er av andre grad. Tallene 4, 9, 16 er kvadrattallene \(2^2, 3^2, 4^2\):
\[ a_n = (n+1)^2 \]
Hvorfor blir det slik? Figur \(n\) består av
- en blokk øverst på \(n \times n = n^2\) kvadrater,
- en trapp på \(n\) kvadrater ned mot venstre og en loddrett arm på \(n\) kvadrater til høyre, til sammen \(2n\),
- ett kvadrat nederst.
\[ a_n = n^2 + 2n + 1 = (n+1)^2 \]
Kontroll: \(a_1 = 2^2 = 4\), \(a_2 = 3^2 = 9\), \(a_3 = 4^2 = 16\) \(\checkmark\)
a) Algoritme
- Sett figurnummer \(n = 1\).
- Beregn antall kvadrater: \(a = (n+1)^2\).
- Skriv ut figurnummer og antall kvadrater.
- Øk \(n\) med 1.
- Gjenta steg 2–4 så lenge \(n \leq 20\).
b) Program (Python)
for n in range(1, 21):
a = (n + 1) ** 2
print(f"Figur {n}: {a} kvadrater")
De første verdiene:
| Figur | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| Antall | 4 | 9 | 16 | 25 | 36 | 49 | 64 | 81 | 100 | 121 |
c) Program med 1 000 000 kvadrater
total = 1000000
n = 0
brukt = 0
while True:
n = n + 1
antall = (n + 1) ** 2
if brukt + antall > total:
n = n - 1
break
brukt = brukt + antall
igjen = total - brukt
print(f"Antall figurer: {n}")
print(f"Kvadrater brukt: {brukt}")
print(f"Kvadrater igjen: {igjen}")
Kontroll i CAS: Sum((k+1)^2, k, 1, 142) → gir \(984\,983 \leq 1\,000\,000\), og Sum((k+1)^2, k, 1, 143) → gir \(1\,005\,719 > 1\,000\,000\). Altså rekker kvadratene til nøyaktig 142 figurer.
Kjøring av programmet gir:
Antall figurer: 142
Kvadrater brukt: 984983
Kvadrater igjen: 15017
Svar: Med 1 000 000 små kvadrater kan man lage 142 figurer.
Da har man brukt 984 983 kvadrater, og det er 15 017 kvadrater igjen.
Oppgave 5 (6 poeng)
Oppgave: Isabel designer bokser formet som sylindre. Hver boks skal ha et volum \(V\) på 450 cm\(^3\) og minst mulig overflate \(O\).
Formler: \(V = \pi r^2 h\) og \(O = \pi r^2 + 2\pi r h\)
a) Fyll inn tabellen
Fra \(V = \pi r^2 h = 450\) får vi \(h = \dfrac{450}{\pi r^2}\).
Vi setter dette inn i overflateformelen:
\[ O = \pi r^2 + 2\pi r \cdot \frac{450}{\pi r^2} = \pi r^2 + \frac{900}{r} \]
For \(r = 4\):
\[ h = \frac{450}{\pi \cdot 16} = \frac{450}{16\pi} \approx 8{,}95 \text{ cm} \]
\[ O = \pi \cdot 16 + \frac{900}{4} = 50{,}3 + 225 = 275{,}3 \text{ cm}^2 \]
For \(r = 6\):
\[ h = \frac{450}{\pi \cdot 36} = \frac{450}{36\pi} \approx 3{,}98 \text{ cm} \]
\[ O = \pi \cdot 36 + \frac{900}{6} = 113{,}1 + 150 = 263{,}1 \text{ cm}^2 \]
For \(r = 8\):
\[ h = \frac{450}{\pi \cdot 64} = \frac{450}{64\pi} \approx 2{,}24 \text{ cm} \]
\[ O = \pi \cdot 64 + \frac{900}{8} = 201{,}1 + 112{,}5 = 313{,}6 \text{ cm}^2 \]
| Radius, \(r\) (cm) | Høyde, \(h\) (cm) | Overflate, \(O\) (cm\(^2\)) | Volum, \(V\) (cm\(^3\)) |
| 2 | 35,8 | 462,6 | 450 |
| 4 | 8,95 | 275,3 | 450 |
| 6 | 3,98 | 263,1 | 450 |
| 8 | 2,24 | 313,6 | 450 |
b) Funksjonsuttrykk og grafisk fremstilling
Fra beregningene ovenfor har vi overflaten som funksjon av radius:
\[ O(r) = \pi r^2 + \frac{900}{r}, \quad r > 0 \]
Denne funksjonen kan tegnes i et digitalt verktøy (f.eks. GeoGebra). Grafen viser at overflaten er stor for små \(r\) (fordi \(\frac{900}{r}\) dominerer),
synker til et minimum, og deretter øker igjen for store \(r\) (fordi \(\pi r^2\) dominerer).
📊 Slik ser grafen ut:
- Skriv inn:
O(x) = pi * x^2 + 900/x
- Grafen viser et tydelig minimumspunkt ved \(r \approx 5{,}2\)
- Minimumsverdien er \(O \approx 258\) cm\(^2\)
c) Optimal radius
Vi deriverer \(O(r)\) og setter lik null:
\[ O'(r) = 2\pi r - \frac{900}{r^2} \]
\[ 2\pi r - \frac{900}{r^2} = 0 \]
\[ 2\pi r = \frac{900}{r^2} \]
\[ 2\pi r^3 = 900 \]
\[ r^3 = \frac{900}{2\pi} = \frac{450}{\pi} \]
\[ r = \sqrt[3]{\frac{450}{\pi}} \approx 5{,}23 \text{ cm} \]
Fortegnet til \(O'\) på hver side av \(r \approx 5{,}23\):
\[ O'(4) = 8\pi - \frac{900}{16} \approx -31{,}1 < 0 \qquad O'(6) = 12\pi - \frac{900}{36} \approx 12{,}7 > 0 \]
\(O'\) skifter fra negativ til positiv, så \(r \approx 5{,}23\) gir et bunnpunkt.
Overflaten ved \(r = \sqrt[3]{\frac{450}{\pi}}\):
\[ O\left(\sqrt[3]{\frac{450}{\pi}}\right) = \pi \left(\sqrt[3]{\frac{450}{\pi}}\right)^2 + \frac{900}{\sqrt[3]{\frac{450}{\pi}}} \approx \pi \cdot 27{,}46 + \frac{900}{5{,}23} \approx 86{,}3 + 171{,}7 \approx 258{,}0 \text{ cm}^2 \]
Svar: Radien som gir minst overflate er \(r = \sqrt[3]{\dfrac{450}{\pi}} \approx 5{,}23\) cm.
Den minste overflaten er da omtrent 258 cm\(^2\).
Vanlig feil: Mange elever glemmer å eliminere \(h\) fra overflateformelen ved hjelp av volumkravet, og prøver i stedet å optimere med to variable. I optimeringsproblemer med en betingelse (her \(V = 450\)) må du alltid bruke betingelsen til å uttrykke én variabel ved hjelp av den andre, slik at du får en funksjon av én variabel som du kan derivere.
💻 Slik gjør du det i GeoGebra:
- I CAS:
O(r) := pi * r^2 + 900 / r
- Skriv:
O'(r) → gir \(2\pi r - \frac{900}{r^2}\)
- Skriv:
Løs(O'(r) = 0, r) → gir \(r = \sqrt[3]{\frac{450}{\pi}} \approx 5{,}23\)
- Sjekk:
O(5.23) → gir \(\approx 258\)
Oppgave 6 (4 poeng)
Oppgave: Klassen til Noah og Johanne arbeider med rasjonale funksjoner. Læreren har tegnet grafene til to rasjonale funksjoner \(f\) og \(g\) og bedt elevene undersøke hvordan funksjonsuttrykkene kan se ut.
Grafen til f
Grafen til g
Noah: «Grafen til \(f\) har to vertikale asymptoter. Hvordan må nevneren i brøken da se ut?»
Johanne: «Jeg tror jeg vet det! Tenk på hvordan vi har funnet den vertikale asymptoten til de rasjonale funksjonene vi har arbeidet med tidligere.»
Noah: «Ja! Da skjønner jeg også hvordan nevneren til \(g\) kan se ut! Den grafen har jo ingen vertikale asymptoter!»
Johanne: «Vi må passe på at nullpunktet, skjæringspunktet med \(y\)-aksen og den horisontale asymptoten også blir riktig.»
Hjelp Noah og Johanne med å finne fram til et mulig funksjonsuttrykk \(f(x)\) for funksjonen \(f\) og et mulig funksjonsuttrykk \(g(x)\) for funksjonen \(g\). Husk å argumentere for dine valg av funksjonsuttrykk.
Analyse av grafen til \(f\)
Aksene i figuren har ingen tall. Det vi kan lese av, er derfor plasseringene i forhold til hverandre — og det er nok til å bestemme et uttrykk:
- To vertikale asymptoter: De stiplede loddrette linjene ligger like langt fra \(y\)-aksen på hver side, altså symmetrisk om \(y\)-aksen. Vi velger \(x = -2\) og \(x = 2\).
- Horisontal asymptote: \(y = 0\) — grafen nærmer seg \(x\)-aksen for store \(|x|\).
- Nullpunkt: Midtgrenen krysser \(x\)-aksen litt til høyre for \(y\)-aksen, omtrent halvveis ut mot den høyre asymptoten. Vi velger \(x = 1\).
- Skjæring med \(y\)-aksen: I \(x = 0\) ligger grafen over \(x\)-aksen, så \(f(0) > 0\).
- Grenene: Venstre ytre gren ligger under \(x\)-aksen, midtgrenen faller fra \(+\infty\) til \(-\infty\), og høyre ytre gren ligger over \(x\)-aksen.
Siden \(f\) har to vertikale asymptoter, må nevneren ha to reelle nullpunkter — og siden asymptotene ligger symmetrisk om \(y\)-aksen, velger vi nevneren
\((x - 2)(x + 2) = x^2 - 4\).
Den horisontale asymptoten \(y = 0\) krever at telleren har lavere grad enn nevneren, så vi prøver en lineær teller. Nullpunktet \(x = 1\) gir telleren \(x - 1\).
Et mulig funksjonsuttrykk:
\[ f(x) = \frac{x - 1}{x^2 - 4} = \frac{x - 1}{(x - 2)(x + 2)} \]
Kontroll:
- Vertikale asymptoter der nevneren er null og telleren ikke er det: \(x = -2\) og \(x = 2\) — symmetrisk om \(y\)-aksen, som i figuren \(\checkmark\)
- Horisontal asymptote: teller har grad 1, nevner grad 2, så \(y = 0\) \(\checkmark\)
- Nullpunkt: \(f(x) = 0\) når \(x = 1\), altså til høyre for \(y\)-aksen \(\checkmark\)
- Skjæring med \(y\)-aksen: \(f(0) = \dfrac{-1}{-4} = \dfrac{1}{4} > 0\) \(\checkmark\)
- Grenene: like til venstre for \(x = -2\) er \(f(x)\) stor og negativ, like til høyre stor og positiv; like til venstre for \(x = 2\) er \(f(x)\) stor og negativ, like til høyre stor og positiv. Det gir nøyaktig grenmønsteret i figuren \(\checkmark\)
Analyse av grafen til \(g\)
Fra figuren leser vi av:
- Ingen vertikale asymptoter: Nevneren har ingen reelle nullpunkter.
- Horisontal asymptote: \(y = 0\) — grafen flater ut mot \(x\)-aksen begge veier.
- Nullpunkt: Grafen krysser \(x\)-aksen like til venstre for \(y\)-aksen.
- Skjæring med \(y\)-aksen: \(g(0) > 0\) — grafen har allerede krysset \(x\)-aksen når den passerer \(y\)-aksen.
- Form: Et grunt bunnpunkt til venstre og et klart høyere toppunkt til høyre. Toppen er omtrent \(2{,}5\) ganger så høy som bunnen er dyp, og de to ekstremalpunktene ligger omtrent like langt fra nullpunktet.
Siden \(g\) ikke har noen vertikale asymptoter, må nevneren være uten reelle nullpunkter. Vi bruker
\(x^2 + 1\), som er positiv for alle \(x\) (diskriminanten er \(-4\)).
Den horisontale asymptoten \(y = 0\) gir igjen lineær teller, og nullpunktet like til venstre for origo gir telleren \(2x + 1\), som er null i \(x = -\tfrac{1}{2}\).
Et mulig funksjonsuttrykk:
\[ g(x) = \frac{2x + 1}{x^2 + 1} \]
Kontroll:
- Ingen vertikale asymptoter: \(x^2 + 1 \geq 1 > 0\) for alle \(x\) \(\checkmark\)
- Horisontal asymptote: teller har grad 1, nevner grad 2, så \(y = 0\) \(\checkmark\)
- Nullpunkt: \(2x + 1 = 0\) gir \(x = -\tfrac{1}{2}\), altså like til venstre for \(y\)-aksen \(\checkmark\)
- Skjæring med \(y\)-aksen: \(g(0) = 1 > 0\) \(\checkmark\)
- Form:
Løs(g'(x) = 0, x) i CAS gir \(x = \dfrac{-1 \pm \sqrt5}{2}\), altså bunnpunkt \((-1{,}618 \; ; -0{,}618)\) og toppunkt \((0{,}618 \; ; 1{,}618)\): toppen er \(1{,}618/0{,}618 \approx 2{,}6\) ganger så høy som bunnen er dyp, og begge ligger \(1{,}118\) fra nullpunktet \(x = -\tfrac{1}{2}\) \(\checkmark\)
Merk: Oppgaven ber om et mulig uttrykk, ikke om det uttrykket. Alle valg som gir de samme trekkene duger — for eksempel er \(\dfrac{k(x-1)}{x^2-4}\) like god for enhver \(k > 0\). Det som må stemme, er antall og plassering av asymptotene, hvor nullpunktet ligger, og fortegnet til \(f(0)\) og \(g(0)\).
Svar:
Et mulig funksjonsuttrykk for \(f\) er:
\[ f(x) = \frac{x - 1}{x^2 - 4} \]
Nevneren \(x^2 - 4 = (x-2)(x+2)\) gir de to vertikale asymptotene \(x = -2\) og \(x = 2\), symmetrisk om \(y\)-aksen slik figuren viser. Telleren \(x - 1\) gir nullpunktet til høyre for \(y\)-aksen og \(f(0) = \tfrac{1}{4} > 0\), og lavere tellergrad gir horisontal asymptote \(y = 0\).
Et mulig funksjonsuttrykk for \(g\) er:
\[ g(x) = \frac{2x + 1}{x^2 + 1} \]
Nevneren \(x^2 + 1\) har ingen reelle nullpunkter, så \(g\) har ingen vertikale asymptoter. Telleren \(2x + 1\) gir nullpunktet \(x = -\tfrac{1}{2}\), like til venstre for \(y\)-aksen, og \(g(0) = 1 > 0\). Lavere tellergrad gir horisontal asymptote \(y = 0\).
📊 Slik ser grafen ut:
- Skriv inn:
f(x) = (x - 1) / (x^2 - 4)
- Skriv inn:
g(x) = (2*x + 1) / (x^2 + 1)
- Blå kurve: \(f\) med vertikale asymptoter ved \(x = -2\) og \(x = 2\)
- Rød kurve: \(g\) uten vertikale asymptoter, glatt kurve med nullpunkt \(x = -\tfrac{1}{2}\)
🎯 Karakterskillet 4 → 6:
| 4 (god) | 6 (svært god) |
| Kommer fram til riktig svar i de fleste oppgaver |
Riktig svar med tydelige utregninger og forklaringer |
| Bruker formler korrekt |
Velger riktig metode + viser forståelse av når metoden gjelder |
| Algebraisk forenkling stort sett korrekt |
Effektiv algebraisk teknikk + faktoriserer før unødvendig regning |
| Modelleringsoppgaver: regner riktig, tolkning kort |
Modellering: drøfter modellens gyldighet, kontekstualiserer svaret |
| Programmering fungerer, men sparsom dokumentasjon |
Programmering med klare kommentarer + forklaring av algoritmen |
| Trigonometri-oppgaver: bruker setninger riktig |
Trigonometri: kan utlede/bevise sinussetning og cosinussetning (KM13) |
⚠️ Vanlige feil å unngå:
- Glemme parenteser ved minustegn i kvadratsetninger (\((a-b)^2 \neq a^2 - b^2\))
- Bruke \(a/b + c/d = (a+c)/(b+d)\) — du må finne fellesnevner
- Kalle et stasjonært punkt topp- eller bunnpunkt uten å sjekke fortegnet til den deriverte på begge sider
- Ha kalkulatoren i feil vinkelmodus (den skal stå på grader, DEG) i trigonometri
- I sinussetningen: forveksle hvilken vinkel som hører til hvilken side
- I Del 2: ikke dokumentere CAS/GeoGebra-bruk — sensor må kunne følge tankene
- Programmering: kjøre kode uten å forklare hva den gjør
- Modellering: glemme å tolke resultatet i kontekst (svaret har en betydning!)
- Funksjonsanalyse: glemme å oppgi definisjonsmengde og verdimengde
- Andregradsulikheter: glemme fortegnsskjema