S2 V11 - Mattemannen
Transcription
S2 V11 - Mattemannen
Eksamen REA3028 S2, Våren 2011 Del 1 Tid: 2 timer Hjelpemidler: Vanlige skrivesaker, passer, linjal med centimetermål og vinkelmåler er tillatt. Oppgave 1 (18 poeng) a) Deriver funksjonene 1) f x 2x 3 5x 3 f x 6x 2 5 2) g x g x 3 x3 3 3x 2 x 3 2 9x 2 9 4 6 x x 3) h x x 2 ln x h x 2x ln x x 2 h x 2x ln x x 1 x b) I en aritmetisk tallfølge er a4 9 og a10 21 . Bestem a15 . a10 a4 10 4 d 21 9 6 d a15 9 15 4 2 31 d 21 9 2 6 c) Forkort brøken x 3 3x 2 13x 15 x 3 Hvis brøken lar seg forkorte, må x 3 være en faktor i telleren. Det er tilfelle hvis x 3 er et nullpunkt i telleren. Jeg setter inn 3 i telleren. Eksamen REA3028 Matematikk S2, Våren 2011 Side 1 3 3 3 3 13 3 15 27 27 39 15 2 54 54 0 Da vil polynomdivisjonen gå opp x 3 3x 2 13x 15: x 3 x 2 6 x 5 x 3 3x 2 6 x 2 13x 15 6 x 2 18 x 5x 15 5x 15 0 Det betyr at x 3 3x 2 13x 15 x 2 6x 5 x 3 d) Forklar at den uendelige rekken nedenfor konvergerer. Bestem summen. 14 9 14 2 9 79 79 9 28 81 28 2 81 14 81 14 9 9 9 56 729 56 2 729 28 729 28 9 9 81 Dette viser at rekken er geometrisk, og siden kvotienten 1 Summen av rekken er S 7 2 1 9 2 1 konvergerer rekken. 9 79 79 79 9 2 9 2 7 19 9 9 Eksamen REA3028 Matematikk S2, Våren 2011 Side 2 e) Løs likningen 2x x 2 2 x 2 2 x 2 2 x 8 8 2 x ln2 ln8 ln23 ln2 3 ln2 x 2 2x ln2 x 2 2x x 2 2x 3 x 2 2x 3 0 2 4 12 2 x 3 x 1 x Eksamen REA3028 Matematikk S2, Våren 2011 Side 3 f) Vi har gitt sannsynlighetsfordelingen x 0 1 2 3 P X x 1 8 3 8 3 8 1 8 1) Finn forventningsverdien E x n E X xi P X xi i 1 1 3 3 1 0 1 2 3 8 8 8 8 3 6 3 12 3 8 8 8 8 2 2) Vis at variansen Var x 3 4 Var X xi P X xi 2 2 2 2 2 3 1 3 3 3 3 3 1 0 1 2 3 2 8 2 8 2 8 2 8 9 1 1 3 1 3 9 1 4 8 4 8 4 8 4 8 9 3 3 9 24 3 32 32 4 Tre gutter har tre ulike typer mynter med ulik verdi i lommene. Tabellen nedenfor viser fordelingen av myntene. Antall mynter av type 2 Antall mynter av type 3 Sum i kroner Navn Antall mynter av type 1 Ola 3 2 4 120 Per 2 3 2 75 Inge 2 5 3 105 Eksamen REA3028 Matematikk S2, Våren 2011 Side 4 g) Regn ut verdien til de tre mynttypene ved å løse et likningssystem. Jeg lar verdien av mynt av type 1 være x kroner, av type 2 y kroner og av type 3 z kroner. Opplysningene i tabellen gir da likningssystemet 3x 2y 4 z 120 2x 3y 2z 75 2x 5y 3z 105 Jeg løser likningssystemet og finner verdien av de tre mynttypene. 3 3 x 2y 4 z 120 y 60 x 2z 2 3 5 2 x 3 60 2 x 2z 2z 75 x 4 z 105 5 x 8 z 210 2 3 11 11 x 14 z 390 x 7 z 195 2 x 5 60 x 2 z 3 z 105 2 2 5 x 8 z 210 8 x 42 z 5 8 88 11 42 5 z 14 z 390 462 5 z 14 z 390 2310 88 z 70 z 1950 18 z 360 z 20 8 3 x 42 20 10 y 60 10 2 20 60 15 40 5 5 2 Verdien av mynt av type 1 er 10 kroner, av type 2 er verdien 5 kroner og av type 3 er verdien 20 kroner. Eksamen REA3028 Matematikk S2, Våren 2011 Side 5 Oppgave 2 (6 poeng) Trekanttallene er gitt ved formelen an nn 1 , der n er et naturlig tall. 2 a) Skriv opp de ti første trekanttallene. a1 a5 a9 1 1 1 2 5 5 1 2 9 9 1 2 1 a2 15 a6 45 2 2 1 2 6 6 1 3 21 2 10 10 1 a10 55 2 a3 a7 3 3 1 2 7 7 1 2 6 a4 28 a8 4 4 1 2 8 8 1 2 10 36 Inge påstår at summen av to «nabo-trekanttall» alltid er lik et kvadrattall. b) Finn ut om dette gjelder for a14 a15 og for a20 a21 . 14 14 1 15 15 1 7 15 15 8 15 7 8 15 15 152 2 2 20 20 1 21 21 1 a20 a21 10 21 21 11 21 10 11 21 21 212 2 2 Dette gjelder for a14 a15 og for a20 a21 a14 a15 c) Finn ut om an an1 alltid er et kvadrattall. n n 1 n 1 n 1 1 2 2 n n 1 n 1 n 2 2 n 1 n n 2 2 n 1 2 n 2 2 n 1 n 1 2 2 n 1 n 1 an an1 n 1 2 Dette viser at summen av to «nabo-trekanttall» alltid er lik et kvadrattall. Eksamen REA3028 Matematikk S2, Våren 2011 Side 6 Del 2 Tid: 3 timer Hjelpemidler: Alle hjelpemidler er tillatt, med unntak av Internett og andre verktøy som tillater kommunikasjon. Oppgave 3 (9 poeng) Vi skal undersøke kostnader og inntekter for en bedrift. a) Forklar at overskuddet for bedriften er størst når grensekostnaden er lik grenseinntekten. Grensekostnaden er økning i den totale kostnaden ved å produsere én ekstra enhet. Grenseinntekten er økningen i inntekten ved salg av én ekstra enhet. Når grensekostnaden er mindre enn grenseinntekten, vil økt produksjon gi ekstra overskudd, og produksjonen bør økes. Når grensekostnaden er større enn grenseinntekten, vil økt produksjon gi mindre overskudd, og produksjonen bør minskes. Det betyr at maksimalt overskudd oppnås når grensekostnaden er lik grenseinntekten I bedriften er dagsproduksjonen av en vare x enheter. Kostnadene per enhet er gitt ved E x 0,15x 7 2000 x x 10,300 Etterspørselen etter varen er så stor at alt som produseres, blir solgt. Varen selges for 55 kroner per enhet. b) Finn funksjonsuttrykk for totalkostnaden K og inntekten I ved produksjon og salg av x enheter. Totalkostnaden er lik kostnadene per enhet multiplisert med antall enheter som produseres. K x E x x 2000 0,15 x 7 x x 0,15 x 2 7 x 2000 Inntekten er lik inntekten per enhet multiplisert med antall enheter som selges. I x 55x Eksamen REA3028 Matematikk S2, Våren 2011 Side 7 c) Tegn grafene til funksjonene K og I i samme koordinatsystem. Jeg tegner grafene i Geogebra. d) Bruk grafene til å bestemme hvilke produksjonsmengder som gir overskudd, og hvilken produksjonsmengde som gir størst overskudd. Jeg finner skjæringspunktene mellom grafene i GeoGebra ved å bruke kommandoen «Skjæring mellom to objekt» Produksjonsmengder mellom 49 og 271 enheter gir overskudd. (Se koordinatsystemet til høyre.) Vi får størst overskudd når grenseinntekten og grensekostnaden er like store. Inntektsfunksjonen er lineær med stigningstall lik 55. Det vil si at grenseinntekten er konstant lik 55. Jeg lager en glider, a , i GeoGebra. Ved å justere glideren ser jeg at stigningstallet til tangenten til kostnadsfunksjonen i punktet a,K a er lik 55 når a 160 . Bedriften får størst overskudd når det produseres 160 enheter. e) Bestem ved regning hvor mange enheter som må produseres og selges for at overskuddet skal bli størst mulig. Jeg definerer kostnadsfunksjonen og inntektsfunksjonen i GeoGebra og løser likningen K x I x . Det må produseres og selges 160 enheter for at overskuddet skal bli størst mulig. Eksamen REA3028 Matematikk S2, Våren 2011 Side 8 Oppgave 4 (4 poeng) Tre påfølgende kvadrattall kan alltid skrives på formen n2 , n 1 og n 2 . 2 2 Med for eksempel n 1 , får vi kvadrattallene 1 , 4 og 9 . Summen av tre påfølgende kvadrattall er 365. a) Sett opp en likning, løs denne og bestem n og de tre kvadrattallene. Jeg løser likningen n2 n 1 n 2 365 i 2 2 GeoGebra. Tallet n er positivt. n 10 De tre kvadrattallene er 100, 121 og 144. Summen av to påfølgende kvadrattall er 365. b) Bestem n og de to kvadrattallene. Jeg løser likningen n2 n 1 365 i GeoGebra. 2 Tallet n er positivt. n 13 De to kvadrattallene er 169 og 196. Eksamen REA3028 Matematikk S2, Våren 2011 Side 9 Oppgave 5 (4 poeng) Vi har gitt rekken 3 9 27 1 2 4 8 3 2 n1 a) 1) Bestem S10 Jeg bestemmer verdien av uttrykket 10 3 1 2 S10 1 3 1 2 i GeoGebra. S10 58025 113,3 512 2) Finn et uttrykk for Sn n n 3 3 n 1 1 2 2 3 Sn 1 2 2 3 1 2 1 2 2 b) Hvor mange ledd må vi minst ta med for at Sn skal overstige 1 000 000? Jeg løser likningen n 3 1 2 1 1000000 3 1 2 i GeoGebra. Vi må minst ha 33 ledd. Eksamen REA3028 Matematikk S2, Våren 2011 Side 10 Oppgave 6 (11 poeng) Funksjonen f er gitt ved 1 f x 33 x 3 x 3 1 Df , a) Bestem nullpunktene til f ved regning. Likningen f x 0 når Jeg løser likningen 1 3 x 3x 0 fordi 30 1 1 1 0 . 3 1 3 x 3x 0 i GeoGebra 3 Nullpunktene til f er x 0 , x 1,73 og x 1,73 b) Tegn grafen til f . Forklar hvorfor grafen til f ligger over linjen y 1 . 1 Uttrykket 3 3 x 3 3 x 1 er alltid positivt. Det betyr at 33 Da må grafen til f x 3 1 3 x 3 x 3 x 3 3 x 1 alltid må være større enn 1 . 1 alltid ligge over linjen y 1. Eksamen REA3028 Matematikk S2, Våren 2011 Side 11 1 c) Bruk kjerneregelen og vis ved regning at f x x 2 1 ln3 33 f x 3 1 3 x 3 x 3 3 3 x 1 3 x 3x 3 1 u 3x 2 3 x 2 1 3 f x f u u x 3 x u f u 3u ln3 1 3 1 f u 3u 1 f x 33 x ln3 x 2 1 1 f x x 2 1 ln3 3 3 x 3 3 x d) Bestem ved regning for hvilke verdier av x grafen til f vokser, og for hvilke verdier av x grafen avtar. Bestem ved regning topp- og bunnpunkter på grafen til f . Jeg definerer f x i GeoGebra og regner ut den deriverte. Utregninger i GeoGeoGebra viser at den deriverte er null for x 1 , og for x 1 . Den deriverte er positiv, det vil si at grafen vokser når x 1 og når x 1 Den deriverte er negativ, det vil si at grafen avtar når 1 x 1 Det betyr videre at Grafen til f har toppunkt 1, f 1 1, 1,08 Grafen til f har bunnpunkt 1, f 1 1, 0,52 Eksamen REA3028 Matematikk S2, Våren 2011 Side 12 e) Bruk digitale hjelpemidler til å finne en positiv verdi for a slik at a f x dx 0 0 Jeg definerer a som en glider i GeoGebra og finner integralet fra 0 til a . Jeg justerer glideren inntil arealet blir lik 0. a f x dx 0 når a 2,23 0 Eksamen REA3028 Matematikk S2, Våren 2011 Side 13 Oppgave 7 (8 poeng) Ved et helsestudio registrerte de kroppsvekten til alle de 320 kundene. Gjennomsnittsvekten var 79,2 kg med et standardavvik på 6,4 kg. Vi antar at kroppsvekten er normalfordelt. a) 1) Hvor stor andel av kundene veide mellom 75,0 kg og 85,0 kg? Jeg bruker sannsynlighetskalkulatoren i GeoGebra. Jeg velger normalfordeling, setter forventningsverdien til 79,2 og standardavviket til 6,4. Jeg velger intervall med nedre grense 75,0 og øvre grense 85,0. Sannsynlighetskalkulatoren viser at 56,2 % av kundene veier mellom 75,0 kg og 85,0 kg. 2) Hvor stor andel av kundene veide over 100,0 kg? Jeg velger nå høyresidig sannsynlighet med 100,0 poeng som nedre grense. Sannsynlighetskalkulatoren viser at 0,06 % av kundene veier over 100,0 kg. Eksamen REA3028 Matematikk S2, Våren 2011 Side 14 Helsestudioet vil undersøke om treningen påvirker kroppsvekten. De veier derfor 30 tilfeldig valgte kunder etter en periode med jevnlig trening. Gjennomsnittsvekten for disse 30 kundene er 76,0 kg. Vi antar at standardavviket er uendret. b) Sett opp en nullhypotese og en alternativ hypotese som passer til denne problemstillingen. Nullhypotesen, H0 : Treningen har ikke påvirket kroppsvekten. Gjennomsnittsvekten er uendret. Alternativ hypotese, H1 : Treningen har ført til at kundenes gjennomsnittsvekt har gått ned. c) Undersøk om det er grunnlag for å hevde at gjennomsnittsvekten til kundene i helsestudioet har gått ned. Bruk et signifikansnivå på 5 %. Vi antar at nullhypotesen fortsatt gjelder, at gjennomsnittsvekten til kundene er normalfordelt med forventningsverdi 79,2 kg og med standardavvik på 6,4 kg. Da er gjennomsnittsvekten til en stikkprøve med 30 kunder også normalfordelt med 6,4 1,17 kg. forventningsverdi lik 79,2 kg og med standardavvik på 30 Normalfordelingsfunksjonen gir P - verdien P Gjennomsnittsvekten 76,0 0,003 0,3% Det betyr at det bare er 0,3 % sannsynlig at gjennomsnittsvekten på 76,0 kg til de 30 kundene ble oppnådd rent tilfeldig. P - verdien på 0,3 % er mindre enn signifikansnivået på 5 % og gir dermed grunnlag for å forkaste nullhypotesen. Det er altså grunn til å si at treningen har ført til at kundenes gjennomsnittsvekt har gått ned. Eksamen REA3028 Matematikk S2, Våren 2011 Side 15