Matematik A STX eksamen 31. maj 2012 | Oversigt

Svar på opgave 1:

  1. (p+q)2 - (p2 - q2) - 2·p·q =

    p2 + 2·p·q + q2 - p2 + q2 - 2·p·q =

    p2 + q2 - p2 + q2 =

    2·q2

Svar på opgave 2:

  1. x2 + x - 30 = 0 ⇔

    x = -(1/2) ±(1/2)√[1+4·30] ⇔

    x = -(1/2) ±(1/2)√[121] ⇔

    x = -(1/2) ±(1/2)·11 ⇔

    x = -(1/2) - (1/2)·11 ∨ x = -(1/2) + (1/2)·11 ⇔

    x = -12/2 ∨ x = 10/2 ⇔

    x = -6 ∨ x = 5

Svar på opgave 3:

  1. Arealet af parallelogrammet er den numeriske værdi af determinanten til de to vektorer. Determinanten til a og b kan også skrives som skalarproduktet af tværvektoren til a = (a^) = (-2,3) og b = (-2,5). Dvs.

    |det(a,b)| = |(a^)·b| = (-2,3)·(-2,5) = 19.

    Dvs. arealet af parallelogrammet er 19

Svar på opgave 4:

  1. Man skal undersøge hvilken af de tre funktioner f1, f2 eller f3, der er lig med F'. Man får:

    F'(x) = 6x5·ex + x6·ex. Dette er lig med f2(x).

    Dermed er F stamfunktion til f2

Svar på opgave 5:

  1. Man kan sige noget om størrelsen af eksponenten a ud fra graferne.

    A vokser hurtigere og hurtigere, dermed er a > 1.

    B vokser langsommere og langsommere, dermed er 0 < a < 1.

    C aftager, dermed a < 0.

    Dvs. A er graf til g, B er graf til h og C er graf til f

    (De skærer i øvrigt hinanden i punktet (1,4), hvilket ses ved at sætte x = 1 ind i hver af funktionsforskrifterne.)

Svar på opgave 6:

  1. Oplysningen A = (2,2) ligger på grafen for f betyder, at f(2) = 2 eller a·23 + b·22 = 2 ⇒ 8a + 4b = 2 ⇒ 4a + 2b = 1.

    Oplysningen A = (2,2) er ekstremumspunkt på grafen for f betyder, at f´(2) = 0 eller 3·a·22 + 2·b·2 = 0 ⇒ a = -(1/3)·b.

    Ved at indsætte a = -(1/3)·b i den første ligning får man 4·(-1/3)b + 2b = 1 ⇒ [(-4/3) + 2]·b = 1 ⇒ (2/3)·b = 1 ⇒ b = 3/2.

    Dvs. a = -(1/3)·(3/2) = -1/2 og b = 3/2

Svar på opgave 7:

  1. Kvartilsæt:

    2007: nedre kvartil = 24,2 %, median = 24,8 % og øvre kvartil = 25,3 %

    2011: nedre kvartil = 24,8 %, median = 25,3 % og øvre kvartil = 25,7 %

    Generelt ligger beskatningsprocenterne højere i 2011 end i 2007. Medianen er større og variationsbredden omtrent den samme.

Svar på opgave 8:

  1. Man opretter y(x) = ax + b.

    y(x):=a*x+b ▸ Udført

    Man man løser ligningerne y(1) = 1 og y(5) = 3:

    solve(y(1)=1 and y(5)=3,a,b) ▸ a=1/2 and b=1/2

    Dette giver ligningen y = 0,5·x + 0,5 eller x - 2·y + 1 = 0

  2. Parablens toppunkt er (xT,yT) = ([-b/(2a)],[-d/(4a)]) = (-(-8)/2;-(82-4·13,5)/4) = (4;-2,5)

    Afstanden mellem toppunktet til parablen og linje findes ved hjælp af distanceformlen:

    Afstand = |4·1-(-2,5)·(-2) + 1|/√[12 + 22] = |4 + 5 + 1|/√[5] = 10/√[5] = 4,472

  3. Toppunktets projektion på linjen l er skæringspunktet mellem l og en linje gennem toppunktet vinkelret på l.

    Ligningen for den vinkelrette linje er y = -1/(0,5)·x + c = -2x + c, hvor c findes ved at indsætte toppunktet (4;-2,5):

    -2,5 = -2·4 + c ⇒ c = -2,5 + 8 = 5,5

    Man skal finde skæringspunktet mellem linjerne y = 0,5x + 0,5 og y = -2x + 5,5. Deres skæringspunkt findes i Ti-Nspire:

    solve(y=0.5*x+0.5 and y=−2*x+5.5,x,y) ▸ x=2. and y=1.5

    Dvs. projektionen er (x,y) = (2;1,5)

Svar på opgave 9:

  1. Man finder ∠ACB ved hjælp af en cosinusrelation

    solve(cos(x*1.°)=(12.82+282-22.42)/(2*12.8*28),x)|0<x<180 ▸ x=51.514

    Dvs. ∠ACB = 51,5°

    Nedenfor er trekanten med højden i B (HB) indtegnet.

    Arealet er 0,5·|AC|·HB = 0,5·|AC|·|BC|·sin(∠ACB) = 0,5·28·12,8·sin(51.514°) = 140,3

  2. Nedenfor er trekanten med punkterne D og E tegnet.

    Man ved, at |CE| er 0,5·|AC| = 14.

    Man ved også, at |CD| = |BC|·cos(∠C) = 12,8·cos(51,514°) = 7,966

    Dvs. |DE| = |CE| - |CD| = 14 - 7,966 = 6,03

Svar på opgave 10:

  1. Man opretter en liste for masserne:

    masse:={0.025,0.314,3.5,11.4} ▸ {0.025,0.314,3.5,11.4}

    ...og en liste for hastigheder:

    hastighed:={72.85,529.4,2751,7079.4} ▸ {72.85,529.4,2751,7079.4}

    Man laver potensregression på de to lister med kommandoen:

    Beregninger ▸ Statistik ▸ Statistiske beregninger ▸ Potensregression...

    Det giver...

    PowerReg masse,hastighed,1: CopyVar stat.RegEqn,f1: stat.results ▸

    Heraf ses at a = 0,7395 og b = 1153,8

    Man kan også bruge kommandoen f1(x), der er den regressionsfunktion som Ti-Nspire opretter (se ovenfor: "PowerReg...stat.RegEqn,f1:..."):

    f1(x) ▸ 1153.8·x0.7395

  2. Man skal bestemme v(70), som gøres i Ti-Nspire med regressions-funktionen:

    f1(70) ▸ 26707.43

    Dvs. hastigheden hvormed blodplasmaet renses i et dyr, der vejer 70 kg. er 26707 mL/h

    Man skal bestemme x så v(x) = 5000. Det gøres i Ti-Nspire med solve-kommandoen:

    solve(f1(x)=5000,x) ▸ x=7.2634

    Dvs. dyrets vægt er 7,263 kg, når blodplasmaet renses med en hastighed af 5000 mL/h.

  3. Der menes nok "den procentvise ændring". Den er:

    (1.20.7395-1)*100 ▸ 14.434

    Dvs. den procentvise ændring i hastigheden ved en 20 % ændring af dyrets vægt er 14,4 %

Svar på opgave 11:

  1. Først opretter man punkterne A-D i Ti-Nspire som stedvektorer

    a:=[11,−1,3] ▸ [11,−1,3]

    b:=[8,26,12] ▸ [8,26,12]

    c:=[12,22,0] ▸ [12,22,0]

    d:=[12,0,0] ▸ [12,0,0]

    Man opretter derefter vektorerne AB og AD

    ab:=b-a ▸ [−3,27,9]

    ad:=d-a ▸ [1,1,−3]

    Man beregner krydsproduktet af AB og AD:

    crossP(ab,ad) ▸ [−90,0,−30]

    Normalvektoren, n, til planen α defineres ud fra krydsproduktet af AB og AD.

    n:=[−90,0,−30] ▸ [−90,0,−30]

    Der oprettes nu vektoren AX, som er en vektor fra A til et vilkårligt punkt (x,y,z) i planen α:

    ax:=[x,y,z]-a ▸ [x-11,y+1,z-3]

    Der gælder at skalarproduktet (eller prikproduktet) mellem n og AX er lig med nul. Dette benyttes til at finde planens ligning:

    dotP(n,ax)=0 ▸ −90*x-30*z+1080=0

    Dvs. en ligning for planen α er -90x - 30z + 1080 = 0. For at få små hele tal med færrest mulige minustegn, divideres igennem med -30, så den endelige ligning bliver:

    3x + z - 36 = 0

  2. Man beregner vinklen mellem planerne α og β ved hjælp af deres normalvektorer.

    En normalvektor, m, til β aflæses af β's ligning: 3y - z = 66 ⇒ 0x + 3y + (-1)z = 66.

    Dvs. m = (0,3,-1). Denne vektor oprettes i Ti-Nspire:

    m:=[0,3,−1] ▸ [0,3,−1]

    Man indsætter nu n og m i formlen for vinklen mellem to planer og får:

    solve(cos(x*1.°)=dotP(n,m)/(norm(n)*norm(m)),x)|0<x<180 ▸ x=84.2608

    Dvs. vinklen mellem α og β er enten 84,26° eller 180° - 84,26° = 95,74°

    Ud fra en tegning i geogebra ser man at den spidse vinkel er den rigtige.

    Vinklen mellem væggene er dermed 84,26°

  3. Nedenstående tegning viser planerne α og β med væggene ABCD og BCEF. Vinklen mellem de to firkanter er angivet. Desuden er arealet af firkant ABCD vist.

  4. For at finde arealet af firkant ABCD inddeles den i to trekanter: trekant ADB og trekant BCD.

    Man opretter vektorerne cd og bc

    bc:=c-b ▸ [4,−4,−12]

    cd:=d-c ▸ [0,−22,0]

    Man benytter, at arealet af en trekant i rummet er halvdelen af krydsproduktet af to vektorer, der udspænder den. Man får:

    0.5*norm(crossP(ab,ad))+0.5*norm(crossP(cd,bc)) ▸ 186.574

    Dvs. arealet af firkant ABCD er 186,6

Svar på opgave 12:

  1. Man løser differentialligningen ved hjæp af desolve-kommandoen i Ti-Nspire:

    deSolve(s'=1.5-(2/(100+t))*s and s(0)=30,t,s) ▸ s=0.5*(t3+300.*t2+30000.*t+600000.)/(t+100.)2

    Man forenkler formlen:

    expand(0.5*(t3+300*t2+30000*t+600000)/(t+100)2) ▸ −200000./(t+100)2+0.5*t+50.

    Dvs. løsningen er S(t) = 0,5·t + 50 − 200.000/(t + 100)2

  2. S(t) oprettes i Ti-Nspire:

    s(t):=0,5·t+50−200.000/(t+100)2 ▸ Udført

    solve(s(t)=60,t) ▸ t=40.316

    Dvs. saltmængden i karret er 60 kg efter 40,3 min.

Svar på opgave 13:

  1. Man opretter f(x) i Ti-Nspire:

    f(x):=6.5*sin(0.0849*x)+6 ▸ Udført

    Arealet af M er integralet af f(x) fra x = 0 til x = 38. Det beregnes i Ti-Nspire:

    integral(f(x),x,0,38.) ▸ 380.847

    Dvs. arealet af M er 380,8 cm2

    Nedenunder er M (gråt) og grafen for f (grøn streg) tegnet i Geogebra. Arealet af M er også vist beregnet i Geogebra.

  2. Man indsætter formlen for O(x) i Ti-Nspire:

    2*π*integral(f(x)*sqrt(1+(derivative(f(x),x))2),x,0,38) ▸ 2545.6

    Dvs. overfladearealet er 2545,6 cm2

Svar på opgave 14:

  1. Volumen = (2·r)2·h + (1/2)·(4π/3)·r3 = 2πr3/3 + 4hr

  2. Man man findes h udtryk ved r i volumenformlen, idet volumenet skal være 5. Man bruger solve-kommandoen i Ti-Nspire:

    solve((2*π*r3/3)+4*h*r2=5,h) ▸ h=−(2*π*r3-15)/(12*r2)

    Dette udtryk for h indsættes i formlen for overfladearealet:

    (π+8)*r2+8*h*r|h=(−(2*π*r3-15)/(12*r2) ▸ −((π-24)*r3-30)/(3*r)

    Dette omskrives ved hjælp af expand-kommandoen:

    expand(−((π-24)*r3-30)/(3*r) ▸ ((−π*r2)/3)+8*r2+(10/r)

    Dvs. overfladearealet er (−πr2)/3 + 8r2 + 10/r = 10/r + (8 − π/3)·r2

  3. Man indsætter en numerisk værdi for π i formlen for overfladearealet og bruger fMin-kommandoen til at finde mindsteværdien af O(r) for r mellem nul og 50.

    (−π*1.*r2)/3)+8*r2+(10/r) ▸ 6.9528*r2+(10/r)

    fMin(6.9528*r2+(10/r),r)|0<r<50 ▸ r=0.8959

    Dvs. den radius, der giver det mindste overfladeareal for en dåse med rumfanget 5 er 0,896