Gjer varierte oppgåver om funksjonsanalyse og modellering her.
Oppgåver
FM-100
Vi skal finne ekstremalpunkta til funksjonen
Vi skal vise at vi kan skrive om denne funksjonen til ein generell sinusfunksjon.
a) Start med å skrive om funksjonen utan hjelpemiddel til ein sum av ein sinusfunksjon og ein cosinusfunksjon ved hjelp av identiteten
cos2v=cos2v-sin2v
b) Forklar korleis du kan skrive funksjonen f på ein endå enklare måte.
c) Forenkle funksjonen f ved hjelp av framgangsmåten i b).
d) Finn ekstremalpunkta til funksjonen f utan hjelpemiddel.
e) Gjer heile oppgåva med CAS.
FM-101
Aleksander driv med svømming. Han har notert kor mykje han hadde trent kvar dag dei åtte første dagane i februar.
Han fann at tida Tx han brukte på treninga per dag, var gitt ved funksjonen
Tx=0,6x3-8x2+28x+42,DT=1,2,3,4,5,6,7,8
Treningsmengda Tx er i minutt, og x er datoen, som betyr at til dømes T2 er treningsmengda 2. februar.
Løys oppgåvene med bruk av programmering.
a) Når trente Aleksander mest? Kor mange minutt trente han då?
b) Kor mykje trente han til saman desse 8 dagane?
FM-102
Tabellen nedanfor viser korleis verdien til ein bil sokk etter at han var ny i starten av januar 2012.
Verdiutvikling på bil
År
Verdi
2012
600 000
2014
400 000
2016
300 000
2018
240 000
2020
160 000
2022
120 000
a) Finn ein matematisk modell Vx som kan beskrive verdiendringa på bilen.
Tips til oppgåva
Her kan det vere lurt å velje x lik alderen på bilen.
b) Beskriv korleis verdien til bilen endra seg.
c) Kor lang tid tok det ifølge modellen før verdien til bilen vart halvert?
d) Når sokk verdien til bilen mest? Kor mykje sokk han i verdi per år då?
e) Kor mykje sokk verdien i gjennomsnitt per år i løpet av dei 10 første åra?
f) Når var verditapet per år omtrent like stort som det gjennomsnittlege verditapet per år dei 10 første åra?
FM-103
Marie målte kor mykje nedbør som kom kvar time i løpet av eit døgn det regna heile tida. Du kan laste ned målingane som ei semikolonseparert CSV-fil nedanfor. (Vi tilrår at du endrar namn på CSV-fila etter at du har lasta ho ned.)
a) Bruk Python og finn ein matematisk modell som passar godt med målingane til Marie. Teikn grafen til modellen saman med målingane.
b) Bruk Python og finn ut kor mykje det regna dette døgnet, både ved å bruke modellen og målingane.
c) Bruk Python og finn ut kor mykje det regna i gjennomsnitt per time dette døgnet både ved å bruke modellen og målingane.
d) Bruk Python og finn ut når det regna mest per time både ved å bruke modellen og målingane.
e) Gjer dei same deloppgåvene ved å bruke GeoGebra.
Tips til oppgåva
Opne CSV-fila i eit regneark og kopier cellene over i reknearkdelen til GeoGebra.
Før du gjer det, må du på førehand passe på at Excel les punktum som desimalskiljeteikn. Vel "Fil" på menylinja i Excel, deretter "Alternativ" og så "Avansert". Ta bort markeringa ved "Bruk systemskiljeteikn", ta bort det som står i feltet "Desimalskiljeteikn", og skriv eit punktum der. Trykk på "OK".
FM-104
Nedanfor kan du laste ned ei GeoGebra-fil med temperaturen målt i °C annakvar time etter midnatt på ein feriestad.
a) Finn ein modell for temperaturen T1 gitt på forma T1x=Asinkx+𝜑+d der x er talet på timar etter midnatt.
b) Kva er perioden til modellen T1?
På ein annan feriestad varierer temperaturen meir. Minimumstemperaturen er 18 °C, og maksimumstemperaturen er 34 °C. Maksimumstemperaturen og minimumstemperaturen inntreffer på same tidspunkt på døgnet som på den første feriestaden.
c) Finn ein modell for temperaturen T2 på denne feriestaden når vi går ut frå at T2 er på same form som T1, og teikn grafane til T1 og T2 i det same koordinatsystemet.
d) Hadde dei to feriestadene den same gjennomsnittstemperaturen dette døgnet?
FM-105
Ein bil køyrer med farten 10m/s. Diameteren på hjulet er 52 cm. Dersom vi følger eit punkt ytst på bilhjulet, vil høgda h på punktet over bakken variere som ein sinusfunksjon.
a) Lag ein modell som viser høgda på eit slikt punkt som funksjon av tida t målt i sekund.
b) Bruk modellen til å finne ut kor mange gonger hjulet roterer på eitt sekund. Kontroller svaret ved å ta utgangspunkt i farten til bilen og omkrinsen til hjulet.
c) Ventilen på hjulet sit 7 cm frå ytterkanten av hjulet. Lag ein tilsvarande modell for høgda over bakken til ventilen.
FM-106
(Basert på oppgåve 4 del 2 eksamen R2 våren 2012)
Ein automatisk straumbrytar for utelys skal programmerast. Lyset skal slåast på når det byrjar å mørkne. Dette tidspunktet varierer gjennom året. Ein modell for tidspunktet er gitt ved
ft=19-4cosπ180·t
der ft er tidspunktet lyset skal slåast på, målt i timar etter midnatt, og der t er talet på dagar rekna frå nyttår. I denne modellen går ein ut frå at alle månader har 30 dagar.
a) Rekn ut f85. Kva betyr dette talet?
b) Teikn grafen til f. Bestem perioden, amplituden og likevektslinja til f.
c) Kva er gjennomsnittleg tidspunkt i løpet av året for når lyset blir slått på?
d) Bestem når på året lyset slåast på klokka 18.00.
e) Bestem når på året dagslyset varer lengst ifølge modellen.
f) Juster modellen så han passar betre til at eit år er 365 dagar, og at 21. desember er den mørkaste dagen i året.
FM-107
(Basert på oppgåve 2 del 2 eksamen R2 våren 2016)
Daglengda D i Bergen er tilnærma gitt ved funksjonen
Dt=6,63sin0,0172t-1,39+12,5
Her er Dt daglengda målt i timar, og t er talet på dagar frå nyttår.
a) Teikn grafen til D for t∈0,365.
b) Bruk Dt til å bestemme den kortaste og den lengste daglengda i Bergen.
c) Når er daglengda i Bergen 14 timar?
d) Undersøk på kva for ein dato daglengda veks raskast. Kor mykje aukar daglengda per døgn då?
FM-108
(Basert på oppgåve 5 del 1 eksamen R2 hausten 2018)
Ei bøye rører seg opp og ned med bølgene. Biletet viser bøya sett ved tre ulike tidspunkt. I løpet av 4 s vil bøya røre seg 2,4 m i vertikal retning frå det høgaste punktet til det lågaste punktet.
La ft vere høgda til bøya (i meter) over likevektslinja ved tidspunktet t (målt i sekund). Gå ut frå at bøya er på det høgaste punktet sitt når t=0. Vi er interesserte i rørsla til bøya dei første 10 sekunda.
Vi går ut frå at ft kan skrivast på forma
ft=Asinct+𝜑+d
a) Bestem funksjonsuttrykket til ft.
b) Når er bøya på likevektslinja?
c) Når er bøya 0,6 m over likevektslinja?
d) Når rører bøya seg raskast opp og ned?
e) Når er den vertikale (loddrette) akselerasjonen til bøya størst?
FM-109
(Basert på oppgåve 1 del 2 eksamen R2 våren 2020)
Tabellen nedanfor viser det elektriske energiforbruket ("straumforbruket") for ein bustad månad for månad i 2019. Energiforbruket er målt i kWh.
Energiforbruk gjennom eit år
Månad
Energiforbruk (kWh)
1
1 540
2
1 480
3
1 320
4
1 050
5
800
6
750
7
660
8
730
9
940
10
1 170
11
1 300
12
1 520
Du kan laste ned ei GeoGebra-fil med dataa nedanfor.
a) Finn ein trigonometrisk funksjon som passar godt med informasjonen i tabellen.
For ein annan bustad er funksjonen f gitt ved
ft=1300+730sin0,52t+1,07
ein god modell for energiforbruket per månad i 2019. Her er f1 forbruket i januar, f2 forbruket i februar og så vidare.
b) Når auka forbruket raskast, ifølge modellen f?
c) Bestem ∫012ftdt. Gi ei praktisk tolking av svaret.
d) Kva var det gjennomsnittlege energiforbruket per månad i 2019?
Energiprisen varierer òg med tida på året. Funksjonen p gitt ved
pt=0,85+0,17sin0,52t+1,07
er ein god modell for energiprisen i kroner per kWh. Her er p1 den gjennomsnittlege energiprisen i januar, p2 den gjennomsnittlege prisen i februar og så vidare.
e) Bestem den årlege energikostnaden til bustaden dersom vi legg modellane f og p til grunn.
Eit ledd med ein sinusfunksjon og ein cosinusfunksjon med same argument (slik som her) kan slåast saman til ein enkel sinusfunksjon. Du finn framgangsmåten på teorisida "Samanslåing av trigonometriske funksjonar".
Løysing FM-100 c)
fx=-123sin2x+32cos2x+32=Asin2x+𝜑
der
a,b=-123,32
og
A=a2+b2=-1232+322=34+94=124=3
og
tan𝜑=ba=32-123=-33=-3
Sidan a,b ligg i 2. kvadrant, må 𝜑 gjere det òg. Vi får
Grafen vil ha botnpunkt midt imellom toppunkta, det vil seie når
x=11π12+k·π-π2=11π6+k·π-6π12=5π12+k·π
y-verdien til botnpunkta blir
3·-1+32=32-3
Vi får at
toppunkta til f er 11π12+k·π,32+3
botnpunkta til f er 5π12+k·π,32-3
Løysing FM-100 e)
På linje 6 og linje 7 sjekkar vi at vi får same svar for topp- og botnpunkta som i oppgåve d).
Løysing FM-101 a)
Vi lagar eit program som går systematisk gjennom dei aktuelle funksjonsverdiane og plukkar ut største og minste funksjonsverdi.
Vi får denne utskrifta:
"Aleksander trente mest den 2. februar, og då trente han i 70.8 minutt. Han trente minst den 6. februar, og då trente han i 70.8 minutt."
Løysing FM-201 b)
Vi lagar eit program som summerer funksjonsverdiane for alle x-verdiane.
Vi får denne utskrifta: "Aleksander trente til saman i 8.2 timar."
Løysing FM-102 a)
Vi skriv tala inn i reknearket i GeoGebra, markerer tala og vel "Regresjonsanalyse".
Sidan verdien på bilen fell mindre og mindre, kan ein eksponentiell modell passe godt. Vi vel regresjonsmodellen "Eksponentiell" og ser at grafen stemmer ganske bra med tala i tabellen. Ein matematisk modell som passar godt med tala, er
Vx=604581·0,85x
der x er talet på år etter 2012.
Løysing FM-102 b)
Sidan modellen er ein eksponentialfunksjon, blir bilen redusert i verdi med ein fast prosent kvart år. Sidan vekstfaktoren er 0,85, søkk bilen i verdi med 15 prosent kvart år.
Løysing FM-102 c)
Vi vel å løyse oppgåva med CAS.
Verdien til bilen vart halvert etter litt over 4 år, det vil seie utpå våren i 2016.
Løysing FM-102 d)
Vi veit at ein slik eksponentialfunksjon søkk raskare jo mindre x er. Oppgåva spør derfor etter momentan vekstfart når x=0.
Vi vel å løyse oppgåva med CAS.
Bilen søkk mest i verdi når han er heilt ny, og då søkk han i verdi per år med 98 200 kroner, eller nesten 100 000 kroner.
Løysing FM-102 e)
Oppgåva spør etter den gjennomsnittlege vekstfarten til funksjonen i intervallet 0,10.
I gjennomsnitt sokk bilen i verdi kvart år dei 10 første åra med 48 500 kroner, eller nesten 50 000 kroner.
Løysing FM-102 f)
Oppgåva spør etter når den momentane vekstfarten til funksjonen er lik den gjennomsnittlege vekstfarten, altså når han er lik svaret i den førre oppgåva.
I året 2016 var verditapet per år omtrent lik det gjennomsnittlege verditapet dei 10 første åra.
Løysing FM-103 a)
Vi les inn datafila med metoden "read_csv" frå biblioteket "pandas". Vi skriv ut resultatet av importen for å sjekke at importen gjekk greitt (linje 13). Så bruker vi metoden "curve_fit" frå biblioteket "scipy" og vel å gjere ein sinusregresjon på tala. (Vi kunne òg ha valt ein tredjegradsfunksjon som modell.) Regresjonen feilar viss vi ikkje spesifiserer startverdiar for regresjonskonstantane med kodeordet p0 (linje 19). Det held å setje nye startverdiar for A og for k. Nedanfor finn du fullstendig kode.
Programmet gir denne utskrifta:
"Funksjonen blir fx=-0,507sin0,325x+1,70+1,48."
Løysing FM-103 b)
Vi tek utgangspunkt i programmet i oppgåve a), fjernar den koden som har med plotting av grafen å gjere, og legger til koden nedanfor.
Koden gir utskrifta nedanfor:
"Nedbørsmengda dette døgnet var 34.2 mm rekna ut som integral. Nedbørsmengda dette døgnet var 34.5 mm rekna ut frå måledataa."
Løysing FM-103 c)
Her kan vi ikkje bruke gjennomsnittsverdien til sinusfunksjonen, det vil seie konstantleddet, som mål på gjennomsnittleg nedbør per time sidan perioden til funksjonen ikkje går opp i 24 timar. Vi bruker tala frå den førre oppgåva og set inn koden nedanfor i programmet.
Koden gir utskrifta nedanfor:
"Gjennomsnittleg nedbør per time ut ifrå modellen er 1.43 mm. Gjennomsnittleg nedbør per time ut ifrå målingane er 1.44 mm."
Løysing FM-103 d)
Vi kan finne toppunktet på sinusfunksjonen med numeriske metodar. Men det er enklare å bruke at funksjonen har eit toppunkt når argumentet til sinusfunksjonen er 3π2 (sidan konstanten A er negativ). Dette gir at funksjonen har toppunkt for
x=3π2-𝜑k
For å finne den største verdien for nedbør i målingane bruker vi listekommandoane "max()" og "index()".
Vi set inn koden nedanfor i programmet.
Koden gir denne utskrifta:
"Det regna mest 9.28 timar etter midnatt etter modellen, og då regna det 1.99 mm per time. Det regna mest 10 timar etter midnatt etter målingane, og då regna det 2.1 mm per time."
Løysing FM-103 e)
Vi kopierer måledataa inn i reknearkdelen i GeoGebra, markerer og bruker regresjonsverktøyet med valet "Sin". Modellfunksjonen blir
fx=1,482+0,507sin0,325x-1,45
Legg merke til at funksjonsuttrykket ikkje er det same som vi fekk med regresjon med Python, men funksjonane kan skrivast om til den andre ved å bruke at Asinkx+𝜑=-Asinkx+𝜑±π.
Bruk av måledataa
Vi finn den totale nedbørsmengda ved å markere alle tala for nedbør og velje "Sum" frå verktøyknappen Σ eller ved å bruke formelen =Sum(B1:B24) (dersom tala er i desse cellene). Vi får at det regna totalt 34,5 mm dette døgnet. Den største målinga kan vi finne ved å markere tala og velje "Maksimum" frå den same verktøyknappen eller bruke formelen =Maks(B1:B24). I begge tilfelle får vi at den største måleverdien er 2,1 mm. Den gjennomsnittlege nedbøren per time kan vi finne ved å markere tala og velje "Gjennomsnitt" frå den same verktøyknappen eller bruke formelen =gsnitt(B1:B24). I begge tilfelle får vi at i gjennomsnitt regna det 1,438 mm per time.
Bruk av modellen
Vi bruker CAS.
Vi får at den totale nedbørsmengda er 34,2 mm ifølge modellen. I gjennomsnitt regna det 1,43 mm per time dette døgnet. Det regna mest 9,3 timar etter midnatt, og då regna det 1,99 mm per time. Dette er dei same tala som vi fekk ved å bruke Python.
Løysing FM-104 a)
Vi opnar GeoGebra-fila, markerer tala i reknearkdelen og vel regresjonsanalyseverktøyet. Der vel vi sinusregresjon. Ein modell T1for temperaturen dette døgnet er
T1x=27,0+5,99sin0,262x-2,36
Løysing FM-104 b)
Vi finn perioden p ut ifrå konstanten k (frekvensen) framfor x i argumentet til sinusfunksjonen med formelen p=2πk.
Perioden er 24,0 timar eller eitt døgn.
Løysing FM-104 c)
Den nye funksjonen T2x må ha same periode og faseforskyving som T1x sidan topp- og botnpunktet skal vere på same stad. Det betyr at koeffisientane inne i argumentet til sinusfunksjonen skal vere uendra.
Vi må rekne ut ny likevektslinje d og amplitude A.
Løysing FM-104 d)
Perioden til begge funksjonane er så godt som eitt døgn. Då er konstandleddet d i funksjonane eit mål på gjennomsnittstemperaturen sidan funksjonen svingar like mykje opp som ned når vi går eit heilt tal på periodar bortover.
På den første feriestaden var gjennomsnittstemperaturen 27,0 °C. På den andre feriestaden var gjennomsnittstemperaturen 26,0 °C. I gjennomsnitt var det derfor 1 grad varmare på den første feriestaden enn det andre dette døgnet.
Løysing FM-105 a)
Vi skal komme fram til ein generell sinusfunksjon
ht=Asinkt+𝜑+d
for høgda h til punktet over bakken. Perioden p til sinusfunksjonen må vere det same som den tida det tek for hjulet å rotere éi omdreiing. Då har bilen køyrt med farten v ei strekning lik omkrinsen O av hjulet.
p=Ov=πdv
Frekvensen k blir
k=2πp=2ππdv=2vd=2·10m/s0,52m=38,46s-1
Måleininga s-1 blir òg kalla Hz (hertz). Amplituden A og likevektslinja d blir det same som radiusen i hjulet. Modellen før vi bestemmer 𝜑, blir
ht=0,26sin38,46t+𝜑+0,26
For å bestemme 𝜑 kan vi til dømes seie at punktet på hjulet er på bakken når t=0. Det gir
h0=00,26sin38,46·0+𝜑+0,26=0sin𝜑+1=0sin𝜑=-1𝜑=3π2
Modellen blir
ht=0,26sin38,46t+3π2+0,26
Løysing FM-105 b)
Løysing ved bruk av modellen
Frå t=0 til t=1 har vinkelen, argumentet til sinusfunksjonen, auka frå 0 til 38,46. Dette svarer til 38,462π=6,1 omdreiingar.
Løysing ved bruk av farten og omkrinsen til hjulet
På eitt sekund køyrer bilen 10 m. Vi må finne ut kor mange hjulomkrinsar det går på 10 m.
10π·d=10π·0,52=6,1
Løysing FM-105 c)
Den nye modellen for ventilen vil ha same frekvens som modellen for punktet ytst på dekket sidan ventilen roterer like fort som punktet. Modellen vil òg ha same likevektslinje sidan ventilen er like langt over høgda til sentrum i hjulet som under. Vi kan bruke same faseforskyving dersom vi går ut frå at ventilen ligg på linja mellom sentrum og punktet ytst på dekket. Den einaste forskjellen blir amplituden, som blir d2-7=0,522-0,07=0,19. Modellen blir
hvt=0,19sin38,46t+3π2+0,26
Løysing FM-106 a)
f85 betyr når lyset skal slåast på 85=2·30+25 dagar etter nyttår, det vil seie 25. mars. Då skal lyset slåast på kl. 18.39.
Løysing FM-106 b)
Ut ifrå funksjonsuttrykket til f får vi at amplituden er 4 timar og likevektslinja er y=19. Perioden p er
p=2πk=2ππ180=2·180=360
Perioden er 360 dagar, som er naturleg sidan det er gått ut frå at månadene har 30 dagar slik at eitt år blir 12·30=360.
Løysing FM-106 c)
Sidan vi skal finne gjennomsnittet i løpet av éin periode til funksjonen, er likevektslinja målet på gjennomsnittet. Det gjennomsnittlege tidspunktet i løpet av året for når lyset blir slått på, er kl. 19.00.
Løysing FM-106 d)
Vi løyser likninga ft=18 i linje 4. Frå linje 5 får vi løysing når k1=1 for den første løysinga og k1=0 for den andre.
76=2·30+16,284=9·30+14
Lyset blir slått på kl. 18 den 16. mars og den 14. oktober.
Løysing FM-106 e)
Dagslyset varer lengst når lyset blir slått på seinast, det vil seie der funksjonen f har eit toppunkt. Funksjonen har eit toppunkt når cosinusfunksjonen har verdien -1, det vil seie når argumentet er π. Dette gir
π180·t=πt=180
Dagslyset varer lengst 180 dagar etter nyttår, det vil seie den 30. juni ifølge modellen.
Løysing FM-106 f)
Vi set at den nye modellen gt skal vere på forma
gt=Acoskt+𝜑+d
Vi går ut frå at amplituden og likevektslinja er dei same som i modellen f. Den nye funksjonen g må ha periode på 365 dagar. Det betyr at
k=2πp=2π365
Funksjonen g skal botnpunkt for t=365-(31-21)=355. Det betyr at
2π365·355+𝜑=0
Ein modell som passar betre til kalenderåret slik det er, er
gt=19-4cos2π365·t-142π73
Løysing FM-107 a)
Vi skriv inn funksjonsuttrykket i algebrafeltet i GeoGebra ved hjelp av kommandoen "Funksjon".
Løysing FM-107 b)
Vi har at den største verdien for funksjonen er når sinus er 1, og då er det første leddet i funksjonen lik amplituden til sinusfunksjonen, det vil seie 6,63. Den største verdien får vi då ved å legge til det konstante leddet 12,5. Tilsvarande har funksjonen den minste verdien når sinus er -1. Då blir det første leddet lik -6,63.
Frå linje 1 og 2 får vi at den lengste daglengda i Bergen er 19 timar og 8 minutt, mens den kortaste daglengda er 5 timar og 52 minutt (linje 3 og 4).
Løysing FM-107 c)
Vi skriv inn linja y=14 i algebrafeltet og bruker verktøyet "Skjering mellom to objekt" på linja og funksjonen Dt.
Daglengda i Bergen er 14 timar 94 dagar etter nyttår og 250 dagar etter nyttår.
Løysing FM-107 d)
Vi teiknar den deriverte ved å skrive D'(t) i algebrafeltet og finn toppunktet til den deriverte med kommandoen Ekstremalpunkt(D'(t),50,150).
Daglengda aukar mest 81 dagar etter nyttår, det vil seie den 22. mars, og då aukar ho med 0,114 timar eller omtrent 7 minutt per døgn.
Løysing FM-108 a)
Likevektslinje: Sidan høgda skal målast frå likevektslinja, blir d=0.
Amplitude: A=2,42=1,2
Periode: Når bøya rører seg frå det høgaste til det lågaste punktet, har ho rørt seg ein halv periode. Dette gir p=4·2=8. Dermed er frekvensen
c=2π8=π4
Faseforskyving: Når bøya er på det høgaste punktet, har vi at sinusuttrykket er lik 1. Då må vinkelen vere π2. Sidan bøya er på det høgaste punktet når t=0, får vi
π4·0+𝜑=π2𝜑=π2
Funksjonsuttrykket til f blir
ft=1,2sinπ4t+π2
Løysing FM-108 b)
Når funksjonen er på likevektslinja, er ft=0. Dette gir
ft=01,2sinπ4t+π2=0sinπ4t+π2=0
π4t+π2=k·π14t=-12+kt=-2+4k
der k∈ℤ. Vi får løysing i det aktuelle området for k∈1,2,3.
k=1:t=4·1-2=2k=2:t=4·2-2=6k=3:t=4·3-2=10
Bøya er på likevektslinja etter 2 s, 6 s og etter 10 s.
k∈ℤ. Vi må sjå etter løysingar i intervallet 0,10. Den første løysinga gir oss løysing for k=1. Den andre gir løysing for k=0∨k=1. Dette gir
t=-43+8=-43+243=203
t=43
t=43+8=43+243=283
Bøya er 0,6 m over likevektslinja etter 43s=1,3s, etter 203s=6,7s og etter 283s=9,3s.
Løysing FM-108 d)
Funksjonen vt for farten til bøya i loddrett retning er den deriverte av posisjonen i loddrett retning, det vil seie f't.
vt=f't=1,2cosπ4t+π2·π4=0,3πcosπ4t+π2
Størst fart vil seie at vi må finne når fartsfunksjonen har den største og den minste verdien sin. Funksjonen vil ha den største og den minste verdien sin når cosinusfunksjonen har verdien 1 og -1, det vil seie når
π4t+π2=k·π14t=k-12t=4k-2
k∈ℤ. Dette gir dei same løysingane som i oppgåve b). Vi får at bøya har størst fart etter 2 s, etter 6 s og etter 10 s, det vil seie når bøya kryssar likevektslinja.
Løysing FM-108 e)
Funksjonen at for den loddrette akselerasjonen til bøya er
at=v't=-0,3πsinπ4t+π2·π4=-0,75π2sinπ4t+π2
Størst akselerasjon vil seie at vi må finne når akselerasjonsfunksjonen har den største og den minste verdien sin. Funksjonen vil ha den største og den minste verdien sin når sinusfunksjonen har verdien 1 og -1, det vil seie når
π4t+π2=π2+k·π14t=kt=4k
k∈ℤ. Vi må sjå etter løysingar i intervallet 0,10. Vi får løysingar for k∈0,1,2.
k=0:t=4·0=0k=1:t=4·1=4k=2:t=4·2=8
Vi får at bøya har størst akselerasjon etter 0 s, etter 4 s og etter 8 s. Dette er tidspunkt midt mellom tidspunkta der bøya kryssar likevektslinja, som betyr at bøya er i eit toppunkt eller eit botnpunkt.
Løysing FM-109 a)
Vi markerer tala i reknearkdelen i GeoGebra og vel regresjonsanalyseverktøyet. Sidan vi skal fram til ein trigonometrisk funksjon, bruker vi regresjonsmodellen "Sin".
Ein funksjon som passar godt med informasjonen i tabellen, er
gx=1108,5+442,9sin0,520x+1,164
Løysing FM-109 b)
Vi skriv inn modellen ft i CAS og finn nullpunkta til den dobbeltderiverte.
I linje 4 ser vi ved kva nullpunkt grafen er stigande. Forbruket aukar raskast i månad nummer 10, som er oktober.
Legg merke til at vi bruker sløyfeparentesar i linje 2 for å kunne legge inn avgrensingar for t.
Vi kunne òg ha løyst oppgåva ved å bruke at sinusfunksjonen endrar seg raskast på likevektslinja, det vil seie når argumentet til sinusfunksjonen er k·π,k∈ℤ.
Løysing FM-109 c)
Funksjonen f står for energiforbruk per månad. Når vi integrerer han, får vi derfor den samla mengda energiforbruk, og integralet blir derfor det totale energiforbruket året 2019. Det samla energiforbruket var 15 547 kWh.
Løysing FM-109 d)
Det gjennomsnittlege energiforbruket per månad i 2019 var 1 296 kWh.
Løysing FM-109 e)
Vi finn kostnadene for ein månad ved å rekne ut ft·pt. Når vi skal finne total kostnad for heile året, blir dette den samla mengda av produktet ft·pt, som vi reknar ut ved å integrere frå 0 til 12.