Vis løsningsforslag Last ned oppgaver (PDF) Last ned løsningsforslag (PDF)

S2 eksamen V2024

Oversikt

Del 1 — 2 timer — uten hjelpemidler

Oppgave Navn Temaer Løsningsforslag
1-1 Bestemt integral og areal integral, areal under graf ✔︎
1-2 Ubestemt integral v24 integral ✔︎
1-3 Ukjent program S2 v24 programmering, rekker ✔︎
1-4 Normalfordelt laks standard normalfordeling, normalfordeling ✔︎
1-5 Vis at enhetskostnad er like grensekostnad ved laveste enhetskostnad bevis, enhetskostnad, grenseinntekt og grensekostnad, økonomi ✔︎
1-6 Hildes terningkast forventningsverdi, normalfordeling, standard normalfordeling, utforskning ✔︎

Del 2 — 3 timer — med hjelpemidler

Oppgave Navn Temaer Løsningsforslag
2-1 Logistisk vekst for et produkt økonomi, logistisk funksjon, samlet mengde ✔︎
2-2 Hypotesetest om legemiddel hypotesetest, binomisk ✔︎
2-3 Olivias annuitetslån lån, rekker, excel, cas ✔︎
2-4 Kubikktall rekursiv sammenheng, figurtall, programmering ✔︎
2-5 Sveins kurv med baller sannsynlighet, hypergeometrisk, utforskning ✔︎

Del 1

Oppgave 1-1

Bestemt integral og areal

En funksjon f er gitt ved

f(x)=x3+3x
Oppgave
  1. Regn ut integralet

    10f(x)dx

  2. Bestem arealet av området som er avgrenset av grafen til f, x-aksen og linjene x=1 og x=1

Fasit

a) 54
b) 52

Løsningsforslag

1-1a

10(x3+3x)dx[14x4+32x2]100(14(1)4+32(1)2)(14+32)=54

Integralet er 54.

1-1b

Jeg finner først nullpunktene ved å faktorisere uttrykket.

f(x)=x3+3x=x(x23)=x(x2(3)2)=x(x+3)(x3)

Vi har nullpunkter når f(x)=0. Det vil si at vi har nullpunkter når x=3,x=0,x=3. Det er kun nullpunktet x=0 som ligger mellom x=1 og x=1.

For å finne ut om funksjonen er positiv eller negativ i intervallene så sjekker jeg funksjonsverdien i x=1 og x=1.

f(1)=(1)3+3(1)=13=2f(1)=(1)3+31=1+3=2

f er altså negativ i intervallet [1,0 og positiv i intervallet 0,1]. Vi finner arealet ved å ta integralene av hver del (og husker minustegn foran integralet til området som ligger under x-aksen).

A=10f(x)dx+01f(x)dxA=(54)+[14x4+32x2]01A=54+14+32=104=52

Arealet av området er 52.

Antisymmetri

Du kan utnytte antisymmetrien til f til å argumentere for at arealet avgrenset av x=1, f, x-aksen og x=0 vil være like stort som arealet avgrenset av f, x-aksen, x=0 og x=1.

Oppgave 1-2

Ubestemt integral v24

Regn ut integralet

(x2+1)32xdx

Fasit

14(x2+1)4+C

Løsningsforslag

Jeg ser at hvis jeg velger u=x2+1 og bruker variabelskifte, så kan jeg forkorte bort 2x-faktoren senere.

(x2+1)32xdx=u2xdxu=x2+1dudx=2xdx=du2x

Jeg erstatter dx i det opprinnelige integralet med du2x

u32xdx=u32xdu2x=u3du=14u4+C=14(x2+1)4+C

Oppgave 1-3

Ukjent program S2 v24

En elev har laget programmet under.

n = 0
S = 0

while S <= 200:
	n = n + 1
	S = S + 4*n - 2

print(n)
Oppgave
  1. Forklar hva eleven prøver å finne ut.
  2. Finn verdien eleven får skrevet ut når programmet kjøres.

Fasit

a) Delsummer av aritmetisk rekke hvor hvert ledd er gitt ved an=4n2
b) 11

Løsningsforslag

1-3a

Programmet viser en aritmetisk følge hvor hvert ledd er gitt av an=4n2 for n>0. Programmet regner ut delsummene, Sn, til den tilhørende rekka.

Programmet finner ut hvilket ledd i rekka som gjør at delsummen blir over 200.

1-3b

Siden tallfølgen er aritmetisk kan vi regne ut summen av de n første leddene med

Sn=a1+an2n

Jeg vet at summen skal være over 200, at a1=2 og jeg kan erstatte an med 4n2. Dette gir

200=2+4n22n200=2n2100=n210=n

n=10 gir oss altså nøyaktig delsummen S10=200. n=11 gir oss den første delsummen som er over 200.

Programmet skriver ut 11.

Oppgave 1-4

Normalfordelt laks

Hos en lakseoppdretter er slaktevekten til laksen normalfordelt med forventningsverdi 4700 gram. Det viser seg at 11,5% av laksen som slaktes, veier mer enn 5300 gram.

Oppgave
  1. Vis at standardavviket for vekten til en vilkårlig laks er omtrent 500 gram.
  2. Bestem sannsynligheten for at en vilkårlig laks veier mindre enn 4500 gram

Fasit

b) 34,5 %

Løsningsforslag

1-4a

La X være vekten til en tilfeldig valgt fisk. Da er forventningsverdien E(X)=4700.

Vi vet at 88,5 % av fisken som slaktes veier mindre eller lik 5300 gram. Ifølge normalfordelingstabellen så er 0,885=Φ(1,2)z=1,2.

Vi kan da sette opp likningen

z=xμσ1,2=53004700σσ=6001,2=500

Standardavviket for en vilkårlig valgt laks er 500 gram.

1-4b

Vi gjør om til standard normalfordeling

z=45004700500=200500=0,4

Normalfordelingstabellen gir oss Φ(0,4)=0,345.

Sannsynligheten for at en vilkårlig valgt laks veier mindre enn 4500 gram er 34,5 %.

Oppgave 1-5

Vis at enhetskostnad er like grensekostnad ved laveste enhetskostnad

La K(x) være kostnadsfunksjonen til en bedrift som produserer x enheter av en vare, og la E(x) være enhetskostnaden. La x0 være antallet enheter som gir den laveste enhetskostnaden. Vis at grensekostnaden er lik enhetskostnaden for x=x0.

Fasit

Løsningsforslag

Vi har de laveste enhetskostnadene når E(x)=0. Vi kan altså sette opp

E(x)=0(K(x)x)=0K(x)xK(x)1x2=0K(x)xK(x)=0K(x)=K(x)xK(x)=E(x)

Hvis x0 er antallet enheter som gir lavest enhetskostnader så ser vi at dette må være lik grensekostnaden, altså K(x0)=E(x0).

Oppgave 1-6

Hildes terningkast

Hilde kaster en terning med seks sider. La X være antall øyne hun får på terningen.

Oppgave
  1. Bestem forventningsverdien E(X)

Hilde regner ut at standardavviket SD(X)=1,7. Hun vil kaste terningen flere ganger og summere antall øyne fra hvert kast.

Oppgave
  1. Hvor mange ganger må Hilde kaste terningen før det er omtrent 32 % sannsynlighet for at summen av antall øyne er mer enn 17 unna forventningsverdien for summen?

Fasit

a) 3,5
b) 100

Løsningsforslag

1-6a

For å finne forventningsverdien lager jeg en tabell og regner ut i=16xP(X=x)

x P(X=x) xP(X=x)
1 16 116=16
2 16 216=26
3 16 316=36
4 16 416=46
5 16 516=56
6 16 616=66
Sum 1 216=72=3,5

Forventningsverdien er 3,5.

1-6b

Standardavviket til ett kast er SD(X)=1,7.

Vi lar S være summen av n forsøk med X slik at

S=X1+X2+X3++Xn

Sentralgrensesetningen sier at S vil være tilnærmet normalfordelt med variansen og standardavviket:

Var(S)=nVar(X)SD(S)=nSD(X)

Fra normalfordelingstabellen så kan jeg finne ut at 68 % av arealet under normalfordelingskurven ligger innenfor pluss/minus ett standardavvik fra forventningsverdien. Altså må det være 32 % sannsynlighet for å få observasjon mer enn ett standardavvik fra forventningsverdien.

Siden vi vet at 32 % tilsvarer mer enn ett standardavvik fra forventningsverdien, må 17 øyne være ett standardavvik.

SD(S)=17nSD(X)=17n1,7=17n=10n=100

Hilde må kaste terningen 100 ganger før det er omtrent 32 % sannsynlighet for at summen av antall øyne er mer enn 17 unna forventningsverdien for summen.

Del 2

Oppgave 2-1

Logistisk vekst for et produkt

For et år siden begynte en butikk å selge et nytt produkt. Funksjonen f gitt ved

f(t)=7001+20e0,12t

er en god modell for antallet enheter butikken har solgt av produktet per uke, t uker etter at produktet kom i salg.

Oppgave
  1. Når økte slaget raskest, ifølge modellen, og hvor mye økte salget da?
  2. Hvor lang tid gikk det før det samlede salget passerte 2000 enheter, ifølge modellen?

Inntekten fra salget av produktet har vært 1 000 000 kroner det første året.

Oppgave
  1. Hvilken pris har butikken solgt produktet for?

Fasit

a) Uke 25, 21 enheter per uke
b) 18,83 uker
c) 53 kr
Løsningsforslag S2 eksamen V2024

Løsningsforslag

CAS-utklipp til oppgave 2-1

a

Jeg ser at funksjonen er logistisk og jeg vet at den største vekstfarten er i vendepunktet.

Jeg finner vendepunktet i GeoGebra, se linje 2 i utklippet, vendepunktet er ved 25 enheter solgt. Vekstfarten ved 25 solgte enheter finner jeg ved å bestemme f(25) i linje 3.

Salget økte raskest i uke 25, da økte salget med 21 enheter per uke.

b

Vi kan finne det samlede salget ved å bestemme arealet under grafen til f.

I linje 4 setter jeg opp likningen

0xf(t)dt=2000

Det tok nesten 19 uker før salget passerte 2000 enheter.

c

Inntektene fra salget må være gitt ved antall enheter solgt × pris per enhet.

I linje 5 setter jeg opp likningen

052f(t)dtp=1000000

der p er den ukjente prisen per enhet.

Butikken har solgt produktet for 53 kr.

Oppgave 2-2

Hypotesetest om legemiddel

Et smertestillende legemiddel, A, er tilgjengelig på markedet. Legemiddelet demper smerte for mange pasienter, men ikke for alle.

  • Sannsynligheten for at legemiddel A virker på en pasient, er 75 %.
  • Vi tester legemiddel A på n pasienter.
  • Legemiddel A virker på X av disse pasientene.
Oppgave
  1. Hvilken sannsynlighetsfordeling har X? Begrunn svaret ditt.

    Regn ut P(X=9) når n=12.

Et nytt legemiddel, B, skal også dempe smerte hos pasienter.

  • Legemiddel B er testet ut på 10 pasienter.
  • Legemiddel B virket på 9 av disse 10 pasientene.
Oppgave
  1. La p være sannsynligheten for at B virker på en pasient. Gjennomfør en hypotesetest med signifikansnivå på 5 %. Bruk denne til å vurdere om du kan si at legemiddel B virker med høyere sannsynlighet enn A.

Legemiddel B blir gitt til 200 pasienter.

Oppgave
  1. Hvor mange pasienter må legemiddel B minst virke på for at vi skal kunne konkludere med at legemiddel B virker med høyere sannsynlighet enn legemiddel A? Bruk et signifikansnivå på 5 %.

Fasit

a) Binomisk. 0,2581
b) Vi kan ikke si at B fungerer bedre.
c) 100

Løsningsforslag

2-2a

X er binomisk fordelt fordi

  • Vi har n delforsøk
  • Sannsynligheten for at legemiddelet fungerer er p=0,75 i alle forsøkene
  • Vi må anta at vi tester legemiddelet på tilfeldige pasienter slik at delforsøkene blir uavhengige.

Jeg bruker GeoGebras sannsynlighetskalkulator til å bestemme P(X=9).

Utklipp til oppgave 2-2a

P(X=9)=0,258
Utregning med formel for binomisk

Du kan også finne denne punktsannsynligheten enkelt med formelen for binomisk sannsynlighetsfordeling

P(X=k)=(nk)pk(1p)nkP(X=9)=(129)0,7590,253=0,2581

2-2b

Nullhypotesen vår er at begge legemidlene er like effektive, mens den alternative hypotesen er at legemiddel B er bedre.

H0:p=0,75HA:p>0,75

Jeg finner sannsynligheten for at legemiddel B skal ha fungert på 9 av 10 pasienter gitt at H0 er sann ved hjelp av GeoGebra.

Utklipp til oppgave 2-2b

p-verdien er 0,244, dette er større enn signifikansnivået 0,05. Vi kan ikke forkaste H0, og vi kan dermed ikke si at legemiddel B fungerer bedre enn legemiddel A.

2–2c

Oppgaven kan også løses med binomisk fordeling

Denne oppgaven lar seg fint løse i GeoGebra ved å prøve seg fram med binomisk fordeling. Av gammel vane har jeg valgt å bruke normalfordeling som en tilnærming til den binomiske. Dette gir meg også mulighet til å skrive inn signifikansnivået 0,05 i svarfeltet i sannsynlighetskalkulatoren i GeoGebra.

Siden Var(X) er høy så er normalfordelingen en veldig god tilnærming, og vi får samme svar uansett hvilken fordeling vi velger.

Jeg lar Y være antallet pasienter som legemiddel B fungerer for av de 200 pasientene. Y er tilnærmet normalfordelt siden (Var(Y)=2000,750,25)5.

Utklipp til oppgave 2-2c

Jeg legger inn normalfordelingen med μ=2000,75 og σ=2000,750,25. Deretter la jeg inn signifikansnivået 0,05 i svarfeltet, det gir oss at Y må være minst 160,07. Vi må runde opp til 161 for å være sikre på at p-verdien blir lavere enn signifikansnivået.

For å konkludere med at legemiddel B virker bedre enn A må det virke på minst 161 av de 200 pasientene.

Oppgave 2-3

Olivias annuitetslån

Olivia tar opp et annuitetslån på 2 500 000 kroner for å kjøpe bolig. Hun velger årlige terminer og en nedbetalingstid på 25 år. Det første terminbeløpet skal betales om ett år. Renten er på 5,5 % per år.

Oppgave
  1. Hvor store blir de årlige terminbeløpene?

Etter 5 år vil Olivia utvide lånet for å pusse opp badet. Hun håper å få låne 500 000 kroner ekstra til samme rente, men hun vil ikke forlenge nedbetalingstiden på lånet.

Oppgave
  1. Hvor store blir de nye terminbeløpene?

Olivia vet at dersom de nye terminbeløpene blir for store, må hun forlenge nedbetalingstiden.

Oppgave
  1. Hvor lang blir nedbetalingstiden dersom hun betaler 200 000 kroner hver termin etter at hun har utvidet lånet?

Fasit

a) 186 373 kr
b) 228 213 kr
c) 31 år fra starten, eller 26 år etter utvidelsen av lånet

Løsningsforslag

Jeg velger å løse disse oppgavene i CAS, men jeg har tatt med et eksempel på løsning i regneark på oppgave 3c), se nedenfor.

Utklipp til oppgave 2-3

2-3a

Summen av nåverdiene til terminbeløpene skal bli lik lånebeløpet. Jeg setter opp dette som en likning i CAS med Sum((x/1.055^i), i, 1, 25) = 25000000 og løser, se linje 1 i utklippet.

Terminbeløpet er 186 373 kr.

2-3b

Jeg setter opp det det ekstra lånet som et nytt lån til samme rente med 20 års nedbetalingstid. Jeg regner ut terminbeløpet til dette lånet på samme måte som i a), og får terminbeløpet 41 839,67 kr. Se linje 2 i utklippet.

Olivia må betale for begge lånene fra år 5 og utover, se linje 3.

Det nye terminbeløpet blir 228 213 kr fra år 5 og utover.

2-3c

Etter 5 år så har Olivia allerede betalt ned lånet med kr 272 767, se linje 4.

I linje 5 så setter jeg opp en likning. På venstre side har vi summen av nåverdiene til terminbeløpene, men med ukjent antall terminer. På høyre side har vi lånebeløpet etter 5 år, som blir det originale lånebeløpet og ekstralånet, minus 272 767 kr. Fra CAS ser jeg at det tar 25,89 år etter de 5 første årene før lånet er nedbetalt. Jeg runder opp til 26 siden det er først i dette året at lånet er tilbakebetalt.

Den nye tilbakebetalingstiden blir 31 år.

Løsning med regneark

Det er mulig å gjøre alle deloppgavene i denne oppgaven i regneark (i hvert fall hvis du bruker målsøking).

Nedenfor har jeg løst oppgave c) i regneark ved å sette opp lånet og beregne renter for hvert år. I år 5 så legger jeg til 500 000 kr ekstra på lånet (celle C43) og endrer terminbeløpet til 200 000 kr (celle E43).

Deretter fyller jeg bare formlene nedover og utvider tabellen fram til jeg ser at lånet er tilbakebetalt.

Som vi ser er lånet fullstendig tilbakebetalt i år 31 hvor avdragene er større enn restlånet.

Utklipp av regneark til oppgave 2-c

Oppgave 2-4

Kubikktall

De fem første kubikktallene er 13,23,33,43 og 53, se figuren over. La Sn være summen av de n første kubikktallene.

Oppgave
  1. Beskriv den rekursive sammenhengen mellom Sn og Sn+1. Bestem en eksplisitt formel for Sn.
  2. Lag et program som regner ut S50 ved å bruke den rekursive sammenhengen du fant i oppgave a.

Fasit

a) Sn+1=Sn+(n+1)3 og Sn=14(n4+2n3+n2)
b) S50=1625625

Løsningsforslag

2-4a

Jeg setter opp de første leddene og ser om jeg finner en rekursiv sammenheng som jeg kan bruke.

S1=13S2=13+23=S1+23S3=13+23+33=S2+33

Jeg ser at hvert ledd er det forrige leddet, pluss det neste kubikktallet. En rekursiv sammenheng mellom summene er altså

Sn+1=Sn+(n+1)3

For å bestemme en eksplisitt formel brukte jeg regresjon i GeoGebra.

En eksplisitt formel for summene er

Sn=14(n4+2n3+n2)

2-4b

Jeg bruker følgende program

S = 0 # starter summen på 0

for n in range(1, 51):
	# kjører løkka 50 ganger
	S = S + n**3 #legger n^3 til S

print(S)

Programmet gir at S50=1625625.

Oppgave 2-5

Sveins kurv med baller

Svein har en kurv med røde og blå baller. Det er like mange baller av hver farge i kurven. Svein tar 15 baller tilfeldig fra kurven. Han ser etterpå at han trakk 9 røde og 6 blå baller.

Oppgave
  1. Bestem sannsynligheten for at han får dette resultatet dersom han starter med 30 baller i kurven.
  2. Hva er det mest sannsynlige antallet baller som lå i kurven?

Fasit

a) 16,1 %
b) 34 eller 36 baller

Løsningsforslag

2-5a

Vi har et forsøk uten tilbakelegging med to typer baller, så vi kan bruke en hypergeometrisk sannsynlighetsfordeling. Hvis det er 15 baller av hver type er sannsynligheten for å trekke 9 røde og 6 blå baller gitt ved

P(R=9)=(159)(156)(3015)=0,161

Sannsynligheten for å trekke 9 røde og 6 blå baller er 16,1 %.

2-5b

Løsningsmetode 1: Programmering

Her prøver jeg meg fram med programmering og setter inn ulike verdier for antallet baller i kurva. Man kan programmere binomialkoeffisientfunksjonen selv, eller bruke en ferdig funksjon fra math-biblioteket.

import math #math.comb er binomialkoeff.funksjonen

rod = 9
bla = 6

for n in range(18, 201, 2): 
	# lager ei løkke som tester alle partall fra 18 til og med 200
	n1 = int(n/2) # halvparten av ballene er røde (må gjøre om til heltall)
	teller = math.comb(n1, rod) * math.comb(n1, bla)
	nevner = math.comb(n, (rod+bla))
	ssh = teller / nevner

	print(f"Ved {n} baller P(R=9) = {ssh:.5f}")

Utskriften forteller meg at det mest sannsynlige antallet baller i kurven er 34 eller 36.

Bruk 2n istedenfor n/2

I mitt løsningsforslag har jeg gått ut fra at krukka inneholder n baller. Det er nok lurere å si at det er n røde baller i krukka, og at krukka samlet sett inneholder 2n baller. Da slipper du å gjøre om n2 til heltall med int().

Løsningsmetode 2: Funksjon

Jeg lager en funksjon hvor antall baller i kurva er ukjent.

f(x)=(x29)(x26)(x15)

Denne funksjonen er egentlig bare gyldig for partallene fra 18 og oppover, men jeg velger å tegne den uten begrensning i GeoGebra for å kunne finne ekstremalpunkter enkelt.

Jeg definerer funksjonen i CAS og finner ekstremalpunktet, se linje 1 og 2. Ekstremalpunktet ligger ved x=34,96, dette er ikke en gyldig verdi for x. Jeg tester derfor sannsynligheten ved x=34 og x=36, begge disse er like store.

Det lå mest sannsynlig 34 eller 36 baller i kurven.