Luftforurensning og sinusfunksjon
I et veikryss varierer en type luftforurensning periodisk hvert døgn. Luftforurensningen øker ut over formiddagen og minker igjen mot kvelden. Mengden luftforurensning \(M\) kan beskrives med funksjonen
der \(t\) er antall timer etter midnatt.
Den største mengden luftforurensning i løpet av døgnet er \(31{,}2 \text{ μg/m}^3\), og den minste mengden er \(18{,}2 \text{ μg/m}^3\).
- Bestem \(A\), \(c\) og \(d\).
Ved to tidspunkter i løpet av døgnet er mengden luftforurensning \(27 \text{ μg/m}^3\). Den første gangen er klokken 13:00.
- Når er det andre tidspunktet?
a) \(\underline{\underline{A = 6{,}5}}, \quad \underline{\underline{c = \dfrac{\pi}{12}}}, \quad \underline{\underline{d = 24{,}7}}\)
b) Det andre tidspunktet er klokken \(\underline{\underline{22:14}}\).
a
Funksjonen \(M(t) = A \cdot \sin(ct + k) + d\) har amplitude \(A\) og midtlinje \(d\). Siden maksimum er \(31{,}2\) og minimum er \(18{,}2\), får vi
Perioden er \(24\) timer (ett døgn), og sammenhengen mellom periode \(P\) og \(c\) er \(P = \dfrac{2\pi}{c}\):
Svar: \(\underline{\underline{A = 6{,}5}}\), \(\underline{\underline{c = \dfrac{\pi}{12}}}\), \(\underline{\underline{d = 24{,}7}}\)
b
Vi skal finne begge tidspunktene der \(M(t) = 27\). Vi bruker GeoGebra CAS.
Vi definerer \(M(t)\) med de kjente verdiene \(A = 6{,}5\), \(c = \frac{\pi}{12}\), \(d = 24{,}7\), og løser først for \(k\) ved å bruke at \(M(13) = 27\). Deretter setter vi inn \(k\) og løser \(M(t) = 27\) for \(t\).

CAS gir to løsningsgrener for \(k\) (én for stigende, én for synkende fase ved \(t = 13\)). Oppgaven sier at luftforurensningen øker ut over formiddagen og minker mot kvelden, så \(t = 13\) må ligge på den stigende grenen. Vi velger derfor
Med \(k\) bestemt gir CAS de generelle løsningene
I løpet av ett døgn (\(0 \le t < 24\)) bruker vi \(k_1 = 0\):
- \(t = 13\) (klokken 13:00 — oppgitt)
- \(t = \dfrac{25\pi - 24\sin^{-1}\!\!\left(\tfrac{23}{65}\right)}{\pi} \approx 22{,}24 \approx 22:14\)
Svar: Det andre tidspunktet er klokken \(\underline{\underline{22:14}}\).
a) (2 poeng) Det gis 1 poeng for rett verdi for \(c\) og 1 poeng for rette verdier for \(A\) og \(d\).
b) (2 poeng) Riktig strategi kan gi 1 poeng. Dersom kandidaten i tillegg klarer å gjennomføre strategien (med en rett verdi for \(k\)) gis det i tillegg 1 poeng.