Automatisk strømbryter og trigonometrisk modell

Del 2, alle hjelpemidler

Automatisk strømbryter og trigonometrisk modell

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Utelys ved hus om kvelden

En automatisk strømbryter for utelys skal programmeres. Lyset skal slås på når det begynner å mørkne. En modell for dette tidspunktet er gitt ved

f(t)=19−4cos⁡(π180⋅t)

der f(t) er tidspunktet målt i timer etter midnatt og t er antall dager regnet fra nyttår. I denne modellen forutsettes det at alle måneder har 30 dager.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Når begynner det å mørkne 25. mars, ifølge modellen?

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Tegn grafen til f. Bestem likevektslinjen, amplituden og perioden til f.

Hva er gjennomsnittlig tidspunkt i løpet av året for når lyset slås på?

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bestem når på året lyset slås på klokken 18.00.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bestem når på året dagslyset varer lengst ifølge modellen.

Fasit

Det begynner å mørkne omtrent kl. 18:35

Likevekt y=19, amplitude 4, periode 360 dager, gjennomsnitt kl. 19:00

t≈76(ca. 17. mars) og t≈284(ca. 15. oktober)

Dagslyset varer lengst rundt 1. juli

LøsningsforslagKI-generert

Modellen er

f(t)=19−4cos⁡(π180⋅t)

der t er antall dager talt fra og med 1. januar (t=0), og alle måneder regnes å ha 30 dager. Det gir følgende sammenheng mellom t og dato:

JanFebMarAprMaiJunJulAugSepOktNovDes
0–2930–5960–8990–119120–149150–179180–209210–239240–269270–299300–329330–359

Kontroll: 25. mars gir t=60+25−1=84, i tråd med at dag 1 i en måned tilsvarer t= månedens startverdi.

  1. mars tilsvarer t=84. Vi setter inn i modellen:
f(84)=19−4cos⁡(π180⋅84)=19−4cos⁡(84°)≈19−0,42=18,58

Desimaldelen 0,58 timer ≈35 minutter, altså

f(84)≈18,58⇒kl. 18:35

Grafen til f for t∈[0,360] er tegnet i GeoGebra, sammen med likevektslinja y=19 (grønn) og linja y=18 (rød, brukes i c):

Graf til f med likevektslinje, grense y=18, og markerte punkter

Fra funksjonsuttrykket leser vi direkte av:

  • Likevektslinje: y=19 (leddet foran cosinus)
  • Amplitude: A=4 (tallet foran cosinus)
  • Periode: koeffisienten til t inni cosinus er π180, så
T=2ππ/180=360

Perioden er T=360 dager (ett år, i tråd med modellens 30-dagers måneder).

Siden cos⁡ har gjennomsnittsverdi 0 over en hel periode, blir gjennomsnittet av f(t) over året lik likevektslinja:

Gjennomsnittlig tidspunkt=19:00

Vi løser f(t)=18:

19−4cos⁡(π180t)=18⇒cos⁡(π180t)=14

Løst i CAS (se skjermbilde):

CAS-løsning av likningen f(t)=18

CAS gir t=360k±75,522. I intervallet [0,360⟩ blir løsningene

t1≈75,5t2≈284,5

Dette er også markert som skjæringspunkter mellom f og y=18 på grafen over. Vi oversetter til dato med 30-dagers måneder (mars starter ved t=60, oktober ved t=270):

  • t1≈76: dag 76−60+1=17 i mars ⇒ ca. 17. mars
  • t2≈284: dag 284−270+1=15 i oktober ⇒ ca. 15. oktober
Lyset slås på kl. 18.00 rundt 17. mars og rundt 15. oktober

Dagslyset varer lengst når det blir mørkt senest på kvelden, altså når f(t) har sin største verdi (motsatt gir minste verdi av f den korteste dagen, ved årsskiftet).

Siden −1≤cos⁡(⋅)≤1, er f(t) størst når cos⁡(π180t)=−1, det vil si når

π180t=π⇒t=180

Dette er også markert som toppunktet på grafen over (Maks), med f(180)=19+4=23. Med t=180 tilsvarende dag 1 i juli (se tabellen), gir dette

Dagslyset varer lengst rundt 1. juli, da lyset slås på først kl. 23:00
Sensorveiledning

Oppgaven gir til sammen 7 poeng

Oppgaven kan løses fullgodt ved regning, grafisk eller ved digitale hjelpemidler.

1 poeng

Tidspunktet bør angis som kl 18:39 eller avrundet til 18:40 for å få full uttelling.

2 poeng

Koordinatsystemets akser bør ha skala, navn og enheter.
Likevekstlinja er funksjonen: y=19, ikke bare tallet 19.
Perioden og gjennomsnittet bør begrunnes.

2 poeng

Alle datoer fra 14. - 16. gir full uttelling, men de må ha riktig måned.

2 poeng

30. juni og 1. juli gir full uttelling.

Forstå oppgaven med en KI

Du får en ferdig tekst du limer inn i den KI-chatboten du bruker. Teksten inneholder oppgaven og en instruks om at chatboten skal hjelpe deg å tenke selv — stille spørsmål, gi ett hint av gangen og la deg gjøre regningen.

Anbefalt. Chatboten får beskjed om å bruke det til å veilede deg riktig vei — ikke til å røpe svaret. Du kan slå det av hvis du vil være helt sikker på at ingenting lekker.

Hva du bør vite
  • Ingenting sendes herfra. Teksten kopieres bare til utklippstavla på enheten din. Det du limer inn i en chatbot, går til den tjenesten — og de har sine egne regler for hva de lagrer.
  • Ikke lim inn personopplysninger — navn, skole eller noe annet om deg selv eller andre. Oppgaveteksten holder.
  • KI kan ta feil, også i matematikk. Sjekk alltid mot løsningsforslaget her på siden.
  • Er du usikker på om du har lov til å bruke KI på skolearbeidet ditt, spør læreren din først.

Tastatursnarveier

Navigasjon

⌘K / Ctrl+K
Åpne søk
G F
Gå til Fag
G E
Gå til Eksamener
G T
Gå til Temaer
G K
Gå til Kompetansemål
G H
Hjem
?
Vis snarveier

I oppgave

←/→ · J/K
Forrige / neste oppgave
0
Marker som ikke prøvd
1
Marker som prøvd
2
Marker som trenger hjelp
3
Marker som ferdig
S
Vis / skjul løsningsforslag
A
Legg til i liste
N
Skriv notat
Esc
Tilbake / avslutt