Covid-19 smittespredning geometrisk rekke og R-tall
Lov på eksamen
- Kalkulator
- CAS
- Graftegner og regneark
- Lærebok, formelsamling og egne notater
Ikke åpent internett, kommunikasjon med andre eller kunstig intelligens.
Kan den løses uten PC?
Alle deloppgavene kan løses uten PC.
Fra 2027 er det bare kalkulator og skriftlige hjelpemidler på del 2. Vurderingen er gjort med KI og kan inneholde feil.
Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.
For å kunne forutsi hvordan en pandemi kan utvikle seg, er R-tallet viktig. Dette tallet sier hvor mange personer en smittet person i gjennomsnitt vil smitte videre.
I resten av denne oppgaven tar vi utgangspunkt i sykdommen covid-19. Vi går ut fra at smitteperioden er 1 uke. Dersom -tallet er , så vil 100 personer som har covid-19-smitte, smitte nye personer i løpet av en uke. Etter én uke vil det være 220 personer som har eller har hatt sykdommen, siden
Den neste uken vil de 120 som ble smittet uken før, smitte nye personer.
Til en by som ikke har covid-19-smitte, kommer det 20 personer som er smittet. Dette blir ikke oppdaget, så -tallet holder seg konstant i mange uker.
Forklar at antallet som har eller har hatt covid-19 etter uker, kan beskrives med den geometriske rekken
Anta at i denne byen.
Hvor mange personer vil det være som har eller har hatt covid-19 i denne byen i løpet av de 8 første ukene?
Det tar 8 uker før myndighetene i byen rekker å sette inn tiltak.
Hva må R-tallet være etter at tiltakene er satt inn, for at det totale antallet som har hatt eller får covid-19-smitte i denne byen, ikke skal overstige 10 000?
Fasit
Se forklaring i løsningsforslaget.
LøsningsforslagKI-generert
I uke 0 (før noe har rukket å skje) er det personer som har covid-19 — disse ble smittet utenfor byen og kom inn med sykdommen.
I løpet av uke 1 smitter hver av de i gjennomsnitt nye personer, altså nysmittede den uka.
I løpet av uke 2 er det de som ble smittet i uke 1, som nå smitter videre. Hver av dem smitter i gjennomsnitt nye, så antallet nysmittede i uke 2 blir .
Generelt: antallet nye smittede i uke er alltid ganger antallet nye smittede uken før, siden det er de nysmittede fra forrige uke som fører smitten videre. Dette gir en geometrisk følge av nysmittede per uke:
Det totale antallet som har hatt eller har sykdommen etter uker, er summen av alle disse ukentlige tilskuddene:
Dette er en geometrisk rekke med og kvotient , som skulle vises.
Med og uker blir summen
Regnet ut i GeoGebra CAS:

Vi finner , altså i overkant av personer.
Fra linje 1 og linje 2 i utklippet over har vi , og at antall nysmittede i uke 8 (siste ledd i rekka) er .
Etter tiltakene innføres et nytt R-tall, som vi kaller . Det er de personene som ble smittet i uke 8, som nå driver smitten videre med det nye R-tallet. Antall nysmittede i de påfølgende ukene danner en ny geometrisk rekke:
med og kvotient . For at smitten skal dø ut (og det totale antallet ikke vokse mot uendelig), må . Da har rekka en sum til uendelig:
Det totale antallet smittede blir da pluss denne uendelige rekka, og kravet er at dette ikke skal overstige :
Løst i GeoGebra CAS (linje 3 i utklippet over):
Siden uttrykket er voksende i , betyr dette at .
— R-tallet må reduseres til høyst omtrent (dvs. under , slik at epidemien dør ut) for at det totale smittetallet i byen ikke skal overstige .