Regresjonsmodeller for avkjøling av kaffe

Del 2, alle hjelpemidler

Regresjonsmodeller for avkjøling av kaffe

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

Temperaturen i en kopp kaffe blir målt hvert fjerde minutt. Temperaturen i rommet der koppen står er 21,2 °C. Resultatet av målingene er vist i tabellen nedenfor.

Tid (minutt)0481216
Temperatur (°C)7053423530

En elev har brukt et digitalt verktøy og kommet fram til følgende regresjonsmodeller ut fra tallene i tabellen:

f(x)=−2,45x+65,6
g(x)=0,13x2−4,45x+70
h(x)=21,2+49⋅e−0,11x
Hjelpemiddelkrav: Krever PC

Vis hvordan eleven kan ha kommet fram til modellen h.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Vurder gyldighetsområdet til de ulike modellene ut fra den praktiske situasjonen.

Fasit

h(x)=21,2+49⋅e−0,11x fremkommer ved å utføre eksponentiell regresjon på overtemperaturene y=T−21,2.

h er den eneste modellen som er fysisk realistisk for alle x≥0 — den nærmer seg romtemperaturen asymptotisk. f gir negativ overtemperatur for store x, og g stiger igjen etter bunnpunktet.

LøsningsforslagKI-generert

Newtons avkjølingslov sier at temperaturen over romtemperatur avtar eksponentielt. Romtemperaturen er 21,2 °C, så vi definerer overtemperaturen

y=T−21,2

og leser av overtemperaturene fra målingene:

Tid x (min)0481216
Overtemperatur y (°C)48,831,820,813,88,8

Vi utfører eksponentiell regresjon y=a⋅e−kx på disse punktene med digitalt verktøy og får

a≈48,8≈49,k≈0,107≈0,11

Se GeoGebra CAS nedenfor — linje 1 viser overtemperaturmodellen, linje 2 viser den endelige modellen etter at romtemperaturen er lagt til igjen:

GeoGebra CAS – modellutledning

Vi legger til romtemperaturen igjen:

h(x)=21,2+49⋅e−0,11x

Vi kan kontrollere at modellen passer dataene godt:

xh(x)Målt
070,270
452,853
841,542
1234,335
1629,630

h(x)=21,2+49⋅e−0,11x

Vi vurderer hvert modellens gyldighetsområde ut fra den praktiske situasjonen: kaffen avkjøles fra 70 °C mot romtemperaturen 21,2 °C, og temperaturen kan verken synke under romtemperatur eller stige av seg selv.

f(x)=−2,45x+65,6 (lineær): Modellen treffer romtemperaturen ved f(x)=21,2, som gir x≈18 min. For x>18 gir modellen temperaturer under 21,2 °C, noe som er urealistisk — kaffen kan ikke bli kaldere enn rommet. Modellen er kun brukbar for de første ca. 18 minuttene.

g(x)=0,13x2−4,45x+70 (kvadratisk): Modellen har bunnpunkt ved x=4,452⋅0,13≈17 min. Etter bunnpunktet stiger g igjen, noe som betyr at kaffen ifølge modellen begynner å varme seg opp — klart urealistisk. Modellen er kun brukbar fram til ca. x≈17 min.

h(x)=21,2+49⋅e−0,11x (eksponentiell): Eksponentialfunksjonen e−0,11x>0 for alle x, så h(x)>21,2 alltid. Temperaturen nærmer seg romtemperaturen asymptotisk uten å gå under den. Dette er i tråd med Newtons avkjølingslov og er fysisk realistisk for alle x≥0.

Alle tre modellene passer måledataene godt i intervallet 0≤x≤16 min, men 𝐡 er den eneste som er gyldig på lang sikt.

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