Regresjonsmodeller for avkjøling av kaffe
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?
1 av 2 deloppgaver 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.
Temperaturen i en kopp kaffe blir målt hvert fjerde minutt. Temperaturen i rommet der koppen står er . Resultatet av målingene er vist i tabellen nedenfor.
| Tid (minutt) | 0 | 4 | 8 | 12 | 16 |
|---|---|---|---|---|---|
| Temperatur (°C) | 70 | 53 | 42 | 35 | 30 |
En elev har brukt et digitalt verktøy og kommet fram til følgende regresjonsmodeller ut fra tallene i tabellen:
Vis hvordan eleven kan ha kommet fram til modellen .
Vurder gyldighetsområdet til de ulike modellene ut fra den praktiske situasjonen.
Fasit
fremkommer ved å utføre eksponentiell regresjon på overtemperaturene .
er den eneste modellen som er fysisk realistisk for alle — den nærmer seg romtemperaturen asymptotisk. gir negativ overtemperatur for store , og stiger igjen etter bunnpunktet.
LøsningsforslagKI-generert
Newtons avkjølingslov sier at temperaturen over romtemperatur avtar eksponentielt. Romtemperaturen er , så vi definerer overtemperaturen
og leser av overtemperaturene fra målingene:
| Tid (min) | 0 | 4 | 8 | 12 | 16 |
|---|---|---|---|---|---|
| Overtemperatur (°C) | 48,8 | 31,8 | 20,8 | 13,8 | 8,8 |
Vi utfører eksponentiell regresjon på disse punktene med digitalt verktøy og får
Se GeoGebra CAS nedenfor — linje 1 viser overtemperaturmodellen, linje 2 viser den endelige modellen etter at romtemperaturen er lagt til igjen:

Vi legger til romtemperaturen igjen:
Vi kan kontrollere at modellen passer dataene godt:
| Målt | ||
|---|---|---|
| 0 | 70,2 | 70 |
| 4 | 52,8 | 53 |
| 8 | 41,5 | 42 |
| 12 | 34,3 | 35 |
| 16 | 29,6 | 30 |
Vi vurderer hvert modellens gyldighetsområde ut fra den praktiske situasjonen: kaffen avkjøles fra mot romtemperaturen , og temperaturen kan verken synke under romtemperatur eller stige av seg selv.
(lineær): Modellen treffer romtemperaturen ved , som gir . For gir modellen temperaturer under , noe som er urealistisk — kaffen kan ikke bli kaldere enn rommet. Modellen er kun brukbar for de første ca. 18 minuttene.
(kvadratisk): Modellen har bunnpunkt ved . Etter bunnpunktet stiger igjen, noe som betyr at kaffen ifølge modellen begynner å varme seg opp — klart urealistisk. Modellen er kun brukbar fram til ca. .
(eksponentiell): Eksponentialfunksjonen for alle , så alltid. Temperaturen nærmer seg romtemperaturen asymptotisk uten å gå under den. Dette er i tråd med Newtons avkjølingslov og er fysisk realistisk for alle .
Alle tre modellene passer måledataene godt i intervallet min, men er den eneste som er gyldig på lang sikt.