Sensor for utelys og trigonometri

Del 2, alle hjelpemidler

Sensor for utelys og trigonometri

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

En sensor skal slå på utelyset foran ytterdøra til et hus. Lyset blir slått på T(x) timer etter midnatt. T(x) er gitt ved

T(x)=4⋅sin⁡(0,0055π⋅x−0,5π)+19.

x er antall dager etter 31. desember 2023 slik at x=1 svarer til 1. januar 2024. Tidspunktet sensoren slår på utelyset, varierer fra kl. 15:00 til kl. 23:00, og det varierer periodisk i løpet av et år. Den 1. april slår lyset seg på kl. 19:00.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Forklar hvordan de ulike verdiene i modellen T(x) passer med opplysningene gitt ovenfor.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Når i 2024 vil tidspunktet da lyset slår seg på, flytte seg 3 minutter per dag?

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Når endrer dette tidspunktet seg raskest, og hvor stor er endringen da?

Fasit

Se forklaring i løsningsforslaget.

Tidspunktet endrer seg 3 minutter per dag rundt 16. februar, 14. mai, 16. august og 12. november.

Tidspunktet endrer seg raskest rundt 31. mars (og 29. september) med ca. 4,1 min/dag.

LøsningsforslagKI-generert

Modellen er T(x)=4⋅sin⁡(0,0055π⋅x−0,5π)+19.

Likevektslinjen 19 svarer til gjennomsnittet av minimums- og maksimumsverdi:

15+232=19✓

Amplituden 4 svarer til halvparten av variasjonsbredden:

23−152=4✓

Tidspunktet varierer altså mellom 19−4=15 (kl. 15:00) og 19+4=23 (kl. 23:00).

Perioden finner vi fra koeffisienten foran x i argumentet:

P=2π0,0055π=20,0055≈363,6 dager≈1 år✓

Faseforskyvningen −0,5π gir minimum der sin⁡=−1, altså når

0,0055π⋅x−0,5π=−0,5π⟹x=0

x=0 svarer til 31. desember 2023, og minimum T=15 (kl. 15:00) tidligst på vinteren er rimelig.

Kontroll 1. april (x=91, siden januar har 31 dager, februar 29 (skuddår) og mars 31):

T(91)=4⋅sin⁡(0,0055π⋅91−0,5π)+19≈19,01≈19✓

Lyset slår seg på ca. kl. 19:00 den 1. april.

Vi bruker GeoGebra CAS til å definere T(x), beregne den deriverte og løse |T′(x)|=0,05 (siden 3 min/dag=0,05 t/dag).

GeoGebra CAS: T(x), derivert og løsninger av T'(x)=±0,05

Fra CAS-utklippet ser vi:

T′(x)=11500π⋅cos⁡(112000πx−12π)≈0,06912⋅cos⁡(0,01728x−1,5708)

T′(x)=0,05 (lyset slår seg på 3 min senere per dag):

x≈46,81ogx≈135,01

T′(x)=−0,05 (lyset slår seg på 3 min tidligere per dag):

x≈228,62ogx≈316,83

Vi konverterer til datoer (med x=1 som 1. januar 2024):

xDatoBeskrivelse
47ca. 16. februarLyset slår seg på 3 min/dag senere
135ca. 14. maiLyset slår seg på 3 min/dag senere
229ca. 16. augustLyset slår seg på 3 min/dag tidligere
317ca. 12. novemberLyset slår seg på 3 min/dag tidligere

Tidspunktet endrer seg 3 minutter per dag rundt 16. februar, 14. mai, 16. august og 12. november.

|T′(x)| er størst når |cos⁡(…)|=1, altså når cosinus-leddet er ±1.

Maksimalt positiv endring (lyset slår seg på senest mulig per dag): cos⁡(…)=1, som gir

0,0055π⋅x−0,5π=0⟹x=0,50,0055=100011≈90,9

x≈91 svarer til ca. 31. mars / 1. april.

Fra CAS-utklippet: xMaks := 90,909 og Maks := 0,06912.

Den største endringsraten er

|T′(x)|max⁡=0,022π≈0,06912 t/dag=0,06912⋅60≈4,1 min/dag

Tilsvarende skjer den raskeste negative endringen (lyset slår seg på tidligere) en halv periode senere:

x≈90,9+363,62≈272,7≈29. september

Tidspunktet sensoren slår på lyset endrer seg raskest rundt 31. mars (og 29. september), med ca. 4,1 min/dag.

Sensorveiledning

Oppgaven gir til sammen 6 poeng

2 poeng

Kandidaten må knytte de praktiske opplysningene i teksten til de ulike verdiene i funksjonen, for å få full uttelling.

2 poeng

Kandidater som finner et eller to riktige tidspunkt, får 1 poeng. Svaret trenger ikke være gitt som en dato for å få full uttelling.

2 poeng

Kandidater som kun finner begge tidspunktene, eller et av tidspunktene med endring, kan få 1 poeng.

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