Kapitel 1 - Jamshid Sanei
Transcription
Kapitel 1 - Jamshid Sanei
lena Alfredsson kajsa bråting patrik erixon hans heikne Matematik 5000 kurs 3c blå lärobok natur & kultur Bla 3c.indb 1 2012-07-10 09.34 NATUR & KULTUR Box 27 323, 102 54 Stockholm Kundtjänst: Tel 08-453 85 00, [email protected] Redaktion: Tel 08-453 86 00, [email protected] www.nok.se Order och distribution: Förlagssystem, Box 30 195, 104 25 Stockholm Tel 08-657 95 00, [email protected] www.fsbutiken.se Projektledare: Irene Bonde Textredaktör: Mats Karlsson/Devella HB Bildredaktör: Erica Högsborn Grafisk form och omslag: Graffoto AB och Åsa Lundbom Layout: Måns Björkman/Typ & Design och Mats Karlsson/Devella HB Sättning:Måns Björkman/Typ & Design och Mats Karlsson/Devella HB Kopieringsförbud! Detta verk är skyddat av upphovsrättslagen! Kopiering är förbjuden, utöver lärares begränsade rätt att kopiera för undervisningsbruk enligt avtal med Bonus Presskopia och den mycket begränsade rätten till kopiering för privat bruk. Den som bryter mot lagen om upphovsrätt kan åtalas av allmän åklagare och dömas till böter eller fängelse i upp till två år samt bli skyldig att erlägga ersättning till upphovsman/rättsinnehavare. © 2012 Lena Alfredsson, Lars-Eric Björk, Hans Brolin, Kajsa Bråting, Patrik Erixon, Hans Heikne, Anna Palbom och Natur & Kultur, Stockholm Tryckt i Lettland 2012 Första utgåvans första tryckning ISBN 978-91-27-42628-3 Bla 3c.indb 2 2012-07-10 09.34 Välkommen till Matematik 5000 Matematik 5000 är en läroboksserie för gymnasieskolan och vuxenutbildningen. Den är inriktad på färdigheter, förståelse, kommunikation och problemlösning och erbjuder stora möjligheter till en varierad undervisning. Varje kapitel avslutas med: Matematik 5000 ger eleverna goda förutsättningar att utveckla de förmågor och nå de kunskapsmål som beskrivs i den nya ämnesplanen. • K an du det här? och Diagnos som tillsammans Denna bok, Kurs 3c Blå lärobok, riktar sig till elever som studerar på teknikprogrammet eller naturvetenskapsprogrammet. Hur är boken upplagd? • T eoriavsnitten utgår ofta från konkreta exempel som framställs och förklaras på ett sätt som ger eleverna möjlighet att förstå och upptäcka matematiken. Teorin avslutas med flera lösta exempel som belyser det viktigaste. Därefter kommer övningsuppgifter i tre nivåer, a, b och c, i stigande svårighetsgrad. • A ktiviteterna ger stora möjligheter att variera undervisningen. De finns i fyra olika kategorier: Upptäck, Undersök, Diskutera och Laborera. De flesta är avsedda för arbete i grupp. I varje kapitel finns dessutom en kort Inledande aktivitet som introducerar delar av kapitlets innehåll. • I Teman finns teori och uppgifter anpassade till naturvetenskapsprogrammet och teknikprogrammet och i Historik, med tillhörande uppgifter, sätts matematiken in i ett historiskt sammanhang. • P å många sidor blandas uppgifter av standard- karaktär med uppgifter som kräver matematisk problemlösning. • E n Aktivitet som uppmuntrar till kommunika- tion: Sant eller falskt? • E n kort Sammanfattning av kapitlet. ger eleverna en god möjlighet till egen kunskapskontroll. I Kan du det här? kan eleverna i par eller smågrupper värdera sina kunskaper om matematiska begrepp och strategier och i Diagnos kan de enskilt testa sina grundläggande kunskaper. • O m en elev behöver repetera delar av kapitlet finns Repetitionsuppgifter i slutet av boken. Repetitionsuppgifterna är texten till de lösta uppgifterna i bokens teoriavsnitt. • T vå olika varianter av Blandade övningar av- slutar varje kapitel. Den första innehåller endast uppgifter från det aktuella kapitlet. Den andra innehåller även uppgifter från tidigare kapitel. Blandade övningar består av tre delar: Utan räknare, Med räknare och Utredande uppgifter. I Svarsdelen finns ledtrådar till många uppgifter. Till läroboken finns en lärarhandledning med kommentarer, ytterligare aktiviteter och övningsuppgifter samt en provbank. Med Matematik 5000 inbjuder vi lärare och elever till en variation av arbetssätt och arbetsformer och erbjuder många olika möjligheter för eleverna att utveckla sina matematiska förmågor. Mer information om läromedlet och digitalt material finns på www.nok.se/matematik5000 Lycka till med matematiken! önskar Hans, Kajsa, Lena och Patrik förord Bla 3c.indb 3 3 2012-07-10 09.34 Innehåll 1. Algebra och funktioner 6 2. Förändringshastigheter och derivator 64 Centralt innehåll 6 Inledande aktivitet: Vilka uttryck är lika? 7 Centralt innehåll 64 Inledande aktivitet: Hastighet och lutning 65 1.1 Algebra och polynom 8 2.1 Ändringskvoter och begreppet derivata 66 Polynom och räkneregler 8 Potenser 12 Kvadratrötter och absolutbelopp 14 Ekvationer 17 Polynom i faktorform 22 Aktivitet: Upptäck – Pascals triangel 24 Ändringskvoter 66 Begreppet derivata 71 1.2 Rationella uttryck 26 Vad menas med ett rationellt uttryck? 26 Förlängning och förkortning 28 Addition och subtraktion 33 Multiplikation och division 38 1.3Funktioner 40 Inledning 40 Historik: Hur funktionsbegreppet utvecklats 42 Räta linjens ekvation 43 Andragradsfunktioner 46 Exponentialfunktioner och potensfunktioner 50 Aktivitet: Laborera – Pendeln 54 Aktivitet: Diskutera – Sant eller falskt? 55 Sammanfattning 1 56 Kan du det här? 1 58 Diagnos 1 59 Blandade övningar kapitel 1 60 4 Bla 3c.indb 4 2.2 Gränsvärde och derivatans definition 77 Gränsvärde 77 Derivatans definition 80 2.3Deriveringsregler I 83 Derivatan av polynom 83 Tema: Hastighet och acceleration 90 Aktivitet: Laborera – Kvadratiska pappskivor 92 Derivatan av potensfunktioner 93 Historik – Tangenter och derivata 96 Aktivitet: Undersök – Det märkliga talet e 97 2.4Deriveringsregler II 98 Derivatan av exponentialfunktionen y = e kx 98 Naturliga logaritmer 102 Derivatan av exponentialfunktionen y = a x 105 Tillämpningar och problemlösning 107 2.5 Grafisk och numerisk derivering 111 Olika differenskvoter 111 Grafritande räknare och derivators värde 114 Aktivitet: Diskutera – Sant eller falskt? 117 Sammanfattning 2 118 Kan du det här? 2 120 Diagnos 2 121 Blandade övningar kapitel 2 122 Blandade övningar kapitel 1–2 125 innehåll 2012-07-10 09.34 3. Kurvor, derivator och integraler 128 4.Trigonometri 204 Centralt innehåll 204 Inledande aktivitet: Trigonometri i rätvinkliga trianglar 205 Centralt innehåll 128 Inledande aktivitet: Max och min 129 3.1 Vad säger förstaderivatan om grafen? 130 Inledning 130 Extrempunkter och extremvärden 131 Växande och avtagande 133 Förstaderivatan och grafen 136 Skissa grafer 140 Historik – Matematik till och från Sverige 143 Största och minsta värde 144 4.1 Från rätvinkliga till godtyckliga trianglar 206 3.2 Derivator och tillämpningar 147 Areasatsen 216 Sinussatsen 219 När ger sinussatsen två fall? 221 Cosinussatsen 226 Tillämpningar och problemlösning 231 Aktivitet: Laborera – Avståndsmätning 234 Historik – Trigonometri och geodesi 235 Polynomfunktioner 147 Potensfunktioner 154 Andraderivatan 157 Andraderivatan och grafen 158 Aktivitet: Laborera – Vem tillverkar största lådan? 161 Grafritande räknare 162 Tillämpningar och problemlösning 164 Aktivitet: Undersök – Funktioner och derivator 168 Kan alla funktioner deriveras? 170 Aktivitet: Undersök – Antiderivata 172 3.3 Från derivata till funktion 173 Primitiva funktioner 173 Primitiva funktioner med villkor 176 3.4Integraler 178 Inledning 178 Aktiviet: Undersök – Finn arean 181 Integralberäkning med primitiv funktion 182 Tillämpningar och problemlösning 186 Trigonometri i rätvinkliga trianglar 206 Två speciella trianglar 209 Cirkelns ekvation 210 Godtyckliga trianglar 211 Aktivitet: Undersök - Enhetscirkeln 212 4.2Triangelsatserna 216 Aktivitet: Diskutera – Sant eller falskt? 236 Sammanfattning 4 237 Kan du det här? 4 238 Diagnos 4 239 Blandade övningar kapitel 4 240 Blandade övningar kapitel 1–4 242 Repetitionsuppgifter 246 Svar, ledtrådar och lösningar 252 Register 286 Aktivitet: Diskutera – Sant eller falskt? 191 Sammanfattning 3 192 Kan du det här? 3 194 Diagnos 3 195 Blandade övningar kapitel 3 196 Blandade övningar kapitel 1–3 199 innehåll Bla 3c.indb 5 5 2012-07-10 09.34 1 ALGEBRA OCH FUNKTIONER Centralt innehåll ✱ hantering av algebraiska uttryck och ekvationer. ✱ generalisering av aritmetikens lagar och begreppet absolutbelopp. ✱ begreppen polynom och rationellt uttryck. ✱ kontinuerlig och diskret funktion. ✱ polynom-, potens- och exponentialfunktioner. I kapitel 3 ska vi arbeta med area, omkrets och volym, skala och likformighet samt trigonometri. Bla 3c.indb 6 2012-07-10 09.34 894789475849 89478947584 112 777 1 482398678567 7547 55 238876744 15343274 Inledande aktivitet VILKA UTTRYCK ÄR LIKA? Dela ett A4-papper så du får 16 papperlappar. På lapparna skriver du följande matematiska uttryck (ett uttryck per lapp). Gruppera lapparna så att de uttryck som är lika hamnar i samma grupp. 1 x +1 5 6 9 10 13 – (1 – x ) 8 4x2 – 1 11 x+x+1 14 2 (x + 1)(x – 1) 12 –x(1 – x) 15 (2x + 1)(2x – 1) (2x)2 – 12 2 7 x2 – x 3 – 2(1 – x2) – x2 4 (x – 1) (2x – 1) 2 1 – 2x + x2 Bla 3c.indb 7 3 2 2 4x2 – 4x + 1 16 x –1 2 (x + 1)2 2012-07-10 09.34 1.1 Algebra och polynom Polynom och räkneregler Exempel I många situationer kan vi använda enkla polynom som matematiska modeller. Bollens bana i figuren är en parabel och kan beskrivas av sambandet y (x) = 2,15 + 2,1x – 0,41x2 Högerledet är ett polynom som består av tre termer, en konstantterm och två variabeltermer. Kontrollera sambandet genom att sätta in de värden som visas i figuren! polynomEtt polynom är en summa av termer av typen a ∙ x n, där x är en variabel, exponenten n ett naturligt tal och a en konstant som ofta kallas koefficient. Varje polynom kan skrivas n a0 + a1 x + a2 x2 + a3 x 3 + . . . + an x n = ∑a x k k k=0 gradtal Den största exponenten i ett polynom i en variabel anger polynomets gradtal. y(x) = 2,15 + 2,1x – 0,41x2 är ett exempel på ett andragradspolynom. x2y2 + 2x 3 +5xy är ett polynom i två variabler x och y. Polynomets gradtal är 4. Gradtalet ges av den term som har den största sammanlagda exponenten. Polynom av första graden skrivs ofta p(x) = ax + b. Polynom av andra graden skrivs ofta p(x) = ax2 + bx + c. Summan, differensen och produkten av två polynom är också ett polynom. 8 Bla 3c.indb 8 1.1 Algebra och polynom 2012-07-10 09.34 Vi repeterar några regler och lagar som kan användas vid räkning med polynom. I reglerna och lagarna nedan kan bokstäverna a, b , c och d representera ett tal, en variabel eller ett polynom med flera termer. Parentesreglerna (a + b) + (c – d ) = a + b + c – d (a + b) – (c + d ) = a + b – c – d (a + b) – (c – d ) = a + b – c + d Distributiva lagen a(b + c) = ab + ac (a + b)(c + d ) = ac + ad + bc + bd Konjugatregeln (a + b)(a – b) = a2 – b2 Kvadreringsreglerna (a + b)2 = a2 + 2ab + b2 (a – b)2 = a2 – 2ab + b2 1101 Ge exempel på ett fjärdegradspolynom med tre termer. Den största exponenten ska vara 4. T ex p (x) = x4 + 5x2 – 4 eller p (x) = 2x4 – x3 + 10x 1102 Förenkla x + (2x + 5)2 – 4(x + 3)(x – 3). x + (2x + 5)2 – 4(x + 3)(x – 3) = Utveckla med kvadreringsoch konjugatregel. = x + (4x2 + 20x + 25) – 4(x2 – 9) = Multiplicera in i parentes. = x + 4x2 + 20x + 25 – 4x2 + 36 = Förenkla. = 21x + 61 Har du en avancerad räknare som kan göra algebraiska förenklingar och lösa ekvationer? Använd den gärna för kontroll, men lös först uppgiften utan räknare. 1.1 Algebra och polynom Bla 3c.indb 9 9 2012-07-10 09.34 1103 Enligt en modell växer en bakteriekultur enligt formeln N(x) = 2 500 + 350x + 25x2 där N(x) är antalet bakterier x minuter efter försökets början. Beräkna och tolka N(5) – N(4). N(4) = 2 500 + 350 ∙ 4 + 25 ∙ 42 = 4 300 efter 4 minuter finns det 4 300 bakterier. N(5) = 2 500 + 350 ∙ 5 + 25 ∙ 52 = 4 875 efter 5 minuter finns det 4 875 bakterier. N(5) – N(4) = 4 875 – 4 300 = 575 ≈ 580 Antalet bakterier ökar med cirka 580 under den femte minuten. 1104 Utveckla och förenkla a) 4x + 2(2x – 3) c) (x + 3)(2x + 4) b) 6a – 2(11 – 7a) d) (y – 4)(2 – y) N( p) = 3 000 – 20p Beräkna N(140) och tolka resultatet i ord. 1105 Utveckla med konjugatregeln a) ( x – 4)(x + 4) 1109 Om biljettpriset till en tennismatch är p kr uppskattar man att antalet åskådare N( p) kan beräknas med b) (7 – 2a)(7 + 2a) 1106 Utveckla med kvadreringsreglerna 1110 Beräkna värdet för uttrycket 2(a – 2)2 – 2a (a – 3) om a = 4 a) (a + 5)2 c) (3x + 4)2 a) före förenkling b) (x – 9) d) (5 – 6y) b) efter förenkling. 2 2 1107 Diagonalerna i figuren har samma summa som kolumnen i mitten. Vad ska stå i A och B? A 2a – 4 6(a – b + 1) a) 5x2 – 4(2x – 3)(x – 5) b) 3(a – b)2 – 2(a – b)2 B 3(b – a) a–b 1111 Utveckla och förenkla b–a 1108 Ge ett exempel på ett andragradspolynom med c) (x – 2)3 d) (x – 1)x + (x2 – 2x – 4)(x + 1) 1112 p( x) är ett tredjegradspolynom. Vilken grad får det polynom som bildas då p (x) a) adderas med x2 b) multipliceras med x2 ? Motivera dina svar. a) tre termer b) två termer. 10 Bla 3c.indb 10 1.1 AlgebrA och polynom 2012-07-10 09.34 1115 Utveckla och förenkla a) 2x(x + y) – 2y(x – y) 1 2 1 2 b) 2 x + – 2 x – 2 2 c) 2x(x + y)2 – 2y(x – y)2 1116 Utveckla och förenkla a) (2a + 5)3 b) (a + b + 5)(a – b – 5) 1117 Kostnaden K kr att producera x tröjor är K( x) = 800 + 15 x + 0,3 x 2 Vinsten vid försäljning av x tröjor är V( x) kr. Ställ upp och förenkla ett uttryck för vinsten då tröjorna säljs för 90 kr/st. 1113 Konstreproduktioner AB producerar högst 30 målningar per vecka. Om firman en vecka producerar x målningar, räknar man med följande kostnader och intäkter: Kostnad i kr: K( x) = 5 000 + 80x + 10x2 Intäkt i kr: I ( x) = x(1 200 – 20x) Om intäkterna är större än kostnaden gör företaget en vinst. Ställ upp och förenkla ett uttryck för vinsten, V( x). 1114 Bollens höjd y m över golvet vid ett straffkast i basket kan beräknas med formeln y(x) = 2,15 + 2,1x – 0,41x2 där x m avståndet från utkastet räknat längs golvet. Beräkna och tolka y (2,5) – y (2,0). 1.1 AlgebrA och polynom Bla 3c.indb 11 1118 Elleholms Finmekaniska tillverkar detaljer till en fiskerulle. Firmans totala kostnad K kr för att producera x detaljer uppskattas till K(x) = 16 000 + 50x + 0,2x2. Ställ upp ett uttryck för hur kostnaden ändras om produktionen höjs från x detaljer till (x + 1) detaljer. 1119 I en stugby finns 60 stugor att hyra. Ägaren har upptäckt att hon får alla stugor uthyrda om hon tar 3 000 kr för en vecka, och för varje hundralapp som hon ökar hyran med förlorar hon en hyresgäst. Ställ upp ett uttryck för hur den totala intäkten beror av en höjning med x hundralappar och undersök vad den maximala intäkten är. 1120 p(a + 1) = a2 + 2a + 1. Bestäm p(x). 1121 Bestäm det andragradspolynom p(x) sådant att p(–1) = 0, p(0) = 5 och p(2) = –3. 11 2012-07-10 09.34 Potenser Vi repeterar och utvidgar några lagar och definitioner för potenser. För reella exponenter x och y med samma positiva bas a gäller y a x a x a y = a x + y y = a x – y (ax) = axy a Potenslagarna För positiva baser a och b med samma reella exponent x gäller ax a x a x b x = (a b)x x = b b 1 a ≠ 0 ax Basen är positiv och exponenten är ett reellt tal. Definitioner 1122 a 0 = 1 a–x = Förenkla med potenslagarna 4 a)2x 3 · x 4 – – 1 3 165 (–3a–3) b)5 c) –4 8 a 4 1 1 + – 3 a)2x 3 · x 3 = 2x 3 1123 4 – 1 2 3 = 2x 3 3 = 2x 3 = 2x1 = 2x b) 165 16 5 165 (2 · 8)5 25 · 85 = = 25 = 32 eller = = = 25 = 32 85 85 85 85 8 c) (–3)2 · a–3 · 2 9a –6 (–3a–3) 9 = = –4 = 9a –6 – (–4) = 9a –6 + 4 = 9a –2 = 2 –4 a–4 a a a 2 2 a)Utveckla (3 x + 3 –x ) b)Bryt ut 2 x ur 2 x + h – 2 x, dvs skriv i faktorform. c)Lös ekvationen 2 x–1 = 4 7 2 2 2 a)(3 x + 3 –x ) = (3 x) + 2 · 3 x · 3 –x + (3 –x ) = = 32x + 2 · 30 + 3 –2x = 32x + 2 + 3 –2x b)2 x + h – 2 x = 2 x · 2 h – 2 x = 2 x (2 h – 1) 7 c)2 x–1 = 4 7 ⇒ 2 x–1 = (22) ⇒ x – 1 = 2 · 7 ⇒ x = 15 12 Bla 3c.indb 12 1.1 Algebra och polynom 2012-07-10 09.34 1124 Skriv som en enda potens 5 a a)x 7 ∙ x –2d)–3 a –4 x6 b) 8 e) (b2) x b–3 c)(4 x )3f) b 1125 Vilka av förenklingarna är felaktiga? Förklara vad som är fel. 1 a) förenklas till 3 –4 3·3·3·3 b)5 + 5 + 5 + 5 förenklas till 5 4 c)(3x)0 + 3x 0 förenklas till 4 d)(4a)3 förenklas till 12a3 e)2 ∙ 23 förenklas till 43 34 kan användas för att 34 34 motivera att a 0 = 1 och uttrycket 7 3 1 för att motivera a–n = n a Förklara hur. 1130Uttrycket 1131Förenkla a)(5 x + 5 –x )2 b)a x (a3x + 2a–x ) 1132 Lös ekvationen a)25x – 2 = 2 x b)25x – 2 = 4 x 1 c)32x = 27 d)23x ∙ 2 –5 = 2 x 1126Förenkla 3 1133 Bryt ut och skriv i faktorform 3 a)(2 ∙ x 4 ) + 2 ∙ (x 4 ) b) a)x 2 x a – 3x a 2a 2 b2 1 b)a3 + h – a3 c) a2 n + a n 1 c) x 2 · x 3 m d) 1134Förenkla x2 m a) x3 1127Låt y = 2 20 och bestäm a)hälften av y b)en fjärdedel av y. 1128Förenkla (2ab)3 2 c) a) x 2ab–3 () () 4a3b–2(3a)2 1 b) d) x 3a–4 b 1129Förenkla a)3 ∙ 10 –a ∙ 3 ∙ 10 –a b)3 ∙ 10 –a + 3 ∙ 10 –a 2 c)(3x + 3x) 2 d)(3x + 3x + 3x) 1.1 Algebra och polynom Bla 3c.indb 13 33 + 2x + 32x 23x + 4 – 16 b) 6x 32 + x – 3x 2 – 23x 1135 Bestäm talet x a)259 + 258 = x ∙ 258 1 –3 –n 42 · 4 2 b) = 2x 4 · 40 c)2 x + 58 · 2 x – 58 = 259 d) 97+ x 1 = 37 + x 9 1136Förenkla a) 3a+1 · 32 3n + 1 · 9 n c) 2n / 3 3 3 27 (x2m)3 · x –n 163n / 4 · 4n + 1 b) d) 5n / 3 x2m + n 8 13 2012-07-10 09.34 Kvadratrötter och absolutbelopp Vi repeterar och utvidgar några lagar och definitioner om kvadratrötter. Med kvadratroten ur a menas det positiva tal, vars kvadrat är a. Definition (√a )2 = √a · √a = a a ≥ 0 Lägg märke till följande: 1 Kvadratroten ur ett tal är enligt definitionen ett positivt tal. √25 står alltså bara för det positiva talet 5. 2 Ekvationen x2 = 25 har däremot två lösningar. De är x1 = √25 = 5 och x2 = – √25 = –5. Vi skriver detta x = ±5 3 – √25 är inte detsamma som √–25 – √25 = –5 , medan beräkningen √–25 inte kan göras med reella tal. 1 Sambandet a 2 = √a ger tillsammans med potenslagarna a x b x = (ab)x och ax a x = följande lagar. bx b √a · √b = √aba ≥ 0 Lagar för kvadratrötter 1137 b≥0 √ √a a = a ≥ 0 √b b Beräkna utan räknare a)√25 + √2 · √50 b>0 1 b)9 2 + 4 –0,5 a)√25 + √2 · √50 = 5 + √2 · 50 = 5 + √100 = 5 + 10 = 15 1 b)9 2 + 4 –0,5 = √9 + 1138 Visa att 1 = 1 √2 = √2 2 1 · √2 √2 √2 · √2 14 Bla 3c.indb 14 1 1 1 =3+ = 3 + = 3,5 40,5 2 √4 = √2 2 1.1 Algebra och polynom 2012-07-10 09.34 Exempel 1Om x > 0 så gäller likheten √x2 = x. T ex √52 = √25 = 5. Om x är ett negativt tal så gäller däremot likheten √x2 = –x T ex √(–5)2 = √25 = 5 = –(–5) absolutbelopp Sammanfattning Exempel 2 Detta kan uttryckas med hjälp av begreppet absolutbeloppet av x, som skrivs |x|. √x 2 = |x | = x om x ≥ 0 –x om x < 0 Absolutbeloppet av ett reellt tal kan definieras som talets avstånd till origo. Absolutbeloppet av 5 skrivs |5|och är lika med 5. Absolutbeloppet av –5 skrivs |–5| och är också lika med 5. | x – y| kan tolkas som avståndet mellan punkterna x och y. | x| = |x − 0| x 0 y | x − y| = | y − x| 1139 Beräkna a) |6| + |– 4| – |–7| b) √(–15)2 a) |6| + |– 4| – |–7| = 6 + 4 – 7 = 3 b) √(–15)2 = |–15| = 15 1140 Lös ekvationen |x – 3| = 4. Vi söker punkter med avståndet 4 till punkten 3. 4 4 −2 −1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Ekvationens lösning är x = –1 och x = 7. 1.1 Algebra och polynom Bla 3c.indb 15 15 2012-07-10 09.34 Arbeta utan räknare. 1141Beräkna a) √4 + √9c) √2 · √8 b)√4 · √9d) (√2)2 + √8 · √8 1142 Skriv som en potens med basen 10 10 a) √10c) √10 b) 1 1 d ) 10 10 √ √10 1143Beräkna a)100 0,5c) 100 –0,5 b)√10 · √10d ) √5 · √20 1150 Det finns två tal x för vilka gäller att |x – 5| = 15 Vilka tal är det? 1151 Lös ekvationen a)|x – 1| = 1 b)|x| = 2 1152 För vilka x gäller olikheten |x – 7| < 2 ? 1153 Beskriv intervallet 7 ≤ x ≤ 13 med hjälp av absolutbelopp. 1154 Skriv ett uttryck för triangelns tredje sida. a) 1144Beräkna a)|–5| + |–2| b)|–5| – |–2| a 1145Beräkna a) √(–3)2c) √4 · 108 b)√32 + 42 d) √9 · 10 –2 a b) 2a 1146 Bestäm den exakta lösningen till ekvationen a a)x2 = 10c) x2 + 22 = 32 x2 b) 2x2 = 10 d ) = 52 2 1147 Om du vet att √7 ≈ 2,646 vad är då a) √700b) √70 000? 1148 Visa att √32 a)2 √3 = √12 b) = √2 4 1149 Förenkla så långt som möjligt √3 · √3 · √3 a) √3 + √3 + √3 x √x + x √x b) √x · √x 16 Bla 3c.indb 16 1155 Utveckla och förenkla a)(√a + √b) (√a – √b) b)(√x + h + √x ) (√x + h – √x ) c)(√a + √b)2 – (√a + b)2 1156 Bestäm exponenten x a) √√ √√√ a a a x = b b b x b) a b a = a b b a b 1.1 Algebra och polynom 2012-07-10 09.34 Ekvationer Exempel at2 2 beskriver sambandet mellan sträcka, begynnelsehastighet, acceleration och tid. Formeln s = v0 t + ◗◗ Vilken är accelerationen om hastigheten är 15 m/s, tiden 4,0 s och sträckan 100 m? Svaret får vi med hjälp av förstagradsekvationen a · 42 100 = 15 · 4 + 2 ◗◗ Vilken är tiden om hastigheten är 15 m/s, accelerationen 4,0 m/s2 och sträckan 100 m? Svaret får vi med hjälp av andragradsekvationen 4t2 100 = 15t + 2 Vi repeterar några lösningsmetoder för ekvationer. Lösningsformeln Ekvationen x2 + px + q = 0 har lösningarna p 2 x=– p ± –q 2 2 √( ) () p Andragradsekvationen saknar reella rötter om 2 ett negativt tal under rottecknet. 1157 2 – q < 0, dvs om vi får Lös ekvationen 3x2 + 9x – 12 = 0 utan räknare. Vi dividerar först med 3 och använder sedan lösningsformeln. 3x2 + 9x – 12 = 0 x2 + 3x – 4 = 0 3 3 2 ± + 4 2 2 x=– 3 9 16 ± + 2 4 4 x=– 3 5 ± 2 2 x1 = 1 1.1 AlgebrA och polynom Bla 3c.indb 17 √ √ x=– x2 = – 4 17 2012-07-10 09.35 1158 Lös ekvationen 6(x – 1)2 = 30 Vi kan lösa ekvationen genom att utveckla kvadraten, skriva om ekvationen och använda lösningsformeln, men det finns en enklare metod. kvadratrotsmetoden Vi dividerar först med 6 och drar sedan kvadratroten ur båda leden. 6(x – 1)2 = 30 (x – 1)2 = 5 x = 1 ± √5 x1 = 1 + √5 eller x1 ≈ 3,236 x2 = 1 – √5 eller x2 ≈ –1,236 Om en produkt är noll, måste minst en faktor vara noll. Detta kan vi ibland använda för att lösa ekvationer. Förutsättningen är att ekvationen kan skrivas så att det ena ledet är noll och det andra ledet kan faktoriseras. Metoden kallas nollproduktmetoden. nollproduktmetoden 1159 x – 1 = ± √5 Lös ekvationen 5x(2x – 12)(3x + 15) = 0 5x(2x – 12)(3x + 15) = 0 1.5x = 0 vilket ger 2.(2x – 12) = 0 vilket ger 3.(3x + 15) = 0 vilket ger x1 = 0 1160 x2 = 6 x=0 x=6 x=–5 x3 = – 5 Lös ekvationen x3 – 2x2 – 3x = 0 x3 – 2x2 – 3x = 0 Vi faktoriserar VL genom att bryta ut x. x(x2 – 2x – 3) = 0 1. x = 0 2. x2 – 2x – 3 = 0 och lösningsformeln ger x = 1 ± √1 + 3 x=1±2 x1 = 0 18 Bla 3c.indb 18 x2 = 3 x3 = – 1 1.1 Algebra och polynom 2012-07-10 09.35 Lös ekvationerna. 1161 a)3x + 2 = 5x – 3 b)3x2 = 15 c) x(x + 5) = 0 d)x2 – 4x + 3 = 0 1162 a)3x(2x – 8) = 0 b)x2+ 10x= 0 c) (z – 4)2 = 64 d)x2+ 8x – 9 = 0 1163 a)3x2 – 18 = x2 b)(z – 1)(z – 2) = (z – 3)(z – 4) c)8x2 – 8x + 2= 0 1164 a)2t2+ 40t + 34 = 0 b)3x2 + 12x = 36 1169 Den totala kostnaden K kronor för att producera x detaljer i en mekanisk verkstad kan beskrivas med K(x) = 16 000 + 50x + 0,2x2 a)Beräkna kostnaden för att producera 450 detaljer. b)Hur många detaljer kan produceras för 100 000 kr? c)(x + 3)(x – 2) = 7 1170 Lös ekvationen 1165 a)4(x + 7)2 = 36 a)x 3 – 4x = 0 b)4x2 = 2x b)x 3 – 8x2 + 15x = 0 c)(x +3)(x – 4)(2x + 1) = 0 c) 4(3 – 3x)(8 – 2x2) = 0 1166 (Tal 1)2 – (Tal 2)2 = 14 Tal 1 är 2 större än Tal 2. Vilket värde har a? Vilka är talen? 1167 Lös ekvationerna och besvara frågorna från det inledande exemplet på förra uppslaget. a) 100 = 15 · 4 + b)100 = 15t + a · 42 2 4t2 , t>0 2 1168 Ge ett exempel på hur en andragrads ekvation kan se ut om lösningarna är a)x = 2 och x = –2 b)x = 0 och x = 8 1 1 c) x = och x = 2 3 d)icke-reella. 1.1 Algebra och polynom Bla 3c.indb 19 1171 Ekvationen x2(4x + 5a) = 0 har lösningarna x = 0 och x = 2. 1172 En bakteriekultur tillväxer enligt formeln N( x) = 2 500 + 350x + 25x2 där N( x) är antalet bakterier x minuter efter försökets början. Hur lång tid tar det innan antalet bakterier har fördubblats? 1173 Lös ekvationen a)x2 (x + 1) – 64(x + 1) = 0 b)(x3 – 3x2) – (2x – 6) = 0 1174 I ekvationen 4x2 – (2 – k)2 = 0 är k en konstant. Lös ekvationen. Svara på så enkel form som möjligt. 19 2012-07-10 09.35 substitution 1175 Nya typer av ekvationer kan vi ibland omforma och lösa med kända metoder. Ett sätt att omforma en ekvation är att ersätta ett uttryck med ett annat, enklare uttryck. Vi gör en substitution. Lös ekvationen x4 – 8x2 – 9 = 0 Vi ersätter x2 med t. Då kan x4 ersättas med t2 och vi får andragradsekvationen t2 – 8t – 9 = 0 t = 4 ± √16 + 9 t=4±5 t1 = 9 och t2 = –1 Vi får x2 = 9 och x2 = –1 Ekvationen x2 = 9 har lösningen x = ±3 Ekvationen x2 = –1 saknar reell lösning (men de komplexa rötterna är x = ±i ) Svar: Ekvationen x 4 – 8x2 – 9 = 0 har den reella lösningen x = ±3 1176 Lös ekvationen a)(x2 – 2)2 – 16(x2 – 2) + 28 = 0 b)x + √ x = 12 a)Sätt x – 2 = tb) Sätt √ x = t Då blir x = t2. 2 t2 – 16t + 28 = 0t2 + t – 12 = 0 √ √ 1 1 t = 8 ± √64 – 28t = – ± + 12 2 4 1 1 48 ± + 2 4 4 1 7 t = 8 ± 6t = – ± 2 2 √x är positivt. t1 = 14 t2 = 2t1 = 3 t2 = – 4 t = 8 ± √36t = – √ x = 3 √ x = – 4 x2 – 2 = 14 x2 – 2 = 2 x2 = 16 x2 = 4x = 9 x = ± 4 x=±2 Saknar lösning. Svar: a) Lösningarna är –4, –2, 2 och 4. b) Lösningen är 9. 20 Bla 3c.indb 20 1.1 Algebra och polynom 2012-07-10 09.35 rotekvation Ekvationer där den obekanta förekommer under ett rottecken kallas rotekvationer. Rotekvationer kan lösas med hjälp av kvadrering, vilket dock kan ge falska rötter. 1177 Lös ekvationen √ x – 3 = 5 – x Vi kvadrerar båda leden, löser andragradsekvationen och prövar lösningen. √ x – 3 = 5 – x x – 3 = (5 – x)2 x – 3 = 25 – 10x + x2 x2 – 11x + 28 = 0 x = 5,5 ± √30,25 – 28 x = 5,5 ± 1,5 x1 = 4 x2 = 7 Prövning i den ursprungliga ekvationen: x = 4: VL = √4 – 3 = 1 HL = 5 – 4 = 1 VL = HL x = 7: VL = √7 – 3 = 2 HL = 5 – 7 = –2 VL ≠ HLFalsk rot! En grafisk jämförelse mellan den ursprungliga och den kvadrerade ekvationen visar tydligt att antalet rötter är olika. Svar: Ekvationen √ x – 3 = 5 – x har lösningen x = 4. Lös ekvationerna. 1178a)x4 – 2x2 – 8 = 0 b)x4 – 2x2 – 3 = 0 1179 a)(x + 4) – 16(x + 4) + 63 = 0 2 b)(x2 + 5)2 – 15(x2 + 5) + 54 = 0 1180 Du har ekvationen √ x + 2 = x 1181 Bestäm med två decimalers noggrannhet rötterna till följande ekvationer. a)x4 – 14 x2 + 44 = 0 b)x4 – 6x2 – 1 = 0 1182 Lös ekvationen 13 √x = x + 36 a)genom kvadrering och prövning b)genom att sätta √x = t a)Kvadrera båda leden och skriv resultatet som en andragradsekvation. Lös ekvationerna b)Vilka rötter har ekvationen i a)? 1183a)x2(x + 1) – 64(x + 1) = 0 c)Pröva rötterna i den ursprungliga ekvationen. Duger båda rötterna? d)Vilken lösning har ekvationen √x + 2 = x? b)√3x – 2 + 2 – x = 0 1184a)x – 5√x + 4 = 0 b)(x + 1) – 27√x + 1 + 170 = 0 c)(x2 + 2x – 3)2 + 2(x2 + 2x – 3) – 3 = 0 1.1 Algebra och polynom Bla 3c.indb 21 21 2012-07-10 09.35 Polynom i faktorform Vi har tidigare använt två metoder för att faktorisera polynom. 1. Utbrytning av största möjliga faktor, t ex 4x2 + 12x = 4x ∙ x + 4x ∙ 3 = 4x(x + 3) 5(x + 2) – x(x + 2) = (x + 2)(5– x) 2. ”Omvänd” användning av konjugatregeln och kvadreringsreglerna, t ex 4x2 – 25 = (2x)2 – 52 = (2x + 5)(2x – 5) x2 – 6x + 9 = x2 – 2 ∙ 3x + 32 = (x – 3)2 Vi ska nu visa en tredje metod. Ett nollställe till ett polynom p(x) är ett tal a sådant att p(a) = 0. Om vi har ett polynom i faktorform, t ex p(x) = (x + 2)(5 – x), så kan vi bestämma polynomets nollställen. Polynomet p(x) = (x + 2)(5 – x) har nollställena –2 och 5. nollställe från nollställen till faktorform Omvänt så kan vi faktorisera ett polynom om vi vet samtliga nollställen. Vill vi faktorisera polynomet p(x) = x2 + 2x – 15 så börjar vi med att lösa ekvationen x2 + 2x – 15 = 0 med lösningsformeln. Rötterna är –5 och 3. p(x) = x2 + 2x – 15 = (x – (–5))(x – 3) = (x + 5)(x – 3) Om vi vill så kan vi kontrollera resultatet genom att multiplicera parenteserna. Ett polynom som saknar nollställen kan inte faktoriseras. Ett andragradspolynom p (x) med nollställena a och b kan skrivas Andragradspolynom p (x) = k (x – a)(x – b) i faktorform där k är en konstant. 1185 Faktorisera 18x2 + 12x + 2 Vi bryter ut 2 och använder 1:a kvadreringsregeln ”omvänt”. 18x2 + 12x + 2 = 2(9x2 + 6x + 1) = 2(3x + 1)2 1186 Faktorisera (x + 1)2 – 4y2 Vi använder konjugatregeln ”omvänt”. (x + 1)2 – 4y2 = (x + 1)2 – (2y)2 = (x + 1 + 2y)(x + 1 – 2y) 22 Bla 3c.indb 22 1.1 Algebra och polynom 2012-07-10 09.35 1187 Faktorisera polynomet p( x) = – 4x2 + 24x – 32 Vi löser ekvationen p( x) = 0 genom att bryta ut – 4 och använda lösningsformeln. p( x) = – 4x2 + 24x – 32 = – 4(x2 – 6x + 8) x2 – 6x + 8 = 0 x = 3 ± √9 – 8 x1 = 4 x2 = 2 p( x) = – 4(x – 4)(x – 2) 1188 Bryt ut så mycket som möjligt. a)5x + 25x c) 24h + 4h 3 2 b)4h + 8h2 + 12 d)6hx + 3h2 x 1189 Faktorisera med konjugat- eller kvadreringsregel 81x2 – 16 y2 a)x2 – 49c) b)x2 – 6x + 9d) 16x2 + 8x + 1 1190 Ange polynomets nollställen, dvs lös ekvationen p( x) = 0. a)p( x) = (x + 3)(x – 10) b)p( x) = 5x(x – 4) 1191Du vet att polynomet f ( x) = x2 – 12x + 35 har nollställena 5 och 7. Skriv f( x) i faktorform. 1192 Skriv i faktorform a)p( x) = x2 – 10x + 16 b)g( x) = x – 5x + 6 2 1193 Faktorisera polynomen a)h(x) = 4x2 – 24x + 32 b)p(z) = 6 + 3z – 3z2 c) p( x) = 2x2 – 18 1.1 Algebra och polynom Bla 3c.indb 23 1194Tobbe och Carro ska skriva polynomet p( x) = 3x2 – 24x + 21 i faktorform. Tobbe får p(x) = 3(x + 1)(x + 7) Carro får p( x) = (x – 1)(x – 7) Båda har gjort fel. Förklara vilka fel de gjort. 1195 Skriv två olika polynom som båda har nollställena –10 och 20. 1196 Skriv i faktorform a)f (t) = 4t – 4t2 – 1 b)h(x) = 4x2 + 4x + 4 c) p(x) = –3x2 – 2x + 1 1197 Ett andragradspolynom p(x) har nollställena 1 och 4 och p(0) = –2. Är det sant att p(0) = p(6)? Motivera ditt svar. 1198Tredjegradspolynomet p( x) = x3 + ax2 + bx + c har nollställena –3, 1 och 5. Bestäm a, b och c. 1199 Finn nollställena till polynomet p(x) = x2 – (a + b)x + ab och försök tolka resultatet. 23 2012-07-10 09.35 ✽ Upptäck Aktivitet Pascals triangel Ett polynom är en summa av termer där termernas exponenter är naturliga tal. x 2 y + 2 x 2 + x y är ett tredjegradspolynom i två variabler x och y. Gradtalet ges av den term som har den största sammanlagda exponenten. 1Skriv (x + y)2 som ett polynom. 2Skriv (x + y)3 som ett polynom. Du kan använda sambandet (x + y)3 = (x + y)(x + y)2 = = (x + y)(x2 + 2 xy + y2). 3Skriv (x + y)4 som ett polynom. 24 Bla 3c.indb 24 4Studera resultatet i uppgift 1, 2 och 3. Jämför exponenten i (x + y)n med a)antal termer i polynomet. Vad upptäcker du? b)gradtalet för varje term i polynomet. Vad upptäcker du? 1.1 Algebra och polynom 2012-07-10 09.35 Tabellen nedan visar en del av Pascals triangel. Blaise Pascal (1623 – 1662) var en fransk matematiker, vetenskapsman och filosof som bland annat utvecklade talteorin. Siffrorna i de färgade kvadraterna är koefficienterna till de olika variabeltermerna då vi utvecklar (a + b)n. 1 1 a+ 1 a2 + 1 b 2 ab + a2b + a3 + 1 b2 ab2 + b3 Den översta raden ger (a + b)0 = 1 Den andra raden ger (a + b)1 = a + b Den tredje raden ger (a + b)2 = a2 + 2ab + b2 5a)Skriv av triangeln ovan och fyll i koefficienterna i den fjärde raden. 7a)Jämför den andra koefficienten i varje rad med exponenten i (a + b)n. Vad upptäcker du? b)Utöka triangeln med en femte rad som visar utvecklingen av (a + b)4. c) Förklara hur du kan finna koefficienterna i en rad med hjälp koefficienterna i raden ovanför. 6a)Vilket gradtal får varje term då (a + b) utvecklas och skrivs som ett polynom? 5 b)Utgå från det mönster som du har upptäckt. Vilka är de två första termerna i utvecklingen av (a + b)10? 8Kan vi använda Pascals triangel för att utveckla (a – b)2, (a – b)3, ... ? Vad blir det för skillnad? b)Skriv nästa rad i Pascals triangel. c) Utveckla (a + b)5 d ) Utveckla (a + b)6 1.1 Algebra och polynom Bla 3c.indb 25 25 2012-07-10 09.35 1.2 Rationella uttryck Vad menas med ett rationellt uttryck? rationellt tal rationellt uttryck a där b ≠ 0 kallar vi ett rationellt tal. b 5 13 och – Exempel på rationella tal är 7 9 En kvot av två heltal Ett rationellt uttryck definieras som en kvot av två polynom p(x) q(x) x+5 x2 + 4x + 2 och Exempel på rationella uttryck är x x–2 Ett rationellt uttryck är inte definierat då nämnaren är lika med noll. 1201 Kostnaden K (x) i tusental kr för ett företag att avlägsna x % av förbränningsgasernas föroreningar kan uppskattas vara K (x) = 50 x 100 – x a) Beräkna och tolka K (90). b) Ange definitionsmängden, dvs tillåtna värden på x. 50 · 90 = 450 100 – 90 Det kostar 450 000 kr att ta bort 90 % av föroreningarna. a) K (90) = b) 0 ≤ x < 100, K (x) är inte definierad för x = 100. 26 Bla 3c.indb 26 1.2 rAtionellA Uttryck 2012-07-10 09.35 1202 För vilka x-värden är uttrycket inte definierat? a) 5x – 1 5x 2x x2 – 10 d)2 b) c)2 2 x 2 x + 4 x +1 x – 12 x + 35 a)När x = 0. b) När 2x + 4 = 0 dvs då x = –2. c) x2 + 1 kan inte bli noll. Uttrycket är definierat för alla värden på x. d)x2 – 12x + 35 = 0 1203 Du har uttrycket G(x) = a)Beräkna G(5). x = 6 ± √ 36 – 35 Uttrycket är inte definierat då x = 5 och x = 7. x+7 2x – 8 b)För vilket x-värde är nämnaren lika med noll? 1204 Du har uttrycket G(x) = a) Beräkna G(2). x2 + 3x – 2 3x + 6 b)För vilket värde på x är uttrycket ej definierat? c) Är det sant att G(–3) < G(2)? Motivera ditt svar. 1205 Då Lena försöker beräkna värdet av 2xy för x = 6 och y = –3 uttrycket x + 2y med sin räknare visas ”ERROR” i räknarens fönster. Förklara varför. 1206 För vilka variabelvärden är uttrycken inte definierade? x–6 x–6 c) 2 a) 2 2 x + 10 x 2 x + 10x + 12 b) x–6 2 x – 10 d) 3 2 x2 + 10 2 x – 50 x 1.2 Rationella uttryck Bla 3c.indb 27 1207 Skriv ett rationellt uttryck som a)inte är definierat för x = 7 b)antar värdet 0 för x = 7 c) inte är definierat för x = ± 3 d)är definierat för alla x. 1208 För en lastbil kan bränsleförbrukningen i liter/km beräknas med formeln 1 2 500 + x 250 x där x är hastigheten i km/h. G(x) = a)Hur mycket kostar en färd på 100 mil, om bränslet kostar 16 kr/l och hastigheten är 100 km/h? b)Hur långt kommer vi på samma mängd bränsle, om hastigheten är 50 km/h? 2 x 3 + A kan användas 3x2 3 för att beräkna ett närmevärde till √A, om x är ett lämpligt startvärde. Sätt A = 10. 1209 Uttrycket f (x) = a) Beräkna f (2). Hur nära √10 är det? 3 b)Beräkna f ( f (2)). Hur nära √10 är det? 3 27 2012-07-10 09.35 Förlängning och förkortning förlängning Förlängning innebär att både täljare och nämnare i ett bråk eller ett rationellt uttryck multipliceras med samma tal eller uttryck. 1 5·1 5 = = Förlängning med 5. 2 5 · 2 10 2 x·2 2x Förlängning med x. = = x + 3 x · (x + 3) x 2 + 3x förkortning Förkortning innebär att både täljare och nämnare i ett bråk eller ett rationellt uttryck divideras med en gemensam delare. 6 x 6 x /2 3 x = = Förkortning med 2. 8 8 /2 4 För att se gemensamma delare måste vi ibland faktorisera. 5 x 3 5x · x2 x2 = = Förkortning med 5x. 5x – 10x 5x (x – 2) x – 2 2 enklaste form 1210 Ett bråk eller ett rationellt uttryck som inte kan förkortas är skrivet i enklaste form. Förläng med 3. x–4 2 x 6xc) a) b) 2 x 5 2 x 2 x · 3 6 x = = 5 5·3 15 6 x 6 x · 3 18 x b)6 x = = = 1 1·3 3 x – 4 3 (x – 4) 3 x – 12 c) = = 2 x 3 · 2 x 6 x a) 1211 Förläng så att nämnaren blir 24x. 3 x+3 a) b) 4 6 28 Bla 3c.indb 28 a) 3 3 · 6 x 18 x = = 4 4 · 6 x 24 x b) x + 3 4 x (x + 3) 4 x2 + 12 x = = 6 4 x · 6 24 x 1.2 Rationella uttryck 2012-07-10 09.35 1212 Skriv i enklaste form a) 2 x 3 x5 y2 12 x – 30 b) 2 7 c) 2 15 x y 14 x 3 x + 6 a)Vi faktoriserar och förkortar med 2 och med x. 2 x 2·x 1 = = 14 x2 2 · 7 · x · x 7x b)Vi faktoriserar och förkortar med 3x2 och med y2 . 3 x5 y2 3 x2 · x3 · y2 x3 = = 2 7 2 2 5 15 x y 5 · 3 x · y · y 5 y5 c)Vi faktoriserar och förkortar med 3. 1213 1214 12 x – 30 3(4 x – 10) 4 x – 10 = = 3 x + 6 3(x + 2) x+2 Förenkla om möjligt följande uttryck a) x x2 – 3 x 2 x – 3y b) c) 2 x+x 2 x – 6 6 x y a) x x 1 = = x + x2 x (1 + x) 1 + x b) x2 – 3 x x (x – 3) x = = 2 x – 6 2(x – 3) 2 c) 2 x – 3y Täljaren kan inte faktoriseras. 6 x y Ingen förenkling är möjlig. x y – 2 5 genom att förlänga med 10. Förenkla dubbelbråket x y + 2 5 x y x y 10 – – 2 5 2 5 5x – 2y = x y = x y 5x + 2y 10 + + 2 5 2 5 ( ( 1.2 Rationella uttryck Bla 3c.indb 29 ) ) 29 2012-07-10 09.35 Vi kan bara förkorta ett uttryck om täljaren och nämnaren innehåller gemensamma faktorer. x + 3y kan därför inte förkortas. x VARNING Du frestas väl inte att förkorta och stryka x -termerna? 1215 Förläng med 2. a) 3 x x+3 c) 7 7 4 x–3 b) d) x x 1216 Förläng så att nämnaren blir 15x. 2 x–2 a) c) x 5 x b) 2 2 x + 1 d) 3 x 3 1217 Skriv i enklaste form 28 3 ab3 a) c) 3 18 a b 32 b) 10 x 3 2 x + 2 d) 15 x 2 2 x 1218 Skriv i enklaste form. Börja med att bryta ut. 10 2 x c) a) 5 x + 15 5 x + x2 b) 2 x – 4 x 2 + 4 x d)2 6 x + 8 x + 3 x 1219 Skriv i enklaste form. 30 Bla 3c.indb 30 a) 4 h + h2 h c) h 2 x h + h2 b) 3 h 2 h2 – 4 h d) 3 h + x 3 h – 6 2 x + 2 y 1220 Förklara varför kan förkortas men x+y 2 x + y inte x+y 1221 Vad ska stå i parentesen? (?) 35 x = 28 x y 7y (?) 4 x + 2 b) = 5 10 x + 5 a) c) 3 a x 3 = a x 2 + a2 x (?) 1222 Beräkna värdet för uttrycket 6 y 2 – 8 y om y = 9 9 y – 12 a)före förenkling b)efter förenkling. 1223 Förläng med 12 och förenkla 2 a 2 b – (4 + 1/3) 3 4 a) b) a b (3 – 1/4) + 3 4 1224 Polynomet p(x) beskrivs av formeln p(x) = 6 x 2 – 48 x. Vilket polynom är q(x) om det rationella p (x) kan förenklas till uttrycket q (x) x–8 a) 2b) 3xc) ? 2 x 1.2 Rationella uttryck 2012-07-10 09.35 1225 Förenkla x2 – 9 2 x2 – 98 x 2 – 12 x + 36 a) b) c) 2 x–3 3 x + 21 x – 36 a)Vi faktoriserar med konjugatregeln: x 2 – 9 (x + 3) (x – 3) = =x+3 x–3 (x – 3) b)Utbrytning och faktorisering med konjugatregeln ger 2 x2 – 98 2 (x2 – 49) 2 (x + 7) (x – 7) 2 (x – 7) = = = 3 x + 21 3 (x + 7) 3 (x + 7) 3 c)Faktorisering med ena kvadreringsregeln samt konjugatregeln ger x 2 – 12 x + 36 (x – 6)2 x–6 = = (x + 6) (x – 6) x + 6 x 2 – 36 1226Förenkla a) x2 – 25 x+4 49 – x2 c) b)2 7–x x+5 x – 16 1227 Förkorta så långt som möjligt. a) a+1 2a2 + 4a c) 2 a 2 – 1 a – 4 a 2 + 1 a–b b) d)2 2 a+1 a – b 1228 Förkorta så långt som möjligt. a) 6 + 2 x x 2 + 2 x + 1 c) 2 9 – x x+1 5 x 2 – 5 x 2 – 8 x + 16 b) d) x–1 x–4 1229Förenkla 4 x 2 – 4 x 2 a 2 – 18 b 2 b) 2 a) 2 a – 6 a b + 9 b 2 8 x – 16 x + 8 1230 Beräkna utan räknare värdet för uttrycket 9 – x 2 om x = 2,999. 3–x 1.2 Rationella uttryck Bla 3c.indb 31 7 (9 – z 2) =3+z 21 + 7z och är osäker på om det blev rätt. 1231 Felicia förenklar: Pröva om HL = VL för z = 0 respektive z = 1. 1232 Förenkla så långt som möjligt a) (4 + h)2 – 4 2 h b) 2(3 + h)2 – 2 · 3 2 h 1233 Förenkla genom att förlänga med x. / 4 4 a) – x x + + 4 x x b) 1–x x –1 – 1 (x + h)2 – x 2 genom att h a)först använda kvadreringsregeln 1234 Förenkla uttrycket b)först använda konjugatregeln omvänt. 31 2012-07-10 09.35 Exempel Hur kan vi förenkla uttrycken 3+x 3–x och ? x+3 x–3 3+x x+3 = = 1 x+3 x+3 Uttrycken 3 + x och x + 3 är lika. Däremot är 3 – x inte lika med x – 3. 3–x – x + 3 – 1(x – 3) = –1 = = x–3 x–3 x–3 Vi bryter ut −1 Kom ihåg: Bryt ut –1 1235 b – a = (–1) ∙ (a – b) Förenkla a) 15 – 5 a a 2 – 4 b) a–3 6 – 3 a a) 15 – 5 a 5(3 – a) –5(a – 3) = = = –5 a–3 a–3 a–3 b) a 2 – 4 (a + 2)(a – 2) (a + 2)(a – 2) a+2 a+2 = = = =– 6 – 3 a 3(2 – a) – 3(a – 2) – 3 3 1236 Bryt ut –1 i täljaren. a) 2–x 3 – 2 x – x 2 b) 4 3 Förenkla 8–x 9 – a2 1237a) c) a–3 x–8 20 – 4 y 2 x – 14 b) d)2 y – 25 7–x 10a – 50 (2 a – 1)2 1238a) b) 25 – a 2 1 – 2 a a 2 – 1 36 x 2 – 12 x + 1 1239a) b) 2 a – a 1 – 36 x 2 32 Bla 3c.indb 32 2 x + 1 2 b–a 1240a) b) 1+x a–b 4 x 2 – 4 x + 1 2 x 3 – 8x 1241a) c) 2 2 5 x – 10 x 4x – 2 x 3 b) (12 – 2 x)2 1 – x2 b) x2 – 12 x + 36 (x – 1)2 1242 Bryt ut (– 2) ur parentesen och förenkla a) (4 – 2 x) (4 – 2 x)3 c) x–2 x–2 b) (4 – 2 x)2 (4 – 2 x)6 d) x–2 x–2 1.2 Rationella uttryck 2012-07-10 09.35 Addition och subtraktion lika nämnare Bråk med lika (samma) nämnare kan adderas och subtraheras direkt. 4 2 4+2 6 2 + = = = 9 9 9 9 3 På samma sätt förenklas rationella uttryck med lika nämnare. x 4 x x + 4 x 5 x + = = x+2 x+2 x+2 x+2 olika nämnare Bråk med olika nämnare kan inte adderas eller subtraheras direkt. Först måste vi förlänga så att de får lika (samma) nämnare. gemensam nämnareEn gemensam nämnare är ett heltal eller ett polynom som är delbart MGN med samtliga nämnare i två eller flera bråk eller rationella uttryck. Den minsta (positiva) gemensamma nämnaren betecknas MGN. 5 3 + =___ 6 4 Vilken gemensam nämnare ska vi välja? Vi ska välja ett tal som är delbart med både 6 och 4, t ex 12, 24 eller 36. Om vi väljer MGN, som här är 12, blir beräkningarna enklast: 5 3 10 9 19 + = + = 6 4 12 12 12 1243 a)Beräkna 2 – 5 7 x 1 x + – b) Förenkla – 6 8 24 36 30 a)MGN = 24 ger 2 – 5 7 2 · 24 5 · 4 7 · 3 48 20 21 7 = = – = – – – – 6 8 1 · 24 6 · 4 8 · 3 24 24 24 24 Ta med faktorer b)24 = 2 · 2 · 2 · 3 så att produkten 36 = 2 · 2 · 3 · 3 MGN = 2 · 2 · 2 · 3 · 3 · 5 = 360 blir delbar med 24, 36 och 30. 30 = 2 · 3 · 5 x 1 x x · 15 1 · 10 x · 12 15x 10 12x + – = + – = + – = 24 36 30 24 · 15 36 · 10 30 · 12 360 360 360 = 15x – 12x + 10 3x + 10 = 360 360 1.2 Rationella uttryck Bla 3c.indb 33 33 2012-07-10 09.35 1244 Förenkla 1 2 + 6 3 x MGN: 2 ∙ 3 ∙ x = 6 x Vi förlänger till nämnaren 6 x: 1 2 1 · x 2·2 x 4 x+4 + = + = + = 6 3 x 6 · x 2 · 3 x 6 x 6 x 6 x 1245 a) Lös ekvationenb) Förenkla uttrycket 2 x + 1 2 x 2 x + 1 2 x + + = 6 6 8 6 8 a)MGN: 2 ∙ 2 ∙ 2 ∙ 3 = 24 Multiplicera båda leden (samtliga termer) med MGN 24: 24 (2 x + 1) 24 · 2 x + = 24 · 6 6 8 4(2x + 1) + 3 ∙ 2x = 144 8x + 4 + 6x = 144 14x + 4 = 144 14x = 140 x = 10 b)MGN: 2 ∙ 2 ∙ 2 ∙ 3 = 24 Vi förlänger till nämnaren 24: 2 x + 1 2 x 4(2 x + 1) 3 · 2 x 8 x + 4 6 x + = + = + = 6 8 4·6 3·8 24 24 8 x + 4 + 6 x 14 x + 4 2 (7x + 2) 7x + 2 = = = = 24 24 2 · 12 12 Sammanfattning 34 Bla 3c.indb 34 I en ekvation med rationella uttryck kan vi multiplicera båda leden (samtliga termer) med MGN. Detta ger en enklare ekvation. När vi förenklar ett rationellt uttryck förlänger vi (samtliga termer) till MGN. Detta ändrar inte uttryckets värde. 1.2 Rationella uttryck 2012-07-10 09.35 1246Beräkna/förenkla 1253Vid produktionen av x böcker är den genomsnittliga kostnaden G( x) kr 9 000 x per bok, där G(x) = + 40 + x 30 Hur många böcker tillverkas, om den genomsnittliga kostnaden är 96 kr? 5 1 x x a) + c)+ 8 8 7 3 3 17 2x x b) – d) + 4 8 15 6 1247Förenkla 1 3 2 1 a) + c)+ a a x 2x 3 1 5 1 b) + d) + 4 4 x 3 a 2a 1248 Lös ekvationen. Börja med att multiplicera alla termer med MGN. x x y y a) – = 6 c) – = 5 2 5 6 8 x x x x b) + = 2 d) – 2 = 3 6 3 4 1249 a)Lös ekvationen a)Hur stor del av hela arbetet utför Nora på 1,0 h? b)Hur stor del av hela arbetet gör de tillsammans på 1,0 h? c)Om My ensam klipper gräsmattan på x h, hur stor del av arbetet gör hon då på 1,0 h? d)Ställ upp en ekvation där x kan bestämmas. 3 x – 5 9 – 2 x + =2 4 3 b)Förenkla uttrycket 1254Nora och My klipper en stor gräsmatta. Nora har motorgräsklippare och kan ensam klippa gräsmattan på 4,0 h. My har en vanlig handgräsklippare. Tillsammans kan de klippa hela gräsmattan på 3,0 h. e)Hur lång tid tar det för My att ensam klippa gräsmattan? 3 x – 5 9 – 2 x + 4 3 1250Förenkla a) 2 y+1 3 1 b)2 + + 3 y y y 4 y 1251 Lös ekvationen a) x–2 x–3 = –1 3 2 3 1 b) + =1 x 5 x 4 6 c) + = x x 2 1252 Pi och Bo förenklar uttrycket 1 x+1 – x 2 x Pi: 2·1 x+1 2–x+1 3–x – = = 2·x 2 x 2 x 2 x Bo: 2 x · 1 2 x · (x + 1) – = 2 – (x – 1) x 2 x Båda gör fel! Vilka fel gör de? 1.2 Rationella uttryck Bla 3c.indb 35 35 2012-07-10 09.35 1255 Förenkla 4–x 3 2 a)2 – b) + x x–1 1–x Obs! Parentes. a)MGN = x ger 2– 4 – x 2 · x 4 – x 2 x – (4 – x) 2 x – 4 + x 3 x – 4 = = – = = x 1·x x x x x Vi måste komma ihåg att sätta ut parenteser när vi går över till gemensamt bråkstreck och har uttryck med flera termer! 3 2 3 2 3 2 1 + = + = = – b) x – 1 1 – x x– 1 (–1)(x – 1) x – 1 x – 1 x – 1 1256 Lös ekvationen 2 x 2 2 +1= x+1 x+1 Definitionsvillkor: x ≠ –1 Definitionsvillkoret innebär att x = –1 inte kan vara rot till ekvationen. Multiplikation med MGN ger (x + 1) · 2x2 (x + 1) · 2 + (x + 1) · 1 = x+1 x+1 2 x 2 + (x + 1) = 2 2 x 2 + x – 1 = 0 x2 + 1 1 x– = 0 2 2 √ x =– 1 1 1 ± + 4 16 2 x =– 1 3 ± 4 4 1 2 x2 = –1 x1 = Svar: x = 36 Bla 3c.indb 36 x = –1 är en falsk rot, då den inte uppfyller definitionsvillkoret. 1 2 1.2 Rationella uttryck 2012-07-10 09.35 1257 a) Lös ekvationen 3y – 5 9 – 2y – =0 4 3 3y – 5 9 – 2y b) Förenkla uttrycket – 4 3 1262 Förenkla uttrycket Lös ekvationerna 1258 a) 6 –5 = x x b) 1259 a) x 16 +1= x+4 x+4 b) t+1 3 = +5 t–2 t–2 c) 1 + d) y–3 y+2 – =0 y 4 1 6 = y y2 2 x x – = x–2 2 x–2 1260 Om man vet medicindosen för en vuxen, kan dosen för ett barn beräknas med x · d där d är vuxendosen, y= x + 12 y är barndosen och x är barnets ålder. a) Hur många tabletter bör en fyraåring få, om en vuxen kan ta 6 tabletter? b) Vuxendosen är 1 cl och en pojke rekommenderas att ta 0,5 cl (5 ml). Hur gammal bör pojken vara? 1.2 rAtionellA Uttryck Bla 3c.indb 37 1261 Lös ekvationen x 3 a) – = 1 x–2 x 1263 Lös ekvationen b) 1 1 – =0 x – x2 x 1+x 5–x – x2 – 4 x2 – 4 3 6 =2– x+2 x 1 a 1 – = t–1 t–4 2 har en lösning t = 2. 1264 Ekvationen Bestäm värdet på a och eventuella ytterligare lösningar. 1265 Skriv följande uttryck så enkelt som möjligt. a) 2 1 – a–b b–a c) 2 1 + x2 – 4 2 x – x 2 b) a – 10 a – a–5 5–a d) 6a + 6 4 + a2 – 9 3–a a3 + 1 – a2 till 1 – a. a+1 Är förenklingen rätt? 1266 Johannes förenklar Undersök numeriskt med din räknare eller visa algebraiskt. 37 2012-07-10 09.35 Multiplikation och division Vi repeterar multiplikation och division av tal i bråkform. Multiplikation av bråk 2 5 2·5 1·5 5 · = = = 3 6 3·6 3·3 9 3· 8 3 8 3·8 1·8 8 = · = = = Förkorta om det går innan du multiplicerar. 9 1 9 1·9 1·3 3 Division av bråk 2 Vi får förlänga med vilket tal vi vill. 7 = Vi väljer det tal som 5 ger nämnaren 1. 9 inverterat tal 2 9 2 9 · · 2 9 18 7 5 7 5 = = = · = 5 9 1 7 5 35 · 9 5 Täljare och nämnare 9 5 kallas det inverterade talet till byter plats. 5 9 Produkten av ett tal och dess inverterade tal är 1. 5 9 Att dividera med ger samma resultat som att multiplicera med 9 5 Vi förenklar rationella uttryck på samma sätt. 1267 Förenkla 2 x2 a) · x 6 b) 4 · 2 x2 2 · x2 x a) · = = x·6 x 6 3 b)4 · c) Bla 3c.indb 38 / Obs! Parentes. x + 3 4 (x + 3) 4 x + 12 = = x x x Obs! Parentes. / / x + 1 x + 1 x + 1 x2 (x + 1) · x2 = =x = · 2 x · (x + 1) x x x x + 1 d) 38 / x+3 x+1 x+1 a2 – 4 a + 2 d) c) x x x 2 6 a2 12 a 2 a2 – 4 a + 2 a2 – 4 12 a 2 (a + 2)(a – 2) · 12 a2 2 (a – 2) = · = = 6 a3 · (a + 2) 6 a3 12 a 2 6 a3 a + 2 a 1.2 Rationella uttryck 2012-07-10 09.35 1268 Beräkna utan räknare 2 5 7 2 a) · c)· 3 9 5 21 1 4 3 d)· 18 9 20 b)6 · 1269 Beräkna utan räknare / / / 3 4 16 a) c) 4 4 7 3 b)4 / 16 5 7 d) 3 6 3 1270Förenkla 4 a 1 5 a) · c) 3x · 5 2a 12 x 6 x 14 1 3 x 2 b) · d) · 7 3 x 9 x 10 1271 Skriv på ett gemensamt bråkstreck och förenkla. 2 a 12 a + 3 10 a) · c) · 3 b a 5 a a + 3 b)5 · 2 x + 3 2 x – 3 d) 5 x· 2 x 2 x 1272 Vad är ”dubblan” (dubbelt så mycket) av 5 a) b)a + b 7 c) 1273Förenkla / 2 a x+1 · d) ? 3 b 4 / x x 3x 9 a) c) 4 8 28 b) / / 4 a 2 a 2 12 d) 21 5 15 5 z 1274 Vad är tredjedelen av 5 a) b)a + b 7 c) 2 a x+1 · d) ? 3 b 4 1275Förenkla x y x y x y x y a) · c) 6 3 6 3 / / a b 2 c a b 2 c b) · d) 3 c a b 3 c a b 1.2 Rationella uttryck Bla 3c.indb 39 1276Förenkla y 1 a a)x y c) x a b b / / / / y a a b) x yd) x b 1277 Beräkna värdet för uttrycket a–b b2 · 2 2 om a = 10 och b = 15 a –b b a)före förenkling b)efter förenkling. 1278Förenkla a) / / x2 – x x2 – 1 x–y x2 – x y 2 c) 2 y y x + 2 y x – 4 y2 b)(a – 2) · a a2 – 4 1279Förenkla / a+3 a) (a2 – 9) b / x–1 b)(x 2 – 2 x + 1) 2 3 a – 5a 15 1280 Förenkla dubbelbråket 1 1 – genom att a 3 a)först förlänga de enskilda bråken till MGN b)först förenkla täljaren för sig och nämnaren för sig och sedan dividera. Förenkla. a b 2 4– + 3 2 a b) 1281a) a b 4 – 16 – 2 3 2 a 1 1 a x – – z x x a 1282a) b) z–x x–a a x och undersök om man 2 x + 3 kan bestämma talet a så att f ( f (x)) = x. 1283Låt f (x) = 39 2012-07-10 09.35 1.3 Funktioner Inledning Vi repeterar och utvidgar funktionsbegreppet. Funktion En regel som till varje tillåtet x -värde ger exakt ett y -värde kallas en funktion. Definitionsmängd De tillåtna x -värdena kallas funktionens definitionsmängd. Värdemängd De y -värden vi då kan få kallas funktionens värdemängd. Funktionsregeln kan beskrivas med ord, med en formel, en värdetabell eller en graf. y = f (x) Skrivsättet y = f(x) innebär att y är en funktion av x och f är funktionens namn. Med f(2) menas det y-värde som funktionsregeln ger då x = 2. kontinuerlig funktion Funktioner kan karaktäriseras på olika sätt. De funktioner vars graf kan ”ritas utan att lyfta pennan” kallas för kontinuerliga. Med matematikens språk kan vi säga att en funktion är kontinuerlig i en punkt x om | f (x + h) – f (x)| kan göras godtyckligt litet genom att välja ett tillräckligt litet h. Om detta gäller för alla x i definitionsmängden är funktionen kontinuerlig. Alla polynomfunktioner är kontinuerliga. y y y = f (x ) y = g (x ) x a x b f är kontinuerlig för a ≤ x ≤ b a b g är diskontinuerlig för a ≤ x ≤ b En annan karaktärisering av funktioner kan göras utifrån vilken definitionsmängd de har. De funktioner vars definitionsmängd är heltalen (eller delmängder av heltalen) kallar vi diskreta. I matematiken betyder ordet diskret ungefär detsamma som ”åtskild” eller ”särad”. 40 Bla 3c.indb 40 diskret funktion En diskret funktion kan aldrig vara kontinuerlig eftersom resonemangen med ”godtyckligt litet” respektive ”tillräckligt litet” inte fungerar. 1.3 Funktioner 2012-07-10 09.35 Exempel En handlare säljer äpplen för 20 kr/kg. Funktionen y = 20x beskriver priset y kronor för äpplen som väger x kg. Detta är en kontinuerlig funktion, definitionsmängden är de reella talen större än eller lika med 0. En annan handlare säljer äpplen för 5 kr/st. Funktionen y = 5x beskriver priset y kronor för x st äpplen. Detta är en diskret funktion, definitionsmängden är de naturliga talen. kr kr y 60 15 40 10 y 5 20 x x 1 2 3 1 kg Priset som funktion av vikten. 1301 Låt f( x) = 6x – 5 och g(x) = x2 + 3x. Bestäm a) f (2) c) f (2) – g (2) b) g (–3) d) g (b) – f (b) 1302 Låt f( x) = 3x – 2 och bestäm a) f (a + 1) b) f (a + h) 1303 Låt g(x) = x2 – 3 och bestäm a) g(a – 2) b) g(a + 2) 1304 Priset y kr för att hyra ett par skidor i x dagar beskrivs av funktionen y = 200 + 100 x. Är funktionen diskret eller kontinuerlig? Motivera ditt svar. 1305 Bestäm definitions- och värdemängd för a) y = 2x – 1 c) f( x) = √ x + 3 b) y = x2 d) f( x) = 2 x 1.3 fUnktioner Bla 3c.indb 41 2 3 antal Priset som funktion av antalet. 1306 Funktionen f definieras av formeln 1 f( x) = x–4 a) Rita funktionens graf. b) Ange funktionens definitionsmängd. c) Förklara varför funktionens värdemängd är alla reella tal y ≠ 0. 1307 Låt f( x) = x2 + 3x och förenkla a) f (2 + h) – f (2) h b) f (x + h) – f ( x ) h 1308 En och samma funktion kan beskrivas med olika formler i olika delar av sin definitionsmängd. Funktionen f är definierad på följande sätt: x 2 för x ≤ 1 f ( x) = 2 x + a för x > 1 a) Bestäm f (–2) + f (2) b) För vilket värde på a är funktionen kontinuerlig? 41 2012-07-10 09.35 Historik Hur funktionsbegreppet utvecklats Vår önskan att med hjälp av matematiska modeller beskriva och förstå omvärlden har med tabeller, diagram, formler, ekvationer och grafer lett fram till funktionsbegreppet. I mitten av 1700-talet gav Euler, en mycket produktiv matematiker från Schweiz, en samlad beskrivning av de enkla funktioner som ingår i dagens skolkurser. Euler införde beteckningen f (x) och gav 1734 Leonhard Euler följande definition: (1707 – 1783) Dirichlets definition skiljer sig på två viktiga sätt från Eulers: Funktionsregeln behöver inte vara given med ett algebraiskt uttryck, och varje värde på x ska ge ett värde på y. Den tyske matematikern Georg Cantor skapade på 1870-talet mängdläran som ett beskrivningssätt för all matematik. Cantors funktionsdefinition blir: ”En funktion f( x) är ett algebraiskt uttryck med konstanter och variabler, definierat genom en ekvation eller en graf.” ”Om X och Y är två givna mängder, och om till varje element x i X är ordnat ett bestämt element y i Y, så har vi en funktion från X till Y.” Eulers definition skärptes under nästa århundrade, och 1837 gav den tyske matematikern Dirichlet oss den definition som än idag används: Enligt denna definition behöver inte elementen x och y vara tal. Georg Cantor (1845 – 1918) X ”Om två variabler x och y har ett sådant samband, att när vi ger x ett värde så ordnas till detta automatiskt genom någon regel ett bestämt värde på y, då säger vi att y är en funktion av x.” Y x y BC_K1_3_hist Peter Dirichlet (1805 – 1859) 1 En cirkel med radien 2 ges av ekvationen y2 + x 2 = 22 . a) Beräkna alla värden på y om x = –2, –1, 0, 1, 2. b) Skissa cirkeln i ett koordinatsystem. c) Är detta en funktion enligt Eulers, Dirichlets och Cantors definition? 42 Bla 3c.indb 42 2 Elementen i Cantors definition behöver inte vara tal. Beskriver följande tabell en funktion? a) b) x –2 0 2 4 y 2 –2 2 14 x blå röd grön blå y röd grön blå blå 1.3 fUnktioner 2012-07-10 09.35 Räta linjens ekvation Vi repeterar från kurs 2c. Räta linjens ekvation kan skrivas y = kx + m där k anger lutningen och m anger var linjen skär y-axeln. Linjen y = 2x – 7 skär y-axeln i punkten (0, –7). Bestämning av k ur en graf y y ∆x = 1 ∆y = 3 1 ∆x = 2 ∆y = –3 x 1 x 1 1 k= 3 ∆y = = 1, 5 ∆x 2 k= −3 ∆y = = −3 ∆x 1 k > 0, linjen stiger k < 0, linjen faller En horisontell linje har k = 0 och en ekvation av typen y = 3. En vertikal linje saknar k-värde och har en ekvation av typen x = 3. Formeln för k k= förändringen i y-led ∆ y y –y = = 2 1 förändringen i x-led ∆ x x2 – x1 där x2 ≠ x1. Parallella linjer och vinkelräta linjer Två icke-vertikala linjer med riktningskoefficienter k1 och k2 är ◗◗ parallella om och endast om k1 = k2 (har samma k-värde) ◗◗ vinkelräta om och endast om k1 ∙ k2 = –1 x 1 har k-värdet och är parallell med linjen y = 0,25x + 3 4 4 och vinkelrät mot linjen y = 1 – 4x Linjen y = k-formy = kx + m Räta linjens ekvation 1.3 Funktioner Bla 3c.indb 43 enpunktsform y – y1 = k (x – x1) allmän form ax + by + c = 0 43 2012-07-10 09.35 1309 Linjen L går genom punkterna (–2, 1) och (4, –4). y M a)Beräkna k-värdet för linjen. ( 2, 3) L b)Bestäm ekvationen för den linje M som går genom punkten (–2, 3) och är parallell med linjen L. ( 2, 1) 1 1 a)(x1, y1) = (–2, 1) och (x2 , y2 ) = (4, –4) k= y2 – y1 x2 – x1 k= –4–1 – 5 5 = =– 4 – (–2) 6 6 ∆x = 6 x ∆y = –5 (4, 4) b)Parallella linjer har samma k-värde. 5 Linje M har k = – och går genom punkten (–2, 3). 6 Metod 1 Metod 2 Vi använder y = k x + m. Vi använder y – y1 = k(x – x1). 5 y = 3, x = – 2 och k = – ger 6 5 · (– 2 ) + m 6 3 = – y – 3 = – 5 (x – (–2)) 6 3 = 5 +m 3 y – 3 = – 5 x 5 – 6 3 m = 4 3 y=– 5 x 5 9 – + 3 3 6 5 x 4 y = – + 6 3 y =– 1310 5 y1 = 3, x1 = –2 och k = – ger 6 5 x 4 + 6 3 Ge ett exempel på ekvationen för en rät linje som är vinkelrät mot linjen 6 x + 3 y – 12 = 0. Vi omvandlar den allmänna formen 6x + 3y – 12 = 0 till k-form: 3y = – 6 x + 12 y = – 2 x + 4 k1 ∙ k2 = –1 och k1 = –2 ger k2 = 0,5. Den vinkelräta linjens ekvation kan t ex vara y = 0,5x + 7. 44 Bla 3c.indb 44 1.3 Funktioner 2012-07-10 09.35 1311 Bestäm lutningen k för en linje genom (1, 3) och (–1, 2). 1312 Bestäm en ekvation för linjen genom (3, –2) och med a)k = 4b) k = –3 1313 Rita grafen till a)y = 2 x – 3b) 5 x + 3y – 9 = 0 1314I en glesbygdskommun minskade invånarantalet linjärt under 1990-talet enligt y = 15 000 – 225 x där y är antalet invånare x år efter 1990. a)Ange och tolka funktionens m -värde. b)Ange och tolka funktionens k -värde. 1316 Skriv på allmän form ekvationen för linjen genom punkterna (2, 8) och (5, 10). 1317Mellan temperaturskalorna Fahrenheit (°F) och Celsius (°C) finns ett linjärt samband. Vi vet att 20 °C motsvarar 68 °F och 100 °C motsvarar 212 °F. a)Ställ upp det linjära samband som visar hur y °F kan beräknas för x °C. b)Beräkna med ditt samband hur många °F som motsvarar 0 °C. 1318 Ange en ekvation för den linje som går genom punkten (2, – 5) och är parallell med a)y = – 5x + 3 b)2y – 6x + 12 = 0 y d) 1 x 1 1.3 Funktioner Bla 3c.indb 45 1321 Ange en ekvation för den linje som går genom punkten (1, –4) och är vinkelrät mot a)y = x + 3b) y = – 2 x + 4 1322 Vilka koordinater har punkten B, om lutningen för linjen genom A och B är 5? y y = x2 1 B A (1, 1) x 1 1323 Ställ upp och förenkla b) c)Ställ upp ett linjärt samband mellan ljusets längd f (t ) mm och den tid t timmar som ljuset har brunnit. f (x + ∆ x) – f (x) ∆ x om f ( x ) = a x + b. Tolka ditt resultat. 1319 Bestäm linjens ekvation. y a)Hur långt är ljuset då det har brunnit i 5 timmar? b)Hur lång tid har ljuset brunnit om det är 120 mm långt? 1315 Bestäm en ekvation för linjen genom (–3, 1) och (2, –9). a) 1320 Ett cylinderformat stearinljus har diametern 23 mm och längden 200 mm. Brinntiden är 8 timmar. c) 1 x 1 1324 För en linjär funktion gäller att f(a + 1) = a + 2. Bestäm funktionen på formen y = k x + m. 45 2012-07-10 09.35 Andragradsfunktioner Vi repeterar från kurs 2c. En andragradsfunktion definieras av en ekvation av typen y = 2 x 2 – 12x + 10 och f ( x ) = 8 x – x 2 Allmänt kan en andragradsfunktion skrivas allmän andragradsfunktion f( x) = a x2 + b x + c där a, b och c är konstanter och a ≠ 0. Grafen till en andragradsfunktion y symmetrilinje parabel y = a x2 + b x + c kallas en parabel. symmetrilinje Den har en symmetrilinje som delar kurvan i två delar, som är varandras spegelbilder. Två punkter på kurvan med samma y-värde ligger därför på samma avstånd från symmetrilinjen, se figuren här intill. vertex nollställen x vertex Symmetrilinjen går genom parabelns vertex (vändpunkt) som är en maximieller minimipunkt på grafen. Då ekvationen a x2 + b x + c = 0 skrivs om till p x2 + p x + q = 0 är symmetrilinjens ekvation x = – 2 minimipunktOm a > 0 (t ex y = 3 x2 ) har kurvan en minimipunkt. maximipunktOm a < 0 (t ex y = –1,5 x 2 ) har kurvan en maximipunkt. nollställen Där grafen skär x-axeln är y = 0 x-koordinaten i dessa skärningspunkter kallas funktionens nollställen. Nollställena är reella lösningar till ekvationen ax2 + bx + c = 0. Saknas reella lösningar skär grafen aldrig x-axeln. Där grafen skär y-axeln är x = 0. Grafen skär y-axeln i punkten (0, c). 46 Bla 3c.indb 46 En andragradsfunktion är ett exempel på en polynomfunktion. polynomfunktionEn polynomfunktion definieras som en funktion som anges av ett polynom. I kommande kapitel ska vi studera polynomfunktioner av tredje och fjärde graden. 1.3 Funktioner 2012-07-10 09.35 1325 Undersök andragradsfunktionerna y = x2 – 6 x och y = –3 x2 – 6 x – 6. a) Var skär grafen y- axeln? b) Har funktionen några nollställen? c) Bestäm grafens symmetrilinje. d) Ange koordinaterna för vertex. e) Ange funktionens största/minsta värde. f) Kontrollera dina resultat grafiskt. y = x2 – 6 x y = –3 x2 – 6 x – 6 a) x = 0 ger y = 0. Grafen skär y-axeln i origo. a) x = 0 ger y = –6. Grafen skär y-axeln i punkten (0, –6). b)y = x2 – 6 x x2 – 6 x = 0 x( x – 6) = 0 b) y = –3 x2 – 6 x – 6 –3 x2 – 6 x – 6 = 0 2 x + 2 x + 2 = 0 x = –1 ± √ 1 – 2 Nollställena är x1 = 0 x2 = 6 c)Symmetrilinjen är x = 3 (mitt emellan 0 och 6) c) Symmetrilinjen är x = –1 ( x = – p/2 om x2 + p x + q = 0) d)x = 3 ger y = 32 – 6 ∙ 3 = –9 (3, – 9) är vertex d) x = –1 ger y = –3 ∙ (–1)2 – 6 ∙ (–1) – 6 = – 3 (–1, – 3) är vertex e) x2 – termen är positiv. Funktionen har ett minsta värde – 9 ( y-värdet i vertex). e) x2 – termen är negativ. Funktionen har ett största värde – 3. f) f) 15 Nollställen saknas 0 1 –3 (–1, –3) –4 10 (3, –9) –10 1.3 Funktioner Bla 3c.indb 47 –10 47 2012-07-10 09.35 4 x 1 1326 Figuren visar grafen till en andragradsfunktion. y Nollställen –1 och 2 4 Skriv funktionen i 2 x a)faktorform 1 b)utvecklad form. 2 a)Nollställena –1 och 2 ger f (x) = k (x + 1) (x – 2) Vi avläser f (0) = 4, vilket ger k (0 + 1) (0 – 2) = 4 k ∙ 1 ∙ ( –2 ) = 4 k = –2 f ( x ) = –2 (x + 1)(x – 2) b) f ( x ) = – 2 ( x + 1)(x – 2) = – 2 (x 2 – 2 x + x – 2) = – 2 x 2 + 2 x + 4 1327 Funktionen y = 6 x – x 2 a)Har kurvan en maximi– eller minimipunkt? b)y = 2 x 2 – 4 x – 10 c) Ange kurvans symmetrilinje. d)y = – 2 x 2 – 6 x – 6 e)I vilken punkt skär kurvan y-axeln? f)Skissa först grafen för hand och kontrollera sedan med grafräknare. 1328 Ange funktionens nollställen c) y = – x 2 + 8 x + 9 1331En andragradsfunktion har ett nollställe x = 2 och symmetrilinjen x = –1. Bestäm det andra nollstället. 1332Beräkna var kurvan skär x-axeln och y-axeln. Kontrollera grafiskt. a)f ( x ) = ( x + 3 )( x – 10) a)f ( x ) = –3 x 2 – 3x + 6 b)f ( x ) = 5 x ( x – 4) b)f ( x ) = x 2 + 4 1329 ”Om man har ekvationen för en andragrads funktion så finns det en enkel metod att avgöra om grafen har en maximi- eller minimipunkt. Inga beräkningar behövs och grafen behöver ej ritas.” Förklara denna metod. Bla 3c.indb 48 a)y = x 2 + 4 x + 3 b)Bestäm kurvans nollställen genom att lösa ekvationen 6x – x 2 = 0 d)Bestäm koordinaterna för kurvans vändpunkt. 48 1330Bestäm kurvans eventuella nollställen samt max- eller minpunkt. Kontrollera grafiskt. c) y = 10 x – x 2 d)y = ( x – 4)( x + 1) 1333 Ge ett exempel på en andragradsfunktion som har nollställena a)–1 och 3 b)0 och –10 1.3 Funktioner 2012-07-10 09.35 1334 Figuren visar grafen till andragradsfunktionen y = f( x). y 1 x 1 a) Bestäm f (0). b) Lös olikheten f( x) > 0. c) f( x) = – ( x – a )( x – b ) Bestäm a och b och skriv f( x) i utvecklad form. d) Ge ett exempel på ekvationen för en rät linje som aldrig skär f( x). 1335 Hur ska vi välja a så att kurvan y = x 2 – 8 x – a inte skär x-axeln? 1336 En rät linje skär f( x) = x 2 – 4 där x = –1 och x = 3. 1341 En fotboll sparkas rakt upp i luften. En modell för bollens höjd över marken s ( t ) meter efter t sekunder är s ( t ) = 0,75 + 18 t – 4,9 t 2 a) Beräkna och tolka s(2,5). b) Vilken är bollens högsta höjd? 1342 Skriv andragradsfunktionerna dels i faktorform och dels i utvecklad form. a) y Ange den räta linjens ekvation. x 1337 Funktionen y = (x – 2) + 4 är given. 2 1 –2 a) För vilket värde på x har y sitt minsta värde? b) Vad är funktionens minsta värde? 1338 Skriv två olika funktioner som båda har nollställena –10 och 20. 1339 En andragradsfunktion har en graf med nollställena x = 1 och x = 8. Grafen skär y-axeln där y = 4. Skriv funktionen i faktorform. 1340 Stoppsträckan hos en bil kan beskrivas med funktionen s( v ) = a v 2 + b v där s är stoppsträckan i m vid hastigheten v m/s. Bestäm konstanterna a och b om vi vet att s(100 ) = 90 och s(120 ) = 122,4. 1.3 fUnktioner Bla 3c.indb 49 b) 4 y x –2 6 –18 1343 Ange andragradsfunktionen som har ett (av två) nollställen x = 1 och en minimipunkt (–1, –8). 1344 En andragradsfunktion y = ax 2 + b x + c har endast ett nollställe. Ange ett samband mellan a, b och c. 49 2012-07-10 09.35 Exponentialfunktioner och potensfunktioner Vi repeterar från kurs 2c. Funktioner av typen y = 2 x 3 och f( x) = 500 ∙ x –0,5 är exempel på potensfunktioner. Potensfunktion f (x ) = C ∙ x a , där C och a är konstanter, kallas en potensfunktion. I matematiska tillämpningar där det förekommer någon form av proportionalitet mellan två variabler kan en potensfunktion användas som modell. potensekvation Ekvationen 100x 6 = 200 är ett exempel på en potensekvation. Ekvationen kan skrivas x6 = 2 1 Den positiva roten är x = 2 6 ≈ 1,122 Funktioner av typen y = 5 ∙ 1,5 x och f( x) = 20 000 ∙ 0,85 x är exempel på exponentialfunktioner. Exponentialfunktion f ( x ) = C ∙a x , där C och a är konstanter ( a > 0, a ≠ 1), kallas en exponentialfunktion. I många matematiska tillämpningar har vi en procentuell förändring som är konstant. Detta betyder att förändringsfaktorn är konstant och en exponentialfunktion kan användas som modell. exponentialekvation Ekvationen 3 x = 5 är ett exempel på en exponentialekvation. Logaritmering av båda leden ger x ∙ lg 3 = lg 5 Lösningen är x = 50 Bla 3c.indb 50 lg 5 ≈ 1,465 lg 3 1.3 Funktioner 2012-07-10 09.35 1345 Värdet på en villa ökade från 2,4 miljoner kr till 3,2 miljoner kr under en femårsperiod. Beräkna den genomsnittliga årliga procentuella värdeökningen. Antag att den årliga förändringsfaktorn är x. Vi får ekvationen 2,4 ∙ x 5 = 3,2 3,2 x 5 = 2,4 x = 1 3,2 5 ≈ 1,0592 2,4 Värdet ökade med i genomsnitt 5,9 % per år. 1346 Kevin arbetar med radioaktiva preparat på ett laboratorium. En radioaktiv isotop som han arbetar med avtar exponentiellt enligt funktionen f( t ) = 72,5 ∙ 0,867 t där t är antal år efter 2010 och f ( t ) är mängden i mg. a) Tolka talen 72,5 och 0,867 i formeln. b) Beräkna och tolka f (10). c) När återstår 5,00 mg av den radioaktiva isotopen? a)72,5 betyder att mängden var 72,5 mg år 2010. Förändringsfaktorn 0,867 betyder att mängden minskar med 13,3 % per år. b)f (10) = 72,5 ∙ 0,867 10≈ 17,4 År 2020 återstår 17,4 mg av den radioaktiva isotopen. c) Vi löser ekvationen 72,5 ∙ 0,867 t = 5 5 t 0,867 = 72,5 5 t · lg 0,867 = lg 72,5 5 lg 72,5 t= ≈ 18,7 lg 0,867 1.3 Funktioner Bla 3c.indb 51 Ca 18,7 år efter 2010 återstår 5,00 mg. 51 2012-07-10 09.35 1347 Beräkna f (5). Svara med tre gällande siffror. a)f( x) = 400 ∙ x 1,5 b)f( x) = 400 ∙ 1,5 x 1348 Lös ekvationen. Svara med tre gällande siffror. 3x = 8 a)x3 = 8c) 5 b)2x = 24 d)2 ∙ 5x = 24 1354 A y = 2 √ x 3 x 2 C y = x 2 + x B y = D y = 2 x Vilken eller vilka av funktionerna ovan är en a) andragradsfunktion b) potensfunktion 1349 Vinsten i ett företag är 80 miljoner kr. Ställ upp en funktion som anger vinsten y kr efter x år om vinsten förväntas a)öka med 5 % varje år c) exponentialfunktion? 1355 Figuren visar grafen till en exponential funktion. Bestäm funktionen. b)minska med 5 % varje år. y 1350 En dag analyserade Mikael bakteriehalten i ett vattenprov. Antalet bakterier f( x) = 200 000 ∙ 1,04 x, där x är antalet timmar efter kl. 09.00. a)Beräkna antalet bakterier kl 12.30. b)När är antalet bakterier 500 000? 1351 Under en 20-årsperiod har Emmas årslön trefaldigats. Beräkna den årliga procentuella ökningen om vi förutsätter att den varit lika stor varje år. 1352 Karl köpte aktier. När han tre år senare skulle sälja aktierna hade värdet halverats. x 1 1356 Halten av en luftförorening y gram per m3 i ett rum avtar med tiden t timmar enligt funktionen y = 40 ∙ 0,92 t Med hur många procent minskar halten per dygn? Vilken årlig procentuell minskning mot svarade detta? 1357 För en exponentiell modell y = f ( x ) = C a x gäller att f (0) = 2 och f (1) = 3. Bestäm f (2). 1353 Lufttrycket y millibar avtar med höjden x km över havet enligt funktionen y = 1 013 ∙ 0,887 x 1358I tiokamp för herrar beräknas poängen P( t ) för löpning 1 500 m med potensfunktionen 52 Bla 3c.indb 52 1 a)Hur stort är lufttrycket vid havsnivån? P( t ) = 0,037 68 (480 – t ) 1,85 b)Med hur många procent minskar trycket då höjden ökar med 1 km? där t är tiden i sekunder. c) Beräkna lufttrycket på höjden 8 800 m. b)Vilken poäng ger tiden 4.20,0? d)På vilken höjd är lufttrycket 500 millibar? c) Vilken tid ger 1 000 poäng? a)Vilken poäng ger tiden 4.10,0? 1.3 Funktioner 2012-07-10 09.35 1359 En dator kan sortera N namn på T µs, där T = 1,18 ∙ N 1,18. Hur många namn sorteras på 1 min? 1363 En patient får en injektion på 5,0 mg av ett läkemedel. Man vet att denna mängd avtar exponentiellt med tiden och att halva mängden återstår efter 24 h. 1360 Från år 1995 till 2005 minskade en koloni av måsar från 10 000 till 6 000. Hur många måsar kan vi förvänta oss 2015, om minskningen i procent är densamma varje år? 1361 y När återstår 1,5 mg? 1364 Då kärnkraftverket i Tjernobyl havererade i april 1986 spreds stora mängder radioaktivt material, bl a jod-131 med en halveringstid på 8,0 dygn och cesium-137 med en halveringstid på 30,2 år. Hur länge dröjer det innan aktiviteten reducerats till 1 % av det ursprungliga värdet för Exponentialfunktion a) jod-131 1365 100 b) cesium-137? y Potensfunktion y=C·xa x 1 Figuren visar grafen till y = f ( x ). Beräkna f ( –2 ). 1362 Flora och fauna på isolerade öar har stort intresse inom ekologin. För både växter och djur har forskarna funnit att antalet arter y på öar med olika area x km2 kan beskrivas med potensfunktionen y = c ∙ x a där c och a är konstanter som beror av den aktuella organismen och ögruppen. För fågelarter inom Bismarcksarkipelagen har undersökningar visat att c = 18,9 och a = 0,18. 10 x 1 Bestäm C och a. 1366 Lös ekvationen a) 2x + 1 = –6 2x – 1 b) x lg x = x3 100 Hur stor måste en ö vara för att man rimligen ska finna fler än 100 fågelarter? 1.3 fUnktioner Bla 3c.indb 53 53 2012-07-10 09.35 ✽ Laborera Aktivitet Pendeln Materiel: En pendel (t ex vikt upphängd i 2 m långt snöre), stativ eller annan fästanordning, tidtagarur och tumstock eller måttband (2 m). 1 Svängningstiden (fram och tillbaka) för en pendel beror av pendelns längd. Du ska variera och mäta längden på pendeln, mäta svängningstiden och redovisa resultatet i en tabell. Tips: • Mät längden till kulans/viktens tyngdpunkt. • Låt pendeln göra ganska små svängningar. 3 Välj en pendellängd och beräkna sväng ningstiden med hjälp av din funktion. 4 Bygg en ”klocka”! Hur lång är den pendel som har en svängningstid på exakt en sekund? Gör först en beräkning med hjälp av din funktion. Kontrollera sedan experimentellt. Stämmer det? • Mät tiden för 10 svängningar. 2 Använd räknare/dator med ett kurv anpassningsprogram och anpassa en potensfunktion av typen y = C ∙ a x till dina mätvärden. Låt y vara svängningstiden i sekunder och x pendelns längd i meter. 54 Bla 3c.indb 54 Kontrollera sedan experimentellt. Stämmer det? 5 Det finns en teoretisk formel för en plan, ”matematisk” pendel. Ta reda på denna formel och jämför med din potensfunktion. Kommentera likheter och skillnader. 1.3 Funktioner 2012-07-10 09.35 ✽ Diskutera Aktivitet Sant eller falskt? Diskutera i par eller grupp. Arbeta utan räknare. Sant eller falskt? Motivera svaret! 14 x 2 – 4 kan skrivas som 4( x – 1)(x + 1) 2Summan av två andragradspolynom kan vara ett fjärdegradspolynom. 3x = 3 är en lösning till ekvationen 2 1 + =1 x+1 x–1 4Polynomet p( x ) = (2x – 5)( x + 7) har nollställena 5 och 7. 3 x – 12 är ej definierat då 5Uttrycket 2 x – 10 x = 10. 7y = ( x – 3)( x + 2) är den enda andragrads funktion som har nollställena 3 och – 2. 8√ 98 kan skrivas 7 √ 2 9Om f ( x ) = x – 1 och g ( x ) = x 2 så saknar ekvationen f ( x ) = g ( x ) reella lösningar. 2 10Uttrycket 4 x – 100 är skrivet i enklaste form. x–5 11Funktionen y = x √ x är ett exempel på en potensfunktion. 12 3 x 3 · 3 x 3 · 3 x 3 kan förenklas till 3 x 3. 3 x 3 + 3 x 3 + 3 x 3 6Summan 2 –1 + 2 –1 är dubbelt så stor som produkten 2 –1 · 2 –1. 1 Algebra och linjära modeller Bla 3c.indb 55 55 2012-07-10 09.35 Sammanfattning 1 Algebra och polynom Ekvationer Ekvationen x 2 + p x + q = 0 har lösningarna Polynom och räkneregler p 2 p x = – ± – q 2 2 Exempel: Ekvationer som kan skrivas så att det ena ledet är faktoriserat och det andra ledet är noll kan lösas med nollproduktmetoden. 2x 3 – x2 + 10 är ett tredjegradspolynom med tre termer. Exempel: Konjugatregeln och kvadreringsreglerna: 4x(3x – 15)(2x + 6) = 0 (a + b)(a – b) = a – b 1 x = 0 (a + b)2 = a2 + 2 a b + b 2 2 (3 x – 15) = 0 vilket ger x = 5 (a – b )2 = a2 – 2 a b + b 2 3 (2 x + 6) = 0 vilket ger x = – 3 2 Potenser a x a y = a x + y a b = (a b) x x x a 0 = 1 2 ax = a x – y ay a x a x = b x b a –x = (a x ) y = a x y 1 1 a x a n = √ a n = √ a · √ a = a a≥0 √ a · √ b = √ aba ≥ 0 √ a = aa ≥ 0 √ b b √ x3 = – 3 Ekvationer där den obekanta förekommer under ett rottecken kallas rotekvationer. Rotekvationer kan lösas med hjälp av kvadrering, vilket dock kan ge falska rötter som måste prövas i den ursprungliga ekvationen. Ett andragradspolynom p ( x ) med nollställena a och b skrivs i faktorform Kvadratrötter och absolutbelopp (√ a ) x2 = 5 Ett nollställe till ett polynom p ( x ) är ett tal a sådant att p ( a ) = 0. (2 x )3 · 2 x –1 = 23 · x 3 · 2 · x –1 = 16 x2 2 x1 = 0 Polynom i faktorform Exempel: b≥0 b>0 Exempel: √18 = √ 9 · √ 2 = 3 · √ 2 p ( x ) = k ( x – a )( x – b ) där k är en konstant. Rationella uttryck Vad menas med ett rationellt uttryck? Ett rationellt uttryck definieras som en kvot p(x) q(x) Absolutbeloppet av x, skrivs |x| och definieras som talets avstånd till origo. av två polynom x om x ≥ 0 |x| = –x om x < 0 Ett rationellt uttryck är inte definierat då nämnaren är lika med noll. 56 Bla 3c.indb 56 √ Ett polynom är en summa av termer där variabeltermernas exponenter är naturliga tal. 1 Algebra och linjära modeller 2012-07-10 09.35 Förlängning och förkortning Ett rationellt uttryck som inte kan förkortas är skrivet i enklaste form. Exempel: 5 a 2 5 a · a a = = 15 a 3 · 5 · a 3 Enklaste form 2 x + 8 2 ( x + 4) 2 = = x 2 – 16 ( x + 4)( x – 4) x – 4 Addition och subtraktion Alla polynomfunktioner är kontinuerliga. Grafen till en sådan funktion kan ritas ”utan att lyfta pennan.” En funktion vars definitionsmängd är heltalen (eller en delmängd av heltalen) kan kallas en diskret funktion. Räta linjens ekvation k-formy = kx + m enpunktsform y – y1 = k( x – x1 ) Förläng till MGN vid förenkling. allmän form Exempel: 1 1 3 2 3–2 1 – = – = = 2 a 3 a 6 a 6 a 6 a 6 a Andragradsfunktioner MGN = 6a Multiplicera båda leden med MGN vid ekvationslösning. Exempel: Lös ekvationen 3 2 – =a 2 a 3 a a x + b y + c = 0 En andragradsfunktion kan skrivas y = a x 2 + b x + c, där a ≠ 0 Grafen •har en maximipunkt om a < 0 •har en minimipunkt om a > 0 •skär y-axeln i (0, c) •är symmetrisk kring symmetrilinjen •har nollställen om ekvationen y = 0 har reella lösningar. Potensfunktioner 6 a · 3 6 a · 2 – = 6 a · a 2 a 3 a 9 – 4 = 6 a 2 y = C ∙ x a (C och a är konstanter) a 2 = 5/6 x 12 = 3, x > 0 Exempel: Potensekvationen a = ± √ 5 / 6 har den positiva roten x = 3 1/12 ≈ 1,096 Multiplikation och division Exponentialfunktioner Exempel: a+1 2 a / y = C ∙ a x (C och a är konstanter, a > 0, a ≠ 1) a2 – 1 a+1 2 = = · 2 2 2 a a – 1 (a + 1) · 2 1 = = 2 a (a + 1) (a – 1) a (a – 1) Exempel: Funktioner lg 3 x = lg (15/8) Inledning En funktion är en regel som till varje tillåtet x-värde ger exakt ett y-värde. Lösning av exponentialekvation. 8 · 3 x = 15 3 x = 15/8 x · lg 3 = lg (15/8) x = lg (15/8) ≈ 0,572 lg 3 Definitionsmängden är de tillåtna x-värdena. Värdemängden är de erhållna y-värdena. 1 Algebra och linjära modeller Bla 3c.indb 57 57 2012-07-10 09.36 Kan du det här? 1 Moment Algebra och polynom Begrepp som du ska kunna använda och beskriva Polynom, term och gradtal Potens, bas och exponent •använda potenslagarna med reella exponenter Andragradsekvation •använda lagarna för kvadratrötter Lösningsformeln •lösa andragradsekvationer med olika metoder Nollställe, faktorform Rationellt uttryck Förlängning och förkortning Enklaste form MGN Falsk rot Funktioner •addera, subtrahera, multiplicera och faktorisera polynom Kvadratrot och absolutbelopp Nollproduktmetoden Rationella uttryck Du ska ha strategier för att kunna Funktion Definitions- och värdemängd Kontinuerlig funktion Diskret funktion •lösa ekvationer med hjälp av faktorisering, kvadrering och substitution. •beräkna värdet på ett rationellt uttryck och bestämma de variabelvärden för vilka uttrycket inte är definierat •förlänga och förkorta rationella uttryck •addera, subtrahera, multiplicera och dividera rationella uttryck •lösa ekvationer som innehåller rationella uttryck. •avgöra om en formel, graf och värdetabell beskriver en funktion •avgöra om en funktion är kontinuerlig •använda k-form, enpunktsform och allmän form för räta linjen Andragradsfunktion •bestämma symmetrilinje, nollställen och största/minsta värde för andragradsfunktioner Potensfunktion •lösa potens- och exponentialekvationer Potensekvation •använda linjära-, andragrads-, potensoch exponentialfunktioner i olika tillämpningar. Räta linjens ekvation Exponentialfunktion Exponentialekvation 58 Bla 3c.indb 58 1 Algebra och linjära modeller 2012-07-10 09.36 Diagnos 1 Algebra och polynom 1Utveckla och förenkla 8Lös ekvationen a)(2a + 3b)(2a – 3b) – 2a(2a – 3b) x x x2 1 a) – = 24c) + 2 = x–1 2 8 x–1 b)3(x + h)2 – 3x2 b) 2Förenkla a)a · a + ( 2 a ) –2 –4 –3 2 b)( x – √ 3 ) (x + √ 3 ) 3Beräkna utan räknare a)4 1 + 4 0,5 b) √ 25 + √ 2 · √ 18 4Lös ekvationen x–1 x–2 x 2 16 – + = 3 d) =4 x+4 x+4 2 3 9Förenkla a b 6 b 2 2 – 4 a a) · c) 2 2 a a a b) / / a b 6 b a – 1 6 d) · 2 a 3 4 a + 4 2 Funktioner 10Bestäm ekvationen för den linje som a)3 x (2 x + 6)( x – 1) = 0 a) har k = 4 och går genom punkten (1, 8) b)9 x – 6 x + x = 0 b)går genom punkterna (2, 6) och (3, 4) 3 2 5Skriv polynomet i faktorform a)p(x) = x 2 – 16 x + 60 b)p(x) = –10 x 2 + 50x – 60 c) är parallell med y = 3 x + 7 och går genom (2, 4). 11Rita andragradskurvan (parabeln) y = 2 x 2 – 8 x – 24 Rationella uttryck x+1 6G( x ) = x ( x + 2) a)Beräkna G (–3) b)För vilket eller vilka värden på x är G (x) inte definierat? 7Förenkla 14 x – 7 x x x a) c)+ – 2 x – 1 2 3 12 2 x 2 – 18 x–1 1+y b) d) + x+3 1–x y+1 a)Ange symmetrilinjens ekvation. b)Har kurvan en maximi- eller minimipunkt? c) Ange extrempunktens koordinater. d)Var skär grafen x-axeln? e)Var skär grafen y-axeln? 12Lös ekvationen. Svara dels exakt, dels med ett närmevärde med tre decimaler. a)2 · x 5 = 12 b)2 · 5 x = 12 13Ge ett exempel på en potensfunktion och på en exponentialfunktion för vilken gäller att f( 1 ) = 3. Om du behöver repetera kan du fortsätta med Repetitionsuppgifter på sidan 246. 1 Algebra och linjära modeller Bla 3c.indb 59 59 2012-07-10 09.36 Blandade övningar kapitel 1 Del I 11För vilket värde på talet a har ekvationen x 2 – 10 x + a = 0 rötterna x = 3 och x = 7 ? Utan räknare 1Förenkla så långt som möjligt ( 3 x + 2 )2 – (2 x – 3) 2 2Bryt ut och förenkla 12Förenkla 10 – 2 x 5–x 3Uppgiften är att skriva om uttrycket 13Lös ekvationen 5 x 4 – 8 x – 3 x 4 + 6 x = 0 64 + x 4 Wilma får 16 + x x Joel får 16 + 4 Förklara hur de gjort och vem som har rätt. 1 1 1 4Beräkna 4 2 + 5 2 · 5 2 5För vilka x-värden är inte definierad? 14En rät linje skär grafen till andragrads funktionen y = 4 x – x 2 – 3 där x = 1 och x = 4. Bestäm linjens ekvation. 15Jossan uppskattar att kostnaderna för hennes bil varje år uppgår till 30 000 kr + 15 kr/mil. Anta att Jossan kör x mil under ett år. a)Ställ upp ett uttryck som ger Jossans genomsnittliga bilkostnad per mil. x–2 2 x 2 – 8 x 6Använd konjugatregeln och förenkla (2 a –2 )3 2 a 2 + 2 a 2 s+4 s 2 – 16 b)Jossan beräknar kostnaden till 40 kr/mil. Hur många mil kör hon då på ett år? 7Utveckla eller förenkla a)( x + a ) 2 – ( x – a) 2 b)x (x + 2) 2 – x 3 8Lös ekvationen exakt. a)( x – 1) ( x + 1) = 0 c) 2 x + 4 = 2 x 5 = 6 b)5 · 10 x = 10d) 6 x 9Förklara, med vardagligt språk, vad som menas med att en funktion är kontinuerlig. 10Förenkla 5 3–x 2 5 a) – b) – x+2 x+2 x–2 2–x 60 Bla 3c.indb 60 2 1 Algebra och linjära modeller 2012-07-10 09.36 16För en andragradsfunktion f( x) = a x 2 + b x gäller att f ( –1 ) = –2 och f (1) = 6. Bestäm konstanterna a och b. 17Lös ekvationen x 3 – x (6 x – 5) = 0 18a = √ 3 · √ 15 I vilket av följande intervall ligger talet a ? A 3 ≤ a < 4 D 6 ≤ a < 7 B 4 ≤ a < 5 E 7 ≤ a < 8 C 5 ≤ a < 6 Motivera ditt svar. 19a)Lös ekvationen b)Förenkla 5 1 + –x=0 4 x x 22Beräkna uttryckets värde då x = 3 995 a) x 2 + 10x + 25 b) 2 x 3 – 50 x 2 x 2 – 10 x 23a) Lös ekvationen x+1 x 3 – = x x+1 2 b) Förenkla uttrycket x+1 x – x x+1 24Låt f (x) = 5x2 och förenkla a) f (2 + h ) – f (2) h b) f ( x + h ) – f ( x ) h 25a)Lös ekvationen |x – 5| = 7 b)Lös ekvationen |x + 5| = 7 5 1 + –x 4 x x 20Ge ett exempel på ett rationellt uttryck som inte är definierat för x = 1 och som har värdet 1 då x = –2. 21Andragradsfunktionen f har den graf som visas i figuren. y c) Skriv intervallet –5 < x < 7 med hjälp av absolutbelopp. 26Beräkna 1 1 + om x + y = 4 och x y = 1 x y 27Lös ekvationen a)9 · 32x + 1 = 1 b)x 2/3 – 5 x 1/3 + 6 = 0 4 x 1 5 28Figuren visar grafen till tredjegradsfunktionen y = a x 3 + b x 2 + c x + d y 24 a)Vilken lösning har ekvationen f( x) = 0? b)Ekvationen f( x) = a har endast en lösning. Vilket tal är a ? c) Är det sant att f(11) = 6 ∙ f(0)? Motivera ditt svar. 1 Algebra och linjära modeller Bla 3c.indb 61 x 2 3 8 Bestäm konstanterna a, b, c och d. 61 2012-07-10 09.36 Del II Med räknare 29För det rationella uttrycket K ( x ) gäller att x 2 5 x + 30 Beräkna K(18) – K (14). K( x) = 30Lös ekvationen. Avrunda svaret till tre gällande siffror. a) 3 x + 2 =5 100 b) 3 x 2 =5 x>0 100 c) 2 x 3 =5 100 d) 3 · 2 x =5 100 31I ett avtal från 1997, det så kallade Kyotoprotokollet, förband sig industriländerna att minska sina koldioxidutsläpp med 5,2 % av 1990 års utsläppsmängd före 2012. 32Med en lins kan ett föremål avbildas. Sambandet mellan föremålets avstånd a till linsen, bildens avstånd b till linsen och linsens brännvidd f kallas linsformeln: 1 1 1 + = a b f a)Ett föremål placeras 600 mm framför en kameralins med brännvidden 50 mm. Beräkna bildavståndet. b)Visa att det vänsta ledet i formeln kan a+b skrivas ab 33Andragradspolynomet 6 x 2 + x – 1 kan i faktorform skrivas ( a x + b ) ( c x + d ). Bestäm heltalen a, b, c och d om a < c och b > d. 34Figuren visar grafen till y = x 3 – x 2 – 4x + 4 a)Lös med hjälp av grafen ekvationen x 3 – x 2 – 4x + 4 = 0 y 5 Vilken årlig procentuell minskning motsvarar 5,2 % från och med 1991 till och med 2011? x 1 –2 2 b)Faktorisera polynomet x 3 – x 2 – 4 x + 4. 35Svängningstiden T sekunder för små svängningar hos en plan matematisk pendel med längden l meter kan beräknas med formeln √ l g där g = 9,82 T = 2 π a)Beräkna svängningstiden för en pendel med längden 1,52 m. b)Hur lång är en pendel med svängningstiden 0,75 s? c) Lös ut l ur formeln. 62 Bla 3c.indb 62 1 Algebra och linjära modeller 2012-07-10 09.36 36Jessica löser ekvationen Utredande uppgifter √ x = x – 2 √ x = x – 2 (√ x )2 = ( x – 2)2 •vilka matematiska kunskaper du har visat •hur väl du har förklarat ditt arbete och motiverat dina slutsatser x = x2 – 4 x + 4 •hur väl du har redovisat ditt arbete och genomfört dina beräkningar. x2 – 5 x + 4 = 0 √ 25 16 5 – ± 4 4 2 x= 5 3 ± 2 2 x 1 = 1 Den här typen av uppgifter brukar bedömas efter följande kriterier: på följande sätt: x= 38Du ska undersöka differensen av två bråk. • Beräkna differenserna x 2 = 4 För att kontrollera sin lösning ritar Jessica graferna till y = √ x och y = x – 2 på följande sätt: y 2 1 – 3 2 4 3 – 5 4 9 8 – 10 9 • Beräkna ytterligare några differenser av två bråk som följer mönstret ovan. • Vad upptäcker du? • Bevisa din upptäckt med algebra. 2 39Du ska undersöka polynomen x 2 4 Jessica säger: Jag förstår inte detta! Enligt graferna är x = 4 en lösning till ekvationen men x = 1 verkar inte vara en lösning. Har jag löst ekvationen fel? Vilken lösning har ekvationen √ x = x – 2 ? Förklara för Jessica! 1 37Låt f ( x ) = och förenkla f ( x + h ) – f ( x ) x h 1 Algebra och linjära modeller Bla 3c.indb 63 a 3 – b 3 och (a – b ) (a 2 + a b + b2 ). • Beräkna värdet av de två polynomen då a = 5 och b = 5. • Beräkna värdet av de två polynomen då a = –5 och b = –5. • Beräkna värdet av de två polynomen då a = 7 och b = 3. • Välj två olika negativa värden på a och b och beräkna polynomens värde. • Vad upptäcker du? • Bevisa din upptäckt. • Lös ekvationen (x – 2)(x2 + 2x + 4) = 19 63 2012-07-10 09.36 SVAR OCH LÖSNINGAR Svaren står med svart text. Ledtrådar och lösningar med blå text. 1 1112 a) Grad 3 Motivering: Termen där exponenten är 3 ändras inte. 1104a)8x – 6 b)20a – 22 c)2x 2 + 10x + 12 d)–y + 6 y – 8 2 1105a)x 2 – 16 b) 49 – 4a2 1113 V (x) = –5 000 + 1 120x – 30x 2 Ledtråd: V (x) = I(x) – K(x) 1106a)a2 + 10a + 25 b) x 2 – 18x + 81 c)9x 2 + 24x + 16 d)25 – 60y + 36y2 1107 A = 9a – 7b + 2 B = 7a – 5b + 2 Ledtråd: Summan i diagonalerna skall vara 5a – 3b + 2 1114 y(2,5) – y(2,0) = 0,127 5 Då avståndet från utkastet, räknat längs golvet, ökar från 2,0 m till 2,5 m ökar bollens höjd över golvet med ca 13 cm. 1115a)2x 2 + 2y2 b)4x 1108 a) T ex p(x) = x 2 – 5x + 1 c)2x 3 +2x 2y + 6xy2 – 2y3 1116a)8a +60a + 150a +125 b) T ex p(x) = 3x + x 2 1109 N(140) = 200. Om biljetterna kostar 140 kr kommer 200 personer att se matchen. 1110 a) Uttryckets värde är 0 b) Uttryckets värde är 0. Kommentar: Uttrycket kan förenklas till 8 – 2a. För alla variabelvärden är värdet på ett uttryck före och efter förenkling detsamma. 3 2 b) a2 – b2 – 10b – 25 1117V(q) =75x – 0,3x 2 – 800 Ledtråd: Intäkten I(x) = 90x Förenkla I(x) – K(x) 1118Kostnadsändring (0,4x + 50,2) kr c) x – 6x + 12x – 8 Ledtråd: (x – 2)3 = (x – 2)(x – 2)2 = (x – 2)(x – 4x + 4) 1119Intäkten (60 – x)(3 000 + 100x) kr = = (180 000 + 3 000x – 100x 2 ) kr x = 15 ger maximal intäkt 202 500 kr. Ledtråd: A ntal hyresgäster (60 – x) st som var och en betalar (3 000 + 100x) kr. 0 ≤ x ≤ 60. Max hittar vi t ex grafiskt. d) x 3 – 7x – 4 1120 p (x) = x 2 1111a)–3x 2 + 52 x – 60 b) a – 2ab + b 2 3 252 Bla 3c.indb 252 b) Grad 5 Motivering: Exponenten i termen med högst exponent ökar från 3 till 5. 2 2 1121 p(x) = 5 + 2x – 3x 2 Ledtråd: p(x) = ax 2 + bx + c Ställ upp och lös ett ekvationssystem. 1124a)x 5d) a8 b) x –2e) b –8 c)43x f) b –4 1125 b) 5 + 5 + 5 + 5 = 4 ∙ 5 d)(4a)3 = 43 a3 = 64a3 e) 2 ∙ 23 = 24 5 1126a)10x 12c) x6 m 4 a2 d) x6 b) b4 20 1127 a) 219 Lösning: 2 = 219 2 220 18 b)2 Lösning: 2 = 218 2 1128 a)4a2 b6 Ledtråd: Uttrycket kan skrivas 8 a 3 b3 2ab−3 b)12a9b–3 Ledtråd: Uttrycket kan skrivas 4 a3b−2 9a2 −4 3a b x3 c) 8 d) xn 1129 a) 9 ∙ 10 –2a b) 6 ∙ 10 –a c) 4 · 32x = 4 · 9x Ledtråd: 2 (3x + 3x)2 = (2 · 3 x) d)9 x + 1 Kommentar: Uttrycket kan skrivas på många olika sätt t ex 9 x + 1, 9 · 9 x, och 32x + 2. svar och lösningar 2012-07-10 09.43 34 = 1. 34 För att potenslagarna ska gälla måste 34 – 4 = 30 = 1. 34 1 Vi vet att 7 = 3 . 3 3 För att potenslagarna ska gälla 1 måste 34 – 7 = 3 –3 = 3 . 3 1131a)52x + 2 + 5 –2x 1130 Vi vet att b) a4x + 2 1132a)x = 0,5 Ledtråd: Exponenterna lika ger 5x – 2 = x b) x = 2/3 c) x = –1,5 Ledtråd: 32x = 3 –3 c)3n + 1 b) x d)4 1141a)5 c)4 4m – 2n b)6 1142a)10 c)101,5 d)10 –1,5 b)10 –0,5 1143a)10 c)0,1 d)10 b)10 b) 16 23 x Lösning: 23 x + 4 − 16 = 23 x + 4 − 24 26 x − 23 x 26 x − 23 x d)3 ∙ 10 –1 = 0,3 d) x 1 = 1 x 2 = –9 1146a)x = ± 10 1163a)x = ± 3 b) x=± 5 b) z = 2,5 3 = 4 ∙ 3 = 4 · 3 = 12 32 32 32 = = = 2 16 4 16 eller b) c) x = 0,5 1164a)t1 = –10 – 83 , t2 = –10 + 83 b) x 1 = –6, x 2 = 2 53 , c) x 1 = –0,5 – 4 x 2 = –0,5 + 53 4 1165a)x 1 = –4 x 2 = –10 b) x 1 = 0 x 2 = 0,5 c) x 1 = –3 x 2 = 4 x 3 = –0,5 16 · 2 4· 2 32 16 · 2 2 och 4,5 = = 1166 x== 2,5 = 4 4 4 4 1167a)a = 5,0 32 16 · 2 16 · 2 4· 2 = = = = 2 Accelerationen är 5 m/s2. 4 4 4 4 b) t = 4,3 1149a)1 b)2 x Tiden är 4,3 s. 4 24 (23 x − 1) = 23x = = 3 x 3 x 2 (2 − 1) 2 = 16 3x 2 1150 x = 20 och x = –10 1151a)x = 0 och x = 2 b) x = 2 och x = –2 1152 5 < x < 9 1135a)x = 3 1153|x – 10| ≤ 3 b) x=3 Ledtråd: Skriv om VL till bas 2. a 3 1154a)a 2 b) Ledtråd: Använd Pythagoras sats och lös ut x. c) x = 29,5 d) x = –9 Ledtråd: Skriv om båda leden till bas 3. svar och lösningar x2 = 4 3 x ⋅ 28 3x ⋅ 7 = 8 2 1162a)x 1 = 0 x 2 = –5 1134a)7 · 3x 2 Lösning: = x2 = 3 z2 = –4 1148a) 2 ∙ 3 +3 3 (3 + 1) = x 2 2 + x − 3x 3 3 (3 − 1) x 2 = –5 c) z1 = 12 = 3 c) x 1 = 0 d) x 1 = 1 b) x 1 = 0 b) 70 000 ≈ 264,6 2x 1161a)x = 2,5 c) 2 ∙ 104 b) 5 0,5 b) x=± 5 1145 a) 3 c) a n (a n + 1) 2x ( ( b)3 1147a) 700 ≈ 26,46 b) a 3 (a h – 1) 1156a)x = 0,75 Ledtråd: 0,5 VL kan skrivas a · a b · b 0,5 b) x = 3/8 1144a)7 d) x = ± 50 = ±5 2 1133a)x a(x 2 – 3) 3+ 2x d)10 0,5 c) x=± 5 d) x = 2,5 Bla 3c.indb 253 1136a)3 a 1155a)a – bb) h c)2 ab 1168a)x 2 – 4 = 0 Ledtråd: Utveckla (x – 2)(x + 2) = 0 b) x 2 – 8x = 0 c)6x 2 – 5x + 1 = 0 Ledtråd: Utveckla 6 x – 1 x – 1 = 0 2 3 d) x2 + 4 = 0 ( ) ( ) 1169 a) 79 000 kr b) 535 detaljer Ledtråd: Lös ekvationen K(x) = 0 där x är ett positivt tal. 253 2012-07-10 09.43 1170a)x 1 = 0, x 2 = 2, x 3 = –2 1188a)5x(1 + 5x 2) b) x 1 = 0, x 2 = 5, x 3 = 3 b)4(h + 2h2 + 3) c) x 1 = 1, x 2 = 2, x 3 = –2 c)4h(6 + h) d)3hx(2 + h) 1171 a = – 8 5 c)Nej. b)(x – 3) c)(9x + 4y)(9x – 4y) d)(4x + 1)2 1206a)x = 0 och x = –5 2 1173a)x 1 = –1, x 2 = 8, x 3 = –8 Ledtråd: Faktorisera VL, bryt ut (x + 1). 1190 a) x 1 = –3 x 2 = 10 b) x 1 = 0 x2 = 4 b)x 1 = 3 x 2 = 2, x 3 = – 2 1191 f(x) = (x – 5)(x – 7) Ledtråd: Faktorisera VL, bryt ut (x – 3). 1192a)p(x) = (x – 2)(x – 8) b) g(x) = (x – 2)(x – 3) 1174 x 1 = 0,5k – 1 x 2 = – 0,5k + 1 1193a)h(x) = 4(x – 4)(x – 2) 1178a)x 1 = –2 x 2 = 2 b) p(z) = –3(z + 1)(z – 2) b) x1 = – 3 x2 = 1179a)x 1 = 3 x2 = 5 x2 = 1 x4 = 2 b)x 1 = –1 x 3 = –2 c) p(x) = 2(x – 3)(x + 3) 3 1194 p(x) = 3(x – 1)(x – 7) Tobbe har fel tecken i parenteserna. Carro glömmer faktorn 3. 1180a)x 2 – x – 2 = 0 1195 T ex p(x) = (x + 10)(x – 20) q(x) = 2(x + 10)(x – 20) b) x 1 = 2 och x 2 = –1 c)Nej. Motivering: 2 − 1 ≠ −1 x = –1 är en falsk rot. 1196a)f(t) = –(2t – 1)2 b) h(x) = 4(x 2 + x + 1) c) p(x) = –(x + 1)(3x – 1) d) x=2 1197Nej. Motivering: p( x) = – 0,5(x – 1)(x – 4) p(6) = – 5 1181a)x ≈ ± 3,04 x ≈ ± 2,18 b) x ≈ ± 2,48 1182a)x 1 = 16 x 2 = 81 Båda OK vid prövning. 1198 a = –3 b) x 1 = 16 x 2 = 81 t1 = 4 och t2 = 9 b) x=6 Ledtråd: x = 1 är en falsk rot. 1184a)x 1 = 1 x 2 = 16 b) x 1 = 288 x 2 = 99 c) x 1 = 0 x 3 = –1 + 254 x 2 = –2 5 x4 = –1 – b = –13 c = 15 1199 Nollställen: a och b. Tolkning: Nollställenas summa = = koefficienten för x men med omvänt tecken. Nollställenas produkt = den konstanta termen. (Förutsätter p (x) på formen p(x) = x 2 + px + q.) 1183a)x 1 = –1 x 2 = 8 x 3 = –8 Ledtråd: Faktorisera VL, bryt ut (x + 1). Motivering: G(–3) = G(2) = 2/3 1205Uttrycket är inte definierat för x = 6 och y = -3. För dessa värden får nämnaren värdet 0. 1189a)(x + 7)(x – 7) 1172 5,2 minuter Bla 3c.indb 254 2 x = –2 1204a) b) 3 1203a)6 b)x = 4 b) Uttrycket är definierat för alla värden på x. c) x = –2 och x = –3 d)x = 0 och x = ±5 Ledtråd: Nämnaren kan skrivas 2x(x 2 – 25) 1207a) T ex 2 x x −7 b) T ex x − 7 2x c) T ex 2 x2 − 9 d)T ex 2 x2 + 9 1208a) 8 000 kr Ledtråd: Bränsleförbrukning: G(100) = 0,5 liter/km Bränslemängd: 500 liter b) 125 mil Ledtråd: G(50) = 0,4 liter/km 13 ≈ 2,1666... 6 Differensen är 13 – 3 10 ≈ 0,012 6 1209a)f (2) = 3277 ≈ 2,154 50 1521 Differensen är 2,154 50 – b) f ( f (2)) = 3 10 ≈ 7 · 10 –5 2x + 6 1215a) 6x c) 14 14 8 d) 2x − 6 b) 2x 2x 3x − 6 1216a) 30 c) 15x 15x 5 10 d) 10x 2 + 5x b) 15x 15x svar och lösningar 2012-07-10 09.43 b2 1217a) 7 c) 6a 2 8 x+1 1228a) 2 c) 3− x x+1 2xd) b) x 3 2 1218a) 2 c) x +3 5+ x x+4 x −2 b) d) x +3 3x + 4 1219 a) 4 + h b) Uttrycket kan inte förkortas. 1 c) 2x + h 2h d) 3 1220 2 x + 2 y = 2( x + y ) = 2 x+ y x+ y kan förkortas, då täljare och nämnare har faktorn x + y gemensam. 2x + y och x + y har ingen gemensam faktor. 1221a)140x 2 b)2 c) x+a 1222a)6 b)6 Ledtråd: 2y Förenklat uttryck 3 8a − 6b 1223a) 52 b) 4 a + 3b 33 1224a)3x 2 – 24x 1229a) x 2( x − 1) 1232a) 8 + h 12342x + h ( −1)( x 2 + 2 x − 3) b) 4 1237a) –1 c) –(3 + a) d)– 4 y+5 b)–2 1238a) 1 – 2a 1239a)– b)– 10 5+ a a +1 1 − 6x b) a 1 + 6x 1240a)1 b)1 c)– x + 2 x d)1 + x 1−x b)2x – 16 b)4 1242a)–2 c) –8(x – 2)2 d)64(x – 2)5 b)4(x – 2) 10x 1246a) 6 = 3 c) 21 8 4 3x b)– 11d) 8 10 2a c) a−2 1247a) 1 d) a+b 13 3 x + 1 d) b) 6a 4x svar och lösningar 1250a) 3y + 5 12 + y b) 3y 4 y2 1251a)x = 11 c) x = 4 och x = –1 b) x = 3,2 1252Pi: behöver parentes för att inte få teckenfel, ska vara 2 − ( x + 1) 1− x = ... = 2x 2x Bo:ändrar uttrycket när han bara multiplicerar täljaren med 2x. Vid förlängning måste både täljare och nämnare multipliceras med samma faktor för att inte värdet ska ändras. 1253x = 180 eller x = 1 500 4 5 c) a 2x 1248a)x = 20 c) y = 120 b) x = 4 d)x = 24 1 1 1 + = 3 4 x 1 4 1 b) 3 1 c) x e) 12 h 1257a)y = 3 b) 1258a)x 1 = 1 x 2 = –6 1254a) 1236a) ( −1)( x − 2) 3 c)12x 2 1227a) 1 a −1 b) Uttrycket kan inte förkortas. b) 12 + 2h 2− x 1233a) b) x 2+ x c) 7 + x 2(a + 3b) b) a − 3b 1231Nej. Motivering: z = 1 ger HL = 2 och VL = 4. Den korrekta förenklingen är 3 – z. d)x – 4 12305,999 Ledtråd: Uttrycket kan förenklas till 3 + x 1241a)1 − 2 x 5x 1226a)x – 5 1 b) x −4 Bla 3c.indb 255 b)5(x + 1) b) x + 21 12 1249a)x = 3 d) 17 y − 51 12 b) Saknar lösning. 1259a)x = 6 b) Saknar lösning. c) y1 = 2 y2 = –3 d) x = –2 Ledtråd: x = 2 är falsk rot 1260a) 1,5 tabletter b) 12 år 1261a)x = 6 b) Saknar lösning. 1262 2 x+2 1263x 1 = 4 x 2 = –1,5 1264a = –1 t2 = 7 1265a) 3 1 c) x ( x + 2) a−b b)2 d) 2 a+3 255 2012-07-10 09.43 1266Ja, förenklingen är rätt. Numerisk motivering: De två uttrycken får samma värde för några olika värden på x. T ex då x = 15 får båda uttrycken värdet –14. 1276a)x 2c) 12 a 1 d) b) b x2 3 5 b) d) 4 14 2 5 1270a) c) 5 4 b)4 d) x 30 8 2 1271a) c) b a 10 x − 15 10 x + 15d) b) 2 2x 10 4a 1272a) c) 3b 7 x +1 b)2(a + b)d) 2 1273a)2 84 c) x 6 4 b) d) a 35z 1274a) 2a 5 c) 21 9b a+b x +1 b) d) 3 12 1275a) x2 y2 1 c) 2 18 2 a 2 b2 b) d) 3 6c 2 256 Bla 3c.indb 256 x 2 1282a)– 1 xz b)– 2 4 a+ x ax 1283Ja, a = – 3. 1301a)f(2) = 7 8 b)Definitionsmängd: Alla reella x ≠ 4. c) För stora värden på x (oavsett tecken) ligger y mycket nära 0 men det finns inget x-värde som ger y = 0 (exakt). 1307a) h + 7 b) 2x + h + 3 1308a)f(–2) + f(2) = 8 + a b) a = –1 Motivering: Funktionsvärdena, då x = 1 och då x är ”lite, lite större än 1” ska ligga nära varandra. 1311 b) g(–3) = 0 1 2 c) f(2) – g(2) = –3 1312a)f(x) = 4x – 14 d) g(b) – f(b) = b2 – 3b + 5 b) f(x) = –3x + 7 1302a)3a + 1 6 2 xy Algebraiskt motivering: c) x − 2 y 1278a) x +1 x a 3+ 1 a 3+ 1 − a 2 (a + 1) 2 −a = = a a+1 a+1 b) a+2 a 3+ 1 a 3+ 1 − a 2 (a + 1) − a2 = = a+1 a+1 1 1279a) b) 2(x – 1) a 3+ 1 − a 3 − a 2 1 − a2 b(a − 3) = = = a+1 a+1 3+ a (1 − a)(1 + a) 1280a) b) = = 1−a 5 (1 + a) (2 a + 3 b) a 10 2 b) 1281a) c) 1268a) 2(2 a + 1) (2 a – 3 b) 27 15 21 4 1269a) c) 3 16 y 2 1277a) 3 = 0, 6 b) 3 5 5 1 1 d) b) 3 15 1306a) b) 3a + 3h – 2 1313a) y 1303a)a – 4a + 1 b) a2 + 4a + 1 2 1304Funktionen är diskret. Motivering: Man kan förmodligen bara hyra skidorna en hel dag eller en halv dag. Möjliga x-värden är då: ½, 1, 1½, 2, 2½ … 4 2 x 2 4 2 4 4 b) y 4 1305a)Definitionsmängd: Alla reella x Värdemängd: Alla reella x b)Definitionsmängd: Alla reella x Värdemängd: y≥0 2 2 2 x 2 2 4 1314a)m = 15 000. Antalet invånare 1990. c)Definitionsmängd: x ≥ –3 Värdemängd: y ≥ 0 d)Definitionsmängd: Alla reella x Värdemängd: y>0 1315 y = –2x – 5 b)k = –225. Befolkningen minskar med 225 personer per år. svar och lösningar 2012-07-10 09.43 13163y – 2x – 20 = 0 Ledtråd: k = 2/3 och m = 20/3 9x + 32 eller 5 y = 1,8x + 32 1317a)y = b) 32 °F 1328a)x = –3 och x = 10 1337a)x = 2 b) x = 0 och x = 4 1338T ex f(x) = (x + 10)(x – 20) g(x) = 2(x + 10)(x – 20) 1329Om koefficienten i x 2-termen är positiv så har grafen en minimipunkt. Om koefficienten är negativ så har grafen en maximipunkt. 1318a)y = –5x + 5 b) y = 3x – 11 1319a)y = 3 – 0,5x b) y=x b) Nollställen: x = 1 ± 6 Minimipunkt: (1, –12) b) 17 m (17,28…) Ledtråd: Maximipunkten ligger på symmetrilinjen, x ≈ 1,837. 1320a) 75 mm c)Nollställen: x = –1 och x = 9 Maximipunkt: (4, 25) c) f(t) = 200 – 25t d)Nollställen saknas. 3 3 Maximipunkt: (– , – ) 2 2 1331x = –4 1321a)y = –x – 3 x b) y = – 4,5 2 1332 a)Skär x-axeln där x = –2 och x = 1. Skär y-axeln där y = 6. 1322B = (4, 16) Ledtråd: y = x 2 ger t ex B:s koordinater (b, b2) (b > 1). b)Skär ej x-axeln. Skär y-axeln där y = 4. k = b2 − 1 = b −1 (b − 1)(b + 1) = (b + 1) b −1 b + 1 = 5 ger b = 4. c) Skär x-axeln där x = 0 och x = 10. Skär y-axeln där y = 0. d)Skär x-axeln där x = 4 och x = –1. Skär y-axeln där y = – 4. = 1323Förenkling: f ( x + ∆x ) − f ( x ) = ∆x a( x + ∆x ) + b − (ax + b) = a = ∆x Tolkning: f ( x + ∆x ) − f ( x ) ∆y = = k, ∆ x ∆ x dvs linjen har lutningen a. 1324T ex f (x) = x + 1 1327a)maximipunkt b) x = 0 och x = 6 c) x=3 d)(3, 9) e) (0, 0) svar och lösningar Bla 3c.indb 257 1340s (v) = 0,006v2 + 0,3v 1341a)s(2,5) = 15,125 Efter 2,5 sekunder är bollen 15 meter över marken. b)3,2 h 1339y = 0,5(x – 1)(x – 8) 1330 a)Nollställen: x = –3 och x = –1 Minimipunkt: (–2, –1) c) y = 2x + 2 3 d) y = 11 – 3x b) 4 1333a) T ex y = x 2 – 2x – 3 Ledtråd: Utveckla y = (x + 1)(x – 3) b) T ex y = x 2 + 10x b) y = 1,5(x + 2) (x – 6) y = 1,5x 2 – 6x – 18 Ledtråd: Nollställena –2 och 6 och punkten (0, –18) 1343f (x) = 2(x – 1)(x + 3) = = 2x 2 + 4x – 6 1344b2 = 4ac Ledtråd: Lös ekvationen ax2 + bx + c = 0 med lösningsformeln. Då uttrycket under rottecknet är noll har funktionen endast ett nollställe. 1347a)f(5) = 4 470 b) f(5) = 3 040 1334a)f(0) = –3 1342a)y = –0,5(x – 1) (x – 4) y = –0,5x 2 + 2,5x –2 Ledtråd: Nollställena 1 och 4 och punkten (0, –2) 1348a)x = 2 (exakt) b) 1 < x < 3 c) f(x) = 4x – x – 3 b) x = 1,64 d)g(x) = x Motivering: Ekvationen f(x) = g(x) saknar reella lösningar. c) x = 1,89 2 1335a < –16 Motivering: Ekvationen x 2 – 8x – a = 0 saknar reella lösningar då a < –16. d) x = 1,54 1349a)y = 80 ∙ 1,05x b)y = 80 ∙ 0,95x 1350 a) Ca 230 000 b) Efter ca 23 h (23,36…) 1336f (x) = 2x – 1 257 2012-07-10 09.43 1351 5,6 % Ledtråd: Lös ekvationen x 20 = 3 och tolka svaret som en förändringsfaktor. 1366a)x = lg2/lg(5/7) ≈ –0,485 4 12a)x = 61/5 ≈ 1,431 b) x 1 = 10 x 2 = 100 Ledtråd: Logaritmera båda leden och gör substitutionen lgx = a. b) x = lg6/lg5 ≈ 1,113 1352 20,6 % 1353 a) 1 013 millibar Exponentialfunktion T ex f(x) = 2 ∙ 1,5x Diagnos 1 b) 11,3 % c) 353 millibar (352,6...) 1a)6ab – 9b2 d)5,9 km 2a)5a–6b) x2 – 3 15x 2 + 24x – 5 A och Bc) D 1354a)Cb) 3 a) 6 b)11 22 1355y = 5 ∙ 0,8 4a)x 1 = –3 x 2 = 0 b) x 1 = 0 x 2 = 1/3 x 135686 % (0,864...) 1358a) 882 poäng b) 812 poäng c) 3 min 53,8 s 6a)G(–3) = –2/3 5 x = 0 och x = 4 b) x = 0 och x = –2 6 1360 3 600 måsar Lösning 1: 10 000 · x 10 = 6 000 1 10 x = 0,6 ≈ 0,950 2... Efter 20 år: 1 20 10 000 · ( 0,6 10 ) = = 10 000 · 0,62 = 3 600 Lösning 2: På 10 år minskade antalet måsar med 40 %. Nästa tioårsperiod minskar de med ytterligare 40% . 0,4 ∙ 6 000 = 3 600 1361 f(–2) = 1 600 Ledtråd: Funktionen är f(x) = 400∙ 0,5x 1362 10 000 km2. 1363Efter 42 h (41,68…) Ledtråd: Förändringsfaktorn är b)2(x – 3) 1 s −4 7a)4ax b)4x 2 + 4x 8a)x = 64 8a)x 1 = 1 b) x=5 b) x = lg 2 c) x = -3 Ledtråd: x = 1 är en falsk rot. c) x1 = 1 10a)y = 4x + 4 b) y = –2x + 10 c) y = 3x – 2 9 Funktionens graf kan ritas utan att lyfta pennan. 10a)1 10 a) x=2 40 b)Minimipunkt c) (2, –32) d)( –2, 0) och (6, 0) e) (0, –24) b) 7 x −2 11 a = 21 122a–8 13 x 1 = 0 x2 = 1 Ledtråd: Förenkla ekvationen till 2x4 – 2x = 0 och bryt ut 2x. 10 10 x 2 = –3 d) x=3 a 9a)3b2c) 1 − 2a a −1 a2 d) b) 2 12 11 x 2 = –1 1/5 d) x=8 Ledtråd: x = –4 är en falsk rot. 1 1365C = 20 och a = 1/3 258 3x c) 4 d)0 0,5 24 ≈ 0,971 5... b) 201 år 3 Joel har dividerat både 64 och x med 4, vilket är rätt. Wilma dividerade bara 64. 4 7 7 a)7 1364a) 53 dygn x3 = 1 Blandade övningar kapitel 1 b) p(x) = –10(x – 2)(x – 3) 13593,39 ∙ 106 b)6xh + 3h2 5a)p(x) = (x – 6)(x – 10) 1357f(2) = 4,5 Bla 3c.indb 258 13 Potensfunktion: T ex f(x) = 3 ∙ x0,5 14 y = –x + 1 Ledtråd: Skärningspunkterna är (1, 0) och (4, –3) 15 a) 30 000 + 15x x b) Hon kör 1200 mil. svar och lösningar 2012-07-10 09.43 16 a = 2 och b = 4 Ledtråd: Villkoren ger ekvationssystemet a – b = –2 a+b=6 17 x 1 = 0 x2 = 1 x3 = 5 18 a ligger i intervallet D. Motivering: a = 45 vilket är lite mindre än 7 eftersom 7 = 49 . 19a)x = ±1,5 9 − 4x 2 b) 4x 20 2x + 1 x−1 21a)x = 1 och x = 5 c) Nej, det är inte sant. Motivering: f(x) = 0,8(x – 1)(x – 5) f(11) = 48 och 6 ∙ f(0) = 24 22 a) 16 000 000 Ledtråd: Uttrycket kan skrivas (x + 5)2. b) 4 000 Ledtråd: Förenkla uttrycket så långt som möjligt. x2 = 1 2x + 1 b) x(x + 1) 24 a) 20 + 5h Ledtråd: f(2 + h) = 5 ∙ (x + h)2 = = 5x 2 + 10xh + 5h2 b)10x + 5h 25a)x 1 = –2 x 2 = 12 b) x 1 = –12 x2 = 2 c)|x – 1| < 6 svar och lösningar Bla 3c.indb 259 1 1 + =4 x y Ledtråd: Skriv om uttrycket som ett rationellt uttryck. 27 a) x = –1,5 Ledtråd: Skriv båda leden som ett uttryck med basen 3. b) x1 = 8 x 2 = 27 Ledtråd: Gör en substitution. Sätt x 1/3 = a så får du en andragradsekvation med a som variabel. 36 Ekvationen har endast en lösning x = 4. Förklaring: Då denna ekvation kvadreras får vi en ny ekvation som har en annan lösning än den ursprungliga. Rötterna till denna nya ekvation måste prövas i den ursprungliga ekvationen. Prövningen visar att x = 1 är en falsk rot. 37– 1 x(x + h) 29 K(18) – K(14) = 0,74 1 38 •2 – 1 = 6 3 2 4 – 3 = 1 5 20 4 9 8 = 1 – 10 9 90 30a)x = 166 (exakt) 28 a = 0,5 b = –4,5 och d = 24 b) a = –3,2 Ledtråd: f(x) = 0,8(x – 1)(x – 5) Värdet på a är detsamma som minimipunktens y-koordinat, vilket innebär att a = f(3). 23a)x 1 = –2/3 26 c=1 •T ex 6 – 5 = 36 – 35 = 1 6 7 42 42 42 b) x = 12,9 Ledtråd: 500 3 c) x = 6,30 x = d) x = 7,38 Ledtråd: Skriv ekvationen 2 x = 500/3 och logaritmera båda leden. 31 Ca 0,25 % 32 a) 54 mm (54,54…) b)Lösning: 1 1·b 1·a + = 1 + = b a·b b·a a = b + a = a + b ab ab ab x2 = 1 x3 = 2 b) x 3 – x 2 – 4x + 4 = = (x + 2)(x – 1)(x – 2) 35 a) 2,47 sekunder b) 14,0 cm 2 c) l = gT 2 4π •Ledtråd till ett bevis: Differenserna följer mönstret x+1– x x+2 x+1 där x är ett positivt heltal. Visa att uttrycket kan förenklas 1 till (x + 2)( x + 1) 39 •Värdet av båda polynomen är 0. 33 a = 2, b = 1, c = 3 och d = –1 Ledtråd: Alla talen är heltal. a ∙ c = 6 och b ∙ d = –1. 34a)x 1 = –2 •Differensen är ett bråk med täljaren 1 och med en nämnare som är produkten av de två bråkens nämnare. •Värdet av båda polynomen är 0. •Värdet av båda polynomen är 316. •Om t ex a = –2 och b = –11 så är värdet av båda polynomen 1 323. • Polynomen verkar vara två olika sätt att skriva samma uttryck. •Ledtråd till bevis: Visa att utrycket med de två parenteserna kan förenklas till det andra uttrycket. • x = 3 Ledtråd: Enligt beviset kan VL skrivas x 3 – 23 . 259 2012-07-10 09.43 KÄLLFÖRTECKNING till bilder Siffrorna anger sida och bildens placering på sidan Foton: Heikne, Hans 24, 49, 54, 92, 103, 105, 107, 126, 161, 179, 185, 206, 221, 234 IBL Bildbyrå AB, Stockholm Abad, Thomas 116 AGE fotostock 6-7 Ardea 109 Bachmann 163 Beeker, Henry 204-205 Buwon, Park 69:1 Brissaud, Eric 10 Broborn, Lennars 115 Brooker, Peter 191 Cary, Liane 236 Cavalli, Angello 112 Cheadle, Chris 71 Cumming, Ian 242 Datacraft 188 Didillon, Frédéric 35 Dinodia 17 Edwards, Lisa 171 Ewing, David 108 Eyevine/ Xinhua 89 Fine Arts Images 229 Forsberg, Jonas 132 Forsberg, Peter Erik 128-129 Fotosearch 55 Furrer 190 Gelevachuk, Bazil 45 Glowimages 41 Hasselberg, Daniel 225 Hamblin, Mark 69:2 Hermes 149 Janes, EA 73 Lilja, Theo 75 Malmö Museer 156 Mangil, Kim 70 McDonald, Dennis 26 McGouey, Robert 87 Meireis, Christophe 122 Nature PL 53 Quick, Peo 177 Rex Features 196 288 Bla 3c.indb 288 Rhösman, Björn 110 Ribeiro, Alf 62, 189 Ripoll, Eduardo 60 Scholey, Peter 37 Sience Photo Library 19, 95, 165, 235 Smith, Wendy 117 Strauss, Andreas 182 Usher, Regina 101 UPI 64-65 Varney, Jim 166 Weigel, Armin 201 Widman, Peter 82 Wijnands, Jochem 199 Zerla, Walter 11 Åke Lindaus samling 187 Illustrationer: Hesselstrand, Johan Matematiska illustrationer: Karlsson, Mats register 2012-07-10 09.44