PRELIMINÄÄRIKOE Lyhyt Matematiikka 4.2.2015
Transcription
PRELIMINÄÄRIKOE Lyhyt Matematiikka 4.2.2015
PRELIMINÄÄRIKOE Lyhyt Matematiikka 4.2.2015 Vastaa enintään kymmeneen tehtävään. Kaikki tehtävät arvostellaan asteikolla 0-6 pistettä. 1. a) Sievennä 2 x( x 3) 2( x2 x). b) Ratkaise yhtälö 5( x 4) 5 ( x 4). c) Laske erotuksen 32 31 tarkka arvo. Anna tulos murtolukuna. Ratkaisu a) 2 x( x 3) 2( x2 x) 2 x2 6 x 2 x2 2 x 4 x. b) 5( x 4) 5 ( x 4) 5x 20 5 x 4 4 x 11 11 3 x 2 . 4 4 1 1 c) 32 31 2 3 3 1 1 1 3 2 . 9 3 9 9 9 Vastaus a) 4x b) x 2 3 4 c) 1p +1p 1p +1p 1p +1p 2 9 2. a) Suorakulmaisessa kolmiossa sivujen pituudet ovat 9 cm, 40 cm ja 41 cm. Laske kolmion pienimmän kulman suuruus asteen tarkkuudella. b) Suora kulkee pisteiden A (10, 20) ja B (30, 4) kautta. Määritä suoran kulmakerroin. c) Kuinka monella eri tavalla viidestä opiskelijasta voidaan valita kolmen opiskelijan ryhmä? Ratkaisu a) Sivu 9 cm on lyhin, joten sen vastainen kulma on pienin. 9 Täten sin . 1p 41 +1p 12,68038349 13 . b) x 30 (10) 40 ja y 4 (20) 24. 1p y 24 3 k . +1p x 40 5 5 c) Käytetään kombinaatioita 10. Laskimen nCr-näppäin. 1p+1p 3 3 Vastaus a) 13 b) c) 10 5 3. a) Luvun ja luvun neliön summa on 6. Määritä kyseinen luku. b) Olkoon f ( x) 2 x( x 6). Ratkaise yhtälö f ( x) 3 0. c) Geometrisen lukujonon toinen termi on 3 ja kolmas termi on 6. Määritä lukujonon ensimmäinen termi. Ratkaisu a) Saatu x x2 6 x2 x 6 0 ja huomattu, että II-asteen ratkaisukaava 1 1 4 1 (6) 1 5 x 2 tai x 3. 2 1 5 b) f ( x) 2 x( x 6) 2 x2 12 x f ( x) 4 x 12. 15 3 Täten yhtälö 4 x 12 3 0 x 3 . 4 4 a 6 c) Jonon suhdeluku q 3 2. a2 3 a 3 1 a1 2 1 . q 2 2 3 1 Vastaus a) x 2 tai x 3 b) x 3 c) 1 4 2 1p 2 Täten x +1p 1p +1p 1p +1p 4. Teräsputken pituus on 12 m ja poikkileikkauksen ulkohalkaisija on 8 cm ja sisähalkaisija 6 cm. Laske a) Teräsosan tilavuus litroina. Anna tulos litran tarkkuudella. b) Putken paino, kun teräksen tiheys on 7800 kg/m3. Anna tulos kymmenen kilon tarkkuudella. Ratkaisu a) Ulkosäde 8 ru cm 4 cm 0, 4dm Ulkotilavuus Vs ru 2 h (0, 4 dm) 2 120dm 60,31857895 dm3 . 2 1p Sisäsäde 6 rs cm 3 cm 0,3dm Sisätilavuus Vs ru 2 h (0,3 dm) 2 120dm 33,92920066 dm3 . 2 Teräsosan tilavuus V Vu Vs 26,38937829 dm 26,38937829 litraa 26 l. 3 b) Massa on tiheys tilavuus Täten massa m 7800 kg/m3 0,02638937829 m3 205,8371507 kg 210 kg. Vastaus a) 26 l b) 210 kg +1p +1p 1p +1p +1p 5. Hedelmäkorissa on 3 omenaa, 4 päärynää ja 5 mandariinia. Pikku Kalle valitsee umpimähkäisesti kaksi hedelmää. Millä todennäköisyydellä a) hän saa ainakin yhden omenan, b) molemmat hedelmät ovat samaa lajia? Anna tulokset murtolukuna. Ratkaisu a) P("ainakin yksi omena") 1 P("ei yhtään omenaa") 1p 1 P("kumpikin muu kuin omena") 9 8 5 1 . 12 11 11 +1p+1p b) Hedelmät joko omenia tai päärynöitä tai mandariineja. P("kysytty") P("o ja o tai p ja p tai m ja m") 3 2 4 3 5 4 . 12 11 12 11 12 11 38 19 . 132 66 5 19 Vastaus a) b) 11 66 1p +1p +1p 6. Kalle suunnitteli saunan remonttia. Budjetin mukaan palkkakulut ovat 40 % kokonaiskuluista ja materiaalikulut 45 % kokonaiskuluista. Palkat nousivat 2,5 %, mutta materiaalikulut laskivat 8 %. Kuinka monta prosenttia saunan rakennuskulut muuttuivat, kun muut kustannukset säilyivät ennallaan? Anna tulos prosentin kymmenyksen tarkkuudella. Ratkaisu Olkoon alkuperäiset arvioidut kokonaiskulut a, tällöin palkkakulut 0, 4 a 1p Tällöin materiaalikulut 0,45a ja muut kulut a 0, 4 a 0, 45 a 0,15 a +1p Uudet palkkakulut 1,025 0, 4 a 0, 41a ja uudet materiaalikulut (1 0,08) 0, 45 a 0, 414 a +1p+1p Uudet kulut yhteensä 0, 41a 0, 414 a 0,15 a 0,974 a +1p Täten kulut ovat laskeneet 100% 97, 4% 2,6%. +1p Vastaus Laskeneet 2, 6% 7. Konserttisalin kolmannella penkkirivillä on 60 paikkaa, neljännellä 63 paikkaa, viidennellä 66 paikkaa ja jne. Neljänneksi viimeisellä rivillä on 117 paikkaa. a) Montako penkkiriviä salissa on yhteensä? ( 4p) b) Montako paikkaa salissa on yhteensä? ( 2p) Ratkaisu a) a3 60, a4 63 ja a5 66 d a5 a4 a4 a3 3, joten jono on aritmeettinen. Yleinen termi an a1 (n 1)d a1 a3 2d 60 2 3 54. 4. viimeisellä rivillä 117 paikkaa, siten 2. viimeisellä 117 2 3 123 paikkaa, joten viimeisellä rivillä 123+3=126 paikkaa. Yleinen termi an a1 (n 1)d 126 54 (n 1) 3 1p +1p +1p 72 (n 1) 3 : 3 n 1 24 n 25 Rivejä siis 25 b) Aritmeettisen summan nojalla S25 25 54 126 2 +1p +1p 2 250. +1p Vastaus a) 25 b) 2 250 8. Olkoon funktio f ( x) 2 x3 3x 2 12 x 1. a) Muodosta funktion derivaatan merkkikaavio ja funktion kulkukaavio. b) Määritä funktion ääriarvot. c) Hahmottele funktion kuvaaja. Ratkaisu a) Derivaatta f ( x) 6 x 2 6 x 12. (6)2 4 6 (12) 6 18 x 2 tai x 1. 26 12 Derivaatan kuvaaja on ylöspäin aukeava paraabeli, joten saadaan derivaatan merkkikaavio ja siten myös funktion kulkukaavio Derivaatan nollakohdat: x 6 + + f väh kasv f kasv 2 1 b) Kulkukaavion nojalla x 1 on maksimikohta ja x 2 on minimikohta. Vastaavat y arvot: f (1) 2 (1)3 3 (1)2 12 (1) 1 8 maksimiarvo f (2) 2 23 3 22 12 2 1 19 minimiarvo c) 1p +1p 1p +1p +1p+1p Vastaus b) f (1) 8 maksimiarvo, f (2) 19 minimiarvo 9. Pienillä kulman arvoilla tangenttifunktion arvot kasvavat lähes suoraviivaisesti. Arvioi lineaarisen mallin avulla tan 2,3 , kun käytetään näitä likiarvoja. tan1 0,0175 ja tan 3 0,0524. Vertaa laskimen antamaan tulokseen. Ratkaisu Lineaarinen malli tarkoittaa, että pisteet (1;0,0175) ja (3;0,0524) ovat samalla suoralla. Suoran yhtälö on muotoa y kx b 0, 0175 1 k b Saadaan yhtälöpari 0, 0524 3 k b 0, 0175 k b Kertomalla ylempi yhtälö (1) : llä saadaan yhtälöpari 0, 0524 3k b 1p +1p Laskemalla yhtälöt puolittain yhteen saadaan 2k 0,0349k k 0,01745 Tällöin b 0,0524 3 0,01745 0,00005 Malli on siis y 0,01745x 0,00005 Täten tan 2,3 y(2,3) 0,01745 2,3 0,00005 0,040185 0,0402 Laskimen mukaan tan 2,3 0,040164149 . Täten tulokset ovat 3 merkitsevän numeron tarkkuudella samat. +1p +1p +1p +1p Vastaus tan 2,3 0,0402 . Tulokset ovat 3 merkitsevän numeron tarkkuudella samat 10. Kymmenottelussa pituushypystä saatava pistemäärä p lasketaan kaavasta p 90,5674 5 (s 2, 2)7 , missä s on hyppytulos metreinä. Vastaavasti 100 m juoksusta saatava pistemäärä lasketaan kaavalla P 25,4348 (18,00 x)1,81 , missä x on sähköisesti mitattu juoksutulos sekunteina. Molempien kaavojen antamasta pistemäärästä otetaan vain kokonaisosa ilman pyöristystä. a) Kalle hyppäsi tuloksen 7,23 m ja juoksi 100 m aikaan 10,83 s. Laske Kallen saamat pistemäärät. b) Kalle arvioi pystyvänsä parantamaan entistä ennätystään ( 10,70 s) 100 m juoksussa 2,1 %. Montako pistettä 100 m juoksusta saatava pistemäärä tällöin kasvaisi verrattuna entiseen ennätykseen? c) Millä tuloksella saadaan kymmenottelussa pituushypystä 1000 pistettä? Ratkaisu a) pituus: p 90,5674 5 (7, 23 2, 2)7 869, 2947951 869. 100 m: P 25, 4348 (18,00 10,83)1,81 899,3277591 899. b) uusi ennätysaika (1 0,021) 10,70 10, 4753 10, 48. Uusi pisteluku P2 25, 4348 (18,00 10, 48)1,81 980,3533... 980 ja 1p +1p +1p Vanha pisteluku P1 25, 4348 (18,00 10,70)1,81 929,0577... 929. Pisteet kasvoivat P2 P1 980 929 51 pistettä 1000 5 c) 1000 90,5674 5 ( s 2, 2)7 ( ) ( s 2, 2)7 ( tai muuta järkevää) 90,5674 1000 5 ) s 7, 759299494 7, 76 m. 90,5674 Vastaus a) pituus 869 ja sata metriä 899 b) 51 c) 7,76 m s 2, 2 7 ( +1p +1p +1p 11. Maan päällä tasaisella hiekkakentällä makaa kyljellään 3 000 litran öljysäiliö, joka on suoran ympyräpohjaisen lieriön muotoinen. Säiliön pituus 3,2 m. Mittatikulla selvitettiin, että öljyn pinta on 40 cm korkeudella pohjasta. Kuinka monta litraa öljyä säiliössä on? Ilmoita tulos kymmenen litran tarkkuudella. Ratkaisu Öljymäärän tilavuus Vö liroina saadaan kaavasta Vö Ahp , missä A on ympyräsegmentin pintaala neliödesimetreinä ja hp 32 dm. Kuvio 1p +1p Toisaalta V r 2 h r V h 3000 dm3 5, 462742153 5, 46 dm. 32 dm Kuvion merkinnöillä h r 4 1, 462742153 ja x2 r 2 h2 x 5, 263262983 dm. h Kuvion merkinnöillä kolmiosta OAB: cos 74, 46856574 . r 2 2 x h 74, 46... Asegm r 2 5, 4622... 5, 263... 1, 462... 31,086147 dm 2. 360 2 180 3 Vö 31,086147 32 dm 994,7812703 dm3 994,7812703 litraa 990 litraa. +1p +1p +1p +1p Vastaus 990 litraa 12. Junan A pituus on 80 m ja sen nopeus on 20 m/s ja junan B pituus on 60 m ja nopeus on 108 km/h, ajavat vierekkäisiä raiteita pitkin vastakkaisiin suuntiin. Kuinka pitkän ajan junat ovat osittain vierekkäin? Ratkaisu Ohitusvaiheen aikana junat kulkevat 80 m 60 m 0,140 km. Junan A nopeus on 20 3,6 72 km/h ja se kulkee t tunnissa matkan 72t. Matkoista saadaan yhtälö 72t 108t 0,140 0,140 7 t 0,000777...tuntia 180 9000 7 3600 2,8 sekuntia. Tämä tarkoittaa ajassa 9000 Vastaus 2,8 s 1p +1p +2p +1p +1p 13. Kiinan autokannan arvioidaan kasvavan 100 % vuosikymmenessä. Autokannan suuruus oli arviolta noin 80 miljoonaa autoa vuonna 2010. a) Esitä malli, joka kuvaa tätä autokannan kehitystä. b) Piirrä mallin kuvaaja vuosille 2010-2015. c) Montako prosenttia autokanta kasvoi aikavälillä 2005-2009, jos oletetaan mallin pätevän koko tarkasteluvälillä? Anna tulos prosentin tarkkuudella. Ratkaisu a) Jos autokanta tulee vuodessa k-kertaiseksi, niin se tulee kymmenessä vuodessa k 10 kertaiseksi. Täten saadaan yhtälö k10 80 milj 160 milj , josta k 10 1p 2 1,071773463 . Autojen määrä on siten t vuoden kuluttua f (t ) 1,07177t... 80 milj b) Vuosi 2010 f (5) 1,071775... 80 milj 113,137... milj c) Vuosi 2005 f (5) 1,071775... 80 milj 56,5685... milj Vuosi 2009 f (1) 1,071771... 80 milj 74,6426... milj 74, 64263929 56,56854237 Kasvu on siten prosentteina 100% 31,950...% 32%. 56,56854237 Vastaus a) f (t ) 1,07177t... 80 milj b) 32 % +1p + 2p +1p +1p 14. a) Kalle sai viikkorahaa 4,5 euroa vuonna 2013. Hänen isänsä Simo sai vastaavasti viikkorahaa 8 markkaa vuonna 1983. Kumman viikkoraha oli ostovoimaltaan suurempi, jos inflaatiota mitataan elinkustannusindeksillä, joka oli arvoltaan 865 vuonna 1983 ja 1890 vuonna 2013 ja 1 euro= 5,94573 mk? b) Taloustieteilijät arvioivat, että rahan ostovoima laskee kahdessa vuodessa 4,2 %. Kuinka suureksi inflaatio on arvioitu tällä aikavälillä. c) Erään opettajaryhmän palkka oli 2860 €/kk vuonna 2006 ja vastaavasti 2905 €/kk seuraavana vuonna. Laske kuluttajahintaindeksin avulla, kuinka paljon palkka oli muuttunut reaalisesti. Käytä oheista taulukkoa. Vuosi 2000 2006 2007 Kuluttajahintaindeksi 100 108,1 110,8 Ratkaisu a) Inflatoidaan viikkorahat vuoteen 2013 ja muutetaan summa euroiksi. 1890 17,4797... 8mk 17,4797...mk € 2,9398...€ 2,94 € Simon viikkoraha oli 865 5,94573 Kallen viikkoraha oli siten ostovoimaltaan suurempi. b) Olkoon alkuperäinen ostovoima v, tällöin uusi ostovoima on (1 0,042)v 0,958v 1 1, 0438... 104, 4 %. Inflaatiokerroin on ostovoiman käänteisluku. Siis 0,958 Täten inflaation suuruudeksi on arvioitu 4, 4 %. c) Jos palkka olisi noudattanut indeksiä, niin opettajan palkka pitäisi olla 110,8 2860 € 2931, 4338...€ 2931, 43 € 108,1 2905 € 0,99098... 99,1%. Verrataan todellista palkkaa tähän arvoon: 2931, 43 € Täten palkka on laskenut reaalisesti 100 % 99,1% 0,9%. Vastaus a) Kallen 1p +1p +1p +1p +1p +1p b) 4,4 % c) Reaalipalkka on laskenut 0,9 %. 15. Funktion f (t ) 8, 2 sin(0, 2t 2) 6,3 arvo kertoo ilman lämpötilan celsiusasteina eräänä syksyisenä päivänä, missä t on keskiyöstä kulunut aika tunteina. Muuttuja on ilmaistu radiaaneina. a) Mikä oli lämpötila klo 8.45? b) Milloin lämpötila on 6,3 astetta? c) Mikä oli päivän maksimilämpötila? Ratkaisu 3 3 a) 45 min h f (8 ) 8, 2 sin(0, 2 8,75 2) 6,3 4, 27128... 4, 3 astetta. 1p+1p 4 4 b) 8, 2 sin(0, 2t 2) 6,3 6,3 8, 2 sin(0, 2t 2) 0 sin(0, 2t 2) 0 +1p 0, 2t 2 n , n on kokonaisluku n 2 t 10 n 5 t 10, sillä 0 t 24. +1p 0, 2 c) Koska sinifunktio saa arvoja vain suljetulta väliltä [1,1] , niin päivän maksimilämpötila on 8, 2 1 6,3 14,5. Vastaus a) 4,3 celsiusastetta b) klo 10.00 c) 14,5 celsiusastetta +1p +1p