København, januar 2011 Kære selvstuderende i matematik ... - KVUC
København, januar 2011 Kære selvstuderende i matematik ... - KVUC
København, januar 2011 Kære selvstuderende i matematik ... - KVUC
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
København, <strong>januar</strong> <strong>2011</strong><br />
Kære <strong>selvstuderende</strong> i <strong>matematik</strong> A<br />
Jeg hedder Kresten Bremer og kan kontaktes på mail: br@kvuc.dk eller på tlf. 31 41 18 65.<br />
Herunder ser du et forslag til materiale, der kan udgøre dit eksaminationsgrundlag.<br />
Eksaminationsgrundlaget for <strong>matematik</strong> B indgår også i eksaminationsgrundlaget for <strong>selvstuderende</strong> i<br />
<strong>matematik</strong> A. Der vil altså til den skriftlige og mundtlige eksamen forekomme spørgsmål i både B- og<br />
A-niveau. Foruden de sider i B-niveau bogen jeg har med i eksaminationsgrundlaget til A-niveau kan<br />
det derfor være nyttigt for dig at repetere hele B-niveauet, enten efter en bog du tidligere har brugt,<br />
eller den jeg har medtaget i materialet.<br />
Eksamensspørgsmålene til den mundtlige eksamen ses nedenfor. I nogle af spørgsmålene henvises til<br />
projekter, som jeg anbefaler at du gennemregner. Dog står der ”evt.” i spørgsmålene, så du behøver<br />
ikke inddrage projektet. Projektoplæggene kan du se til sidst i materialet.<br />
Tidligere eksamenssæt til den skriftlige eksamen kan findes her: eksamenssæt - se dem som omhandler<br />
Matematik A, STX.<br />
På undervisningsministeriets hjemmeside kan du ligeledes finde læreplanen.<br />
Du skal bruge et CAS-værktøj ligesom på B-niveau. Det kan f. eks være en lommeregner som TI nSpire<br />
eller TI-89. Evt. kan du bruge en TI-89 emulator. Altså et lille (gratis) program til en pc, der ”efterligner”<br />
den fysiske lommeregner. Bemærk at emulatoren mangler visse funktionaliteter, fx regression. Du<br />
kan finde emulatoren her: emulator. Vejledning og eksempelsamling til TI nSpire og TI-89 kan findes<br />
her: CAS - hjælp mm..<br />
Du kan selvfølgelig også bruge en pc med andre <strong>matematik</strong>programmer.<br />
Hvis du vil medbringe pc til eksamen, så husk at ansøge skolen om det.<br />
God læselyst.<br />
Kresten Bremer
Oversigt over de forskellige temaer<br />
Titel 1<br />
Titel 2<br />
Titel 3<br />
Titel 4<br />
Titel 5<br />
Titel 6<br />
Titel 7<br />
Titel 8<br />
Titel 9<br />
Udvalgte emner fra B-niveau (repetition)<br />
Differentialregning (repetition og udbygning)<br />
Integralregning (repetition og udbygning)<br />
Differentialligninger<br />
Trigonometriske funktioner<br />
Vektorer og analytisk geometri i 2 dimensioner<br />
Vektorer og analytisk geometri i 3 dimensioner<br />
Infinitesimale modeller (sammenhæng med fysik samt historiske aspekter)<br />
Statistik (repetition og udbygning)
Beskrivelse af de forskellige temaer<br />
Titel 1<br />
Indhold<br />
Særlige fokuspunkter<br />
Udvalgte emner fra B-niveau (repetition)<br />
Undervisningsmateriale:<br />
• Carstensen, Frandsen, Studsgaard: Mat B hf, Systime, s 38-68, 75-92, 95-<br />
117,173-182<br />
• Vækstmodeller<br />
• Andengradspolynomiet<br />
• Trigonometri<br />
Titel 2<br />
Differentialregning (repetition og udbygning)<br />
Indhold<br />
Særlige fokuspunkter<br />
Kernestof:<br />
Emner:<br />
• Differentiabilitet, regneregler, herunder bl.a. differentiation af sum, differens<br />
og produkt<br />
Undervisningsmateriale:<br />
• Carstensen, Frandsen, Studsgaard: Mat B hf, Systime, s. 129-147,151-169,195-<br />
198<br />
• Carstensen, Frandsen, Studsgaard: Mat B til A, Systime, s. 102-111<br />
Supplerende stof:<br />
• Differentiation af brøk<br />
• Vise formler fra B-niveau vha. nye regneregler fra A-niveau<br />
• skabe grundlag for integralregning ved at uddybe forståelse af differentialregning<br />
Titel 3<br />
Integralregning (repetition og udbygning)<br />
Indhold<br />
Kernestof:<br />
Emner:<br />
• Repetition af stamfunktion og bestemte/ubestemte integraler<br />
• Areal mellem grafer<br />
• Integration ved substitution<br />
• Integralet som grænseværdi for summer samt rumfang af omdrejningslegeme<br />
Undervisningsmateriale:<br />
• Carstensen, Frandsen, Studsgaard: Mat B hf, Systime, s. 217-221,225-239
Særlige fokuspunkter<br />
• Carstensen, Frandsen, Studsgaard: Mat B til A, Systime, s. 111-128<br />
• overveje hvornår der skal regnes "i hånden" og hvornår der skal benyttes<br />
CAS<br />
Titel 4<br />
Indhold<br />
Særlige fokuspunkter<br />
Differentialligninger<br />
Kernestof:<br />
Emner:<br />
• Opstilling af differentialligning<br />
• Løsning vha. CAS<br />
• Eksakt løsning af lineær differentialligning og den logistiske differentialligning<br />
Undervisningsmateriale:<br />
• Carstensen, Frandsen, Studsgaard: Mat B til A, Systime, s. 132-151<br />
• forståelse af begrebet<br />
• opstilling af model<br />
• bevisførelse<br />
• arbejde med ”specialtilfælde”<br />
Titel 5<br />
Trigonometriske funktioner<br />
Indhold<br />
Særlige fokuspunkter<br />
Kernestof:<br />
Emner:<br />
• Radiantal, grafer for trigonometriske funktioner, differentiation af trigonometriske<br />
funktioner, svingninger: betydningen af forskellige konstanter (parametre)<br />
for grafen af en svingning<br />
Undervisningsmateriale:<br />
• Carstensen, Frandsen, Studsgaard: Mat B til A, Systime, s. 80-100<br />
Supplerende stof:<br />
• Beviserne i ovenstående sider<br />
• forståelse af CAS' muligheder til visning af grafer<br />
• bevisførelse i øvrigt<br />
Titel 6<br />
Vektorer og analytisk geometri i 2 dimensioner<br />
Indhold<br />
Kernestof:<br />
Emner:<br />
• Afstandsformlen, linjens ligning og parameterfremstilling, vektorer (regnereg-
Særlige fokuspunkter<br />
ler, koordinater), basisvektorer, retningsvektor, tværvektor, normalvektor, ortogonalitet,<br />
cirklens ligning, linjers skæring, 2 ligninger med 2 ubekendte, skalarprodukt,<br />
vinkel mellem linjer, projektion, afstand fra punkt til linje, skæring<br />
mellem linje og cirkel, cirkeltangenter, determinantbegrebet<br />
Undervisningsmateriale:<br />
• Carstensen, Frandsen, Studsgaard: Mat B til A, Systime, s. 8-75<br />
Supplerende stof:<br />
• Intet specielt men kraftig fokus på beviser ud over hvad der forventes i kernestoffet.<br />
• forståelse af vektorbegrebet, herunder forskel på regning med tal og med<br />
vektorer<br />
• træning i at læse matematiske tekster<br />
• forståelse af den deduktive opbygning og bevisernes nødvendighed<br />
Titel 7<br />
Vektorer og analytisk geometri i 3 dimensioner<br />
Indhold<br />
Særlige fokuspunkter<br />
Kernestof:<br />
Emner:<br />
• Koordinater, vektorer, regneregler, skalarprodukt, vinkel mellem vektorer, linjens<br />
parameterfremstilling, skæring mellem linjer, planens ligning, krydsprodukt,<br />
skæring mellem linje og plan, afstand mellem punkt og plan, projektion<br />
af punkt på plan, vinkel mellem planer, vinkel mellem linje og plan, kuglens<br />
ligning, tangentplan, skæring mellem kugle og linje<br />
Undervisningsmateriale:<br />
• Carstensen, Frandsen, Studsgaard: Mat B til A, Systime, s. 154-208, 286-289<br />
Supplerende stof:<br />
• skæring mellem planer, fokus på beviser ud over hvad der forventes i kernestoffet<br />
• rumlig visualisering<br />
• forståelse af CAS's muligheder til "regnetunge" opgaver<br />
• bevisførelse i øvrigt<br />
Titel 8<br />
Indhold<br />
Infinitesimale modeller (historisk emne samt sammenhæng med fysik)<br />
Supplerende stof:<br />
• separation af variable<br />
• differentialligninger i fysik
Særlige fokuspunkter<br />
• differentielle argumenter til bestemmelse af længder, arealer og voluminer<br />
Undervisningsmateriale:<br />
• Carstensen, Frandsen, Studsgaard: Mat B til A, Systime, s. 210-232<br />
• indblik i differential- og integralregningens historiske udvikling<br />
• sammenhængen mellem <strong>matematik</strong> og fysik<br />
• anvendelser af <strong>matematik</strong><br />
Titel 9<br />
Indhold<br />
Særlige fokuspunkter<br />
Statistik (repetition og udbygning)<br />
Kernestof:<br />
Emner:<br />
• Deskriptiv statistik<br />
(grupperede og ikke-grupperede observationer, deskriptorer, boksplot)<br />
Normalfordelingen<br />
• Stikprøver<br />
• Binomialfordelingen og test<br />
Undervisningsmateriale:<br />
• Carstensen, Frandsen, Studsgaard: MAT B hf, Systime, s. 247-263 samt s.<br />
293-313<br />
• Noter vedr. boksplot og deskriptorer<br />
• Noter vedr. normalfordelingen<br />
• Noter vedr. chi i anden test<br />
• Om stikprøver (Skrivelse fra fagkonsulent Bjørn Grøn)<br />
• elementære grundbegreber til behandling af et talmateriale<br />
• systematiske fejl og skjulte variable i forbindelse med stikprøver<br />
• binomialsandsynligheder på CAS<br />
• normalfordelingen<br />
• testbegrebet (chi i anden test)
Eksamensspørgsmål i <strong>matematik</strong> A for <strong>selvstuderende</strong> <strong>2011</strong><br />
I kan komme ind på hvad som helst, der hører under overskriften, men I skal i hvert fald nå at gennemgå<br />
det, I er bedt om specielt at gøre rede for. Det forventes at I beviser de sætninger, der indgår<br />
som bevises i bogen.<br />
Eksaminationstiden er 30 minutter inkl. votering. Der gives 30 minutters forberedelsestid.<br />
Prøven er todelt. Første del består af eksaminandens præsentation af sit svar på det udtrukne spørgsmål<br />
suppleret med uddybende spørgsmål fra eksaminator. Anden del former sig som en samtale mellem<br />
eksaminand og eksaminator med udgangspunkt i det overordnede spørgsmål (dvs. overskriften).<br />
1 Vektorer og analytisk geometri<br />
Du skal specielt gøre rede for skalarproduktet mellem to vektorer i 2 dimensioner samt vinklen mellem to (egentlige)<br />
vektorer.<br />
2 Vektorer og analytisk geometri<br />
Du skal specielt gøre rede for skalarproduktet mellem to vektorer i 2 dimensioner, tværvektor-begrebet og determinanten<br />
af vektorpar.<br />
3 Vektorer og analytisk geometri<br />
Du skal specielt gøre rede for parameterfremstilling for den rette linje i 3 dimensioner, herunder skæring mellem<br />
to linjer i rummet.<br />
4 Vektorer og analytisk geometri<br />
Du skal specielt gøre rede for parameterfremstilling for den rette linje i 3 dimensioner, samt afstand fra punkt til<br />
plan i 3 dimensioner.<br />
5 Vektorer og analytisk geometri<br />
Du skal specielt gøre rede for krydsproduktet mellem to vektorer i 3 dimensioner samt hvad krydsproduktet<br />
kan anvendes til.<br />
6 Vektorer og analytisk geometri<br />
Du skal specielt gøre rede for parameterfremstilling for den rette linje i 3 dimensioner, herunder skæring mellem<br />
to linjer og skæring og vinkel mellem linje og plan i 3 dimensioner.
7 Vektorer og analytisk geometri<br />
Du skal specielt gøre rede for planens ligning samt skæringslinje og vinkel mellem to planer.<br />
8 Vektorer og analytisk geometri<br />
Du skal specielt gøre rede for planens ligning samt afstanden mellem punkt og plan.<br />
9 Vektorer og analytisk geometri<br />
Du skal specielt gøre rede for afstandsformlen i 3 dimensioner samt kuglens ligning og tangentplan til kugle.<br />
10 Trigonometri<br />
Du skal specielt gøre rede for sinusrelationerne og cosinusrelationerne for en vilkårlig trekant.<br />
11 Differentialregning<br />
Du skal specielt gøre rede for, hvad det vil sige, at en funktion er differentiabel og give konkrete eksempler<br />
på hvordan man kan vise at en funktion er differentiabel.<br />
Du skal også gøre rede for Monotoniforhold for differentiable funktioner.<br />
Du kan evt. inddrage dit projekt om differentialregning.<br />
12 Differentialregning<br />
Du skal specielt gøre rede for regneregler for differentiable funktioner.<br />
Du kan evt. inddrage dit projekt om differentialregning.<br />
13 Differentialregning<br />
Du skal specielt gøre rede for regneregler for differentiable funktioner.<br />
Du kan evt. inddrage dit projekt om differentialregning.<br />
14 Vækstmodeller<br />
Du skal specielt gøre rede for lineær vækst, eksponentiel vækst og potensvækst.<br />
15 Integralregning<br />
Du skal specielt gøre rede for det ubestemte integral af en funktion f. Du skal også komme ind på regneregler<br />
for ubestemte integraler.<br />
16 Integralregning<br />
Du skal specielt gøre rede for det bestemte integral af en funktion f.
Du skal også gøre rede for arealbestemmelse vha. integraler.<br />
17 Differentialligninger<br />
Du skal specielt gøre rede for den lineære differentialligning y' k y .<br />
Du kan evt. inddrage dit projekt om differentialligninger.<br />
18 Differentialligninger<br />
Du skal specielt gøre rede for den lineære differentialligning y' a<br />
y b .<br />
Du kan evt. inddrage dit projekt om differentialligninger.<br />
19 Differentialligninger<br />
Du skal specielt gøre rede for den lineære differentialligning y'<br />
a y h(<br />
x)<br />
.<br />
Du kan evt. inddrage dit projekt om differentialligninger.<br />
20 Differentialligninger<br />
Du skal specielt gøre rede for den lineære differentialligning y'<br />
g(<br />
x)<br />
y h(<br />
x)<br />
.<br />
Du kan evt. inddrage dit projekt om differentialligninger.<br />
21 Deskriptiv statistik og stikprøver<br />
Du skal specielt gøre rede for hvordan man kan beskrive et grupperet observationsmateriale gerne med udgangspunkt<br />
i et konkret datamateriale.
Oplæg til projekt om differentialregning<br />
Formål<br />
<br />
<br />
<br />
<br />
at repetere begrebet differentialregning fra mat B med henblik på mundtlig eksamen.<br />
at træne forståelsen for 3-trinsreglen.<br />
at vise at nogle af beviserne fra mat B kan laves enklere ved at anvende regneregler<br />
fra mat A.<br />
at regne et par opgaver med monotoniforhold.<br />
Spørgsmålene<br />
I skal besvare nedenstående spørgsmål. NB! De spørgsmål der er markeret Ekstra kan overspringes!<br />
1: Begreberne differentialkvotient og tangent<br />
Lav en oversigt (som I kan bruge til den mundtlige eksamen) over hvad det vil sige at en funktion er<br />
differentiabel, herunder eksempler på anvendelse af 3-trinsreglen til bestemmelse af differentialkvotienten<br />
for nogle konkrete funktioner [B-niveau bogen 141-144].<br />
2: Regneregler for differentiable funktioner<br />
I B-bogen vises side 151 sumreglen (f+g)’(x o )= f’(x o )+g’(x o ) og i A-bogen vises side<br />
104-105 produktreglen ( f g) ( x ) f ( x ) g( x ) f ( x ) g( x ) I skal på tilsvarende måde lave et bevis<br />
o o o o o<br />
for mindst én af regnereglerne for differentiation af f(x)-g(x), kf(x) eller hvis I vil have mere udfordring<br />
så differentiation af f(x)/g(x).<br />
3: Bevis for formlen (x n )’=nx n-1 hvor n er et helt tal<br />
Formlen vises i B-bogen for n>0 og n=0 si158-159 desuden vises den når n=-3 på s. 159.<br />
Prøv tilsvarende at vise den for et vilkårligt negativt n ved at bruge brøkreglen.<br />
4: Bevis for formlen (e kx )’=ke kx<br />
Formlen er vist i B-bogen side 162. Et andet (lettere) bevis fås ved i stedet at udnytte at funktionen e kx<br />
er sammensat af funktionerne g(x) =kx og f(x) = e x og dernæst benytte regnereglen for differentialkvotient<br />
at sammensat funktion til at vise formlen.<br />
5: Bevis for formlen (a x )’ = ln(a)a x<br />
Begrund først hvorfor a = e ln(a) for alle positive tal a.
Forklar derefter omskrivningen a x = (e ln(a) ) x = e ln(a)x .<br />
Benyt så resultatet i spørgsmål 4 til at vise formlen (a x )’ = ln(a)a x .<br />
6: Ekstra: Bevis for formlen (x a )’ = ax a-1 for x>0 og vilkårligt a<br />
Omskriv først x a til formen e g(x) .<br />
Brug dernæst reglen om differentiation af en sammensat funktion.<br />
7: Ekstra: Bevis for formlen (ln(x))’=1/x<br />
Sæt g(x) = ln(x). I skal ikke bevise at funktionen g er differentiabel (dvs. at man i 3. trin i tretrins-reglen<br />
kan finde en grænseværdi), men hvis man går ud fra at funktionen er differentiabel kan man let bestemme<br />
differentialkvotienten ved at benytte reglen om differentiation af sammensat funktion:<br />
Gør først rede for at e g(x) = x.<br />
Differentier nu på begge side af lighedstegnet og husk at (lade som om) I ikke ved hvad g’(x) er.<br />
Bemærk: på venstre side benyttes reglen for sammensat funktion.<br />
I skulle nu kunne slutte at g’(x)= 1/x dvs. at (ln(x))’ = 1/x.<br />
8: Opgaver der skal regnes<br />
Vejledende eksamensopgaver STX A nr. 1.013, 1.014 (trykfejl i opgaven f´(x) skal være negativ i ]8;10[<br />
ikke positiv), 6.002, 6.004.
Oplæg til projekt i differentialligninger<br />
1. Forklar hvad der forstås ved ”en første ordens differentialligning”<br />
2. f ’(x) (eller dy ) kaldes den første afledede.<br />
dx<br />
Differentieres f ’(x) får vi den anden afledede f ’’(x)<br />
Differentieres f ’’(x) får vi den tredje afledede f ’’’(x) (eller f (3) (x))<br />
osv.<br />
<br />
Hvis f(x) = x 3 +2x 2 -5x+1 hvad er da f ’(x), f ’’(x), f (3) (x) og f (4) (x)?<br />
3. Der findes også 2.ordens differentialligninger, 3.ordens differentialligninger osv.<br />
En 2. ordens differentialligning er en ligning, hvor den anden afledede indgår og evt. også den<br />
første afledede.<br />
Tilsvarende er en n’te ordens differentialligning en differentialligning, hvor den højest forekommende<br />
afledede funktion er f (n) (x).<br />
<br />
Hvilken orden har følgende differentialligninger?<br />
f ’’(x) = - 4 f(x) f ’(x) + f ’’’(x) = x 2 f ’’(x) = 12x 2<br />
<br />
Løs på CAS differentialligningerne f ’’(x) = - 4 f(x) og f ’’(x) = 4 f(x).<br />
4. Regn de vejledende eksamensopgaver STX A nr. 8.010, 8.009, 8.018, 8.019, 8.020, 8.022.