Funktioner.
Ex.1. Telefonräkning. Antag kvartalsavgiften är 250 kr och priset per markering 20 öre. Låt x vara antal markeringar under ett kvartal och y totala kostnaden räknad i kronor.
Värdet av y beror på värdet av x.
eller y är en funktion av x. Vi skriver .
x är den oberoende variabeln och y den beroende variabeln.
Hur y beror på x ges av funktionens ekvation .
Denna funktion kan beskrivas med dess graf.
y
O
bservera
att om x = 0 är y = 250 samt att
för varje gång
x ökar med ett ökar y med 0,20. 200
I
detta exempel kan vi låta x öka med 1000 vilket gör
att
y ökar med 200. (0 ; 250) 1000
y
är en linjär
funktion av x
x
Att alla funktioner
ej behöver vara linjära ser man av följande
exempel:
Ex.2
För att måla en
kvadratisk yta med sidan x (m) har Olle en fast betalning om 40 kr
plus 3 kr per kvadratmeter. Totala betalningen y (kr) är en
funktion av kvadratens sida x.
Funktionens ekvation kan
skrivas:
vars graf ser ut såhär:
Här
ökar ej y linjärt med x.
Vi har en kvadratisk funktion och
denna typ av kurva kallas en parabel
Man
kan också kalla den en andragrads-
-kurva
M an kan betrakta en funktion som en ”maskin” som gör något med x:
x x
y y
x multpliceras med 0,20 x kvadreras
sedan adderas 250 kvadraten multipliceras med 3
till sist adderas 40
Resultat: Resultat:
Observera i vilken ordning operationerna utförs.
Exempel på en linjär och en kvadratisk funktion har vi i fysiken vid rörelse med konstant acceleration (likformigt accelererad rörelse). Låter vi tiden t vara den oberoende variabeln kan hastigheten v och sträckan s beskrivas som funktioner av t genom:
och
v0 är här begynnelsehastigheten och a accelerationen.
En annan typ av funktioner är de exponentiella, som vi möter då vi vill beskriva exempelvis ett kapitals tillväxt med tiden eller ett radioaktivt sönderfall.
Ex.3
Antag vi sätter
in 400 kr (den 31/12) på banken ett år mot 4% ränta.
Om vi vill ha reda på hur stort kapital vi har efter 10 år
och räknar på vanligt vis, skall vi räkna ur räntan
varje år och sedan lägga till denna, dvs vi måste
utföra 10 multiplikationer och lika många
additioner.
Lättare är då att tänka att vi
i början av varje år har 100% av kapitalet och att det
sedan läggs till 4% så att vi har 104% = 1,04 av det
ursprungliga kapitalet. För varje år som går
multiplicerar vi med förändringsfaktorn
1,04. Efter 1 år har vi
kr
efter 2år
kr
och efter 10 år
kr.
Allmänt
om y är kapitalet efter x år gäller att
,
en
funktion, som beskriver hur kapitalet växer med ”ränta
på ränta”
Ex.4
Antag att vi har 600 g
av ett radioaktivt ämne, som sönderfaller så att
varje år försvinner 11% av ämnet. Detta innebär
att efter varje år återstår 89% = 0,89 av den
ursprungliga mängden. För varje år som går
multiplicerar vi med förändringsfaktorn 0,89. Om då y
år återstående mängden (i g)
efter x
år blir funktionens ekvation:
K urvorna till funktionerna i ex 3 och 4 blir (naturligtvis har vi olika enhet på y-axeln i de två fallen):
Vi har ovan beskrivit några matematiska modeller. Försök att beskriva nedanstående exempel som funktioner. Tala om vad dina variabler står för (ange enhet) och ange vilken typ av funktion du får.
För att tillverka en sak behövs en fast investering på 10 000 kr och sedan kostar det 500 kr att tillverka en enhet. Beskriv totala tillverkningskostnaden som funktion av antalet tillverkade enheter.
Om man hyr en bil betalar man 18 kr per körd mil och 200kr i dygnsavgift. Vilken blir den totala kostnaden att hyra bil en dag?
Under en dag regnar det 40mm på en rektangulär tomt vars ena sida är dubbelt så stor som den andra. Beskriv totala volymen vatten, som faller ned på en sådan tomt.
En bakteriekultur innehåller från början 1500 bakterier och den växer sedan med 1,3 % varje timma. Beskriv hur antalet bakterier växer med tiden.
Funktioner.(forts.)
Antag vi har 500 bakterier i en odling och att dessa får växa ohämmat med en tillväxthastighet som är 3% per timme. Den relativa tillväxthastigheten är alltså konstant och vi har en så kallad exponentiell tillväxt där tillväxtfaktorn är 1.03. Antalet bakterier växer med 3% eller till 103% av det ursprungliga antalet varje timma. Låt vara antalet bakterier efter x timmar. Sambandet mellan y och x kan då skrivas
. eller .
N är så är och då är o.s.v. En värdetabell och graf för funktionen får följande utseende:
x f(x)
V i skall inte låta lura oss av kurvan i detta område ser nästan linjär ut. Lägg också märke till att y-axeln är avhuggen. Låter vi antalet år sträcka sig upp till 100 får vi istället följande kurva, där den exponentiella tillväxten framgår tydligare. Hur liten den procentuella tillväxten än är "vinner" alltid en exponentiell funktion över en andragradsfunktion, bara en tillräckligt lång tid får gå.
I diagrammet till höger har funktionen ritats upp för de olika förändringsfaktorerna samt 0.9. Vilken kurva hör till vilken funktion?
Lägg också märke till att och inte är varandras spegelbilder i y-axeln. Däremot är och symmetriska med avseende på y-axeln.
Olika typer av funktioner:
kallas en linjär funktion
är en kvadratisk eller en andragradsfunktion
är en tredjegradsfunktion
är en exponentialfunktion
är en potensfunktion
Funktionernas grafer har ritats upp i diagrammetovan. Försök att ta reda på vilken som är vilken och fyll i dem med olika färger.
Uppgift: Svar:
Bestäm
Låt vara positionen (läget) vid tidpunkten x för en kropp som faller fritt. Vi antar att vi jobbar med SI-enheterna m och s. Då är , , och .Kroppen har alltså fallit 46m under de två sekunderna och medelhastigheten blir m/s. Jämför med följande diagram:
blir alltså k-värdet för den linje som förbinder punkterna (1;8) och (3;54). Denna linje kallas en sekant
f till kurvan .
x
SKEMA TIL INDIVIDUEL AFTALE OM OPGAVER OG FUNKTIONER FOR
Tags: antag kvartalsavgiften, funktioner.(forts.) antag, antag, kvartalsavgiften, telefonräkning, funktioner