26.07.2013 Views

Eksponentielle sammenhænge

Eksponentielle sammenhænge

Eksponentielle sammenhænge

SHOW MORE
SHOW LESS

Create successful ePaper yourself

Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.

<strong>Eksponentielle</strong> <strong>sammenhænge</strong><br />

Indholdsfortegnelse<br />

Variabel-<strong>sammenhænge</strong> .......................................................................................... 1<br />

1. Hvad er en eksponentiel sammenhæng? ............................................................ 2<br />

2. Forklaring med ord af ”eksponentiel vækst” ............................................... 2 , 6<br />

3. Konstanter a og b .......................................................................................... 2 , 7<br />

4. Praktisk brug af regneforskrift ....................................................................... 3 , 7<br />

Simple opgaver med isolation af ubekendt i b·a x =y ............................................... 8<br />

4.1) ( y ukendt) .................................................................................................... 8<br />

4.2) (b ukendt) .................................................................................................... 8<br />

4.3) (a ukendt) .................................................................................................... 8<br />

4.4) (x ukendt) .................................................................................................... 9<br />

4.5) (både b og y ukendte)................................................................................... 9<br />

4.6) (fordobling eller halvering) ........................................................................... 9<br />

4.7) (gennemsnitlig rentefod eller vækstrate) ...................................................... 9<br />

6. Vækst over forskellige perioder ...................................................................3 , 10<br />

7. Beregne a ud fra (x1, y1) og (x2, y2) ...............................................................3 , 10<br />

8. Voksende og aftagende eksponentielle <strong>sammenhænge</strong> ................................4 , 10<br />

9. Fordoblingstid og halveringstid (-konstant) ...................................................4 , 11<br />

10. Logaritmefunktionen .......................................................................... 4 , 12 , 15<br />

11. Potensligninger ................................................................................... 5 , 12 , 13<br />

13. Eksempler .......................................................................................................... 5<br />

14. Teknisk appendix om potenser, rødder, logaritmer og<br />

enkeltlogarimisk koordinatsystem ......................................................................... 13<br />

Variabel-<strong>sammenhænge</strong><br />

Vi bruger i det følgende:<br />

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13<br />

1


x : Uafhængig variabel<br />

y : Afhængig variabel<br />

Sammenhængende x- og y-værdier kan skrives i et<br />

”sildeben”:<br />

x<br />

y<br />

2<br />

”Grafen” for en sammenhæng består af punkter<br />

(x, y)<br />

Nogle <strong>sammenhænge</strong> kan beskrives ved simple formler. Det gælder f. eks.<br />

lineære <strong>sammenhænge</strong>, eksponentielle <strong>sammenhænge</strong>, potens-<strong>sammenhænge</strong>.<br />

Vi omtaler nu:<br />

Ekspontielle <strong>sammenhænge</strong><br />

Oversigt og begrundelser (mundtlig eksamen ).<br />

1. Hvad er en eksponentiel sammenhæng?<br />

Definition:<br />

En eksponentiel sammenhæng beskrives ved en ligning<br />

Hvor a og b er positive konstanter.<br />

2. Forklaring med ord af ”eksponentiel vækst”<br />

En population vokser eksponentielt gennem en årrække, hvis den har samme procentiske vækst<br />

hvert år.<br />

F. eks. hvis befolkningstallet vokser med 8 % pr. år<br />

(konstanten a udregnes af vækstprocenten p pr x-enhed (f. eks. pr år) med formlen:<br />

Se også side 6 ”2. Forklaring med ord af ”eksponentiel vækst” – uddybning”<br />

3. Konstanter a og b<br />

b : ”y-akse-skæringen”<br />

Grafens skæring med y-aksen.<br />

Dvs. den y-værdi, der svarer til x=0.<br />

(Eks.: befolkningsstørrelse i året 0).<br />

a: ”fremskrivningsfaktoren”<br />

Når x stiger med 1,<br />

bliver y ganget med a.<br />

(Eks.: hver gang der går 1 år,<br />

ganges folketallet med 1.05)<br />

Se også side 7 ”3. Konstanter a og b - uddybning”<br />

)


4. Praktisk brug af regneforskrift<br />

for eksponentiel sammenhæng<br />

y = b ∙ a x<br />

Som eksempel, når x regnes i år:<br />

x : tid<br />

y : slutværdi<br />

b : begyndelsesværdi<br />

: årlig fremskrivningsfaktor<br />

5. Omskrivninger af regneforskriften<br />

y b <br />

log<br />

x<br />

log( a )<br />

y<br />

b<br />

x<br />

y<br />

a b a<br />

Se også side 7 ” 4. Praktisk brug af regneforskrift - uddybning ”<br />

6. Vækst over forskellige perioder<br />

Når x stiger med 1 , bliver y ganget med a<br />

Når x stiger med 2 , bliver y ganget med a∙a = a 2<br />

Når x stiger med 3 , bliver y ganget med a∙a∙a = a 3<br />

. . .<br />

Når x stiger med h , bliver y ganget med a h<br />

1 <br />

x<br />

Dette kan også formuleres således:<br />

Når x vokser fra x1 til x2 med stykket h = x2 – x1 , vil y ganges med fremskrivningsfaktoren<br />

Bemærk: Der er to fremskrivningsfaktorer i spil her. Tænker vi f. eks. på befolkningsvækst er<br />

a : fremskrivningsfaktoren for en periode på 1 år<br />

F : fremskrivningsfaktoren for en periode på h år<br />

Se også side 10 ”6. Vækst over forskellige perioder - uddybning”<br />

7. Beregne a ud fra (x1, y1) og (x2, y2)<br />

”<br />

(<br />

eller √(<br />

) (<br />

)<br />

)<br />

Se også side 10 ” 7. Beregne a ud fra (x1, y1) og (x2, y2) – uddybning”<br />

3


8. Voksende og aftagende eksponentielle <strong>sammenhænge</strong><br />

Se også side 10 ”<br />

8. Voksende og aftagende eksponentielle <strong>sammenhænge</strong> - uddybning”<br />

Hvis a er større end 1, er y = b ∙ a x<br />

voksende<br />

(- og har en fordoblingskonstant)<br />

9. Fordoblingstid og halveringstid (-konstant)<br />

Definition af ”Fordoblingstid” (når x måler tid):<br />

Den tid, T, det tager for y at fordobles<br />

Sætning:<br />

Ved en voksende eksponentiel udvikling,<br />

y = b ∙ a x ,<br />

afhænger fordoblingstiden, T, kun af konstanten a,<br />

og er den samme uanset hvilket tidspunkt x1 der<br />

bruges som udgangspunkt. Kaldes derfor også<br />

”fordoblingskonstanten”<br />

T kan beregnes af den sædvanlige y = b ∙ a x ,<br />

hvor y gives den dobbelte værdi af b. Eller:<br />

Formel<br />

Omformninger:<br />

( )<br />

( ) (<br />

) √<br />

Hvis a er mellem 0 og 1, er y = b ∙ a x<br />

aftagende<br />

( - og har en halveringskonstant)<br />

4<br />

Definition af ”Halveringstid” (når x måler tid):<br />

Den tid, T, det tager for y at halveres<br />

Sætning:<br />

Ved en aftagende eksponentiel udvikling,<br />

y = b ∙ a x ,<br />

afhænger halveringstiden, T, kun af konstanten a,<br />

og er den samme uanset hvilket tidspunkt x1 der<br />

bruges som udgangspunkt. Kaldes derfor også<br />

”halveringskonstanten”<br />

T kan beregnes af den sædvanlige y = b ∙ a x ,<br />

hvor y gives den halve værdi af b. Eller:<br />

Formel<br />

Omformninger:<br />

( )<br />

( ) (<br />

Se også side 11 ”9. Fordoblingstid og halveringstid (-konstant) - uddybning”<br />

10. Logaritmefunktionen<br />

Logaritmefunktionen, log(t), er defineret sådan at<br />

gælder for alle tal, x.<br />

( )<br />

Eksempel<br />

log(1000) = 3 , da<br />

) √<br />

Se også side 12 ”10. Logaritmefunktionen - uddybning” og evt.appendix side 15 ”14.5. Logaritmer”


11. Potensligninger<br />

( )<br />

( )<br />

√<br />

5<br />

Eksempler:<br />

( )<br />

( )<br />

Se også side 12 ”11. Potensligninger - uddybning” og evt. side 13<br />

”14. Teknisk appendix om potenser, rødder, logaritmer og enkeltlogarimisk koordinatsystem”<br />

( 12. udgået)<br />

13. Eksempler<br />

Renter<br />

Befolkningsvækst<br />

Prisstigninger<br />

Radioaktivt henfald<br />

Rapport om medicin i blodet<br />

14. Teknisk appendix om potenser, rødder, logaritmer og enkeltlogarimisk koordinatsystem<br />

Side 13<br />


Om uddybningerne nedenfor (begrundelser, beviser, eksempler).<br />

Regneudtrykket y er lettest at forstå, når x er et helt positivt tal, f. eks. 3:<br />

.<br />

Regler og formler om eksponentiel vækst gælder imidlertid også, for x-værdier (tidsangivelser) som er<br />

decimaltal. Det giver mening at spørge: Hvor stor er populationen efter 3.4 år? Og at udregne et svar som<br />

Den matematiske betydning af den slags potenser er berørt i appendix: ”Potenser, rødder og logaritmer”.<br />

Men i nedenstående beviser og begrundelser vil vi holde os til de anskuelige tilfælde med x-værdier, som er<br />

positive hele tal eller evt. 0. Havde man bevist ”potensregnereglerne” for alle reelle tal som eksponenter,<br />

ville det ikke være svært at bevise sætningerne om eksponentielle <strong>sammenhænge</strong> helt generelt.<br />

- - -<br />

Vi vil i regler og begrundelser ofte tale om den eksponentielle sammenhæng som én der beskriver en<br />

størrelse, y, (f. eks. en population) der vokser med tiden, x, hvor x regnes i år. Matematisk set er dette<br />

naturligvis ingen nødvendighed, resultaterne gælder uanset hvad x er for en størrelse, og hvilken enhed<br />

den angives i.<br />

En del af de 14 punkter i oversigten side 2 - 5 uddybes nedenfor.<br />

Et ”teknisk appendix” til sidst (fra side 13 til 17) rækker ud over hvad der forventes i matematik C.<br />

2. Forklaring med ord af ”eksponentiel vækst” – uddybning<br />

En population vokser eksponentielt gennem en årrække, hvis den har samme procentiske vækst<br />

hvert år.<br />

F. eks. hvis en kapital vokser med 8 % pr. år<br />

(konstanten a udregnes af vækstprocenten p pr x-enhed (f. eks. pr år) med formlen:<br />

Forklaring:<br />

Fra procentregning kender vi fremskrivningsfaktoren F fra y1 til y2 , som opfylder<br />

y2 = y1 ∙ F<br />

Ved eksponentiel vækst bruger man bogstavet a i stedet for F, for den fremskrivningsfaktor, der optræder,<br />

når x stiger med 1. Hvis x måles i år: det som y ganges med, når der går 1 år.<br />

I stedet for<br />

skriver vi altså<br />

6<br />

, og<br />

p er nu den vækstprocent der gælder pr. x-enhed, f. eks. den årlige vækstprocent.<br />

Eksempel om rentetilskrivning:<br />

1000 kr. indsættes og forrentes med 8 procent om året. Hvor mange penge står på kontoen efter 10 år?<br />

Hvert år tillægges 8%, det betyder at beløbet ganges med fremskrivningsfaktoren<br />

a = (<br />

3000<br />

2500<br />

2000<br />

1500<br />

1000<br />

500<br />

0<br />

) (<br />

)<br />

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13<br />

)


Vi kan da opstille følgende oversigt (se i øvrigt eksempel om Renters rente i Rentesregning side 3<br />

Efter 0 år: 1000<br />

Efter 1 år: 10001,08<br />

Efter 2 år: 10001,081,08<br />

Efter 3 år: 10001,081,081,08 = 10001,08 3<br />

…<br />

Efter 10 år: 10001,08…1,08 = 10001,08 10 = 2158,92<br />

Med bogstaver: b ∙ a x = y<br />

3. Konstanter a og b - uddybning<br />

Sætning om b:<br />

b er grafens skæring med y-aksen.<br />

Dvs. når x=0 , er y = b.<br />

(Eks.: b er befolkningsstørrelse i året 0).<br />

Bevis:<br />

I regneforskriften for en eksponentiel<br />

sammenhæng indsætter vi x=0 , og husker at a 0 = 1:<br />

y = b ∙ a x<br />

y = b ∙ a 0 = b ∙ 1, altså<br />

y = b<br />

Sætning om a:<br />

Når x stiger med 1, bliver y ganget med a. (”fremskrivningsfaktoren” )<br />

(Eks.: hver gang der går 1 år, ganges folketallet med 1.05)<br />

Begrundelse ud fra definitionen y = b ∙ a x (med taleksempel for x-værdier):<br />

Vi ser på eksempler hvor x-værdierne er hele tal, her x1=3 og x2 er 1 større:<br />

x2 = x1+1 = 4<br />

De tilsvarende y-værdier udregnes ved hjælp af forskriften y = b ∙ a x<br />

Altså hvilket viser at y ganges med a , når x stiger med 1<br />

4. Praktisk brug af regneforskrift - uddybning<br />

y = b ∙ a x<br />

Når x regnes i år:<br />

x : tid<br />

y : slutværdi<br />

b : begyndelsesværdi<br />

: årlig fremskrivningsfaktor<br />

7


Simple opgaver med isolation af ubekendt i b·a x=y<br />

4.1) ( y ukendt)<br />

100 kr. forrentes i 5 år med 12% hvert år. Beregn slutkapitalen.<br />

x = 5 (år)<br />

y = ?<br />

b = 100 kr.<br />

x<br />

b a y<br />

5<br />

100 1,<br />

12 176,<br />

26<br />

Altså slut-kapital (y) bliver 176,26 kr.<br />

4.2) (b ukendt)<br />

På en bankkonto fås 7,5% årligt Om 15 år ønskes et rådighedsbeløb på 25000 kr.<br />

Hvor meget skal man sætte ind nu?<br />

x = 15 (år)<br />

y = 25000 kr.<br />

b = ?<br />

x<br />

ba y<br />

b<br />

<br />

15<br />

1,075 25000<br />

Med solve/løs ligning<br />

i f. eks. WordMat / Casio FX 991/<br />

b 8449,15<br />

Der skal nu altså indsættes beløbet 8449,15 kr.<br />

eller<br />

4.3) (a ukendt)<br />

I en reklame står at en kapital på 6 år øges fra 500 kr. til 800 kr.<br />

Hvor stor er den årlige rentefod?<br />

x = 6 (år)<br />

y = 800 kr.<br />

b = 500 kr.<br />

? p = ?<br />

x<br />

b a y<br />

6<br />

500a800 Med solve/løs ligning<br />

i f. eks. WordMat / Casio FX 991/<br />

a 1,0815<br />

eller<br />

Procentændringen på en tidsenhed beregnes således:<br />

p( a1)<br />

100 (1,0815 1) 100 8,15<br />

Den årlige rentefod er altså 8,15%<br />

8<br />

x<br />

ba y<br />

Idet b skal findes bruges omkrivningen<br />

y 25000<br />

b 8449,15<br />

x<br />

15<br />

a 1,075<br />

x<br />

ba y<br />

Idet a skal findes<br />

bruges omskrivningen<br />

11 <br />

x 6 <br />

y 800 <br />

a 1,0815<br />

b 500


4.4) (x ukendt)<br />

Verdens befolkning er 6 mia. og vokser med 1,8% om året. Hvornår når den op på 10 mia.?<br />

x = ?<br />

y = 10 mia.<br />

b = 6 mia<br />

x<br />

ba y<br />

x<br />

61,018 10<br />

Med solve/løs ligning<br />

i f. eks. WordMat / Casio FX 991/<br />

x 28,6<br />

eller<br />

9<br />

x<br />

ba y<br />

Idet x skal findes bruges omskrivningen<br />

y 10 <br />

log log <br />

b 6<br />

x <br />

<br />

<br />

<br />

28,6<br />

log( a)<br />

log(1,018)<br />

(Om logaritmer: log er en lommeregner-tast, regneteknisk hjælpemiddel, se evt. kort gennemgang side …)<br />

Om 28,6 år når verdens befolkning op på 10 mia., hvis den fortsat vokser med 1,8% hvert år<br />

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -<br />

Andre opgavetyper<br />

4.5) (både b og y ukendte)<br />

Undertiden kendes hverken y eller b som absolutte tal, men kun forholdet mellem dem, f. eks. udtrykt i<br />

procent. Det kan som regel betale sig at sætte b = 100%. Vi giver et eksempel.<br />

Eksempel<br />

Et beløb blev forrentet med fast rentefod i 6 år, og voksede derved med i alt 60%.<br />

Hvad var rentefoden?<br />

Vi sætter startværdien til “100%” og får så:<br />

x = 6 (år)<br />

b = 100%<br />

y = 100% + 60% = 160%<br />

a ukendt<br />

p = ?<br />

Dvs. rentefoden var 8,15%<br />

x<br />

ba y<br />

6<br />

100a160 ...(se type 3 ovenfor, a ukendt)...<br />

a 1,0815<br />

p( a1)<br />

100 (1,0815 1) 100 8,15<br />

4.6) (fordobling eller halvering)<br />

Mange opgaver eller problemstillinger handler om hvor lang tid en eksponentielt voksende størrelse er om<br />

at fordobles. (Eller halveres, hvis det er en aftagende udvikling). Man taler om ”fordoblingstid” henholdvis<br />

”halveringstid”. Sådanne opgaver kan løses uden at huske andre formler end regneforskriften<br />

Øvelse<br />

En population voksede med 3% om året. Hvor længe var den om at blive fordoblet?<br />

Vi sætter som ovenfor begyndelseværdien b til 100%, og ”slutværdien” til det dobbelte: 200%<br />

x<br />

ba y<br />

4.7) (gennemsnitlig rentefod eller vækstrate)<br />

Ofte vokser en størrelse uregelmæssigt og med alt andet end samme procent hvert år.<br />

Måske ønsker man at vide hvor mange procent den årlige vækst været i gennemsnit.<br />

Man har vedtaget at give begrebet ”gennemsnitlig rentefod” eller ” gennemsnitlig vækstrate” en præcis<br />

matematisk betydning, som måske er lidt anderledes end man ville forvente.<br />

Man definerer den gennemsnitlige vækstrate (rentefod) som svaret på følgende spørgsmål:


”Hvis væksten havde været eksponentiel, hvad skulle den konstante vækstrate så være for at komme<br />

fra samme udgangsposition til samme slutposition på samme tid?”<br />

Øvelse<br />

I år 2006 kostede en bestemt vare 200 kr, og i 2008 var prisen 242 kr.<br />

Hvad var den gennemsnitlige årlige vækstrate?<br />

x = 2 (år)<br />

y = 242 (kr). (slutværdi ifølge faktiske oplysninger)<br />

b = 200 (kr.) (udgangsposition)<br />

a = ukendt (gennemsnitlig fremskrivningsfaktor)<br />

p = ? (procenttal for gennemsnitlig vækstrate, beregnes ud fra a)<br />

(Svaret er : Den gennemsnitlige vækstrate var 10% ; vis mellemregningerne!)<br />

6. Vækst over forskellige perioder - uddybning<br />

Sætning:<br />

Når x stiger med 1, bliver y ganget med a<br />

Når x stiger med 2, bliver y ganget med a∙a = a 2<br />

Når x stiger med 3, bliver y ganget med a∙a∙a = a 3<br />

. . .<br />

Når x stiger med h, bliver y ganget med a h<br />

Begrundelse:<br />

Antag at y har nået værdien y1.<br />

Se ”Eksponenitiel begrundelse 3a” ovenfor<br />

Når x herefter stiger med 1 ( der går 1 år), og herefter med endnu 1 og endnu 1, fås følgende værdier af y:<br />

y1∙a, y1∙a∙a, y1∙a∙a∙a<br />

At y bliver ganget med a h , når x stiger med h, kan vi også skrive sådan:<br />

y1∙ a h = y2 , hvor x-stigningen h er x2 - x 1 . Om fremskrivningsfaktoren F ved vi:<br />

y1∙ F = y2<br />

Og vi ser dels at F = a h . Dels kan vi isolere F af ligningen y1∙ F = y2 , og det giver<br />

I alt har vi altså<br />

7. Beregne a ud fra (x1, y1) og (x2, y2) – uddybning<br />

(x1, y1) og (x2, y2) er to punkter på grafen for y = b∙a x<br />

I fortsættelse af ovenstående ” 6. Vækst over forskellige perioder - uddybning” side 10 isolerer vi a i af<br />

og får ifølge reglen om løsning af 11. Potensligninger side 5<br />

√<br />

eller (<br />

Da h = x2 - x 1 kan dette omskrives:<br />

√<br />

) (<br />

eller (<br />

)<br />

) (<br />

)<br />

10


8. Voksende og aftagende eksponentielle <strong>sammenhænge</strong> - uddybning<br />

Sætning:<br />

Hvis a er større end 1, er y = b ∙ a x voksende<br />

Begrundelse:<br />

Tænk på en population, der vokser med en årlig fremskrivningsfaktor på 1.05<br />

Hvert år ganges populationen med 1.05, og da dette tal er større end 1 bliver populationen større og større.<br />

Sætning:<br />

Hvis a er mellem 0 og 1, er y = b ∙ a x aftagende<br />

Tænk på en population, der ændres med en årlig fremskrivningsfaktor på 0.97<br />

Hvert år ganges populationen med 0.97, og da dette tal er mindre end 1 bliver populationen mindre og<br />

mindre.<br />

9. Fordoblingstid og halveringstid (-konstant) - uddybning<br />

Sætning:<br />

Ved en voksende eksponentiel udvikling, y = b ∙ a x , afhænger fordoblingstiden, T, kun af konstanten a, og<br />

er den samme uanset hvilket tidspunkt x1 der bruges som udgangspunkt. Kaldes derfor også<br />

”fordoblingskonstanten”<br />

Eksempel:<br />

Se på en population, der vokser med 2% om året, det passer omtrent med verdens befolkning. Den årlige<br />

fremskrivningsfaktor er<br />

Ifølge ”6. Vækst over forskellige perioder” ovenfor ganges popuIationen med a h i enhver periode af<br />

længde h .<br />

Lad os nu se på en periode på 35 år. Populationens størrelse ganges i løbet af enhver 35-årsperiode med<br />

tallet<br />

Det er altså næsten præcist rigtigt at sige at populationen fordobles på 35 år, dvs. at fordoblingstiden er 35<br />

år (eller ”fordoblingskonstanten”). For den nøjagtige fordoblingskonstant skrives T eller T2 i stedet for h.<br />

Vi har altså, at<br />

Reglerne om løsning af potensligninger (side )giver:<br />

( )<br />

( ) ( ) √<br />

Begrundelserne vedrørende halveringstid/halveringskonstant følger samme mønster.<br />

11


10. Logaritmefunktionen - uddybning<br />

Logaritmefunktionen er defineret som "den omvendte funktion til 10 x "<br />

Det betyder at den "tæller nuller" når den anvendes på meget runde tal:<br />

Da 10 3 = 1000 er log(1000) = 3<br />

Da 10 2 = 100 er log(100) = 2<br />

Da 10 1 = 10 er log(10) = 1<br />

Da 10 0 = 1 er log(1) = 0<br />

Da 10 -1 = 0,1 er log(0,1) = -1<br />

Da 10 -2 = 0,01 er log(0,01) = -2<br />

(Dette princip gælder også for mere skæve tal:<br />

Da 10 1,5 = 31,6 er log(31,6) = 1,5 (lille afrundingsfejl))<br />

Man kan også sige at sildebenet vendes:<br />

x -2 -1 0 1 1,5 2<br />

10 x<br />

Vendes på hovedet:<br />

0,01 0,1 1 10 31,6 100<br />

x 0,01 0,1 1 10 31,6 100<br />

log(x) -2 -1 0 1 1,5 2<br />

Se eventuelt mere i det tekniske appendix 14.5. Logaritmer side 15.<br />

11. Potensligninger - uddybning<br />

x<br />

3 12<br />

hhv.<br />

5<br />

x <br />

20<br />

Eksempel 11.1<br />

I et potensopløftnings-udtryk kan den ubekendte stå "oppe" som eksponent, og så skal den "logges" ned.<br />

x<br />

Se på ligningen 100 1000000<br />

Her kan man måske gætte at x=3 idet 100 3 = 100100100 = 1 000 000.<br />

Tallet 100 3 = 100100100 har nemlig 3∙2 = 6 nuller<br />

Division af de 6 nuller (i 1 000 000) med de 2 nuller ( i 100) giver i virkeligheden resultatet x=3.<br />

Vi skriver således:<br />

x<br />

100 = 1000000<br />

log( 1000000)<br />

6<br />

x=<br />

<br />

log( 100)<br />

2<br />

x=<br />

3<br />

Vi viser nu et lignende eksempel, men med mindre pæne tal:<br />

(Eksempel 11.2)<br />

x=<br />

Gør selv prøve ved at udregne om 3 2,26 x=<br />

2,<br />

26<br />

giver 12 (eller tæt på)!<br />

Eksempel 11.3<br />

Hvis den ubekendte står for neden, gøres således:<br />

x<br />

3 = 12<br />

log( 12)<br />

log( 3)<br />

12


(Eksempel 11.3)<br />

Det lille 5-tal flyttes altså over på den anden side af lighedstegnet og bliver til (1/5)<br />

- - -<br />

1 5 5<br />

Alternativ skrivemåde (og indtastning): Ofte skrives 20 som 20<br />

(Den femte rod af 20, dvs. det positive tal, som ganget med sig selv 5 gange giver 20).<br />

Se evt. mere i nedenstående tekniske appendix ”14.3. Rødder √ ” side 13<br />

14. Teknisk appendix om potenser, rødder, logaritmer og enkeltlogarimisk koordinatsystem<br />

14.1. Potenser (læses ”x i n’te”) hvor n er et positivt, helt tal. Eksempler:<br />

14.2. Potenser hvor n er 0 eller et negativt, helt tal. Ovenstående tabel fortsættes ved hver gang at<br />

dividere med 10 hhv . med x<br />

14.3. Rødder √<br />

(læses ”den n’te rod af x” ) hvor n er et positivt, helt tal, t er positiv eller 0<br />

Som illustration forklarer vi ”den tredje rod af 64”, √<br />

Tallet √<br />

er<br />

det positive tal, x , der opfylder (altså )<br />

(Dette kan vi også udtrykke på en måde, der fremtidig hjælper os med ligningsløsning<br />

Ligningen<br />

har løsningen √<br />

At alle positive tal har en tredje rod, kan anskueliggøres ved at tegne en graf for funktionen<br />

Sildeben:<br />

Graf:<br />

x = 5<br />

x=<br />

x=<br />

20<br />

1<br />

20<br />

<br />

1 <br />

<br />

5 <br />

, 82<br />

0 1 2 3 x=? 5<br />

0 1 8 27 64 125<br />

13


14.4. Potenser , hvor<br />

Som eksempel vælger vi (<br />

er uforkortelig brøk med hele positive tal i tæller og nævner.<br />

)<br />

Man definerer dette tal således: ( ) ( √ )<br />

Baggrunden for denne definition er, at de såkaldte ”potensregneregler” derved er opfyldt (så længe x er et<br />

positivt tal). Dette er dog et langsommeligt arbejde at bevise.<br />

(Potensregnereglerne: se side 10 af folkeskole-formelsamling vedlagt her som sidste side)<br />

Som specialtilfælde har vi brøker med tæller 1, f.eks.<br />

( ) √<br />

14<br />

som eksponent. Der gælder<br />

og (se ”3. Rødder” ovenfor): Når t er et postitivt tal, og q≠0 gælder (som anført under 11. Potensligninger<br />

side 5 ) at ligningen<br />

Hvordan har man fundet på at definere (<br />

har løsningen √<br />

) ( √<br />

) ?<br />

Potensregnereglen ( ) er let nok at forstå i et taleksempel med hele tal som eksponenter:<br />

( ) ( ) ( ) ( ) ( )<br />

Hvis reglen også skal gælde for tal som 0.01 og 0.13 som eksponenter, så må der gælde om tallet<br />

at ( ) , altså hvoraf<br />

(se afsnit 3 Rødder på forrige side)<br />

√ . Herved ses at er nødt til at være lig √<br />

Med samme begrundelse kan vi fortsætte:<br />

( ) ( √<br />

)<br />

(<br />

)<br />

hvis potensreglerne skal passe.


14.5. Logaritmer<br />

Definition:<br />

Tallet ( x =) log(t) er defineret som det tal, x ,<br />

der opfylder 10 x = t.<br />

Grafen for 10 x antyder grunden til at sådan et tal x<br />

kan findes for alle positive værdier af t.<br />

Eksempel 14.5.1. Tallet x= log(100) er det tal, der<br />

opfylder 10 x = 100, altså tallet 2, idet 10 2 =100.<br />

Som man også kan efterprøve på lommeregneren,<br />

gælder altså log(100) = 2<br />

Eksempel 14.5.2.<br />

Tallet (x=) log(50) findes på lommeregneren til<br />

1,69897….<br />

Vi prøver om det passer med at 10 x = 50. Med de<br />

anførte decimaler fås (se definition 4 ovenfor)<br />

(<br />

) ( √<br />

- det er altså rigtigt nok bortset fra afrundningsfejl.<br />

)<br />

15

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!