Kurvan y = a sin x + b cos x
Kurvan y = a sin x + b cos x
Kurvan y = a sin x + b cos x
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
2<br />
Trigonometri och<br />
grafer<br />
Centralt innehåll<br />
✱ Trigonometriska funktioners grafer<br />
och dess egenskaper.<br />
✱ Grafiska metoder för att lösa<br />
trigonometriska ekvationer.<br />
✱ Härledning och användning av<br />
deriveringsregler för trigonometriska<br />
och sammansatta funktioner.<br />
✱ Strategier för matematisk problemlösning.<br />
I kapitel 3 ska vi arbeta med area, omkrets och<br />
volym, skala och likformighet samt trigonometri.<br />
50
238876744<br />
894789475<br />
7547<br />
15343274<br />
55<br />
112<br />
777<br />
1<br />
482398678567<br />
894789475849<br />
Inledande aktivitet<br />
FRÅN ENHETSCIRKEL TILL KURVA<br />
1 Använd enhetscirkeln och din räknare.<br />
a) Gör en tabell där<br />
x är vinklarna 0°, 30°,<br />
60°, 90°, . . . , 360° och<br />
y är vinklarnas<br />
<strong>sin</strong>usvärde.<br />
b) Rita på ett rutat papper<br />
ett koordinatsystem där<br />
en ruta i x-led motsvarar 30° och<br />
en ruta i y-led motsvarar 0,2.<br />
y<br />
1<br />
v<br />
O<br />
Pricka in tabellens punkter och skissa<br />
grafen.<br />
c) Kontrollera grafen till y = <strong>sin</strong> x med<br />
grafräknare.<br />
1<br />
x<br />
d) Undersök med grafräknare hur grafen till<br />
y = <strong>sin</strong> x ser ut i intervallet<br />
–720° ≤ x ≤ 720°. Förklara.<br />
2 Använd din grafräknare.<br />
a) Jämför graferna till y = 2 <strong>sin</strong> x och<br />
y = 0,5 <strong>sin</strong> x med y = <strong>sin</strong> x. Rita en skiss<br />
och beskriv likheter och skillnader.<br />
b) Jämför graferna till y = <strong>sin</strong> 2x och<br />
y = <strong>sin</strong> 0,5x med y = <strong>sin</strong> x. Rita en skiss<br />
och beskriv likheter och skillnader.<br />
c) Hur beror grafen till y = A <strong>sin</strong> kx av värdet<br />
på A och k Formulera en slutsats.<br />
51
2.1 Trigonometriska kurvor<br />
Sinus- och co<strong>sin</strong>uskurvor<br />
Många fenomen i naturen är periodiska och upprepar sig regelbundet.<br />
Några exempel är dagens längd under ett år, ebb och flod samt olika<br />
svängningar och vågrörelser.<br />
För att kunna beskriva dessa fenomen med matematiska modeller<br />
behöver vi periodiska funktioner.<br />
Vi börjar med att undersöka hur <strong>sin</strong> x varierar under ett varv<br />
i enhetscirkeln.<br />
Enhetscirkel<br />
1<br />
y<br />
Vi avläser de markerade<br />
punkternas y-koordinater<br />
och gör en tabell och graf.<br />
–1<br />
x<br />
1<br />
–1<br />
<strong>sin</strong>uskurvan Värdetabell Graf med fem punkter Kontroll med grafräknare<br />
x y = <strong>sin</strong> x<br />
0° 0<br />
1<br />
y<br />
2<br />
90° 1<br />
180° 0<br />
270° –1<br />
360° 0<br />
1<br />
90° 360°<br />
x<br />
0°<br />
2<br />
360°<br />
period<br />
Vi har nu ritat en <strong>sin</strong>uskurva i ett intervall med längden 360°.<br />
<strong>Kurvan</strong>s utseende upprepas obegränsat i båda riktningarna.<br />
Vi säger att <strong>sin</strong>usfunktionen är periodisk med perioden 360°.<br />
1<br />
y<br />
y = <strong>sin</strong> x<br />
x<br />
270°<br />
90° 90° 270° 450°<br />
1<br />
52 2.1 Trigonometriska kurvor
På liknande sätt får vi för co<strong>sin</strong>usfunktionen:<br />
co<strong>sin</strong>uskurvan Värdetabell Graf med fem punkter Grafritande räknare<br />
x y = <strong>cos</strong> x<br />
0° 1<br />
1<br />
y<br />
2<br />
90° 0<br />
180° –1<br />
270° 0<br />
360° 1<br />
1<br />
180° 360°<br />
x<br />
0°<br />
2<br />
360°<br />
Om vi ritar både <strong>sin</strong>uskurvan och co<strong>sin</strong>uskurvan i samma koordinatsystem,<br />
ser vi att de är förskjutna i x-led i förhållande till varandra.<br />
Co<strong>sin</strong>uskurvan får vi genom att förskjuta <strong>sin</strong>uskurvan 90° åt vänster.<br />
1<br />
y<br />
y = <strong>cos</strong> x<br />
y = <strong>sin</strong> x<br />
x<br />
<br />
360° 180° 180°<br />
1<br />
360°<br />
Exempel 1 Hur skiljer sig kurvan y = 3 <strong>sin</strong> x från kurvan y = <strong>sin</strong> x <br />
Svaret är enkelt: y-koordinaterna till kurvan y = 3 <strong>sin</strong> x får vi genom att multiplicera alla<br />
y-koordinater till kurvan y = <strong>sin</strong> x med 3.<br />
x 0° 90° 180° 270° 360°<br />
<strong>sin</strong> x 0 1 0 –1 0<br />
3 <strong>sin</strong> x 0 3 0 –3 0<br />
y<br />
y max<br />
1<br />
Amplituden<br />
y = 3 <strong>sin</strong> x<br />
y = <strong>sin</strong> x<br />
x<br />
4<br />
1<br />
180°<br />
360°<br />
0°<br />
360°<br />
y min<br />
4<br />
amplitud<br />
största värdet – minsta värdet<br />
En <strong>sin</strong>uskurvas amplitud är<br />
2<br />
y = 3 <strong>sin</strong> x har amplituden 3, maximivärdet 3 och minimivärdet –3.<br />
2.1 Trigonometriska kurvor 53
Exempel 2 Hur skiljer sig kurvan y = <strong>sin</strong> 4x från kurvan y = <strong>sin</strong> x<br />
Utseendet på kurvan y = <strong>sin</strong> x upprepas efter 360°.<br />
Utseendet på kurvan y = <strong>sin</strong> 4x upprepas då 4x = 360°, alltså efter 90°.<br />
Vi ritar graferna.<br />
1<br />
y<br />
y = <strong>sin</strong> x<br />
y = <strong>sin</strong> 4x<br />
90° 90°<br />
360°<br />
x<br />
1<br />
Vi ser i figuren att funktionen y = <strong>sin</strong> 4x har perioden 90°.<br />
Perioden kan beräknas 360°<br />
4 = 90°<br />
På motsvarande sätt har y = <strong>cos</strong> x 2 perioden 360°<br />
1/2 = 720°<br />
Amplitud och period påverkas inte av att en kurva förskjuts.<br />
Sammanfattning<br />
y = A <strong>sin</strong> kx har amplituden A och perioden 360°<br />
k<br />
y = A <strong>cos</strong> kx har amplituden A och perioden 360°<br />
k<br />
2101 Funktionen y = 1,5 <strong>sin</strong> 2x är given.<br />
a) Ange amplitud, största värde och minsta värde.<br />
b) Bestäm perioden.<br />
c) Skissa kurvan för hand och kontrollera med räknare.<br />
Vi jämför med y = A <strong>sin</strong> kx<br />
a) Amplituden A = 1,5, största värdet = 1,5 och minsta värdet = –1,5.<br />
b) k = 2 perioden = 360°<br />
2 = 180°<br />
c) Dela intervallet 0° till 180° i fyra lika delar. Markera fem punkter så att kurvan kan<br />
skissas. Kontrollera med räknaren, inställd på grader (deg).<br />
y<br />
Maximivärde och<br />
största värde<br />
1<br />
2<br />
x<br />
90°<br />
180°<br />
0°<br />
180°<br />
1<br />
2<br />
54 2.1 Trigonometriska kurvor
2102 Du vet att y = <strong>sin</strong> x har perioden 360°.<br />
Förklara hur du då får perioden för<br />
a) y = <strong>sin</strong> 10x b) y = <strong>sin</strong> 0,1x<br />
2103 Har y = <strong>sin</strong> 3x och y = <strong>cos</strong> 3x samma<br />
period<br />
2104 Bestäm perioden för<br />
a) y = <strong>sin</strong> 4x c) y = <strong>cos</strong> 2x<br />
b) y = <strong>sin</strong> 0,75x d) y = <strong>cos</strong> x 3<br />
2105 a) Skissa för hand kurvan y = 2 <strong>sin</strong> x.<br />
b) Ange det största och minsta värde som<br />
2 <strong>sin</strong> x kan anta.<br />
c) Ange kurvans amplitud.<br />
2106 Bestäm kurvans amplitud och period.<br />
a) y = 4 <strong>cos</strong> x<br />
b) y = 100 <strong>sin</strong> 2,5x<br />
c) y = –50 <strong>cos</strong> 5x<br />
d) y<br />
10<br />
20°<br />
x<br />
2109 Rita graferna till y = <strong>sin</strong> x och<br />
y = <strong>cos</strong> x i samma koordinatsystem.<br />
a) Vilka likheter respektive skillnader<br />
finns mellan graferna<br />
b) För vilka x-värden i intervallet<br />
0°≤ x ≤ 360°<br />
gäller att <strong>cos</strong> x < <strong>sin</strong> x <br />
2110 a) Skissa kurvan till y = – <strong>sin</strong> x<br />
b) Ange det största och minsta värde som<br />
funktionen y = –2 <strong>sin</strong> x kan anta.<br />
2111 Har ekvationen 4 <strong>sin</strong> x = <strong>sin</strong> x någon<br />
lösning Motivera.<br />
2112 För vilka värden på A saknar ekvationen<br />
A <strong>sin</strong> 5x = 1,2 lösningar<br />
2113 Grafen visar hur kurvan y = <strong>sin</strong> x skär<br />
linjerna y = ±k i fyra punkter i intervallet<br />
0° ≤ x ≤ 360°.<br />
Bestäm summan x 1 + x 2 + x 3 + x 4 .<br />
1<br />
y<br />
x 1<br />
x 2<br />
x 3<br />
x 4<br />
y = k<br />
x<br />
y = –k<br />
2107 Ge ett exempel på en funktion med<br />
perioden 200° och amplituden 2,5.<br />
2108 a) Skissa för hand två perioder av<br />
kurvan y = 2 <strong>sin</strong> 4x<br />
b) Kontrollera din skiss med grafräknare.<br />
2114 Utgå från att f (x) = <strong>sin</strong> x och att<br />
f (a) = 0,3 och beräkna summan<br />
f (a) + f (a + 360°) + f (a + 720°) +<br />
+ ... + f (a + 3 600°).<br />
2115 Beräkna utan att använda räknare<br />
summan<br />
<strong>sin</strong> 1° + <strong>sin</strong> 2° + <strong>sin</strong> 3° +<br />
+ ... + <strong>sin</strong> 358° + <strong>sin</strong> 359°.<br />
2.1 Trigonometriska kurvor 55
Grafritande räknare<br />
Du ska kunna lösa ekvationer och olikheter exakt med algebraiska<br />
metoder. Men som ett komplement är grafritande räknare ett utmärkt<br />
verktyg för att undersöka funktioner och på ett överskådligt sätt lösa<br />
ekvationer och olikheter grafiskt.<br />
2116 Visa grafiskt att ekvationen <strong>sin</strong> 2x = 0,5 har fyra lösningar<br />
i intervallet 0° ≤ x ≤ 360°.<br />
Rita graferna till funktionerna<br />
y = <strong>sin</strong> 2x och y = 0,5.<br />
2<br />
0°<br />
360°<br />
2<br />
Graferna skär varandra på fyra ställen.<br />
Det innebär att <strong>sin</strong> 2x = 0,5 har fyra lösningar i intervallet.<br />
2117 Lös grafiskt ekvationen<br />
<strong>cos</strong> 0,5x = 0,7<br />
i intervallet 0° ≤ x ≤ 360°.<br />
2118 Hur många lösningar har<br />
ekvationen <strong>sin</strong> x = <strong>cos</strong> x i<br />
intervallet 0° ≤ x ≤ 360° <br />
2119 Hur avläser du perioden<br />
för kurvan y = <strong>sin</strong> 0,6x <br />
2120 Undersök:<br />
För vilka positiva värden på a har<br />
ekvationen <strong>sin</strong> x = a i intervallet<br />
0° ≤ x ≤ 360°<br />
a) två lösningar<br />
b) en lösning<br />
c) ingen lösning<br />
2121 Lös ekvationen<br />
<strong>cos</strong> 2x = 0,5 i intervallet 500° ≤ x ≤ 700°<br />
a) grafiskt<br />
b) algebraiskt.<br />
2122 Olikheten <strong>cos</strong> x < k har en lösning<br />
120° < x < 240° . Vilket värde har k <br />
2123 För vilka värden på b saknar ekvationen<br />
3 <strong>sin</strong> 4x + b = 0 lösningar<br />
2124 Det finns ett enkelt samband mellan<br />
antalet lösningar till ekvationen<br />
<strong>sin</strong> kx = a<br />
i intervallet 0° ≤ x ≤ 360° och värdet på k,<br />
där k är ett positivt heltal och 0 < a < 1.<br />
Ta reda på detta samband.<br />
56 2.1 Trigonometriska kurvor
Aktivitet<br />
✽ Undersök<br />
Trigonometriska kurvor<br />
Använd fönsterinställningarna:<br />
X min = – 180° X max = 360°<br />
Y min = – 3 Y max = 3<br />
Tips: När du undersöker flera<br />
kurvor samtidigt är det<br />
lättare att se skillnad på<br />
dem om du låter kurvorna<br />
ha olika linjetyper.<br />
3<br />
–180°<br />
3<br />
360°<br />
Materiel: Grafräknare<br />
1 a) Rita i samma fönster<br />
y = <strong>sin</strong> x och y = <strong>sin</strong> x + 2<br />
Vad skiljer graferna åt<br />
b) Undersök för olika värden på a :<br />
Hur är grafen till y = <strong>sin</strong> x + a<br />
förskjuten i förhållande till y = <strong>sin</strong> x <br />
2 a) Rita i samma fönster<br />
y = <strong>sin</strong> x och y = <strong>sin</strong> (x + 60°)<br />
Gör avläsningar på graferna.<br />
Vad skiljer graferna åt<br />
3 Undersök för olika positiva värden på v :<br />
Hur är grafen till y = <strong>sin</strong> (x – v)<br />
förskjuten i förhållande till y = <strong>sin</strong> x <br />
4 Undersök och ange en funktion på formen<br />
y = <strong>sin</strong> (x ± v)<br />
som har en graf identisk med grafen till<br />
a) y = <strong>cos</strong> x<br />
b) y = – <strong>sin</strong> x<br />
5 Formulera kortfattat hur grafen till<br />
y = A <strong>sin</strong> (x ± v) + b<br />
påverkas av värdena på A, v och b.<br />
b) Undersök för olika positiva värden på v :<br />
Hur är grafen till y = <strong>sin</strong> (x + v)<br />
förskjuten i förhållande till y = <strong>sin</strong> x <br />
Motivera varför.<br />
2.1 Trigonometriska kurvor 57
Förskjuta kurvor<br />
Exempel 1<br />
Vi ska visa hur man får kurvan till y = <strong>sin</strong> (x + v) + d genom att utgå från<br />
y = <strong>sin</strong> x.<br />
Om vi utgår från<br />
y = <strong>sin</strong> x och adderar 2<br />
till alla y-koordinater får vi<br />
funktionen y = <strong>sin</strong> x + 2 .<br />
Hela grafen förskjuts 2<br />
enheter uppåt. Amplituden är<br />
fortfarande 1, men y-värdena<br />
varierar nu mellan 1 och 3.<br />
y y = <strong>sin</strong> x + 2<br />
3<br />
2<br />
1<br />
1<br />
y = <strong>sin</strong> x<br />
y = <strong>sin</strong> x är förskjuten<br />
2 enheter uppåt.<br />
180°<br />
360°<br />
x<br />
Kontrollera graferna<br />
med din grafräknare.<br />
Exempel 2<br />
Om vi utgår från y = <strong>sin</strong> x<br />
och förskjuter den 30° åt<br />
höger förändras inte<br />
amplituden eller perioden.<br />
Vi får funktionen<br />
y = <strong>sin</strong> (x – 30°) eftersom<br />
(x – 30°) går från 0° till 360°<br />
när x går från 30° till 390°.<br />
1<br />
1<br />
y<br />
y = <strong>sin</strong> x y = <strong>sin</strong> (x – 30°)<br />
360° x<br />
30°<br />
180° 390°<br />
En period = 360°<br />
y = <strong>sin</strong> x är förskjuten 30° åt höger.<br />
Kontrollera graferna<br />
med din grafräknare.<br />
Sammanfattning<br />
<strong>Kurvan</strong> till y = <strong>sin</strong> (x + v) + d kan vi få genom att förskjuta y = <strong>sin</strong> x<br />
d > 0 ger att kurvan är förskjuten d enheter uppåt.<br />
d < 0 ger att kurvan är förskjuten d enheter nedåt.<br />
v > 0 ger att kurvan är förskjuten v grader till vänster.<br />
v < 0 ger att kurvan är förskjuten v grader till höger.<br />
Co<strong>sin</strong>uskurvor förskjuts på samma sätt.<br />
2125<br />
a) Beskriv hur grafen till y = <strong>sin</strong> (x + 45°) – 2 är förskjuten i<br />
förhållande till y = <strong>sin</strong> x.<br />
b) Bestäm största och minsta värde för funktionen y = 4 + 3 <strong>sin</strong> x<br />
a) Grafen är förskjuten 2 enheter nedåt och 45° åt vänster i<br />
förhållande till y = <strong>sin</strong> x.<br />
b) y = 3 <strong>sin</strong> x har amplituden 3 och y-värdena varierar därför<br />
mellan – 3 och 3.<br />
y = 4 + 3 <strong>sin</strong> x är förskjuten 4 enheter uppåt i förhållande<br />
till y = 3 <strong>sin</strong> x. y-värdena varierar därför mellan 1 och 7.<br />
Största värde = 7 och minsta värde = 1.<br />
58 2.1 Trigonometriska kurvor
2126 Antag att du har ritat kurvan y = <strong>sin</strong> x.<br />
Hur får du då kurvan<br />
a) y = <strong>sin</strong> x + 5 c) y = <strong>sin</strong> (x + 55°)<br />
b) y = <strong>sin</strong> x – 2,5 d) y = <strong>sin</strong> (x – 35°) <br />
2127 Ange <strong>sin</strong>uskurvans ekvation.<br />
a) y<br />
2133 Viktoria påstår att en <strong>sin</strong>uskurva alltid kan<br />
skrivas som en co<strong>sin</strong>uskurva. Har hon rätt<br />
2134 y<br />
1<br />
1<br />
360°<br />
x<br />
1<br />
x<br />
360°<br />
Hur ska du förskjuta<br />
a) y = <strong>sin</strong> x för att få grafen ovan<br />
b) y = <strong>cos</strong> x för att få grafen ovan<br />
b) y<br />
1<br />
–60° 300°<br />
2128 Ange största och minsta värde för<br />
funktionen<br />
a) y = 2 <strong>sin</strong> x + 3 c) y = – 5 – <strong>cos</strong> x<br />
b) y = 3 – 4 <strong>sin</strong> x d) y = <strong>cos</strong> x – 10<br />
2129 Ge ett eget exempel på en funktion<br />
vars största värde är 12 och<br />
minsta värde är – 10.<br />
2130 Bestäm talet a så att y = 5 <strong>sin</strong> x + a<br />
aldrig skär x-axeln.<br />
2131 Hur ska du förskjuta kurvan<br />
y = <strong>cos</strong> x för att få kurvan<br />
a) y = <strong>cos</strong> (x + 60°) + 3,5<br />
b) y = <strong>cos</strong> (x – 20°) – 1,5<br />
2132 <strong>Kurvan</strong> y = <strong>sin</strong> 3x förskjuts 36°<br />
åt höger. Vilken ekvation får den<br />
nya kurvan<br />
x<br />
2135 Bestäm A och v i y = A <strong>sin</strong> (x – v) om<br />
y max = 3 och y (0) = – 1,5.<br />
(A > 0, 0° < v < 90°)<br />
2136 Hur är kurvan y = 3 <strong>cos</strong> (2x + 50°)<br />
förskjuten i förhållande till y = 3 <strong>cos</strong> 2x<br />
2137 För vilket värde på a är funktionens<br />
största värde 8, om y = 5 – a <strong>sin</strong> 2x <br />
2138 Rita kurvorna y = <strong>sin</strong> x och<br />
y = <strong>cos</strong> (x + 270°) i samma fönster<br />
på din grafritare.<br />
a) Vilken slutsats är rimlig att dra från<br />
graferna<br />
b) Bevisa din slutsats.<br />
2139 Bestäm p och q så att funktionen<br />
y = p <strong>sin</strong> (2x – 10°) – 2q<br />
får minsta värdet 3 och största värdet 5.<br />
2140 Rita kurvan med din grafräknare.<br />
Ange en annan formel för funktionen.<br />
Motivera.<br />
a) y = <strong>cos</strong> 2 x + <strong>sin</strong> 2 x<br />
b) y = <strong>cos</strong> x + <strong>sin</strong> (90° – x)<br />
c) y = <strong>cos</strong> x + √ 3 <strong>sin</strong> x<br />
2.1 Trigonometriska kurvor 59
Ekvationen för en <strong>sin</strong>usformad kurva<br />
2141 Figuren visar grafen till en <strong>sin</strong>usfunktion.<br />
Bestäm en ekvation av<br />
typen y = A <strong>sin</strong> kx + d för denna<br />
kurva.<br />
7<br />
3<br />
y<br />
Perioden = 400°, d v s<br />
360°<br />
= 400° och k = 0,9.<br />
k<br />
Amplituden A =<br />
A = 7 – (–1)<br />
2<br />
= 8 2 = 4<br />
maximivärdet – minimivärdet<br />
2<br />
Jämfört med y = 4 <strong>sin</strong> 0,9x gäller:<br />
Förskjutningen i y-led är 3 enheter uppåt.<br />
Ny ”mittlinje” är y = 3, dvs d = 3.<br />
y = 4 <strong>sin</strong> 0,9x + 3<br />
0°<br />
Till sist bör du kontrollera med grafritande<br />
räknare att denna ekvation ger rätt graf. 2<br />
Svar: <strong>Kurvan</strong>s ekvation är y = 4 <strong>sin</strong> 0,9x + 3.<br />
1<br />
1<br />
8<br />
200°<br />
x<br />
400°<br />
400°<br />
2142 Rita en skiss av kurvan y = 5 <strong>sin</strong> 2(x + 45°) – 4.<br />
<strong>Kurvan</strong> har samma amplitud och period<br />
som y = 5 <strong>sin</strong> 2x , dvs amplituden 5 och<br />
5<br />
y<br />
y = 5 <strong>sin</strong> 2x<br />
perioden 360°<br />
2 = 180°.<br />
Förskjutningen i x-led är 45° till vänster.<br />
Förskjutningen i y-led är 4 enheter nedåt.<br />
Den nya ”mittlinjen” är y = – 4.<br />
–45°<br />
5<br />
9<br />
x<br />
180°<br />
y = –4<br />
y = 5 <strong>sin</strong> 2(x + 45°) – 4<br />
Kontrollera grafens utseende med din räknare.<br />
OBS Om funktionen y = 5 <strong>sin</strong> 2(x + 45°) – 4 skrivs y = 5 <strong>sin</strong> (2x + 90°) – 4<br />
kan det vara svårare att se förskjutning 45°.<br />
60 2.1 Trigonometriska kurvor
2143 Bestäm en funktion av typen<br />
y = a <strong>sin</strong> bx som ger grafen<br />
a) y<br />
4<br />
2148 Funktionen y = 200 <strong>sin</strong> 5x + 300<br />
ger grafen<br />
c<br />
y<br />
60°<br />
x<br />
b<br />
b) y<br />
2<br />
30°<br />
2144 Skissa grafen utan hjälpmedel. Kontrollera<br />
sedan med din grafräknare.<br />
a) y = <strong>sin</strong> 0,5x + 1<br />
b) y = 2 <strong>cos</strong> 2x + 2<br />
2145 Hur många perioder har kurvan<br />
y = <strong>sin</strong> 4x i intervallet 0°≤ x ≤ 360°<br />
2146 Bestäm en funktion av typen<br />
y = a <strong>sin</strong> b(x + v) som ger grafen<br />
y<br />
2<br />
10°<br />
2147 Vilka av de sex funktionerna ger grafen<br />
y<br />
A y = – <strong>sin</strong> x<br />
1<br />
B y = – <strong>cos</strong> x<br />
x<br />
C y = <strong>sin</strong> (x + 180°)<br />
180°<br />
D y = <strong>cos</strong> (x + 180°)<br />
E y = <strong>sin</strong> (x – 90°)<br />
F y = – <strong>cos</strong> (x – 90°)<br />
x<br />
x<br />
Bestäm talen a, b och c.<br />
2149 Bestäm en funktion av typen<br />
y = a <strong>sin</strong> b(x + v) + d som ger grafen<br />
1<br />
1<br />
2<br />
y<br />
60°<br />
a<br />
2150 Skissa grafen till y = 1 – 0,5 <strong>sin</strong> (3x – 90°).<br />
Kontrollera med din grafräknare.<br />
2151 Rita en enkel skiss till grafen av funktionen<br />
y = A <strong>sin</strong> 360° (x – C) + D<br />
B<br />
där A, B, C och D är positiva. Markera<br />
i figuren var talen A, B, C och D kan<br />
avläsas.<br />
2152 f (x) = A <strong>sin</strong> kx + b<br />
Putte påstår att graferna till f (–x) och – f (x)<br />
är identiska. Har han rätt eller fel<br />
Motivera.<br />
x<br />
x<br />
2.1 Trigonometriska kurvor 61
<strong>Kurvan</strong> y = tan x<br />
Funktionen y = tan x har perioden 180°. Vi kan visa detta med omskrivningen<br />
tan (x + 180°) = <strong>sin</strong>( x + 180°<br />
)<br />
<strong>cos</strong>( x + 180°<br />
)<br />
=<br />
− <strong>sin</strong> x<br />
− <strong>cos</strong> x<br />
= <strong>sin</strong> x<br />
<strong>cos</strong> x<br />
= tan x<br />
Vi börjar därför med att rita kurvan på ett intervall av längden 180° och<br />
vi väljer intervallet –90° < x < 90°.<br />
Observera att tan x ej är definierad för de x-värden då <strong>cos</strong> x = 0,<br />
t ex x = –90° och x = 90°.<br />
värdetabell<br />
x –90° –89° –80° –45° –20° 0° 20° 45° 80° 89° 90°<br />
tan x<br />
ej<br />
def.<br />
–57,3 –5,7 –1 –0,4 0 0,4 1 5,7 57,3<br />
ej<br />
def.<br />
graf<br />
När x närmar sig 90° från vänster<br />
kommer tan x att växa obegränsat.<br />
y<br />
y = tan x<br />
När x närmar sig – 90° från höger<br />
kommer tan x att avta obegränsat.<br />
asymptoter Linjerna x = –90° och x = 90°<br />
kallas lodräta asymptoter.<br />
1<br />
y = k<br />
x<br />
Figuren visar att en ekvation<br />
av typen tan x = k, där k<br />
är ett godtyckligt tal, har en och<br />
endast en lösning inom en period.<br />
–60°<br />
1<br />
60°<br />
<br />
Ekvationen tan x = k<br />
Den fullständiga lösningen till<br />
tan x = k är x = tan –1 k + n · 180°<br />
Vi ritar en graf med flera<br />
perioder med grafritande<br />
räknare.<br />
Kontrollera också hur<br />
din räknare reagerar om<br />
du försöker beräkna<br />
tan (–90°) och tan (90°).<br />
–360°<br />
4<br />
360°<br />
–4<br />
62 2.1 Trigonometriska kurvor
1,73<br />
y<br />
tan v och enhetscirkeln<br />
Vi kan inte avläsa tan v direkt i enhetscirkeln.<br />
1<br />
Men om vi ritar in linjen x = 1 i enhetscirkeln<br />
kan vi använda denna för att avläsa tangens värde.<br />
Förlängningen av radien bildar<br />
tillsammans med x = 1 och x-axeln en<br />
rätvinklig triangel där t ex<br />
–1<br />
60°<br />
1<br />
x<br />
motstående katet<br />
tan 60° =<br />
närliggande katet = y-värdet ≈ 1,73<br />
1<br />
–1<br />
1<br />
y<br />
Vi kan för alla vinklar avläsa tan v där radiens<br />
förlängning skär x = 1. Detta eftersom<br />
tan v = tan (v + n ∙180°) och tan (– v) = – tan v.<br />
tan 150° = tan (– 30° + 180°) = – tan 30° ≈ – 0,58<br />
–1<br />
−0,58<br />
150°<br />
1<br />
x<br />
–1<br />
2153<br />
a) Vilken period har y = tan 2x <br />
b) Hur många lösningar har ekvationen<br />
tan 2x = 0,9 i intervallet 0° ≤ v ≤ 360° <br />
3<br />
a) Perioden är 180°<br />
2 = 90°<br />
b) Varje period har en lösning.<br />
I intervallet 0° ≤ v ≤ 360° ryms fyra perioder.<br />
Ekvationen har fyra lösningar.<br />
0°<br />
–3<br />
360°<br />
2154<br />
Bestäm med en decimal samtliga lösningar till ekvationen<br />
a) tan 2x = 0,9 b) <strong>sin</strong> x = – 3,1 <strong>cos</strong> x<br />
a) tan 2x = 0,9 b) <strong>sin</strong> x = – 3,1 <strong>cos</strong> x Dividera med <strong>cos</strong> x.<br />
2x = tan –1 0,9 + n ∙ 180°<br />
<strong>sin</strong> x<br />
<strong>cos</strong> x = –3,1<br />
2x = 41,987. . . + n ∙ 180° tan x = –3,1<br />
x ≈ 21,0° + n ∙ 90° x = tan –1 (–3,1) + n ∙ 180°<br />
x ≈ –72,1° + n ∙ 180°<br />
x ≈ 107,9° + n ∙ 180°<br />
Adderar vi en<br />
period till –72,1°<br />
blir svaret positivt.<br />
2.1 Trigonometriska kurvor 63
2155 Vilken period har<br />
a) tan x c) tan x 3 <br />
b) tan 2x d) tan 0,2 x<br />
Lös ekvationen och svara med en decimal.<br />
2156 a) tan x = 0,6 b) tan x = –5<br />
2157 a) tan 2x = 1,3 b) tan 3x + 0,4 = 0<br />
2158 a) tan x 2 = 0,2 b) 2 tan x 3 + 5 = 0<br />
2159 a) <strong>sin</strong> x = 0,8 <strong>cos</strong> x b) 2 <strong>sin</strong> x = <strong>cos</strong> x<br />
2160 Har tan x något största eller minsta värde<br />
Motivera.<br />
2161 Finn två olika värden på x, ett positivt och<br />
ett negativt, så att tan x = 1.<br />
2166 Lös ekvationen. Svara med en decimal.<br />
a) <strong>sin</strong> x – 3 <strong>cos</strong> x = 0<br />
b) 5 <strong>sin</strong> x + 2 <strong>cos</strong> x = 0<br />
2167 Förenkla tan 190° – <strong>sin</strong> 10°<br />
<strong>cos</strong> 10° utan räknare.<br />
2168 Undersök om ekvationen tan 3x = 3,08<br />
har några lösningar mellan 200° och 300°.<br />
Ange i så fall dessa.<br />
2169 Undersök grafiskt om<br />
tan x = tan (180° – x).<br />
2170 För vilka vinklar v i intervallet 0 till 360° är<br />
tan v negativt Motivera ditt svar.<br />
2171 Bestäm ekvationen till grafen<br />
a) b)<br />
y<br />
y<br />
2162 Antag att <strong>sin</strong> x = 0,6 och <strong>cos</strong> x = 0,8.<br />
Vilket värde har då tan x<br />
1<br />
360°<br />
x<br />
720°<br />
1<br />
360°<br />
y = 1 x<br />
720°<br />
2163 Beräkna tan 270° med din räknare.<br />
Förklara ditt svar.<br />
2164 Grafen visar y = tan kx . Vilket värde har k<br />
1<br />
y<br />
10°<br />
x<br />
90°<br />
2165 Bestäm utan räknare<br />
tan a + tan (a + 180°) + tan (a + 360°)<br />
om du vet att tan a = 5.<br />
1<br />
2172 Undersök om tan x = –<br />
för<br />
tan( x + 90°<br />
)<br />
alla värden på x. Visa i så fall detta.<br />
2173 Ekvationen 4 tan 5(x + 10°) = 1 saknar<br />
lösningar i intervallet 180° < x < a°.<br />
Vilket är det största möjliga värdet på a<br />
2174 Lös ekvationen 4 <strong>cos</strong> 2 x + 2 <strong>sin</strong> x <strong>cos</strong> x = 1<br />
genom att först använda trigonometriska<br />
ettan.<br />
2175 Finn ett x > 0 så att<br />
tan –1 (2x) = <strong>cos</strong> –1 ⎛ 1 ⎞<br />
⎝<br />
⎜<br />
x + 1⎠<br />
⎟<br />
64 2.1 Trigonometriska kurvor
<strong>Kurvan</strong> y = a <strong>sin</strong> x + b <strong>cos</strong> x<br />
Exempel<br />
Astra undersöker funktionen <br />
y = 2 <strong>sin</strong> x + 3 <strong>cos</strong> x med <strong>sin</strong><br />
grafritande räknare.<br />
5<br />
y = 2 <strong>sin</strong> x + 3 <strong>cos</strong> x<br />
Astra tycker grafen ser ut som<br />
en <strong>sin</strong>usfunktion med<br />
amplituden ca 3,5.<br />
90°<br />
360°<br />
Kan summan 2 <strong>sin</strong> x + 3 <strong>cos</strong> x<br />
skrivas som en <strong>sin</strong>usfunktion<br />
på formen c <strong>sin</strong> (x + v)<br />
5<br />
allmänna fallet Vi utgår från det allmänna fallet y = a <strong>sin</strong> x + b <strong>cos</strong> x där a, b > 0.<br />
Om funktionen kan skrivas som y = c <strong>sin</strong> (x + v) ger det<br />
ekvationssystemet<br />
⎧ y = a <strong>sin</strong> x + b <strong>cos</strong> x<br />
⎨<br />
⎩y = c <strong>sin</strong> (x + v)<br />
⎧ y = a <strong>sin</strong> x + b <strong>cos</strong> x<br />
⎨<br />
⎩y = c <strong>cos</strong> v · <strong>sin</strong> x + c <strong>sin</strong> v · <strong>cos</strong> x<br />
Den andra ekvationen kan vi skriva<br />
om med additionsformeln för <strong>sin</strong>us.<br />
Vi ser att ekvationerna är identiska om<br />
⎧ a = c <strong>cos</strong> v<br />
⎨<br />
⎩b = c <strong>sin</strong> v<br />
Vi använder detta ekvationssystem för att få fram formler för<br />
c respektive v.<br />
Om ekvationerna kvadreras och adderas ledvis får vi<br />
a 2 + b 2 = c 2 <strong>cos</strong> 2 v + c 2 <strong>sin</strong> 2 v<br />
a 2 + b 2 = c 2 (<strong>cos</strong> 2 v + <strong>sin</strong> 2 v)<br />
c = √ a 2 + b 2<br />
Trigonometriska ettan<br />
Vi utgår från ekvationssystemet igen. Om den andra ekvationen divideras<br />
ledvis med den första får vi<br />
tan v = b a<br />
Vi kan alltså skriva om y = a <strong>sin</strong> x + b <strong>cos</strong> x som en <strong>sin</strong>usfunktion<br />
y = c <strong>sin</strong> (x + v) där v beräknas med formeln tan v = b a<br />
och c = √ a 2 + b 2<br />
2.1 Trigonometriska kurvor 65
Exempel forts<br />
Astras funktion y = 2 <strong>sin</strong> x + 3 <strong>cos</strong> x (a = 2, b = 3) kan<br />
skrivas på om på formen y = c <strong>sin</strong> (x + v) där:<br />
tan v = b a = 2 v = tan ⎛ 2⎞<br />
–1 ⎜ ⎟<br />
3<br />
⎝ 3⎠ ≈ 33,7°<br />
c = √ a 2 + b 2 = √ 13 ≈ 3,6<br />
y = 2 <strong>sin</strong> x + 3 <strong>cos</strong> x ≈ 3,6 <strong>sin</strong> (x + 33,7°)<br />
Vi kan på samma sätt även skriva om kurvor på formen y = a <strong>sin</strong> x – b <strong>cos</strong> x<br />
Sammanfattning<br />
2 2<br />
y = a <strong>sin</strong> x + b <strong>cos</strong> x = a + b · <strong>sin</strong> (x + v)<br />
2 2<br />
y = a <strong>sin</strong> x – b <strong>cos</strong> x = a + b · <strong>sin</strong> (x – v)<br />
Då a > 0, b > 0, tan v = b , 0° < v < 90°.<br />
a<br />
2176 Skriv om funktionen y = 7 <strong>sin</strong> x – 24 <strong>cos</strong> x på formen<br />
y = c <strong>sin</strong> (x – v) och ange funktionens största värde.<br />
c = √ 7 2 + 24 2 = 25<br />
v = tan –1 (24/7) ≈ 73,7°<br />
y ≈ 25 <strong>sin</strong> (x – 73,7°)<br />
y = 25 är funktionens största värde.<br />
Kontrollera på din räknare att<br />
Y 1 = 7 <strong>sin</strong> x – 24 <strong>cos</strong> x och<br />
Y 2 = 25 <strong>sin</strong> (x – 73,7°)<br />
ger samma graf och att det<br />
100°<br />
största värdet är 25. <br />
30<br />
400°<br />
30<br />
66 2.1 Trigonometriska kurvor
2177 Bestäm grafiskt största värdet för y.<br />
a) y = 6 <strong>cos</strong> x – 3<br />
b) y = 15 – 4 <strong>sin</strong> (x + 35°)<br />
c) y = 33 <strong>sin</strong> x + 56 <strong>cos</strong> x<br />
d) y = 65 <strong>sin</strong> x – 72 <strong>cos</strong> x<br />
2178 Skriv om uttrycket på formen<br />
y = c <strong>sin</strong> (x + v). Ange c exakt och v<br />
med en decimal. Kontrollera ditt svar<br />
grafiskt.<br />
a) y = 6 <strong>sin</strong> x + 8 <strong>cos</strong> x<br />
b) y = 10 <strong>sin</strong> x + 24 <strong>cos</strong> x<br />
c) y = 8 <strong>sin</strong> x – 15 <strong>cos</strong> x<br />
d) y = 7 <strong>sin</strong> x – 9 <strong>cos</strong> x<br />
2179 Vilket är det minsta värde som funktionen<br />
f (x) = 10 + 60 <strong>sin</strong> x + 11 <strong>cos</strong> x kan anta<br />
2184 Funktionen y = a <strong>sin</strong> x + (a + 1) <strong>cos</strong> x<br />
är given.<br />
a) Bestäm det positiva talet a så att funktionens<br />
största värde blir 29.<br />
b) Ange det minsta positiva x-värde för<br />
vilket y antar sitt största värde 29.<br />
2185 Lös ekvationen algebraiskt.<br />
Svara med hela grader.<br />
a) 3 <strong>sin</strong> x + 4 <strong>cos</strong> x = 1<br />
b) 10 <strong>sin</strong> x + 24 <strong>cos</strong> x = 27<br />
c) 2 <strong>sin</strong> x – <strong>cos</strong> x = 2<br />
2186 Rita grafen till funktionen<br />
f (2 x) = 3 <strong>sin</strong> 2x + <strong>cos</strong> 2 x – <strong>sin</strong> 2 x<br />
Resultatet antyder att f (2 x) kan skrivas på<br />
formen y = c <strong>sin</strong> (x + v). Visa detta.<br />
2180 Förklara kortfattat varför största värdet<br />
för y = 5 <strong>cos</strong> x + 3 <strong>sin</strong> x inte blir<br />
5 + 3 = 8.<br />
2187<br />
8<br />
y<br />
2181 Lös grafiskt ekvationen <strong>sin</strong> x + √ 3 <strong>cos</strong> x =1<br />
i intervallet 0° ≤ x ≤ 360°.<br />
2182 Skriv summan av de två graferna nedan på<br />
formen y = c <strong>sin</strong> (x + v).<br />
y<br />
1<br />
360° 720°<br />
x<br />
0,3<br />
360° 720°<br />
x<br />
Ange ekvationen till kurvan ovan på<br />
formen y = a <strong>sin</strong> x + b <strong>cos</strong> x<br />
2188 Härled och visa i detalj hur man kan skriva<br />
om y = a <strong>sin</strong> x – b <strong>cos</strong> x (a > 0, b > 0) till<br />
en <strong>sin</strong>usfunktion.<br />
2183 Går funktionen y = 2 <strong>sin</strong> x + <strong>cos</strong> 2x att<br />
skriva på formen y = c <strong>sin</strong> (x + v) <br />
2189 Går det att skriva y = a <strong>sin</strong> x + b <strong>cos</strong> x<br />
som en co<strong>sin</strong>usfunktion<br />
2.1 Trigonometriska kurvor 67
2.2 Radianbegreppet<br />
Ett nytt vinkelmått<br />
Exempel Indra undersöker derivatan av <strong>sin</strong> x<br />
med <strong>sin</strong> symbolhanterande räknare.<br />
Räknaren, inställd på grader, ger att<br />
f (x) = <strong>sin</strong> x har derivatan<br />
f´(x) ≈ 0,017 453 29 <strong>cos</strong> x<br />
Indra undrar om derivatan av <strong>sin</strong> x verkligen<br />
måste vara så krånglig<br />
Svaret är nej, men för att kunna hitta<br />
enklare samband måste vi använda oss<br />
av ett annat vinkelmått än grader.<br />
Det finns flera olika vinkelmått.<br />
grader När vi mäter med grader är ett varv 360°.<br />
Grader användes redan av de babyloniska<br />
astronomerna och förmodligen är det antalet<br />
dagar på ett år som är bakgrunden.<br />
nygrader, gon<br />
radian<br />
Ett varv kan också sägas vara 400 nygrader,<br />
eller 400 gon. Vinkelmåttet används bl a<br />
inom lantmäteri för att underlätta<br />
beräkningar. Derivatan av <strong>sin</strong> x blir inte<br />
enklare med nygrader.<br />
Ett helt annat sätt att mäta vinklar utgår<br />
från cirkelbågens längd. Om vi i enhetscirkeln<br />
markerar en båge med längden 1 längdenhet,<br />
får vi en vinkel som kallas 1 radian, vilket<br />
skrivs 1 rad. Figuren visar några<br />
medelpunktsvinklar i radianer.<br />
2<br />
x<br />
v<br />
1<br />
1<br />
v<br />
1<br />
v<br />
1<br />
v<br />
1<br />
Radie = 1 Radie = 1 Radie = 1 Radie = 1<br />
Båge = 1 Båge = 2 Båge = x Båge = 2π<br />
v = 1 radian v = 2 radianer v = x radianer v = 2π radianer<br />
68 2.2 Radianbegreppet
Definition<br />
En vinkel är 1 radian<br />
om den i en cirkel ger<br />
en båge av radiens längd.<br />
r<br />
r<br />
1 radian<br />
Mellan grader och radianer får vi följande omvandlingsformler:<br />
Samband grader – radianer<br />
Ett varv = 360° = 2π rad, d v s 180° = π rad<br />
π<br />
1° = rad ≈ 0,017 45 rad<br />
180<br />
1 rad = 180° ≈ 57,3°<br />
π<br />
För radianer utelämnas ofta beteckningen helt. Skriver vi <strong>sin</strong> 2 så ska<br />
detta tolkas som ”<strong>sin</strong>us för 2 radianer”. Menar vi ”<strong>sin</strong>us för 2 grader”<br />
måste vi skriva <strong>sin</strong> 2°. De formler och samband som vi tidigare har visat för<br />
vinklar i grader gäller också för vinklar i radianer.<br />
På räknare brukar ”deg” stå för grader, ”gra” för nygrader och ”rad” för<br />
radianer. Det är viktigt att du kan kontrollera och ändra räknarens<br />
inställning.<br />
2201<br />
Omvandla<br />
a) 98,1° till radianer b) 6,07 radianer till grader.<br />
π<br />
a) Sambandet 180° = π ger att 1° =<br />
π<br />
180<br />
98,1° = 98,1 ∙<br />
180 ≈ 1,71<br />
b) Sambandet 180° = π ger att 1 rad = 180°<br />
π<br />
6,07 = 6,07 ∙ 180°<br />
π ° ≈ 347,8°<br />
2202<br />
Bestäm exakt <strong>sin</strong> π 3<br />
180° = π ger direkt att π 3 = 180°<br />
3 = 60°<br />
<strong>sin</strong> π 3 =<strong>sin</strong> 60° = √ Exakta värden finns<br />
3<br />
2 i tabell och formelblad.<br />
2.2 Radianbegreppet 69
2203 Lös följande trigonometriska ekvationer.<br />
Svara i radianer med två decimaler.<br />
a) <strong>sin</strong> x = 0,93 c) tan x = 1,9<br />
x<br />
b) <strong>cos</strong> 2x = – 0,54 d) <strong>sin</strong><br />
⎛ + π ⎞<br />
⎝ 3 4⎠ = 0,98<br />
a) <strong>sin</strong> x = 0,93<br />
Om räknaren är ställd på grader (degree)<br />
så är <strong>sin</strong> –1 (0,93) = 68,434... ≈ 68,4°.<br />
Om räknaren är ställd på radianer<br />
så är <strong>sin</strong> –1 (0,93) = 1,194... ≈ 1,19 radianer.<br />
Vi räknar i radianer. Perioden är 360° = 2π. 180° = π<br />
x ≈ 1,19 + n · 2π eller x ≈ π – 1,19 + n · 2π<br />
x ≈ 1,95 + n · 2π<br />
b) <strong>cos</strong> 2x = – 0,54<br />
2x ≈ ± 2,14 + n · 2π<br />
x ≈ ± 1,07 + n · π<br />
c) tan x = 1,9<br />
Perioden är 180° = π<br />
x ≈ 1,09 + n · π<br />
d) <strong>sin</strong> ⎛ ⎝ x 3 + π 4⎞<br />
⎠ = 0,98<br />
x<br />
3 + π 4 ≈ 1,370 + n · 2π eller x<br />
3 + π ≈ π – 1,370 + n · 2π<br />
4<br />
x<br />
3 ≈ 0,585 + n · 2π x<br />
≈ 0,986 + n · 2π<br />
3<br />
x ≈ 1,76 + n · 6π<br />
x ≈ 2,96 + n · 6π<br />
Lösningar i radianer till grundekvationerna:<br />
Sammanfattning<br />
<strong>sin</strong> x = k <strong>cos</strong> x = k tan x = k<br />
– 1 ≤ k ≤ 1 – 1 ≤ k ≤ 1 k godtyckligt tal<br />
x = v + n · 2π x = ± v + n · 2π x = v + n · π<br />
eller<br />
x = π – v + n · 2π<br />
där v = <strong>cos</strong> –1 k där v = tan –1 k<br />
där v = <strong>sin</strong> –1 k<br />
70 2.2 Radianbegreppet
2204 Förklara hur du omvandlar från<br />
a) grader till radianer<br />
b) radianer till grader.<br />
2205 Omvandla till radianer.<br />
Svara med två decimaler.<br />
a) 34,3° b) 193,4° c) 698°<br />
2206 Omvandla radiantalet till grader.<br />
Svara med en decimal.<br />
a) 0,282 b) 5,74 c) – 10<br />
2207 Motivera varför<br />
a) 90° = π rad b) 4π rad = 720°<br />
2<br />
2208 Visa att<br />
a) 300° = 5π<br />
3<br />
2π<br />
rad b) rad = 120°<br />
3<br />
2209 Beräkna med räknare<br />
a) <strong>sin</strong> 2° b) <strong>sin</strong> 2<br />
2210 Varför ger räknaren ett större värde för<br />
<strong>sin</strong> (1) om den är inställd på radianer än om<br />
den är inställd på grader<br />
2211 Beräkna <strong>sin</strong> π + <strong>cos</strong> 5π utan räknare.<br />
2<br />
Kontrollera ditt svar med räknare.<br />
2212 Lös ekvationen fullständigt. Svara i<br />
radianer med två decimaler.<br />
a) <strong>sin</strong> x = 0,4 c) <strong>sin</strong> x = – 0,2<br />
b) <strong>cos</strong> x = 0,9 d) tan x = 5<br />
2213 Lös ekvationen fullständigt utan<br />
räknare. Använd enhetscirkeln.<br />
Svara i radianer<br />
a) <strong>sin</strong> x = 1 c) <strong>cos</strong> x = –1<br />
b) <strong>sin</strong> x = 0 d) <strong>cos</strong> x = 0<br />
2214 Lös ekvationen fullständigt utan<br />
räknare. Svara exakt.<br />
a) <strong>sin</strong> 2 x = 0,5 c) <strong>cos</strong> (x – π 4 ) = √ 2<br />
2<br />
b) tan 2 x = 1 d) tan (x + π 6 ) = 3<br />
2215 Beräkna utan räknare.<br />
a) tan (– 6 π) + <strong>cos</strong> 9 π<br />
4<br />
b) <strong>sin</strong><br />
⎛<br />
−<br />
⎝<br />
⎜<br />
3<br />
4<br />
π⎞<br />
⎠<br />
⎟<br />
– tan<br />
⎛ π<br />
−<br />
⎞<br />
⎝<br />
⎜<br />
⎠<br />
⎟<br />
4<br />
2216 Finns det någon vinkel som har<br />
samma värde i radianer och grader<br />
2217 Lös ekvationen i det angivna intervallet.<br />
Kontrollera ditt resultat grafiskt.<br />
π<br />
a) 20 – 3 <strong>cos</strong> t = 22, 0 ≤ t ≤ 24<br />
12<br />
b) 12 <strong>sin</strong> ( π 4 t – π ) + 20 = 30, 0 ≤ t ≤ 8<br />
5<br />
2218 Är det någon skillnad om du skriver<br />
a) <strong>sin</strong> 2 x eller (<strong>sin</strong> x) 2<br />
b) tan –1 x eller (tan x) –1 <br />
2219 Lös ekvationen<br />
a) <strong>sin</strong> 2x – <strong>sin</strong> x = 0<br />
2 <strong>sin</strong> x <strong>cos</strong> x<br />
b)<br />
= 1<br />
2 2<br />
<strong>sin</strong> x + <strong>cos</strong> x<br />
2220 Två punkter P och Q på enhetscirkeln<br />
har x-koordinaterna 0,4 och 0,5.<br />
Hur lång är cirkelbågen mellan P och Q<br />
2221 Låt f (x) = <strong>cos</strong> –1 (<strong>cos</strong> x)<br />
a) Vad betyder f (x) och vad bör det bli<br />
b) Testa ditt svar i a) genom att<br />
beräkna f (x) för x = 1, 2, 3, 4.<br />
c) Försök förklara resultatet i b).<br />
2.2 Radianbegreppet 71
Cirkelsektorn och radianer<br />
Exempel<br />
Med radianer som vinkelmått<br />
får vi nya enkla samband för<br />
cirkelsektorns båge och area.<br />
Cirkelbågens längd är<br />
(vinkelns andel av hela varvet) × (hela cirkelns omkrets)<br />
Om medelpunktsvinkeln är 60°<br />
så är bågens längd = 60° × hela cirkelns omkrets.<br />
360°<br />
Om medelpunktsvinkeln är 2 radianer<br />
så är bågens längd = 2 × hela cirkelns omkrets.<br />
2π<br />
På motsvarande sätt kan vi härleda nya formler för cirkelsektorn:<br />
r<br />
v<br />
cirkelbåge<br />
cirkelsektor<br />
medelpunktsvinkel<br />
Cirkelsektorns<br />
båge och area<br />
Cirkelbågens längd b<br />
Vinkeln v mäts i grader. Vinkeln v mäts i radianer.<br />
v<br />
b =<br />
360 · 2π r b = v<br />
2π · 2π r = v · r<br />
Cirkelsektorns area A<br />
Vinkeln v mäts i grader.<br />
A =<br />
A =<br />
v<br />
360 · π r 2 A =<br />
v<br />
360 · 2π r · r 2 = b ⋅ r<br />
2<br />
Vinkeln v mäts i radianer.<br />
v<br />
2π · π r 2 = v<br />
A = v ⋅ r ⋅ r<br />
2<br />
= b ⋅ r<br />
2<br />
⋅ r 2<br />
2<br />
2222<br />
En cirkelsektor med radien 2,5 m har medelpunktsvinkeln<br />
0,75 radianer.<br />
a) Bestäm cirkelbågens längd.<br />
b) Bestäm cirkelsektorns area.<br />
a) Bågen b = v · r = 0,75 · 2,5 m ≈ 1,9 m<br />
b) Arean A = v · r 2<br />
2<br />
0,75 · 2,52<br />
= m 2 ≈ 2,3 m 2<br />
2<br />
Du kan också använda formeln A = b⋅r<br />
2<br />
72 2.2 Radianbegreppet
2223 Beräkna längden av cirkelbågen samt<br />
cirkelsektorns area om radien är 6,5 m<br />
och medelpunktsvinkeln är<br />
a) 0,45 rad c) 2,87 rad<br />
b) 82° d) 173°<br />
2224 Bestäm vinkeln v i grader om<br />
a) r = 120 m och b = 3,2 m<br />
b) r = 0,47 m och b = 0,56 m<br />
2225 I en enhetscirkel har<br />
punkten P vinkeln<br />
v = 2,3 radianer.<br />
Hur lång är bågen b <br />
v<br />
2226 En rund 6-bitars tårta har diametern<br />
20 cm. Vilken omkrets har en bit<br />
r<br />
–1<br />
P<br />
1<br />
–1<br />
b<br />
y<br />
v<br />
b<br />
1<br />
x<br />
2229 Förklara hur du med hjälp av definitionen<br />
av 1 radian kan ange ett uttryck för<br />
cirkelbågens längd om radien är a cm och<br />
medelpunktsvinkeln är 2 radianer.<br />
2230 Latituden för en punkt P definieras som<br />
vinkeln POE, där OE är<br />
radien, 6 370 km,<br />
P<br />
i ekvatorcirkeln och bågen<br />
PE är en del av meri-<br />
O<br />
dianen genom P. Sveriges<br />
E<br />
sydligaste punkt Smygehuk<br />
har latitud 55,3°.<br />
a) Hur långt från ekvatorn ligger Sveriges<br />
sydligaste punkt<br />
b) Sverige är cirka 157 mil långt. Vilken<br />
latitud har Sveriges nordligaste punkt<br />
2231 En drivrem är spänd över två runda hjul<br />
med radierna 15 cm och 16 cm.<br />
a) Hur många radianer vrider sig det större<br />
hjulet när det mindre vridit sig ett varv<br />
b) Drivremmen har hastigheten 5,0 m/s.<br />
Bestäm vinkelhastigheten i radianer<br />
per minut för de båda hjulen.<br />
2227 Sekundvisaren på en klocka är 1,3 cm.<br />
Hur långt rör sig visarspetsen på 20 s<br />
2228 Från jorden ser vi månen under en vinkel<br />
av 0,5°. Uppskatta månens diameter om<br />
avståndet till månen är 384 000 km.<br />
2232 Ange ett uttryck för cirkelsegmentets area<br />
(det färgade området).<br />
v<br />
r<br />
2233 Två cirklar med radien 1,0 m är placerade<br />
så att deras medelpunkter är 1,0 m<br />
ifrån varandra. Hur stor area täcker de<br />
tillsammans<br />
2.2 Radianbegreppet 73
2.3 De trigonometriska funktionernas derivator<br />
Derivatan av <strong>sin</strong> x och <strong>cos</strong> x<br />
Vi ska nu bestämma derivatan av f(x) = <strong>sin</strong> x<br />
då vinkeln x anges i radianer.<br />
Om vi skissar hur grafens lutning varierar<br />
så verkar det troligt att derivatan är en<br />
co<strong>sin</strong>usfunktion, se figur intill.<br />
+<br />
0<br />
–<br />
y = <strong>sin</strong> x<br />
0<br />
+<br />
Vi använder derivatans definition<br />
för f(x) = <strong>sin</strong> x.<br />
f<br />
derivatans definition f ′ (x) = lim ( x+<br />
h ) − f ( x ) <strong>sin</strong>( x+<br />
h) − <strong>sin</strong> x<br />
= lim<br />
h→0<br />
h<br />
h→0<br />
h<br />
differenskvot<br />
Vi använder additionssatsen för <strong>sin</strong>us och omformar differenskvoten<br />
<strong>sin</strong>( x+ h) − <strong>sin</strong> x <strong>sin</strong><br />
= x <strong>cos</strong> h + <strong>cos</strong> x <strong>sin</strong> h − <strong>sin</strong> x =<br />
h<br />
h<br />
<strong>sin</strong> <strong>cos</strong> <strong>sin</strong><br />
= x h − x <strong>cos</strong><br />
+ x <strong>sin</strong> h = <strong>sin</strong> x · <strong>cos</strong> h − 1 <strong>sin</strong> h<br />
+ <strong>cos</strong> x ·<br />
h<br />
h<br />
h<br />
h<br />
Eftersom <strong>sin</strong> x och <strong>cos</strong> x inte beror av h,<br />
bestäms derivatans värde av gränsvärdena: lim <strong>cos</strong><br />
h→0<br />
h<br />
h<br />
− 1 <strong>sin</strong> h<br />
och lim<br />
h→0<br />
h<br />
Vi undersöker gränsvärdena numeriskt med räknaren inställd på radianer.<br />
h <strong>cos</strong> h – 1<br />
h<br />
0,1<br />
0,001<br />
0,00001<br />
–0,049 958 35<br />
–0,0005<br />
–0,000005<br />
<strong>sin</strong> h<br />
h<br />
0,998 33417<br />
0,99999983<br />
1<br />
gränsvärden<br />
Av tabellen är det rimligt att dra slutsatsen att<br />
lim <strong>cos</strong> h − 1 <strong>sin</strong> h<br />
= 0 och lim = 1<br />
h→0<br />
h<br />
h→0<br />
h<br />
74 2.3 De trigonometriska funktionernas derivator
Vi kan nu slutföra härledningen av derivatan till <strong>sin</strong> x.<br />
<strong>sin</strong>( x+<br />
h) − <strong>sin</strong> x<br />
f ′ (x) = lim =<br />
h→0<br />
h<br />
⎛<br />
= <strong>sin</strong> x · lim <strong>cos</strong> h − 1 ⎞<br />
⎛<br />
h→<br />
⎝<br />
⎜<br />
h ⎠<br />
⎟<br />
0<br />
+ <strong>cos</strong> x · lim <strong>sin</strong><br />
h→<br />
⎝<br />
⎜<br />
0 h<br />
f ′ (x) = <strong>sin</strong> x ∙ 0 + <strong>cos</strong> x ∙ 1 = <strong>cos</strong> x<br />
h⎞<br />
⎠<br />
⎟<br />
På liknande sätt kan vi visa att f (x) = <strong>cos</strong> x har derivatan f ′ (x) = – <strong>sin</strong> x.<br />
Sammanfattning<br />
Om x anges i radianer får vi enkla derivator till <strong>sin</strong> x och <strong>cos</strong> x.<br />
f (x ) = <strong>sin</strong> x har derivatan f ' (x ) = <strong>cos</strong> x.<br />
f (x ) = <strong>cos</strong> x har derivatan f ' (x ) = – <strong>sin</strong> x.<br />
2301<br />
Bestäm f ′ ⎛ ⎝<br />
π<br />
2 ⎞ ⎠<br />
f (x) = 3 <strong>sin</strong> x – 2 <strong>cos</strong> x<br />
då f(x) = 3 <strong>sin</strong> x – 2 <strong>cos</strong> x<br />
f ′ (x) = 3 <strong>cos</strong> x – 2 (– <strong>sin</strong> x) = 3 <strong>cos</strong> x + 2 <strong>sin</strong> x<br />
f ′ ⎛ ⎝<br />
π<br />
2 ⎞ ⎠ = 3 <strong>cos</strong> ⎛ ⎝<br />
π<br />
2 ⎞ ⎠ + 2 <strong>sin</strong> ⎛ ⎝<br />
π<br />
2 ⎞ ⎠ = 3 ∙ 0 + 2 ∙ 1 = 2<br />
Svar: f ′ ⎛ ⎝<br />
π<br />
2 ⎞ ⎠ = 2<br />
2302<br />
För vilka x-värden har grafen till f (x) = <strong>sin</strong> x en tangent med<br />
lutningen 0,5 Svara exakt.<br />
Vi söker x-värden så att f ′ (x) = 0,5.<br />
f (x) = <strong>sin</strong> x<br />
f ′ (x) = <strong>cos</strong> x<br />
<strong>cos</strong> x = 0,5<br />
x = ± π 3 + n · 2π<br />
ger ekvationen<br />
Svar: Lutningen är 0,5 då x = ± π 3 + n · 2π<br />
2.3 De trigonometriska funktionernas derivator 75
Bestäm f ′ (x).<br />
2303 a) f (x) = 2 <strong>sin</strong> x c) f (x) = – 5 <strong>cos</strong> x<br />
b) f (x) = 3 <strong>cos</strong> x d) f (x) = – 9 <strong>sin</strong> x<br />
2304 a) f (x) = 2 <strong>cos</strong> x + 5 <strong>sin</strong> x<br />
b) f (x) = 1 – 2 <strong>cos</strong> x + 1,3 <strong>sin</strong> x<br />
c) f (x) = 3x – 0,2 <strong>sin</strong> x<br />
d) f (x) = x 3 – <strong>cos</strong> x<br />
3<br />
2305 Vad krävs för att y = <strong>sin</strong> x ska ha den<br />
enkla derivatan y ′ = <strong>cos</strong> x<br />
2306 Bestäm<br />
a) f ′ (0) då f (x) = x 2 – 2 <strong>sin</strong> x + 3<br />
b) h ′ (π) då h (t) = 0,7 <strong>sin</strong> t – 1,1 <strong>cos</strong> t<br />
c) s ′ (1,2) då s (r) = 3,2 <strong>cos</strong> r + 0,3 r 3<br />
2307 a) Vilken lutning har tangenten till<br />
y = <strong>sin</strong> x i punkten (0, 0)<br />
b) Bestäm ekvationen för tangenten till<br />
y = <strong>sin</strong> x i punkten (0, 0).<br />
2308 Bestäm ekvationen för tangenten till<br />
kurvan y = <strong>cos</strong> x då x = π /2.<br />
2309 a) För vilka vinklar i intervallet 0 ≤ x ≤ 2π<br />
är derivatan till y = <strong>sin</strong> x negativ<br />
b) Rita med grafräknaren derivatan till<br />
y = <strong>sin</strong> x. (t ex Y = nDeriv(<strong>sin</strong>X,x,x) ).<br />
och kontrollera ditt svar i a). Motivera!<br />
2310 Lös ekvationen f ′ (x) = 0 om f (x) = <strong>sin</strong> x.<br />
Tolka och kommentera ditt svar.<br />
2311 Vilket är det största värdet derivatan<br />
till f (x) = 1,5 <strong>sin</strong> x kan ha Motivera.<br />
2312 Funktionen f (x) = A <strong>sin</strong> x + B <strong>cos</strong> x<br />
är given. Ange talen A och B om<br />
f (0) = 4 och f ′ (0) = 5.<br />
2313 Bestäm det exakta värdet av f ′ ( π 4 ) om<br />
f (x) = <strong>sin</strong> x – <strong>cos</strong> x<br />
2 3<br />
2314 Bestäm för vilka x-värden kurvan<br />
f (x) =0,3 x + <strong>cos</strong> x har en extrempunkt.<br />
2315 y = <strong>sin</strong> x har i origo tangenten y = x.<br />
För ”små” x-värden är därför <strong>sin</strong> x ≈ x.<br />
a) Undersök grafiskt och jämför <strong>sin</strong> x med<br />
x om x = 0,11.<br />
b) Gäller sambandet <strong>sin</strong> x ≈ x för ”små”<br />
x-värden, även för vinkelenheten grader<br />
2316 Bestäm exakt ekvationen för två tangenter<br />
till y = <strong>sin</strong> x som har lutningen 0,5.<br />
2317 Med räknaren inställd på radianer fann vi<br />
att<br />
lim <strong>cos</strong> h – 1 = 0 och lim <strong>sin</strong> h<br />
h<br />
h = 1<br />
h → 0 h → 0<br />
(se tabellen på s. 74)<br />
a) Undersök och bestäm på samma sätt<br />
gränsvärdena med räknaren inställd på<br />
grader.<br />
b) Vad blir derivatan av <strong>sin</strong> x om x anges<br />
i grader istället för radianer<br />
2318 Härled derivatan till f (x) = <strong>cos</strong> x.<br />
2319 Bestäm gränsvärdet<br />
<strong>sin</strong>( x+<br />
h) − <strong>sin</strong> ( x − h)<br />
lim<br />
h→0 2h<br />
Kommentera ditt resultat.<br />
2320 Går det att bestämma talet a så att<br />
funktionen<br />
x + a x < 0<br />
f (x) = ⎧ ⎨<br />
⎩ <strong>cos</strong> x x ≥ 0<br />
för x = 0 får en<br />
a) sammanhängande graf<br />
b) tangent i punkten<br />
76 2.3 De trigonometriska funktionernas derivator
Aktivitet<br />
Kedjeregeln<br />
✽ Undersök<br />
Du kan derivera olika typer av funktioner, t ex:<br />
y = x 4 + 3x + 2 y ′ = 4 x 3 + 3<br />
y = 4 e x<br />
y ′ = 4 e x<br />
y = 3 <strong>sin</strong> x y ′ = 3 <strong>cos</strong> x<br />
Nu ska du undersöka hur derivatan ser ut för så<br />
kallade sammansatta funktioner. De består av en<br />
”yttre” funktion och en ”inre” funktion.<br />
Sammansatt<br />
funktion<br />
Yttre funktion<br />
Inre funktion<br />
y = (e x + 1) 3 ”upphöjt till 3” e x + 1<br />
y = (<strong>sin</strong> x + 3) 4 ”upphöjt till 4” <strong>sin</strong> x + 3<br />
2 Tudor undersöker ytterligare en sammansatt<br />
funktion. Stämmer derivatan med det mönster<br />
du fann i uppgift 1<br />
3 Försök att fomulera en generell regel för<br />
hur man ska derivera en sammansatt<br />
funktion y = f (g(x)).<br />
Denna regel kallas ofta kedjeregeln.<br />
y = <strong>sin</strong> (x 2 + 1) ”<strong>sin</strong>us för” x 2 + 1<br />
De sammansatta funktionerna kan skrivas på<br />
den generella formen y = f ( g (x)).<br />
1 Tudor undersöker derivatorna till de tre funk-<br />
tionerna ovan med en symbolhanterande räknare.<br />
Studera skärmbildens resultat och försök<br />
hitta ett mönster. Hur beror derivatan av den<br />
yttre respektive inre funktionen<br />
Formulera ett samband med ord.<br />
En sammansatt funktion består av en yttre och en<br />
inre funktion.<br />
2.3 De trigonometriska funktionernas derivator 77
Derivatan av sammansatta funktioner<br />
sammansatt funktion<br />
yttre och inre funktion<br />
En funktion av typen y = <strong>sin</strong> 3x kan ses som sammansatt av två<br />
funktioner, en yttre funktion y = <strong>sin</strong> u och en inre funktion u = 3x.<br />
Vi börjar med att ge exempel på några sammansatta funktioner.<br />
Sammansatt funktion Yttre funktion Inre funktion<br />
y = <strong>cos</strong> 2x y = <strong>cos</strong> u u = 2x<br />
y = (2x) 3 y = u 3 u = 2x<br />
y = (2x + 1) 4 y = u 4 u = 2x + 1<br />
y = <strong>sin</strong> 2 x = (<strong>sin</strong> x) 2 y = u 2 u = <strong>sin</strong> x<br />
y = f ( g (x)) y = f (u) u = g (x)<br />
I dessa exempel kan vi bestämma f ′ (u) och g ′ (x).<br />
Vi vill nu undersöka om derivatan av den sammansatta funktionen<br />
y = f ( g(x)) kan uttryckas med hjälp av f ′ (u) och g ′ (x).<br />
Exempel Vilken derivata har den sammansatta funktionen y = (1 + x 3 ) 2 <br />
I detta fall kan vi utveckla parentesen och sedan derivera<br />
y = (1 + x 3 ) 2 = 1 + 2 x 3 + x 6 y ′ = 6 x 2 + 6 x 5<br />
Kan vi få detta resultat med hjälp av den yttre och inre funktionens<br />
derivata<br />
Den yttre funktionen y = f (u) = u 2 har derivatan f ′ (u) = 2u = 2(1 + x 3 ).<br />
Den inre funktionen u = g (x) = 1 + x 3 har derivatan g ′ (x) = 3x 2<br />
Produkten av f ′ (u) och g ′ (x) ger derivatan av den sammansatta<br />
funktionen:<br />
y ′ = f ′ (u) · g ′ (x) = 2(1 + x 3 ) · 3 x 2 = 6x 2 (1 + x 3 ) = 6x 2 + 6x 5<br />
allmänt<br />
Detta resultat kan också troliggöras med ett allmänt resonemang:<br />
g( x+ h) − g( x)<br />
g ′ (x) ≈<br />
ger att g (x + h) ≈ g (x) + g ′ (x) · h<br />
h<br />
y ′ ≈ f ( g ( x + h )) − f ( g ( x )) f( g( x) + g¢ ( x) ⋅h) − f( g( x))<br />
≈<br />
=<br />
h<br />
h<br />
= f ( u + k ) − f ( u ) f( u) + f¢ ( u) ⋅k − f( u)<br />
Vi sätter g (x) = u<br />
≈<br />
=<br />
h<br />
h<br />
och g '(x) · h = k<br />
f¢ ( u)⋅<br />
k f¢ ( g( x)) ⋅ g¢<br />
( x)<br />
⋅ h<br />
=<br />
=<br />
= f ′ ( g (x)) · g ′ (x)<br />
h<br />
h<br />
Deriveringsregeln vi funnit kallas kedjeregeln. Den kan skrivas:<br />
Kedjeregeln<br />
Om y = f ( u ) och u = g ( x ) så gäller för y = f (g (x )) att y ' = f ' (g (x )) · g ' (x )<br />
78 2.3 De trigonometriska funktionernas derivator
2321 Derivera<br />
a) y = <strong>sin</strong> 5x c) y = (1 + <strong>sin</strong> x) 3<br />
b) y = 3 <strong>cos</strong> (2π x + 3) d) y = <strong>sin</strong> 5 2x<br />
a) y = <strong>sin</strong> 5x<br />
y′ = <strong>cos</strong> 5x · 5 = 5 <strong>cos</strong> 5x<br />
Yttre: y = <strong>sin</strong> u Inre: u = 5 x<br />
y' = ”yttre derivata” × ”inre derivata”<br />
b) y = 3 <strong>cos</strong> (2 π x + 3) Yttre: y = 3 <strong>sin</strong> u Inre: u = 2 π x + 3<br />
y′ = –3 <strong>sin</strong> (2π x + 3) · 2π = – 6π <strong>sin</strong> (2π x + 3)<br />
c) y = (1 + <strong>sin</strong> x ) 3 Yttre: y = u 3 Inre: u = 1 + <strong>sin</strong> x<br />
y′ = 3(1 + <strong>sin</strong> x) 2 · <strong>cos</strong> x<br />
d) y = <strong>sin</strong> 5 2 x = (<strong>sin</strong> 2 x) 5 Yttre: y = u 5 Inre: u = <strong>sin</strong> 2x<br />
OBS <strong>sin</strong> 2x är också en sammansatt<br />
y′ = 5 <strong>sin</strong> 4 2 x · <strong>cos</strong> 2 x · 2 = 10 <strong>sin</strong> 4 2 x · <strong>cos</strong> 2 x funktion.<br />
2322 Ange först yttre och inre funktion<br />
och derivera sedan<br />
a) y = <strong>sin</strong> 2x c) y = (x 3 + 4) 5<br />
b) y = 2 <strong>cos</strong> (0,5x – 1) d) y = <strong>cos</strong> 2 x<br />
Derivera<br />
2323 a) y = <strong>sin</strong> 9x b) y = <strong>cos</strong> 0,3x<br />
2324 a) y = 15 <strong>sin</strong> x b) y = 3 <strong>cos</strong> 2π x<br />
3<br />
2325 a) y = 2 <strong>sin</strong> (5x + 1)<br />
b) y = 4 <strong>cos</strong> ( π 2 x – 3)<br />
2326 a) y = <strong>sin</strong> 2 x b) y = <strong>cos</strong> 3 x<br />
2327 Bestäm k så att kurvan y = <strong>sin</strong> kx<br />
har lutningen 2 i origo.<br />
2328 Ange med hjälp av kedjeregeln en enkel<br />
deriveringsregel för funktioner av typen<br />
y = <strong>cos</strong> kx där k är en konstant.<br />
2329 Vilka av nedanstående funktioner är inte<br />
sammansatta och går inte att derivera med<br />
kedjeregeln<br />
A y = <strong>sin</strong> x ∙ <strong>cos</strong> x C y = ln x 2<br />
x<br />
B y = <strong>cos</strong> (<strong>cos</strong> x) D y =<br />
<strong>sin</strong> x<br />
Derivera med avseende på x.<br />
2330 a) y = (1 + <strong>cos</strong> x) 4 b) y = <strong>sin</strong> (1 + x 3 )<br />
2331 a) y = <strong>sin</strong> 4 (2x – 1) b) y = <strong>sin</strong> (<strong>cos</strong> x)<br />
2332 a) y = (1 + <strong>sin</strong> ax) n<br />
b) y = A <strong>sin</strong> (bx + c) + d<br />
2333 Bestäm ekvationen för tangenten till<br />
kurvan<br />
y = 3 <strong>sin</strong> 2x – <strong>cos</strong> 2x då x = 3 π<br />
4<br />
2334 Finn en funktion F som har derivatan<br />
a) F ′ (x) = <strong>sin</strong> 2x b) F ′ (x) = <strong>cos</strong> 0,5x<br />
2335 Bestäm dy<br />
dx<br />
om y = <strong>sin</strong> x° = <strong>sin</strong> πx<br />
180<br />
Tolka ditt resultat.<br />
2336 I den sammansatta funktionen<br />
F (x) = f ( g (x))<br />
är g (x) = <strong>cos</strong> x och f ′ (–1) = 2.<br />
Bestäm F ′ (π).<br />
2337 Visa att kurvan y = <strong>sin</strong> 2 kx + b har<br />
största lutningen k.<br />
2.3 De trigonometriska funktionernas derivator 79
2.4 Tillämpningar och problemlösning<br />
Vi kan för alla reella tal t finna värden på <strong>sin</strong> t och <strong>cos</strong> t.<br />
När vi ska beskriva periodiska förlopp med trigonometriska funktioner<br />
representerar talet t ofta tiden. För att få en enkel derivata använder vi<br />
radianer om inget annat anges.<br />
2401 En modell för hur vattentemperaturen y °C på den<br />
grekiska ön Naxos varierar under året beskrivs med funktionen<br />
y = 5 <strong>sin</strong> (0,0172t – 2,22) + 19<br />
där t är tiden i dygn räknat från årsskiftet.<br />
a) Bestäm funktionens period och amplitud.<br />
b) Vilken är den lägsta och den högsta vattentemperaturen<br />
under året<br />
c) När kan man tidigast åka till Naxos om man vill att<br />
vattentemperaturen ska vara minst 20 °C <br />
d) Beräkna y ′ (121) genom att algebraiskt derivera y.<br />
Kontrollera med räknarens deriveringsfunktion.<br />
e) Tolka värdet av y ′ (121).<br />
a) Funktionen y = <strong>sin</strong> kx har perioden 2π om x är i radianer.<br />
k<br />
2π<br />
Perioden = dygn = 365,301... ≈ 365 dygn.<br />
0,0172<br />
Amplituden = 5 °C.<br />
Svar: Perioden är 365 dygn och amplituden är 5 °C.<br />
b) Det största värdet för <strong>sin</strong> (0,0172t – 2,22) är 1 och det minsta är –1.<br />
Högsta vattentemperaturen = (5 · 1 + 19) °C = 24 °C.<br />
Lägsta vattentemperaturen = (5 · (–1) + 19) °C = 14 °C.
Problemlösningsstrategi<br />
1. Förstå problemet c) Frågan ”När är y = 20” ger ekvationen<br />
2. Gör upp en plan 5 <strong>sin</strong> (0,0172t – 2,22) + 19 = 20<br />
där t ligger i intervallet 0 till 365.<br />
Vi kan välja att lösa ekvationen algebraiskt eller grafiskt.<br />
3. Genomför planen Algebraiskt Grafiskt<br />
Vi skriver om ekvationen till 25<br />
<strong>sin</strong> (0,0172t – 2,22) = 0,2<br />
vilket ger<br />
0,0172t – 2,22 = 0,201<br />
t ≈ 141<br />
Det svarar mot den 21 maj.<br />
eller<br />
(141, 20) (300, 20)<br />
13<br />
0 365<br />
0,0172t – 2,22 = π – 0,201<br />
t ≈ 300<br />
Det svarar mot den 27 oktober.<br />
4. Värdera resulatet Den tidigaste tidpunkten är omkring 20 maj, vilket verkar rimligt.<br />
Svar: Man kan tidigast åka till Naxos ca 20 maj.<br />
d) y = 5 <strong>sin</strong> (0,0172t – 2,22) + 19<br />
y ′ = 5 <strong>cos</strong> (0,0172t – 2,22) · 0,0172<br />
y ′ (121) = 5 · 0,0172 · <strong>cos</strong> (0,0172 · 121 – 2,22) = 0,085 … ≈ 0,1<br />
Med räknarfunktionen nDeriv eller dy/dx får vi t ex<br />
nDeriv(5 <strong>sin</strong> (0,0172t – 2,22) + 19, X, 121) = 0,085 … ≈ 0,1<br />
e) Att y ′ (121) = 0,1 betyder att vid t = 121, d v s ca 1 maj,<br />
stiger vattentemperaturen med hastigheten 0,1 °C/dygn.<br />
Algebraiskt<br />
eller grafiskt<br />
Ofta kan vi välja mellan att lösa en uppgift grafiskt eller algebraiskt.<br />
En algebraisk metod kan ge exakta svar, medan en grafisk ibland kan vara<br />
snabbare. Vissa uppgifter går bara att lösa algebraiskt, men ibland är det<br />
svårt eller t o m omöjligt att finna algebraiska metoder. Därför är det viktigt<br />
att behärska både algebraiska och grafiska metoder för att, t ex vid problemlösning,<br />
kunna välja den lämpligaste metoden.<br />
2.4 Tillämpningar och problemlösning 81
2402 I en växelströmskrets varierar strömmen<br />
y A enligt funktionen<br />
y = 0,70 <strong>sin</strong> 100π t<br />
där t är tiden i sekunder.<br />
a) Bestäm strömmens största värde.<br />
b) Ange växelströmmens period.<br />
2403 Vid en mätning varierar en persons<br />
blodtryck y mmHg enligt funktionen<br />
y = 100 + 20 <strong>sin</strong> 5,2t<br />
där t är tiden i sekunder.<br />
a) Bestäm högsta och lägsta blodtryck.<br />
b) Bestäm amplitud och period.<br />
c) Beräkna och tolka y(3) och y ′ (3).<br />
2407 Vilket är det största möjliga värdet på<br />
derivatan till funktionen<br />
y = 4 – 2 <strong>cos</strong> 0,571x Motivera.<br />
2408 Sant eller falskt Motivera!<br />
”Om värdet på k i funktionen y = A <strong>sin</strong> kx<br />
är större än π, har funktionen en period som<br />
är mindre än 2.”<br />
2409<br />
2404 Varför bör vi använda radianer när vi<br />
använder trigonometriska funktioner i<br />
matematiska modeller<br />
2405 Ställ upp en funktion som har ett största<br />
värde 5 och ett minsta värde –3.<br />
2406 Temperaturen y °C utanför ett hus varierar<br />
under ett dygn enligt funktionen<br />
y = 4,5 – 8,5 <strong>sin</strong> ⎛ πt ⎞<br />
⎝<br />
⎜<br />
12⎠<br />
⎟<br />
där t är tiden i timmar räknat från<br />
midnatt.<br />
a) Vad är temperaturen klockan 10.00<br />
b) Bestäm grafiskt när under dygnet som<br />
temperaturen är lägst respektive högst.<br />
c) Beräkna y ′ (16) algebraiskt. Kontrollera<br />
med räknarens numeriska derivering.<br />
d) Vad betyder y ′ (16) i detta fall<br />
En biolog har under lång tid studerat<br />
antalet lodjur inom ett område.<br />
Hennes resultat visas i diagrammet.<br />
Antal<br />
60<br />
40<br />
20<br />
y<br />
2009 2010 2011 2012<br />
x<br />
År<br />
a) Ställ upp en funktion som modell för hur<br />
antalet lodjur har varierat.<br />
b) Hur många lodjur finns det i slutet av år<br />
2015 om antalet fortsätter att variera<br />
enligt modellen<br />
2.4 Tillämpningar och problemlösning
2410 Enligt en prognos kommer ett företag att<br />
sälja y enheter per månad enligt ekvationen<br />
y = 4 000 + 2 000 <strong>cos</strong> (π t/6)<br />
där t är tiden i månader efter årsskiftet.<br />
Skissa grafen för ett år för hand, utan att<br />
använda räknaren.<br />
2411<br />
När vi andas in och ut varierar luftströmmens<br />
hastighet med tiden. Vid en<br />
mätning på en person i vila gavs lufthastigheten<br />
v (t) liter/s efter t sekunder av<br />
v (t) = 0,85 <strong>sin</strong> (π t /3).<br />
a) Vad var den totala tiden för en inandning<br />
och en utandning<br />
b) Bestäm och tolka vad v ′ (t) beskriver<br />
i detta fall.<br />
c) Bestäm det största värdet för v ′ (t).<br />
d) Hur förändras funktionen v (t) om<br />
personen istället joggar<br />
2415 Dagens längd y h i Stockholm varierar<br />
approximativt enligt <strong>sin</strong>usfunktionen<br />
y = 49<br />
4 + 25 2π( x − 82)<br />
<strong>sin</strong><br />
4 365<br />
där x är tiden i dygn och x = 1 svarar<br />
mot 1 januari.<br />
a) Hur lång är den längsta dagen<br />
b) Hur lång är den kortaste dagen<br />
c) Bestäm algebraiskt när dag och natt<br />
är lika långa, kontrollera grafiskt.<br />
d) Bestäm och tolka vad y ′ (x) beskriver.<br />
2416 Enligt en modell kan dagens längd y h<br />
i Göteborg beräknas med funktionen<br />
y = 5,51 <strong>sin</strong> (0,017 165 x – 1,394) + 12,25<br />
där x är tiden i dygn räknat från årsskiftet.<br />
a) Bestäm funktionens period.<br />
b) Beräkna när dagens längd ökar som<br />
snabbast och hur fort den då ökar.<br />
2412 Lös ekvationen x 2 = <strong>sin</strong> x.<br />
2413 Bestäm y ′ (π) om y = e <strong>sin</strong> x<br />
2414 Bestäm y ′ (x) om y (x) = <strong>sin</strong> 2 x + <strong>cos</strong> 2 x.<br />
Förklara ditt resultat.<br />
2.4 Tillämpningar och problemlösning 83
2417 Vattendjupet y m vid en kaj ändras på<br />
grund av tidvattnet enligt ekvationen<br />
y = 5,0 + 2,0 <strong>cos</strong> π( t − 2)<br />
6<br />
där t är tiden i timmar räknat från<br />
midnatt.<br />
a) När kan ett lastfartyg som kräver<br />
6,0 meters djup lägga till vid kajen<br />
b) Bestäm när vattendjupet stiger respektive<br />
sjunker som snabbast samt hur fort<br />
djupet då ändras.<br />
2418 I en växelströmskrets är t tiden i s,<br />
spänningen är<br />
u = û <strong>sin</strong> (314t – 0,52), û = 65 V,<br />
och strömmen är<br />
i = î <strong>sin</strong> 314t, î = 0,72 A.<br />
Ange strömmen vid den första tidpunkt<br />
(t > 0) då spänningen är 0 V.<br />
2419 Undersök och bestäm ett samband för<br />
skärningspunkterna mellan<br />
y = <strong>sin</strong> x + x och y = x.<br />
2420 Vilken period har funktionen<br />
y = 5 <strong>sin</strong> x ∙ <strong>cos</strong> x Motivera!<br />
2421 y<br />
°C<br />
17<br />
8<br />
1<br />
3,8<br />
9,8<br />
Figuren visar dygnsmedeltemperaturen<br />
för en ort i södra Sverige.<br />
a) Bestäm en funktion<br />
y = A <strong>sin</strong> (bx + c) + d<br />
som ger denna graf.<br />
b) Beräkna och tolka y (8).<br />
c) Beräkna och tolka y ′ (8).<br />
2422 Ställ upp en trigonometrisk funktion<br />
som uppfyller y ′′ + 9 y = 0.<br />
x<br />
mån<br />
84 2.4 Tillämpningar och problemlösning
Aktivitet<br />
✽ Laborera<br />
Finn en funktion<br />
Materiel: Fjäder, stativ, vikter, linjal, tidtagarur,<br />
grafräknare<br />
1 Häng en vikt i fjädern så den hänger stilla<br />
utan att svänga upp och ned. Detta är viktens<br />
jämviktsläge där läget i y-led är 0.<br />
a) Sätt vikten i lätt svängning upp och ned.<br />
Mät tiden för 10 svängningar från viktens<br />
nedersta läge. Mät avståndet mellan viktens<br />
nedersta och översta läget.<br />
b) Bestäm med hjälp av dina mätvärden<br />
svängningens periodtid och amplitud.<br />
c) Ställ upp en funktion på formen y = A <strong>sin</strong> kt<br />
som visar hur viktens läge i y – led varierar<br />
med tiden t s där k = 2π<br />
T<br />
Kontrollera din funktion med grafräknare.<br />
2 a) Sätt vikten i en ny mindre svängning och<br />
bestäm svängningens periodtid, amplitud<br />
och funktion på formen y = A <strong>sin</strong> kt.<br />
b) Jämför ditt resultat med tidigare<br />
svängning. Vilka likheter och skillnader<br />
ser du Kontrollera gärna din slutsats med<br />
ytterligare undersökningar.<br />
3 Hur förändras svängningens periodtid om<br />
du upprepar försöket med en lite tyngre eller<br />
lättare vikt Gör först en hypotes och undersök<br />
sedan med mätningar.<br />
4 Denna typ av svängning kallas harmonisk<br />
svängning. Teoretiskt kan man visa att<br />
svängningens periodtid är oberoende av<br />
svängningens amplitud och kan beräknas med<br />
formeln T = 2π<br />
√ m där m är viktens massa i kg<br />
k<br />
och k är en fjäderkonstant.<br />
Bestäm med hjälp av dina mätvärden<br />
fjäderkonstanten k.<br />
5 Gör en klocka.<br />
a) Beräkna teoretiskt den vikt som ger<br />
svängningstiden 1 s.<br />
b) Kontrollera med mätningar om din<br />
klocka går rätt.<br />
2.4 Tillämpningar och problemlösning 85
Tema<br />
Radiovågor<br />
En antenn kan sedan fånga upp radiovågorna<br />
till en mottagare, som sorterar bort bärvågen och<br />
överför variationerna till högtalaren. Där blir de<br />
ljud igen som vi kan uppfatta.<br />
Den första radiosändningen över Atlanten<br />
genom fördes 1901 av italienaren Marconi.<br />
I Sverige startade utsändningarna av radio 1923<br />
och TV 1956.<br />
y<br />
T<br />
A = amplitud<br />
a = 2π<br />
t T = 2π f<br />
O<br />
T = periodtid, s<br />
Bärvåg: y = A <strong>sin</strong> at<br />
f = frekvens, Hz<br />
Mast med antenner för radio, tv, tele och data.<br />
All modern kommunikationsteknik som radio, tv,<br />
mobiltelefoni etc bygger på våra kunskaper om<br />
elektromagnetiska vågor. På 1860-talet lyckades<br />
fysikern James Clerk Maxwell formulera de<br />
ekvationer som beskriver vågornas utbredning.<br />
En elektromagnetisk våg, som t ex radiovågor,<br />
utbreder sig med ljusets hastighet, ca 3 ∙ 10 8 m/s.<br />
Radiovågor har hög frekvens. Med frekvens menar<br />
vi antal perioder per sekund, vilket mäts i enheten<br />
Hertz, Hz. Sambandet mellan en vågs frekvens, f,<br />
och dess periodtid, T s, är<br />
Exempel på moduleringar om ljudet<br />
som ska överföras har signalen y = m <strong>sin</strong> bt.<br />
O<br />
y<br />
AM-våg: y = A ∙ m <strong>sin</strong> bt ∙ <strong>sin</strong> at<br />
Amplituden moduleras.<br />
t<br />
f = 1 T eller T = 1 f<br />
y<br />
Varje radiostation sänder ut en <strong>sin</strong>usformad<br />
bärvåg med hög frekvens. På olika sätt kan vi<br />
sedan modulera bärvågen så att den bär med sig<br />
informationen om ljudet den ska överföra.<br />
Vi kan t ex variera bärvågens amplitud, AM<br />
(amplitudmodulering) eller frekvensen, FM<br />
(frekvensmodulering).<br />
O<br />
FM-våg: y = A <strong>sin</strong> (at + m <strong>sin</strong> bt ).<br />
Frekvensen moduleras.<br />
t<br />
86 2.4 Tillämpningar och problemlösning
Exempel<br />
En radiostation sänder på en bärvåg med frekvensen 106,4 MHz.<br />
Varje sekund svänger då vågen 106,4 ∙ 10 6 perioder vilket ger<br />
Periodtid, T = 1 f = 1<br />
106,4 · 10 ≈ 9,40 ∙ 6 10–9 s<br />
Om bärvågens amplitud är 1 ger det att bärvågen kan skrivas<br />
y = A <strong>sin</strong> at = A <strong>sin</strong> 2π<br />
T t = A <strong>sin</strong> 2π f = <strong>sin</strong> (2π · 106,4 · 106 · t)<br />
1 En radiokanal sänder på bärvågen 99,7 MHz.<br />
a) Hur många perioder svänger bärvågen varje<br />
sekund<br />
b) Beräkna bärvågens period.<br />
c) Hur lång tid tar det för radiosignalen att<br />
färdas 100 mil<br />
2 Ett ungt mänskligt öra uppfattar ljud mellan<br />
20 – 20 000 Hz.<br />
Vilka periodtider har de ljudvågor örat kan<br />
uppfatta<br />
3 En mobiltelefon tar emot signaler med<br />
periodtiden 1 ns = 1 ∙ 10 –9 s.<br />
Vilken frekvens har denna signal<br />
4 En våglängd är den längd en våg<br />
färdas under en period, dvs<br />
(vågens hastighet) ∙ (vågens periodtid).<br />
Vilken våglängd har en bärvåg med<br />
frekvensen 100 MHz<br />
5 Ange en bärvåg på formen y = A <strong>sin</strong> at som<br />
har frekvensen 100 MHz och amplituden 5.<br />
6 En bärvåg y = 3 <strong>sin</strong> 4t ska överföra signalen<br />
y = 2 <strong>sin</strong> t.<br />
Använd din grafräknare och bestäm största och<br />
minsta värde för<br />
a) AM-vågen: y = 3 ∙ 2 <strong>sin</strong> t ∙ <strong>sin</strong> 4t<br />
b) FM-vågen: y = 3 <strong>sin</strong> (4t + 2 <strong>sin</strong> t)<br />
7 Undersök med din räknare för några olika<br />
värden på a funktionen<br />
y = 2 ∙ <strong>sin</strong> ax ∙ <strong>sin</strong> 6x.<br />
Kan vi få en ”ren” <strong>sin</strong>uskurva<br />
8 Undersök med din räknare för några olika<br />
värden på a funktionen<br />
y = 2 <strong>sin</strong> (6x + <strong>sin</strong> ax).<br />
Vad händer när a > 6<br />
2.4 Tillämpningar och problemlösning 87
Aktivitet<br />
✽ Diskutera<br />
Sant eller falskt<br />
Diskutera i par eller grupp. Arbeta utan räknare.<br />
Sant eller falskt Motivera svaret.<br />
1 Perioden för y = <strong>sin</strong> 2x är 720°<br />
2 Differensen mellan största och minsta värdet<br />
för en <strong>sin</strong>usfunktion kallas amplitud.<br />
3 π 9<br />
rad är en större vinkel än 18°.<br />
4 <strong>sin</strong> 4 är mindre än noll.<br />
5 Funktionen y = 2 <strong>cos</strong> 3x – 2 har minimivärdet<br />
0.<br />
6 Det finns två x-värden i intervallet<br />
0 ≤ x ≤ π för vilka tan x inte är definierad.<br />
7 I en cirkelsektor med radien 3 cm och medelpunktsvinkeln<br />
3 rad är bågens längd 6 cm.<br />
8 Ekvationen <strong>cos</strong> v = 0,5 saknar lösningar i<br />
intervallet π ≤ x ≤ 2 π<br />
9 Ekvationen tan x = a har alltid en lösning,<br />
oavsett värdet på a.<br />
10 Det finns tangenter till kurvan<br />
y=1, 5<strong>cos</strong> ( 2x<br />
− π ) som har lutningen 2.<br />
3<br />
11 <strong>Kurvan</strong> y = <strong>cos</strong> (x – 60°) och kurvan<br />
y = <strong>cos</strong> x skär varandra tre gånger i intervallet<br />
2<br />
0° ≤ x ≤ 360°<br />
<strong>sin</strong> <strong>cos</strong><br />
12 Om f (x) = x x π<br />
− så är f ′( ) =<br />
2 2<br />
4<br />
2 2<br />
12 Ekvationen <strong>sin</strong> x = <strong>cos</strong> x har<br />
lösningen x= π + n<br />
π<br />
4 ⋅ 2<br />
1<br />
2<br />
88 2 Trigonometri och grafer
Sammanfattning 2<br />
Trigonometriska kurvor<br />
Sinus- och co<strong>sin</strong>uskurvor<br />
y = A <strong>sin</strong> kx Period: 360°/k Amplitud: A<br />
2<br />
1<br />
1<br />
2<br />
y<br />
y = 2 <strong>sin</strong> x, amplitud = 2<br />
y = <strong>sin</strong> x<br />
90°<br />
y = <strong>sin</strong> 2x,<br />
period = 180°<br />
y = <strong>sin</strong> (x + v) + d är från <strong>sin</strong> x förskjuten<br />
◗◗<br />
uppåt om d > 0, nedåt om d < 0<br />
◗◗<br />
åt höger om v < 0 och åt vänster om v > 0.<br />
Co<strong>sin</strong>uskurvor förskjuts på samma sätt.<br />
y<br />
1<br />
y = <strong>cos</strong> (x + 60°) y = <strong>cos</strong> (x – 30°)<br />
1<br />
360°<br />
y = <strong>cos</strong> x<br />
60° 60° 180° 240° 300° 360°<br />
<strong>Kurvan</strong> y = tan x<br />
y = tan x = <strong>sin</strong> x/<strong>cos</strong> x<br />
Period =180°<br />
<strong>Kurvan</strong> närmar sig<br />
linjerna x = – 90° och<br />
x = 90° där den ej är<br />
definierad.<br />
90°<br />
<strong>Kurvan</strong> y = a <strong>sin</strong> x + b <strong>cos</strong> x<br />
y = a <strong>sin</strong> x + b <strong>cos</strong> x = √ a 2 + b 2 · <strong>sin</strong> (x + v)<br />
y = a <strong>sin</strong> x – b <strong>cos</strong> x = √ a 2 + b 2 · <strong>sin</strong> (x – v)<br />
där a > 0, b > 0, tan v = b/a, 0° < v < 90°<br />
1<br />
1<br />
y<br />
90°<br />
x<br />
x<br />
x<br />
Radianbegreppet<br />
Ett varv = 360° = 2π rad, dvs 180° = π rad<br />
π<br />
1° = rad ≈ 0,001745 rad<br />
180<br />
1 rad = 180°<br />
π ≈ 57,3°<br />
För en cirkelbåge ger v i radianer<br />
b = v · r<br />
Bågen b = v ∙ r<br />
v<br />
r<br />
Arean A = v · r 2<br />
2 = b · r<br />
2<br />
Grundekvationerna i radianer<br />
<strong>sin</strong> x = k (–1 ≤ k ≤ 1)<br />
x = v + n ∙ 2π eller<br />
x = (π – v) + n ∙ 2π där v = <strong>sin</strong> –1 k<br />
<strong>cos</strong> x = k (–1 ≤ k ≤ 1)<br />
x =± v + n ∙ 2π där v = <strong>cos</strong> –1 k<br />
tan x = k (k godtyckligt tal)<br />
x = v + n ∙ π<br />
där v = tan –1 k<br />
De trigonometriska funktionernas derivator<br />
x i radianer ger att<br />
y = <strong>sin</strong> x har derivatan y ′ = <strong>cos</strong> x<br />
y = <strong>cos</strong> x har derivatan y ′ = –<strong>sin</strong> x<br />
Kedjeregeln<br />
En sammansatt funktion y = f ( g (x)) har<br />
y′= f′(g(x)) ∙ g′(x)<br />
yttre derivatan · inre derivatan<br />
Exempel:<br />
y = <strong>sin</strong> 5x<br />
y ′= <strong>cos</strong> 5x ∙ 5 = 5 <strong>cos</strong> 5x<br />
y = <strong>sin</strong> 2 x = (<strong>sin</strong> x) 2 y′= 2 <strong>sin</strong> x ∙ <strong>cos</strong> x<br />
Tillämpningar och problemlösning<br />
I de flesta tillämpningar använder vi<br />
radianer för att få en enklare derivata.<br />
Allmän problemlösningsstrategi<br />
1. Förstå problemet 3. Genomför planen<br />
2. Gör upp en plan 4. Värdera resultatet<br />
2 Trigonometri och grafer 89
Kan du det här 2<br />
Moment<br />
Begrepp som du ska kunna<br />
använda och beskriva<br />
Du ska ha strategier för att kunna<br />
Trigonometriska<br />
kurvor<br />
Sinuskurva<br />
Co<strong>sin</strong>uskurva<br />
Period<br />
Amplitud<br />
<strong>Kurvan</strong> y = tan x<br />
<strong>Kurvan</strong> y = a <strong>sin</strong> x + b <strong>cos</strong> x<br />
• bestämma kurvors period och amplitud<br />
• skissa och bestämma <strong>sin</strong>us- och<br />
co<strong>sin</strong>uskurvor med olika förskjutningar<br />
• lösa trigonometriska ekvationer och<br />
olikheter grafiskt<br />
• lösa ekvationer av typen tan ax = k<br />
• bestämma amplitud och förskjutning för<br />
y = a <strong>sin</strong>x + b <strong>cos</strong>x<br />
Radianbegreppet Radian • omvandla mellan grader och radianer<br />
• beräkna värden och lösa ekvationer med<br />
radianer<br />
• beräkna cirkelsektors båge och area.<br />
De trigonometriska<br />
funktionernas<br />
derivator<br />
Derivatan till <strong>sin</strong> x och <strong>cos</strong> x<br />
Sammansatt funktion<br />
Kedjeregeln<br />
• bestämma derivator för <strong>sin</strong> x, <strong>cos</strong> x och<br />
sammansatta funktioner.<br />
Tillämpningar och<br />
problemlösning<br />
• lösa olika matematiska problem och<br />
tillämpningar.<br />
90 2 Trigonometri och grafer
Diagnos 2<br />
Trigonometriska kurvor<br />
1 Bestäm period och amplitud för kurvan.<br />
10<br />
y<br />
100°<br />
2 Låt y = 4 <strong>sin</strong> x 3<br />
a) Ange period och amplitud.<br />
b) Skissa kurvan i stora drag.<br />
c) Undersök grafiskt för vilka x i intervallet<br />
0 < x < 720° som 4 <strong>sin</strong> x 3 > 2<br />
3 Sant eller falskt Motivera.<br />
”Funktionerna y = 2 <strong>sin</strong> x och y = 1,5 <strong>cos</strong> 2 x<br />
har lika många lösningar till ekvationen y = 1<br />
i intervallet 0 < x < π .”<br />
4 Bestäm de positiva talen A, b, c och d så att<br />
funktionen y = A <strong>sin</strong> b ( x + c ) + d ger grafen<br />
100<br />
y<br />
60°<br />
5 Ekvationen tan a x = 1 har lösningen<br />
x = 22,5° + n ∙ 90° . Bestäm a.<br />
x<br />
x<br />
Radianbegreppet<br />
6 Omvandla<br />
a) 210° till radianer b) 4 radianer till grader.<br />
7 Lös ekvationen fullständigt. Svara i radianer<br />
med två decimaler.<br />
a) <strong>cos</strong> x = 0,8 c) tan ( x – 0,25) = 1<br />
b) <strong>sin</strong> 2 x = 0,77 d) <strong>sin</strong> (8x – 1,1) = 0,1<br />
8 Visa hur formeln för en cirkelsektors båge<br />
förändras om medelpunktsvinkeln ges<br />
i radianer istället för grader.<br />
De trigonometriska funktionernas derivator<br />
9 Derivera<br />
a) y = 5 <strong>cos</strong> x – 3 <strong>sin</strong> x b) y = 3 x 2 – 4 <strong>cos</strong> x<br />
10 Vilken lutning har tangenten till kurvan<br />
y = 3 <strong>cos</strong> x – 2 <strong>sin</strong> x i den punkt där x = π /2<br />
11 Derivera<br />
a) f(t) = 5 <strong>sin</strong> 2t b) y = 3 <strong>cos</strong> (x 2 + 1)<br />
12 För vilka x i intervallet 0 < x < π har<br />
y = <strong>cos</strong> 2 x en negativ derivata<br />
Tillämpningar och problemlösning<br />
13 En jordbävning till havs skapar en stor våg.<br />
Vattendjupet d m i en hamn som nås av vågen<br />
ges av<br />
d(t) = 11 – 12 <strong>sin</strong> 2πt<br />
15 0 ≤ t ≤ T<br />
där t är tiden i min och T perioden.<br />
a) Bestäm vågens period.<br />
b) Mellan vilka tidpunkter är hamnen<br />
torrlagd<br />
14 Nils påstår att för y = 2 – 0,5 <strong>sin</strong> 3x är<br />
funktionens största värde större än derivatans<br />
största värde. Har han rätt<br />
Om du behöver repetera kan du fortsätta med Repetitionsuppgifter på sidan xxx.<br />
2 Trigonometri och grafer 91
Blandade övningar kapitel 2<br />
Del I<br />
Utan räknare<br />
1 Ange period och amplitud för<br />
8 Figuren visar grafen till funktionen<br />
y = A <strong>sin</strong> kx + b<br />
Ange konstanterna A, k och b.<br />
(NP)<br />
a) y = 3 <strong>sin</strong> 2x b) y = 1 + 4 <strong>cos</strong> 0,5x<br />
y<br />
2 Derivera<br />
a) y = 2 <strong>sin</strong> 5x – 3 <strong>cos</strong> x<br />
3<br />
2<br />
b) y = (x 2 + 1) 3<br />
1<br />
x<br />
3 Omvandla 7π<br />
3<br />
till grader.<br />
–60°<br />
–1<br />
30° 60° 120° 180°<br />
4 Bestäm längden av cirkelsektorns båge.<br />
(cm)<br />
9 Skriv i storleksordning med den minsta först.<br />
Motivera ditt svar.<br />
2,0 radianer<br />
<strong>sin</strong> 25° <strong>cos</strong> π 5 √ 1 4<br />
tan π 3<br />
4,3<br />
5 Ange samtliga lösningar, i radianer, till<br />
ekvationen <strong>sin</strong> x 3 = 0,5.<br />
6 Bestäm det positiva talet C så att<br />
funktionen f (x) = C <strong>sin</strong> 5x + 8<br />
a) får maximivärdet 12<br />
b) uppfyller villkoret f (π/6) = 20.<br />
7 Vilken eller vilka av nedanstående ekvationer<br />
har två lösningar i intervallet 0 ≤ x ≤ π <br />
A <strong>cos</strong> x = –0,3<br />
B <strong>sin</strong> x = 0,8<br />
(NP)<br />
10 Derivatan till funktionen<br />
f (x) = <strong>sin</strong> 2x – x har ett nollställe i<br />
intervallet π/2 < x < π<br />
Ange detta nollställe. Svara i radianer.<br />
11 Bestäm lutningen för tangenten till kurvan<br />
y = <strong>sin</strong> 2 x i den punkt där x = π/6.<br />
12 Vilket är det största värdet som funktionen<br />
y = 6 <strong>sin</strong> x + 8 <strong>cos</strong> x kan anta<br />
13 Ge en funktion på formen y = A <strong>sin</strong> kx<br />
för vilken y′(π) = 2.<br />
14 Lös ekvationen <strong>sin</strong> 2x = <strong>sin</strong> (x + π /3)<br />
i intervallet 0 < x < 2π<br />
92 2 Trigonometri och grafer
Del II<br />
Med räknare<br />
15 En ton låter olika på olika instrument. Förklaringen<br />
till detta är att klangen består av en<br />
grundton och flera övertoner och att övertonerna<br />
är olika starka på olika instrument.<br />
Om y = a <strong>sin</strong> x motsvarar grundtonen så<br />
beskriver y = b <strong>sin</strong> 2 x den 1:a övertonen och<br />
y = c <strong>sin</strong> 3 x den 2:a övertonen o s v.<br />
Figuren visar grafen till y = a <strong>sin</strong> x + c <strong>sin</strong> 3x.<br />
Funktionen beskriver en grundton och dess<br />
andra överton.<br />
Bestäm konstanterna a och c.<br />
8<br />
4<br />
–4<br />
–8<br />
y<br />
30°<br />
180°<br />
360°<br />
x<br />
16 Bestäm i hela grader de lösningar till<br />
ekvationen tan 3x = 0,810 som ligger i<br />
intervallet 0° ≤ x ≤ 180°.<br />
17 Sant eller falskt ”En kurvas amplitud är lika<br />
med dess största värde.”<br />
Motivera ditt svar.<br />
18 Figuren visar en cirkel<br />
med radien 9,5 cm.<br />
a) Beräkna<br />
triangelns area.<br />
b) Beräkna det<br />
färgade cirkelsegmentets<br />
area.<br />
19 Finn ett värde på k så att <strong>sin</strong> k° > <strong>sin</strong> k.<br />
20 Antalet renar inom ett område uppskattas till<br />
y = 3 900 + 1 200 <strong>cos</strong> 0,04 t<br />
9,5<br />
94°<br />
t månader efter årsskiftet 2010/11.<br />
9,5<br />
a) Hur lång tid efter årsskiftet 2010/11 slutar<br />
antalet renar att minska<br />
b) Vilken förändringshastighet ger modellen<br />
för 1 mars 2012<br />
21 Bestäm en funktion på formen<br />
y = A <strong>sin</strong> kx + B som uppfyller villkoren:<br />
◗◗<br />
A > 0<br />
◗◗<br />
Värdemängden är – 4 ≤ y ≤ 2<br />
◗◗<br />
De lokala maximipunkterna har<br />
x-koordinaterna x = π 8 + n · π för alla heltal n.<br />
2<br />
(NP)<br />
22 Bestäm antalet lösningar till ekvationen<br />
2<br />
x<br />
<strong>sin</strong>2x<br />
= − 1, där x mäts i radianer.<br />
10<br />
<br />
23 Har kurvan y = <strong>sin</strong> 2x + x någon största<br />
lutning<br />
(cm)<br />
(NP)<br />
2 Trigonometri och grafer 93
24 För att programmera en automatisk ström-<br />
brytare har en elingenjör satt upp en matematisk<br />
modell som anger den tidpunkt M på<br />
dygnet vid vilken det börjar bli mörkt på en<br />
viss ort:<br />
M = 19 – 4 <strong>cos</strong> π( 360 − t )<br />
180<br />
där M är tiden i timmar (M = 12,5 motsvarar<br />
kl 12.30) och t är tiden i dagar (t = 1 motsvarar<br />
den 1 januari). I modellen förutsätts alla<br />
månader omfatta 30 dagar.<br />
Beräkna enligt modellen<br />
a) när det börjar bli mörkt i mitten av april<br />
b) i vilka månader de dagar ligger då det<br />
börjar bli mörkt klockan 18<br />
c) när under året tidpunkten för mörkrets<br />
inbrott ändras snabbast.<br />
(NP)<br />
25 Förklara varför ekvationen<br />
2 <strong>sin</strong> (2 x – π / 4) + 3<br />
= 0<br />
<strong>cos</strong> 2 x + 1<br />
saknar lösningar.<br />
26 Vattenvolymen i en insjö, V (t) m 3 , där t är<br />
tiden i år, kan uppskattas med formeln<br />
72 000<br />
V (t) = 300 000 – <strong>cos</strong> π t – 45 000 t<br />
π<br />
0 < t < 1<br />
Variationerna i V beror dels av nederbörden,<br />
dels av vattenuttaget till ett kraftverk.<br />
För vilka värden på t i det angivna intervallet<br />
ökar insjöns vattenvolym<br />
Utredande uppgifter<br />
Den här typen av uppgifter brukar bedömas efter<br />
följande kriterier:<br />
• vilka matematiska kunskaper du har visat<br />
• hur väl du har förklarat ditt arbete och motiverat<br />
dina slutsatser<br />
• hur väl du har redovisat ditt arbete och<br />
genomfört dina beräkningar.<br />
27 Du ska undersöka antalet nollställen till<br />
funktionen<br />
y = a <strong>sin</strong> x + b <strong>sin</strong> 2 x (a ≠ 0, b ≠ 0)<br />
a) Undersök grafiskt antal nollställen<br />
till funktionen<br />
y = 3 <strong>sin</strong> x + <strong>sin</strong> 2x (0 ≤ x ≤ 360°)<br />
Visa med en enkel skiss.<br />
b) Lös ekvationen 3 <strong>sin</strong> x + <strong>sin</strong> 2x = 0<br />
algebraiskt ( 0 ≤ x ≤ 360° ).<br />
c) Undersök grafiskt antalet nollställen<br />
till funktionen<br />
y = 4 <strong>sin</strong> x + 7 <strong>sin</strong> 2x (0 ≤ x ≤ 360°)<br />
Visa med en enkel skiss.<br />
d) Lös ekvationen 4 <strong>sin</strong> x + 7 <strong>sin</strong> 2x = 0<br />
algebraiskt (0 ≤ x ≤ 360°).<br />
e) Undersök hur antalet nollställen<br />
till funktionen y = a <strong>sin</strong> x + b <strong>sin</strong> 2x<br />
varierar med valet av konstanterna a och b<br />
(0 ≤ x ≤ 360°).<br />
28 Lina tittar i en gammal almanacka och ser att<br />
i Göteborg 2009 var solen ovanför horisonten<br />
enligt följande:<br />
1/1: 08.58 – 15.34 1/9: 06.15 – 20.08<br />
1/3: 07.08 – 17.42 1/12: 08.33 – 15.29<br />
1/6: 04.24 – 21.56<br />
a) Uppskatta med hjälp av värdena ovan när<br />
dagen var som längst.<br />
b) Använd din räknare/dator och anpassa en<br />
funktion till värdena. Beräkna, med hjälp av<br />
din funktion, vilken dag som var längst år<br />
2009.<br />
94 2 Trigonometri och grafer
Blandade övningar kapitel 1–2<br />
Del I<br />
Utan räknare<br />
1 Omvandla 720° till radianer.<br />
2 Bestäm <strong>cos</strong> 7 π .<br />
3 Derivera y = <strong>sin</strong> 2 x<br />
2<br />
4 Vilket är det största värde som funktionen<br />
y = 5 <strong>sin</strong> x – 7 kan anta<br />
5 Ekvationen <strong>sin</strong> x = 0,94 har enligt räknaren<br />
en lösning x ≈ 70°.<br />
Ange ekvationens lösningar i intervallet<br />
90 °< x < 450°<br />
6 Bevisa med ett indirekt bevis att x ≤ 8<br />
ger att 16 – 2x ≥ x – 8<br />
7 Bestäm <strong>cos</strong> 2x då <strong>sin</strong> x = 0,6.<br />
8 Figuren visar grafen till funktionen<br />
y = a + b <strong>sin</strong> 2x<br />
Bestäm konstanterna a och b.<br />
3<br />
2<br />
y<br />
y = a + b <strong>sin</strong> 2x<br />
9 Ange samtliga lösningar till<br />
ekvationen 2 <strong>cos</strong> 3 x – 1 = 0<br />
4<br />
10 Förenkla <strong>sin</strong> (x + 90°) + <strong>cos</strong> (x + 90°)<br />
11 a) Bestäm en funktion som ger grafen<br />
2<br />
1<br />
y<br />
30° 180°<br />
b) Finns det fler Motivera.<br />
360°<br />
x<br />
12 Bestäm var tangenten till kurvan<br />
y = <strong>cos</strong> x – 0,5x i punkten (π; –1– π 2 )<br />
skär x-axeln.<br />
13 Ange en egen funktion som uppfylller<br />
att f (π /4) = 2 och f ′ (π /4) = 0.<br />
2<strong>sin</strong><br />
2x<br />
14 a) Visa att ekvationen<br />
= 4<br />
2<br />
1 − <strong>sin</strong> x<br />
kan omformas till tan x = 1.<br />
b) Lös ekvationen tan x = 1 fullständigt.<br />
15 Lös ekvationen <strong>sin</strong> 2 x = <strong>cos</strong><br />
2 x<br />
1<br />
π<br />
2<br />
π<br />
x<br />
(NP)<br />
16 Funktionen f (x) = 2 <strong>sin</strong> 2 x – <strong>sin</strong> 2x är given.<br />
Visa att f (x) = 1 – 2 <strong>cos</strong><br />
⎛ π<br />
2x −<br />
⎞<br />
⎝<br />
⎜<br />
4⎠<br />
⎟<br />
17 Bevisa att om n är ett heltal och n 3 + 5 är<br />
udda så är n ett jämnt tal.<br />
2 Trigonometri och grafer 95
Del II<br />
Med räknare<br />
22 Förenkla <strong>cos</strong> (a + b) + <strong>cos</strong> (a – b) och<br />
skriv sedan produkten 2 <strong>cos</strong> 75° ∙ <strong>cos</strong> 20°<br />
som en summa.<br />
18 Bestäm de lösningar till ekvationen<br />
<strong>cos</strong> 2x = 0,45 som ligger i intervallet<br />
0 ≤ x ≤ π.<br />
19 I triangeln ABC är vinkeln A = 8,8°,<br />
sidan AB = 75 cm och sidan AC = 68 cm.<br />
Hur lång är sidan BC<br />
20 Vilka x ger att <strong>sin</strong> x = <strong>cos</strong> x Motivera.<br />
21 Temperaturen i en sjö uppmättes under ett<br />
molnigt sommardygn.<br />
Temperaturen visade sig följa funktionen<br />
y (t) = 15 + 2 <strong>sin</strong> 0,26t där t är antalet<br />
timmar efter kl 12.00.<br />
a) Bestäm y′<br />
() t<br />
b) Beräkna y ′( 10)<br />
c) Tolka vad y ′( 10 ) betyder för vattnets<br />
temperatur.<br />
(NP)<br />
23 Triangeln AB P är given enligt figur. Beräkna<br />
avståndet från punkten P till sidan AB.<br />
A<br />
P<br />
52° 42°<br />
6,6<br />
(m)<br />
24 Bestäm en co<strong>sin</strong>usfunktion som ger grafen.<br />
9000<br />
6000<br />
3000<br />
y<br />
10°<br />
20°<br />
25 Undersök grafiskt och visa med en enkel skiss<br />
om det finns några v så att<br />
2 <strong>sin</strong> (v + 12°) = <strong>cos</strong> (v + 23°)<br />
för 0° < v < 180°<br />
Ange i så fall detta/dessa värden. (NP)<br />
x<br />
B<br />
26 Rita grafen y = <strong>sin</strong> x<br />
x<br />
lim <strong>sin</strong> x<br />
x = 1<br />
x → 0<br />
och motivera att<br />
96 2 Trigonometri och grafer
27 Figuren visar en kvadrat och grafen till en<br />
funktion.<br />
Välj en trigonometrisk funktion vars graf liknar<br />
den i figuren och bestäm kvadratens area<br />
för den funktion du valt.<br />
28 I en del andra länder används funktionerna<br />
secant:<br />
y<br />
sec x = 1/<strong>cos</strong> x<br />
<strong>cos</strong>ecant: csc x = 1/<strong>sin</strong> x<br />
cotangens: cot x = 1/tan x<br />
Bevisa att sec 2 x + csc 2 x = csc 2 x ∙ sec 2 x<br />
29 Bestäm med hjälp av derivata det minsta<br />
värdet till funktionen<br />
f (x) = 2 <strong>sin</strong> 3 x – x i intervallet 1 ≤ x ≤ 2.<br />
3<br />
Svara exakt.<br />
x<br />
(NP)<br />
Utredande uppgifter<br />
Den här typen av uppgifter brukar bedömas efter<br />
följande kriterier:<br />
• vilka matematiska kunskaper du har visat<br />
• vilka slutsatser du har kommit fram till<br />
• hur väl du har redovisat ditt arbete och genomfört<br />
dina beräkningar.<br />
31 Du ska nu undersöka funktionen<br />
y = A <strong>sin</strong> x + B<br />
a) Visa att funktionens största värde är<br />
dubbelt så stort som funktionens minsta<br />
värde då A = 1,5 och B = 4,5.<br />
b) Låt B = 1,8 och bestäm A så att<br />
y = 2⋅<br />
y<br />
max<br />
min<br />
c) Visa att ymax<br />
=2⋅ ymin<br />
alltid gäller då<br />
B = 3A.<br />
32 Triangeln ABC är rätvinklig.<br />
a) Välj ett värde på en av de spetsiga<br />
vinklarna och beräkna summan<br />
<strong>sin</strong> A + <strong>sin</strong> B + <strong>sin</strong> C.<br />
b) Undersök hur summan<br />
<strong>sin</strong> A + <strong>sin</strong> B + <strong>sin</strong> C varierar.<br />
30 I en cirkel med radien r är en triangel ABC<br />
inskriven. Sidan AB är större än cirkelns radie<br />
och den är lika lång som sidan AC.<br />
Bågen BC är lika med cirkelns radie.<br />
Beräkna förhållandet mellan sträckan BC<br />
och sträckan AC utan att införa några<br />
närme värden. Svara såväl exakt som<br />
med tre decimaler.<br />
A<br />
C<br />
B<br />
2 Trigonometri och grafer 97
Motivering:<br />
Kvadraten av ett udda tal är udda.<br />
Summan av två udda tal är jämn,<br />
dvs om vi bara har udda tal så är<br />
VL jämn medan HL är udda, vilket<br />
ger motsägelse.<br />
18 a) x = n ∙ 180°<br />
b) x ≈ 13,9° + n ∙ 90°<br />
x ≈ 47,1° + n ∙ 90°<br />
19 Enhetscirkelns ekvation är<br />
x 2 + y 2 = 1 vilket med<br />
x = <strong>cos</strong> v och y = <strong>sin</strong> v ger<br />
trigonometriska ettan.<br />
20 a > 2/3 eller a < – 2/3<br />
Ledtråd:<br />
Lösning saknas om <strong>cos</strong> 3 x > 1<br />
eller <strong>cos</strong> 3 x < – 1 , dvs 3 a /2 > 1<br />
eller 3 a /2 < – 1<br />
21 Ledtråd:<br />
Gör ett motsägelsebevis.<br />
Antag att VL > 4 och visa<br />
med hjälp av formel för dubbla<br />
vinkeln att det ger en motsägelse.<br />
22 T ex <strong>sin</strong> 4x =<br />
= 4 <strong>sin</strong> x <strong>cos</strong> x (1 – 2 <strong>sin</strong> 2 x)<br />
Ledtråd:<br />
Formeln för dubbla vinkeln ger<br />
<strong>sin</strong> 4x = 2 <strong>sin</strong> 2x <strong>cos</strong> 2x<br />
23 x ≈ ± 65,5° + n ∙ 360°<br />
Ledtråd:<br />
Skriv om VL till (1 – <strong>cos</strong> 2 x)/2 och<br />
sätt <strong>cos</strong> x = t<br />
24 Ledtråd:<br />
a 2 + 3 = (a – 1)(a + 1) + 4<br />
Motivera varför HL är delbar<br />
med 4.<br />
25 a) 46,6°<br />
b) Formeln ger<br />
<strong>sin</strong> A 2 √ = 5 32<br />
med lösning A = 46,6°<br />
c) Ledtråd:<br />
Formel för dubbla vinkeln<br />
<strong>cos</strong> A = 1 – 2 <strong>sin</strong> 2 A 2<br />
Kombinera detta med<br />
co<strong>sin</strong>ussatsen.<br />
26 180° om a = –1 eller a = 1.<br />
27 a) (2 <strong>cos</strong> v, 2 <strong>sin</strong> v)<br />
b) Ledtråd:<br />
Sätt in koordinaterna från a)<br />
i cirkelns ekvation x 2 + y 2 = 2 2<br />
2<br />
2102 a) Perioden är 360°/10 = 36°<br />
Kommentar:<br />
När x går från 0° till 36° så<br />
går 10x från 0° till 360°.<br />
b) Perioden är<br />
360°<br />
0,1 = 3 600°<br />
2103 Ja.<br />
Motivering:<br />
Båda funktionerna har<br />
perioden 360°/3 = 120°.<br />
2104 a) 90°<br />
b) 480°<br />
c) 180°<br />
d) 1 080°<br />
Ledtråd:<br />
k = 1 3<br />
2105 a) y<br />
1<br />
y = 2 <strong>sin</strong> x<br />
90° 360°<br />
b) Största värde = 2<br />
Minsta värde = –2<br />
c) Amplituden = 2<br />
2106 a) Amplitud = 4<br />
Period = 360°<br />
b) Amplitud = 100<br />
Period = 144°<br />
c) Amplitud = 50<br />
Period = 72°<br />
Ledtråd:<br />
Amplituden är alltid ett<br />
positivt tal.<br />
Amplituden =<br />
största värdet – minsta värdet<br />
=<br />
2<br />
d) Amplitud = 10<br />
Period = 80°<br />
x<br />
2107 T ex y = 2,5 <strong>sin</strong> 1,8x<br />
Ledtråd:<br />
360°<br />
k = 200°<br />
2108 a) b)<br />
y<br />
2<br />
y = 2 <strong>sin</strong> 4x<br />
90°<br />
x<br />
180°<br />
2109 a) Kurvorna är identiska men<br />
förskjutna 90° i förhållande<br />
till varandra.<br />
b) 45° < x < 225°<br />
2110 a) y<br />
1<br />
y = –<strong>sin</strong> x<br />
x<br />
90° 360°<br />
b) Största värde = 2<br />
Minsta värde = –2<br />
2111 Ja, ekvationen har<br />
en lösning x = 0° + n ∙ 180°.<br />
Motivering:<br />
VL = HL = 0 om <strong>sin</strong> x = 0<br />
2112 –1,2 < A < 1,2<br />
2113 720°<br />
Ledtråd:<br />
x 1 + x 2 = 180°<br />
x 3 = 360° – x 2<br />
x 4 = 360° – x 1<br />
2114 3,3<br />
Ledtråd:<br />
Alla termer har samma värde.<br />
2115 0<br />
Ledtråd:<br />
<strong>sin</strong> 359° = <strong>sin</strong> (–1°) = – <strong>sin</strong> 1°<br />
<strong>sin</strong> 358° = –<strong>sin</strong> 2°, o.s.v.<br />
Addera par som har summan 0.<br />
2117 x ≈ 91,1°<br />
2118 Två.<br />
Motivering:<br />
Graferna skär varandra på två<br />
ställen.<br />
2119 Avläs t ex avståndet mellan<br />
två på varandra följande<br />
maxpunkter.<br />
Perioden = 600°<br />
Svar, ledtrådar och lösningar 261
2120 a) 0 < a < 1<br />
Ledtråd:<br />
Linjen y = a ska skära<br />
kurvan y = <strong>sin</strong> x på två<br />
ställen i intervallet.<br />
b) a = 1<br />
c) a > 1<br />
2121 a) b)<br />
x 1 = 510°, x 2 = 570°, x 3 = 690°<br />
Ledtråd:<br />
Ekvationens lösning är<br />
x = ± 30° + n · 180°<br />
2122 k = –0,5<br />
Ledtråd:<br />
<strong>cos</strong> x = –0,5 har lösningen<br />
x = 120° och x = 240°<br />
i intervallet.<br />
2123 b < –3 och b > 3<br />
2124 Antal lösningar = 2k<br />
Ledtråd:<br />
Varje period ger 2 lösningar.<br />
2126 a) y = <strong>sin</strong> x förskjuts 5 enheter<br />
uppåt.<br />
b) y = <strong>sin</strong> x förskjuts 2,5<br />
enheter nedåt.<br />
c) y = <strong>sin</strong> x förskjuts 55°<br />
åt vänster.<br />
d) y = <strong>sin</strong> x förskjuts 35° åt<br />
höger.<br />
2127 a) y = <strong>sin</strong> x + 3<br />
b) y = <strong>sin</strong> (x + 60°)<br />
2128<br />
Största värde Minsta värde<br />
a) 5 1<br />
b) 7 –1<br />
c) –4 –6<br />
d) –9 –11<br />
2129 T ex y = 11 <strong>sin</strong> x + 1<br />
Ledtråd:<br />
Börja med att beräkna<br />
amplituden.<br />
2130 a > 5 eller a < –5<br />
Ledtråd:<br />
<strong>Kurvan</strong> y = 5 <strong>sin</strong> x ska<br />
förskjutas uppåt eller nedåt mer<br />
än amplituden 5.<br />
2131 a) y = <strong>cos</strong> x förskjuts 60° åt<br />
vänster och 3,5 enheter<br />
uppåt.<br />
b) y = <strong>cos</strong> x förskjuts 20° åt<br />
höger och 1,5 enheter nedåt.<br />
2132 y = <strong>sin</strong> 3 (x – 36°)<br />
eller y = <strong>sin</strong> (3x –108°)<br />
Ledtråd:<br />
I kurvans ekvation y = <strong>sin</strong> 3x<br />
ska x ersättas med (x – 36°)<br />
2133 Viktoria har rätt.<br />
Motivering:<br />
Förskjuter vi en <strong>sin</strong>uskurva<br />
i sidled får vi en co<strong>sin</strong>uskurva,<br />
t ex y = <strong>sin</strong> (x + 90°) = <strong>cos</strong> x<br />
2134 a) y = <strong>sin</strong> x ska förskjutas 180°<br />
åt höger eller vänster.<br />
b) y = <strong>cos</strong> x ska förskjutas 90°<br />
åt vänster eller 270° åt<br />
höger.<br />
2135 A = 3, v = 30°<br />
Ledtråd:<br />
y(0) = –1,5 ger<br />
–1,5 = 3 <strong>sin</strong> (– v)<br />
– v = <strong>sin</strong> –1 (– 0,5)<br />
2136 25° åt vänster.<br />
Ledtråd:<br />
<strong>cos</strong> (2x + 50°) = <strong>cos</strong> 2 (x + 25°)<br />
2137 a = 3 eller a = –3<br />
Ledtråd:<br />
Vi får största värdet då<br />
<strong>sin</strong> 2x = –1 eller då <strong>sin</strong> 2x = 1.<br />
2138 a) Att <strong>sin</strong> x = <strong>cos</strong> (x + 270°)<br />
b) Lösning:<br />
Additionsformeln för co<strong>sin</strong>us<br />
ger <strong>cos</strong> (x + 270°) =<br />
= <strong>cos</strong> x ∙ <strong>cos</strong> 270° – <strong>sin</strong> x ∙ <strong>sin</strong> 270° =<br />
= <strong>cos</strong> x ∙ 0 – <strong>sin</strong> x ∙ (–1) = <strong>sin</strong> x<br />
2139 p = 1 , q = – 2 eller<br />
p = –1 , q = –2<br />
2140 a) <strong>Kurvan</strong>s ekvation kan<br />
skrivas y = 1<br />
Motivering:<br />
Trigonometriska ettan.<br />
b) <strong>Kurvan</strong>s ekvation kan<br />
skrivas y = 2 <strong>cos</strong> x<br />
Motivering:<br />
<strong>sin</strong> (90° – x) = <strong>cos</strong> x<br />
c) <strong>Kurvan</strong>s ekvation kan<br />
skrivas y = 2 <strong>sin</strong> (x + 30°)<br />
Motivering:<br />
Period = 360°<br />
y = 0 då x är t ex –30°, 150°<br />
eller 330°.<br />
<strong>cos</strong> 150° + √ 3 ∙ <strong>sin</strong> 150° = 0<br />
Största värde då x = 60°<br />
<strong>cos</strong> 60° + √ 3 ∙ <strong>sin</strong> 60° = 2<br />
2143 a) y = 4 <strong>sin</strong> x<br />
Motivering:<br />
En <strong>sin</strong>usfunktion med amplituden<br />
4 och perioden 360°.<br />
b) y = 2 <strong>sin</strong> 2x<br />
Motivering:<br />
En <strong>sin</strong>usfunktion med amplituden<br />
2 och perioden 180°.<br />
2144 a) y = <strong>sin</strong> 0,5 x + 1<br />
y<br />
1<br />
360° 720°<br />
Ledtråd:<br />
Amplitud = 1<br />
Period = 360°/0,5 = 720°<br />
y = <strong>sin</strong> 0,5x förskjuts<br />
1 enhet uppåt.<br />
b) y = 2 <strong>cos</strong> 2x + 2<br />
2<br />
2145 4 perioder<br />
Motivering:<br />
En period är 90°.<br />
2146 y = 2 <strong>sin</strong> 6(x – 10°)<br />
2147 B, D, E<br />
y<br />
90° 180°<br />
x<br />
x<br />
262 Svar, ledtrådar och lösningar
2148 a = 36°, b = 300, c = 500<br />
Ledtråd:<br />
a är halva perioden,<br />
b är förskjutningen uppåt och<br />
c är största värdet.<br />
2149 y = 1,5 <strong>sin</strong> 2(x + 30°) – 1<br />
Ledtråd:<br />
Amplituden är 1,5 och perioden<br />
180°. Jämfört med y = 1,5 <strong>sin</strong> 2x<br />
är grafen förskjuten 30° åt<br />
vänster och 1 enhet nedåt.<br />
2150<br />
2151 y<br />
1<br />
y<br />
30° 150°<br />
Ledtråd:<br />
Funktionen kan skrivas<br />
y = 1 – 0,5 <strong>sin</strong> 3(x – 30°)<br />
D<br />
C<br />
2152 Putte har fel.<br />
Motivering:<br />
<strong>sin</strong> (–x) = –<strong>sin</strong> x ger<br />
f (–x) = A <strong>sin</strong> k(–x) + b =<br />
= –A <strong>sin</strong> kx + b<br />
– f (x) = – (A <strong>sin</strong> kx + b) =<br />
= –A <strong>sin</strong> kx – b<br />
A<br />
2155 a) 180°<br />
b) 90°<br />
c) 540°<br />
Ledtråd:<br />
180°/ (1/3)<br />
d) 900°<br />
2156 a) x ≈ 31,0° + n ∙ 180°<br />
b) x ≈ – 78,7° + n ∙ 180°<br />
2157 a) x ≈ 26,2° + n ∙ 90°<br />
b) x ≈ –7,3° + n ∙ 60°<br />
Ledtråd:<br />
tan 3x = –0,4<br />
B<br />
x<br />
x<br />
2158 a) x ≈ 22,6° + n ∙ 360°<br />
b) x ≈ – 204,6° + n ∙ 540°<br />
Ledtråd:<br />
tan x 3 = –2,5<br />
2159 a) x ≈ 38,7° + n ∙ 180°<br />
b) x ≈ 26,6° + n ∙ 180°<br />
Ledtråd:<br />
tan x = 0,5<br />
2160 Nej.<br />
Motivering:<br />
tan x = <strong>sin</strong> x<br />
<strong>cos</strong> x<br />
När <strong>cos</strong> x närmar sig noll kan<br />
kvoten bli hur stor eller liten<br />
(negativ) som helst.<br />
2161 T ex 45° och –135°.<br />
Ledtråd:<br />
45° minus en period är –135°.<br />
2162 0,75 ⎛ 0,6⎞<br />
⎝ 0,8⎠<br />
2163 Räknaren visar Ma Error eller<br />
liknande.<br />
Motivering:<br />
tan x är inte definierat då<br />
<strong>cos</strong> x = 0, dvs då<br />
x = 90° + n ∙ 180°<br />
2164 k = 6<br />
Ledtråd:<br />
Perioden är 30°.<br />
2165 15<br />
Motivering:<br />
tan a = tan (a + 180°) =<br />
= tan (a + 360°)<br />
2166 a) x ≈ 71,6° + n ∙ 180°<br />
b) x ≈ –21,8° + n ∙ 180°<br />
2167 0<br />
Ledtråd:<br />
tan 190° = tan 10°<br />
<strong>sin</strong> 10°<br />
= tan 10°<br />
<strong>cos</strong> 10°<br />
2168 x ≈ 204° och x ≈ 264°<br />
2169 Nej, graferna överensstämmer<br />
inte.<br />
2170 90° < x < 180°,<br />
270° < x < 360°<br />
Motivering:<br />
tan x = <strong>sin</strong> x<br />
<strong>cos</strong> x<br />
I andra kvadranten är <strong>sin</strong> x<br />
positiv och <strong>cos</strong> x negativ.<br />
I fjärde kvadranten tvärtom.<br />
2171 a) y = tan 0,5 x<br />
b) y = 1 – tan x<br />
2172 Ja, graferna överensstämmer.<br />
Bevis:<br />
1<br />
–<br />
=<br />
tan( x + 90°<br />
)<br />
= – <strong>cos</strong>( x + 90°<br />
) =<br />
<strong>sin</strong>( x + 90°<br />
)<br />
<strong>cos</strong> x <strong>cos</strong> 90° − <strong>sin</strong> x <strong>sin</strong> 90°<br />
= – =<br />
<strong>sin</strong> x <strong>cos</strong> 90° + <strong>cos</strong> x <strong>sin</strong> 90°<br />
⎛ <strong>sin</strong> x ⎞<br />
= − −<br />
⎝<br />
⎜<br />
<strong>cos</strong> x ⎠<br />
⎟ = tan x<br />
2173 a ≈ 208,8<br />
Ledtråd:<br />
Finn den minsta lösningen som<br />
är större än 180°.<br />
2174 x = 135° + n ∙ 180° eller<br />
x ≈ 71,6° + n ∙ 180°<br />
Ledtråd:<br />
Ersätt 1 i HL med <strong>cos</strong> 2 x + <strong>sin</strong> 2 x.<br />
Division med <strong>cos</strong> 2 x och förenkling<br />
ger tan 2 x – 2 tan x – 3 = 0<br />
tan x = –1 och tan x = 3<br />
2175 x = 2 3<br />
Ledtråd: x + 1<br />
tan v = 2x<br />
v<br />
1<br />
<strong>cos</strong> v =<br />
1 + x 1<br />
Använd Pythagoras sats.<br />
2177 a) 3 b) 19 c) 65 d) 97<br />
2178 a) y = 10 <strong>sin</strong> (x + 53,1°)<br />
b) y = 26 <strong>sin</strong> (x + 67,4°)<br />
c) y = 17 <strong>sin</strong> (x – 61,9°)<br />
d) y = 130 <strong>sin</strong> (x – 52,1°)<br />
2x<br />
Svar, ledtrådar och lösningar 263
2179 –51<br />
Ledtråd:<br />
Skriv om till<br />
y = 10 + 61 <strong>sin</strong> (x + v)<br />
y min = 10 – 61<br />
2180 Förklaring:<br />
<strong>sin</strong> x och <strong>cos</strong> x är förskjutna<br />
i förhållande till varandra och<br />
har inte <strong>sin</strong>a största värden<br />
samtidigt.<br />
2181 x = 90° och x = 330°<br />
2182 y = 1,5 <strong>sin</strong> (x + 36,9°)<br />
Ledtråd:<br />
Graferna är y = 1,2 <strong>sin</strong> x och<br />
y = 0,9 <strong>cos</strong> x.<br />
2183 Nej.<br />
Motivering:<br />
<strong>sin</strong> x och <strong>cos</strong> 2x har olika<br />
perioder.<br />
2184 a) a = 20<br />
b) x ≈ 43,6°<br />
2185 a) x ≈ –42° + n ∙ 360° eller<br />
x ≈ 115° + n ∙ 360°<br />
b) Ingen lösning.<br />
Ledtråd:<br />
Omskrivning och förenkling<br />
ger <strong>sin</strong> (x + 67,4°) = 27<br />
26 > 1<br />
c) x = 90° + n ∙ 360° eller<br />
x ≈ 143° + n ∙ 360°<br />
2186 y = 2 <strong>sin</strong> (2x + 30°)<br />
Ledtråd:<br />
<strong>cos</strong> 2x = <strong>cos</strong> 2 x – <strong>sin</strong> 2 x<br />
2187 y = 2 <strong>sin</strong> x + 2 <strong>cos</strong> x<br />
Ledtråd:<br />
Förskjutning 45° ger a = b.<br />
2188 Ledtråd:<br />
Jämför med härledningen<br />
för y = a <strong>sin</strong> x + b <strong>cos</strong> x och<br />
justera den.<br />
2189 Ja.<br />
Motivering:<br />
Funktionen går att skriva<br />
y = c <strong>sin</strong> (x + v) och alla <strong>sin</strong>usfunktioner<br />
kan skrivas som en<br />
förskjuten co<strong>sin</strong>usfunktion.<br />
2204 a) Multiplicera med<br />
π<br />
180<br />
180° = π rad ger<br />
1° =<br />
π<br />
180 radianer<br />
b) Multiplicera med 180°<br />
π<br />
180° = π rad ger<br />
1 rad = 180°<br />
π<br />
2205 a) 0,60 c) 12,18<br />
b) 3,38<br />
2206 a) 16,2° c) –573,0°<br />
b) 328,9°<br />
2207 a) Motivering:<br />
180° = π rad ger direkt<br />
90° = π 2 rad<br />
b) Motivering:<br />
1 varv motsvarar 2π rad.<br />
2 varv motsvarar 4π rad<br />
eller 720°.<br />
2208 a) Lösning:<br />
π<br />
300° = 300 ∙<br />
180 =<br />
= 300 π<br />
180 = 30 π<br />
18 = 5 π<br />
3<br />
b) Lösning:<br />
2 π<br />
3 = 2 π<br />
3 · 180°<br />
π = 120°<br />
2209 a) <strong>sin</strong> 2° ≈ 0,03<br />
b) <strong>sin</strong> 2 ≈ 0,91<br />
2210 Förklaring:<br />
Se t ex enhetscirkeln,<br />
<strong>sin</strong> 1° är ett litet värde nära 0.<br />
1 rad = 180°<br />
π ≈ 57°<br />
<strong>sin</strong> 57° är betydligt större.<br />
2211 0<br />
2212 a) x ≈ 0,41 + n · 2π eller<br />
x ≈ 2,73 + n · 2π<br />
b) x ≈ ± 0,45 + n · 2π<br />
c) x ≈ – 0,20 + n · 2π eller<br />
x ≈ 3,34 + n · 2π<br />
d) x ≈ 1,37 + n · π<br />
2213 a) x = π/2 + n · 2π<br />
b) x = n · π<br />
c) x = π + n · 2π<br />
d) x = π/2 + n · π<br />
2214 a) x = π/12 + n · π eller<br />
x = 5π/12 + n · π<br />
Ledtråd:<br />
Se tabell för exakta värden.<br />
b) x = π/8 + n · π/2<br />
c) x = n · 2π eller<br />
x = π/2 + n · 2π<br />
d) x = π/6 + n · π<br />
2215 a) √ 2<br />
2 (eller √ 1<br />
2 )<br />
Lösning:<br />
tan (–6π) + <strong>cos</strong> ⎛ 9π<br />
⎝ 4 ⎞ ⎠ =<br />
= tan 0 + <strong>cos</strong> ⎛ π<br />
⎝ 4 ⎞ ⎠ =<br />
= 0 + √ 2<br />
=√ 2<br />
2 2<br />
b) 1 – √ 2<br />
2<br />
2216 Ja, 0° = 0 rad.<br />
2217 a) t ≈ 8,8 och t ≈ 15,2<br />
Ledtråd:<br />
Lös ekvationen fullständigt.<br />
Undersök, med olika n,<br />
vilka lösningar som ligger i<br />
intervallet.<br />
b) t ≈ 2,1 och t ≈ 3,5<br />
2218 a) Nej<br />
b) Ja<br />
Motivering:<br />
v = tan – 1 x ger tan v = x<br />
(tan x) – 1 1<br />
=<br />
tan x<br />
2219 a) x = n ∙ π eller<br />
x = ± π 3 + n ∙ 2π<br />
Ledtråd:<br />
Använd formeln för dubbla<br />
vinkeln. Faktorisering ger<br />
sedan <strong>sin</strong> x = 0<br />
eller <strong>cos</strong> x = 1 2<br />
b) x = π 4 + n ∙ π<br />
Ledtråd:<br />
Ekvationen kan förenklas<br />
till <strong>sin</strong> 2x = 1.<br />
264 Svar, ledtrådar och lösningar
2220 0,11 (0,112…)<br />
Ledtråd:<br />
Bågen är i enhetscirkeln lika<br />
lång som vinkeln i radianer.<br />
Bestäm vinklarna som ger<br />
<strong>cos</strong> v = 0,4 och <strong>cos</strong> v = 0,5.<br />
2221 a) Om x är en vinkel så är<br />
f (x) = x.<br />
b) x 1 2 3 4<br />
f (x) 1 2 3 2,283<br />
c) Förklaring:<br />
<strong>cos</strong> x<br />
Om <strong>cos</strong> x = k och<br />
<strong>cos</strong> –1 k = x så måste<br />
<strong>cos</strong> x begränsas till ett<br />
intervall där varje tillåtet<br />
k bara ger ett x.<br />
Vi har valt 0 ≤ x ≤ π.<br />
För x > π återfår vi det x i<br />
detta intervall för vilket<br />
<strong>cos</strong> x = <strong>cos</strong> 4.<br />
2223 a) 2,9 m 9,5 m 2<br />
b) 9,3 m 30,2 m 2<br />
c) 18,7 m 60,6 m 2<br />
d) 19,6 m 63,8 m 2<br />
2224 a) 1,5°<br />
b) 68°<br />
2225 2,3 längdenheter<br />
Ledtråd:<br />
Om radien är 1 så är bågen lika<br />
med vinkeln i radianer.<br />
2226 30,5 cm (30,47…)<br />
Ledtråd:<br />
v = 360°<br />
6 , O = 2r + b<br />
2227 2,7 cm (2,72…)<br />
2228 3 ∙ 10 3 km<br />
Ledtråd:<br />
För en så liten vinkel<br />
är diametern ≈ cirkelbågen.<br />
π<br />
x<br />
2229 Förklaring:<br />
Bågen är 2a cm. Definitionen<br />
ger att bågen är a cm om medelpunktsvinkeln<br />
är 1 radian. Fördubblas<br />
vinkeln så fördubblas<br />
bågen.<br />
2230 a) 6 150 km (6 148,11...)<br />
b) 69,4°<br />
2231 a) 15 π rad ≈ 5,9 rad<br />
8<br />
b) r = 15 cm: v = 2000 rad/min<br />
r = 16 cm: v = 1875 rad/min<br />
Ledtråd:<br />
Bestäm hur många varv<br />
hjulen roterar per minut,<br />
1 varv = 2π rad.<br />
2232 A = r2<br />
(v – <strong>sin</strong> v)<br />
2<br />
Ledtråd:<br />
Använd areasatsen.<br />
2233 ⎛ 4π<br />
⎝ 3 + √ 3⎞<br />
2 ⎠ m2<br />
Ledtråd:<br />
Beräkna båda cirklarnas area<br />
minus gemensam area.<br />
Den gemensamma arean kan<br />
delas upp t ex i en cirkelsektor<br />
(se färgad area i figur) och två<br />
cirkelsegment (ofärgade).<br />
2303 a) f ′(x) = 2 <strong>cos</strong> x<br />
b) f ′(x) = –3 <strong>sin</strong> x<br />
c) f ′(x) = 5 <strong>sin</strong> x<br />
d) f ′(x) = –9 <strong>cos</strong> x<br />
2304 a) f ′(x) = –2 <strong>sin</strong> x + 5 <strong>cos</strong> x =<br />
= 5 <strong>cos</strong> x – 2 <strong>sin</strong> x<br />
b) f ′(x) = 2 <strong>sin</strong> x + 1,3 <strong>cos</strong> x<br />
c) f ′(x) = 3 – 0,2 <strong>cos</strong> x<br />
d) f ′(x) = 1 3 + <strong>sin</strong> x<br />
3<br />
Ledtråd:<br />
f (x) = 1 3 x – 1 3 <strong>cos</strong> x<br />
2305 Vi måste använda vinkelenheten<br />
radianer.<br />
2306 a) f ′ (0) = –2<br />
Ledtråd:<br />
Bestäm först<br />
f ′( x) = 2x – 2 <strong>cos</strong> x<br />
Beräkna sedan<br />
f ′(0) = 2 ∙ 0 – 2 <strong>cos</strong> 0<br />
b) h ′ (π) = – 0,7<br />
c) s ′ (1,2) ≈ – 1,7<br />
2307 a) 1<br />
Ledtråd:<br />
Derivatans värde då x = 0.<br />
b) y = x<br />
Ledtråd:<br />
y = kx + m<br />
k = 1 och (0, 0) ger m = 0.<br />
2308 y = – x + π 2<br />
2309 a) π 2 < x < 3π<br />
2<br />
Ledtråd:<br />
<strong>Kurvan</strong> y = <strong>sin</strong> x avtar i detta<br />
intervall.<br />
b) Motivering:<br />
Derivatans värde är<br />
negativt, dvs under x-axeln,<br />
i intervallet.<br />
2310 x = π 2 + n ∙ π<br />
Tolkning:<br />
För dessa x-värden har tangenten<br />
lutningen 0, dvs funktionen<br />
har lokala max- eller minvärden.<br />
2311 1,5<br />
Motivering:<br />
f ′ (x) = 1,5 <strong>cos</strong> x<br />
har största värdet 1,5.<br />
2312 A = 5, B = 4<br />
2313 √ 2<br />
4 + √ 2<br />
6 = 5 √ 2<br />
12<br />
2314 x ≈ 0,30 + n · 2π eller<br />
x ≈ 2,84 + n · 2π<br />
Ledtråd:<br />
Extrempunkter har y′ = 0.<br />
2315 a) <strong>sin</strong> 0,11 ≈ 0,11<br />
b) Nej.<br />
Motivering:<br />
<strong>sin</strong> 0,11° ≈ 0,0019<br />
Svar, ledtrådar och lösningar 265
2316 T ex y = 0,5x +<br />
y = 0,5x –<br />
3<br />
2<br />
3<br />
− π<br />
2 6<br />
5<br />
−<br />
π<br />
6<br />
2317 a) lim <strong>cos</strong> h – 1 = 0<br />
h → 0 h<br />
lim <strong>sin</strong> h<br />
h = 0,01745 . . .<br />
h → 0<br />
b) y ′ ≈ 0,01745 <strong>cos</strong> x<br />
2318 y ′ = – <strong>sin</strong> x<br />
Ledtråd:<br />
Ställ upp differenskvoten och<br />
använd additionssatsen för<br />
co<strong>sin</strong>us.<br />
2319 <strong>cos</strong> x<br />
Kommentar:<br />
Denna differenskvot är symmetrisk<br />
runt punkten (x, <strong>sin</strong> x) och<br />
ger samma resultat som<br />
<strong>sin</strong> (x + h) – <strong>sin</strong> (x)<br />
h<br />
2320 a) Ja, a = 1<br />
b) Nej, f ′(x) = 1 för x < 0<br />
och f ′(0) = 0.<br />
y<br />
1<br />
π/2<br />
2322 a) Yttre funktion: y = <strong>sin</strong> u<br />
Inre funktion: u = 2x<br />
y ′ = <strong>cos</strong> 2 x ∙ 2 = 2 <strong>cos</strong> 2 x<br />
b) Yttre funktion: y = 2 <strong>cos</strong> u<br />
Inre funktion: u = 0,5x – 1<br />
y ′ = – 2 <strong>sin</strong> (0,5x – 1) ∙ 0,5 =<br />
= – <strong>sin</strong> (0,5x – 1)<br />
c) Yttre funktion: y = u 5<br />
Inre funktion: u = x 3 + 4<br />
y ′ = 5(x 3 + 4) 4 ∙ 3x 2 =<br />
= 15x 2 ∙ ( x 3 + 4) 4<br />
d) Yttre funktion: y = u 2<br />
Inre funktion: u = <strong>cos</strong> x<br />
y ′ = 2 <strong>cos</strong> x ∙ (– <strong>sin</strong> x) =<br />
= –2 <strong>cos</strong> x ∙ <strong>sin</strong> x<br />
2323 a) y ′ = 9 <strong>cos</strong> 9x<br />
b) y′ = –0,3 <strong>sin</strong> 0,3x<br />
x<br />
2324 a) y ′ = 5 <strong>cos</strong> x 3<br />
Ledtråd:<br />
Inre derivata är 1 3<br />
b) y ′ = –6π <strong>sin</strong> 2π x<br />
2325 a) y ′ = 10 <strong>cos</strong> (5x + 1)<br />
b) y ′= – 2 π <strong>sin</strong> ⎛ π<br />
⎝2 x – 3⎞ ⎠<br />
2326 a) y ′ = 2 <strong>sin</strong> x ∙ <strong>cos</strong> x<br />
2327 k = 2<br />
b) y ′ = –3 <strong>cos</strong> 2 x ∙ <strong>sin</strong> x<br />
2328 y = <strong>cos</strong> kx ger y ′ = –k <strong>sin</strong> kx<br />
2329 A (produkt av funktioner)<br />
D (kvot av funktioner)<br />
2330 a) y ′ = –4 <strong>sin</strong> x (1 + <strong>cos</strong> x) 3<br />
b) y ′ = 3x 2 <strong>cos</strong> (1 + x 3 )<br />
2331 a) y ′ = 8 <strong>cos</strong> (2x – 1) ∙ <strong>sin</strong> 3 (2x – 1)<br />
Ledtråd:<br />
y = (<strong>sin</strong> (2 x – 1)) 4<br />
Inre derivatan är<br />
2 <strong>cos</strong> (2x – 1).<br />
b) y ′ = –<strong>cos</strong> (<strong>cos</strong> x) ∙ <strong>sin</strong> x<br />
2332 a) y ′ = n (1 + <strong>sin</strong> ax) n – 1 ∙ a <strong>cos</strong> ax =<br />
= na <strong>cos</strong> ax (1 + <strong>sin</strong> a x) n – 1<br />
b) y ′ = Ab <strong>cos</strong> (bx + c)<br />
2333 y = –2x + 3π<br />
2 – 3<br />
Ledtråd:<br />
k = – 2<br />
x = 3π<br />
4 ger y = – 3<br />
2334 a) T ex F(x) = –0,5 <strong>cos</strong> 2x<br />
b) T ex F(x) = 2 <strong>sin</strong> 0,5x<br />
2335 d y<br />
d x = π<br />
<strong>cos</strong> x ≈ 0,01745 <strong>cos</strong> x<br />
180<br />
Tolkning:<br />
Med vinkelenheten grader har<br />
<strong>sin</strong> x derivatan<br />
π<br />
<strong>cos</strong> x ≈ 0,01745 <strong>cos</strong> x<br />
180<br />
2336 F ′(π) = 0<br />
Ledtråd:<br />
F ′(π) = f ′(g(π)) ∙ g ′(π) =<br />
= f ′ (<strong>cos</strong> π) ∙ (– <strong>sin</strong> π) =<br />
= f ′ (–1) ∙ (– <strong>sin</strong> π)<br />
2337 Ledtråd:<br />
y ′ = 2 k <strong>sin</strong> kx ∙ <strong>cos</strong> kx = k <strong>sin</strong> 2kx<br />
2402 a) 0,70 A<br />
b) 0,02 s<br />
Ledtråd:<br />
2 π<br />
Period, T =<br />
100 π<br />
2403 a) Högsta = 120 mmHg<br />
Lägsta = 80 mmHg<br />
b) Amplitud = 20<br />
Period = 1,2 s (2π/5,2)<br />
c) y(3) ≈ 102,<br />
y′(3) ≈ –103<br />
Tolkning:<br />
Vid tiden 3 s är blodtrycket<br />
102 mmHg och minskar med<br />
hastigheten 103 mmHg/s.<br />
Kommentar:<br />
Blodtrycket varierar med<br />
hjärtas slag varför förändringshastigheten<br />
blir hög.<br />
2404 Vi vill ofta bestämma förändringshastigheter<br />
och radianer<br />
ger en enklare derivata.<br />
2405 T ex y = 4 <strong>sin</strong> x + 1<br />
2406 a) 0,3 °C (0,25)<br />
b) Lägst: kl 06.00 (– 4 °C)<br />
Högst: kl 18.00 (13 °C)<br />
c) y′ (16) ≈ 1,1<br />
Ledtråd:<br />
πt<br />
y′ = – 8,5 <strong>cos</strong><br />
⎛ ⎞<br />
⎝<br />
⎜<br />
12⎠<br />
⎟ · π<br />
12 =<br />
= – 17 π <strong>cos</strong><br />
24<br />
⎛ πt ⎞<br />
⎝<br />
⎜<br />
12⎠<br />
⎟<br />
d) Kl 16.00 stiger temperaturen<br />
med hastigheten 1,1 °C/h.<br />
2407 1,142<br />
Motivering:<br />
y ′ = 1,142 <strong>sin</strong> 0,571 x<br />
har största värdet 1,142<br />
eftersom <strong>sin</strong> 0,571 x ≤ 1<br />
2408 Sant.<br />
Motivering:<br />
Perioden 2π är mindre än 2<br />
k<br />
om k > π.<br />
π<br />
2409 a) y = 20 · <strong>sin</strong><br />
⎛<br />
⎝<br />
⎜<br />
2 x ⎞<br />
⎠<br />
⎟ + 40<br />
Ledtråd:<br />
Amplituden = 20,<br />
Perioden = 4 år,<br />
Mittlinjen y = 40.<br />
b) 20 st<br />
266 Svar, ledtrådar och lösningar
2410<br />
4000<br />
y<br />
y = 4000 + 2000 <strong>cos</strong>(πt/6)<br />
2411 a) 6 s<br />
Ledtråd:<br />
Bestäm perioden.<br />
t<br />
12 mån<br />
b) v ′ (t) = 0,85 · π <strong>cos</strong> ⎛ π t⎞<br />
3 ⎝ 3 ⎠<br />
Tolkning:<br />
Derivatan ger hur snabbt<br />
luftströmmens hastighet<br />
förändras.<br />
c) 0,85 · π ≈ 0,89 liter/s 2<br />
3<br />
d) Amplituden 0,85 ökar och<br />
perioden minskar,<br />
dvs k = π 3 ökar.<br />
2412 x = 0 och x ≈ 0,88<br />
Ledtråd:<br />
Lös ekvationen grafiskt.<br />
2413 –1<br />
Ledtråd:<br />
y ′ = <strong>cos</strong> x ∙ e <strong>sin</strong> x<br />
2414 y ′ (x) = 0<br />
Förklaring:<br />
y (x) kan förenklas till 1 med<br />
hjälp av trigonometriska ettan.<br />
2415 a) 18,5 h<br />
b) 6 h<br />
c) Dygn 80 och dygn 267, dvs<br />
21 mars och 24 september.<br />
Ledtråd:<br />
y = 12 ger efter omskrivning<br />
ekvationen<br />
<strong>sin</strong> 2 π( x − 82 )<br />
= – 0,04<br />
365<br />
d) y′ = 5 π <strong>cos</strong><br />
2 π (x – 82)<br />
146 365<br />
Tolkning:<br />
y ′ (x) beskriver hastigheten<br />
som dagens längd ändras<br />
med.<br />
2416 a) 366 dygn<br />
b) y′ max ≈ 0,095 för x ≈ 81,<br />
d v s 21 mars ökar dagens<br />
längd med 0,095 h/dygn.<br />
Ledtråd:<br />
y′ är störst då<br />
<strong>cos</strong> (0,017 165 x – 1,394) = 1<br />
2417 a) y ≥ 6,0 för 0 ≤ t ≤ 4 och<br />
12 ≤ t ≤ 16.<br />
b) Kl 11 och kl 23 stiger vattnet<br />
med hastigheten 1,0 m/h<br />
(π/3).<br />
Kl 05 och kl 17 sjunker<br />
vattnet med hastigheten<br />
1,0 m/h (π/3).<br />
Ledtråd:<br />
y ′ = – π 6 · 2,0 · <strong>sin</strong> π (t – 2)<br />
6<br />
2418 0,36 A<br />
Ledtråd:<br />
t ≈ 0,001 66 s<br />
2419 Skärningspunkternas<br />
koordinater ges exakt av<br />
(n · π, n · π) där<br />
n = 0, –1, 1, –2, 2, ...<br />
Ledtråd:<br />
Vi söker de x-värden då<br />
<strong>sin</strong> x = 0 (se enhetscirkeln),<br />
y = x ger y-koordinaten.<br />
2420 π rad<br />
Motivering:<br />
y kan skrivas om till<br />
y = 2,5 <strong>sin</strong> 2x.<br />
2421 a) y = 9 <strong>sin</strong> (0,524x – 2,0) + 8<br />
Ledtråd:<br />
y = 9 <strong>sin</strong> ⎛ π<br />
⎝6 (x – 3,8)⎞ ⎠ + 8<br />
b) y (8) ≈ 15<br />
Vid månadsskiftet aug/sept<br />
är dygnsmedeltemperaturen<br />
15 °C.<br />
c) y′ (8) ≈ – 2,7<br />
Vid månadsskiftet aug/sept<br />
sjunker dygnsmedeltemperaturen<br />
med 2,7 °C/månad.<br />
2422 T ex y = <strong>sin</strong> 3x<br />
Tema: Radiovågor<br />
1 a) 99,7 ∙ 10 6 st<br />
b) 1,00 ∙ 10 –8 s<br />
c) 3,3 ∙ 10 –3 s<br />
Ledtråd:<br />
Radiovågens hastighet är<br />
3 ∙ 10 8 m/s.<br />
2 Mellan 5 ∙ 10 –5 s och 0,05 s.<br />
3 1 ∙ 10 9 Hz = 1 GHz<br />
4 3 m<br />
5 y = 5 <strong>sin</strong> (2π ∙ 100 ∙ 10 6 ∙ t)<br />
6 a) Största värde ≈ 5,57<br />
Minsta värde ≈ –5,57<br />
b) Största värde = 3<br />
Minsta värde = –3<br />
7 Ja, om a = 6<br />
8 När a ≤ 6 har alla lokala max<br />
y = 2 och alla lokala min y = –2.<br />
När a > 6 är största värde 2 och<br />
minsta värde –2, vi har dock<br />
lokala max med mindre värde än<br />
2 och lokala min med högre värde<br />
än –2.<br />
Diagnos 2<br />
1 Period = 400°, amplitud = 15<br />
2 a) Period = 1 080°, amplitud = 4<br />
b)<br />
y<br />
4<br />
–4<br />
270°<br />
c) 90° < x < 450°<br />
3 Sant.<br />
Motivering:<br />
De har båda 2 skärningspunkter<br />
med y = 1 i intervallet.<br />
x<br />
1080°<br />
Svar, ledtrådar och lösningar 267
4 A = 200, b = 1,5, c = 40°, d = 100<br />
Lösning:<br />
Amplituden är 200.<br />
Perioden är 360°<br />
b = 240°.<br />
Grafen är förskjuten 40° åt<br />
vänster.<br />
d är ”mittlinjen”, 100.<br />
5 a = 2<br />
Ledtråd:<br />
tan ax = 1 ger<br />
ax = 45° + n ∙180°<br />
6 a) 7π<br />
6 ≈ 3,67<br />
b) 229°<br />
7 a) x ≈ ± 0,64 + n · 2π<br />
b) x ≈ 0,44 + n · π eller<br />
x ≈ 1,13 + n · π<br />
Ledtråd:<br />
2x ≈ 0,879 + n ∙ 2π eller<br />
2x ≈ (π – 0,879) + n ∙ 2π<br />
c) x ≈ 1,04 + n · π<br />
d) x ≈ 0,15 + n · π/4 eller<br />
x ≈ 0,52 + n · π/4<br />
8 Lösning:<br />
Formel med vinkel i grader:<br />
v<br />
b =<br />
360° · 2 π r<br />
v i radianer ger:<br />
b = v<br />
2 π · 2 π r = v r<br />
9 a) y ′ = –5 <strong>sin</strong> x – 3 <strong>cos</strong> x<br />
b) y ′ = 6x + 4 <strong>sin</strong> x<br />
10 –3<br />
Ledtråd:<br />
Derivatans värde då x = π 2<br />
11 a) f ′ (t) = 10 <strong>cos</strong> 2t<br />
b) y ′ = –6x <strong>sin</strong> (x 2 + 1)<br />
12 0 < x < π 2<br />
13 a) 15 min<br />
b) 2,8 < t < 4,7<br />
Ledtråd:<br />
När är d < 0<br />
Lös detta t ex grafiskt.<br />
14 Ja.<br />
Motivering:<br />
y max = 2 – (–0,5) = 2,5<br />
y ′ = –1,5 <strong>cos</strong> 3 x y ′ max = 1,5<br />
Blandade övningar kapitel 2<br />
1 a) Period = 180° eller π rad.<br />
Amplitud = 3<br />
b) Period = 720° eller 4π rad.<br />
Amplitud = 4<br />
2 a) y ′ = 10 <strong>cos</strong> 5x + 3 <strong>sin</strong> x<br />
b) y ′ = 3(x 2 + 1) 2 ∙ 2x = 6x(x 2 + 1) 2<br />
3 420°<br />
4 8,6 cm<br />
5 x = π 2 + n · 6 π eller<br />
x = 5 π<br />
2 + n · 6 π<br />
6 a) C = 4<br />
b) C = 24<br />
7 B<br />
8 A = 2, k = 3, b = 1<br />
9 <strong>sin</strong> 25°,<br />
√ 1 4 , <strong>cos</strong> π 5 , tan π 3<br />
Motivering:<br />
√ 1/4 = 1/2 = 0,5<br />
Enhetscirkel och tabell ger<br />
tan π/3 = √ 3 > 1<br />
<strong>sin</strong> 25° < <strong>sin</strong> 30° = 0,5<br />
<strong>cos</strong> π 6 = 0,5 < <strong>cos</strong> π 5 < 1<br />
10 x = 5 π<br />
6<br />
Ledtråd:<br />
f ′ = 0 ger ekvationen<br />
<strong>cos</strong> 2x = 0,5.<br />
11 √ 3<br />
2<br />
12 10<br />
Ledtråd:<br />
Bestäm c om y skrivs<br />
på formen y = c <strong>sin</strong> (x + v)<br />
13 T ex y = <strong>sin</strong> 2x eller y = 0,5 <strong>sin</strong> 4x<br />
Ledtråd:<br />
y ′= k ∙ A <strong>cos</strong> kx<br />
Utnyttja t ex att <strong>cos</strong> (n ∙ 2π) = 1<br />
14 x 1 = 2π<br />
9<br />
x 2 = π 3<br />
x 3 = 8π<br />
9<br />
x 4 = 14 π<br />
9<br />
Ledtråd:<br />
2x = x + π/3 + n ∙ 2π<br />
2x = π – (x + π/3) + n ∙ 2π<br />
15 a = 8, c = 4<br />
16 x 1 ≈ 13°, x 2 ≈ 73°, x 3 ≈ 133°<br />
17 Falskt.<br />
Motivering:<br />
Om kurvan är förskjuten i höjdled<br />
så är det största värdet större eller<br />
mindre än amplituden.<br />
18 a) 45 cm 2<br />
Ledtråd:<br />
Använd t ex areasatsen.<br />
b) 29 cm 2<br />
19 T ex k = 4<br />
Ledtråd:<br />
T ex ett värde mellan π och 2π ger<br />
<strong>sin</strong> k° > 0 och <strong>sin</strong> k < 0.<br />
20 a) Ca 6 år och 7 månader<br />
( 78,5 mån).<br />
b) – 25 renar/månad (– 25,4 . . . )<br />
Ledtråd:<br />
Derivatans värde då t = 14.<br />
21 y = 3 <strong>sin</strong> 4x – 1<br />
22 Ekvationen har 6 lösningar.<br />
Ledtråd:<br />
Rita graferna till y = <strong>sin</strong> 2x och<br />
y = x 2 /10 – 1 och avläs antalet<br />
skärningspunkter.<br />
23 Ja.<br />
Motivering:<br />
Lutningen ges av y′ = 2 <strong>cos</strong> 2 x + 1<br />
som har största värde 3.<br />
24 a) kl 20<br />
b) mars, oktober<br />
c) 30 mars, 30 september<br />
25 Förklaring:<br />
Vänsterled är bara lika med noll<br />
om täljaren är noll. Täljarens<br />
minsta värde är 1 så ekvationen<br />
saknar lösning.<br />
26 0,21 < t < 0,79<br />
27 a) 3 nollställen<br />
b) x 1 = 0°, x 2 = 180°, x 3 = 360°<br />
c) 5 nollställen<br />
d) x 1 = 0°, x 2 = 107°,<br />
x 3 = 180°, x 4 = 253°,<br />
x 5 = 360°<br />
268 Svar, ledtrådar och lösningar
e) 5 nollställen då –2b < a < 2b<br />
3 nollställen då<br />
a ≤ –2b och a ≥ 2b<br />
28 a) I mitten av juni.<br />
Ledtråd:<br />
Gör en tabell med dagens nummer<br />
och längd i timmar.<br />
b) Dag 170, d.v.s. den 19/6.<br />
Blandade övningar kapitel 1 – 2<br />
1 4π<br />
2 –1<br />
Ledtråd:<br />
Använd enhetscirkeln.<br />
3 y ′ = <strong>cos</strong> 2x<br />
4 – 2<br />
5 x 1 = 110° och x 2 = 430°<br />
Ledtråd:<br />
Lösningarna är<br />
x ≈ 70° + n ∙ 360° och<br />
x ≈ (180° – 70°) + n ∙ 360°<br />
6 Ledtråd:<br />
Visa att 16 – 2x < x – 8<br />
ger att x > 8.<br />
7 0,28<br />
Ledtråd:<br />
<strong>cos</strong> 2x = 1 – 2 <strong>sin</strong> 2 x<br />
8 a = 2, b = –1<br />
9 x = ± π 9 + n · 2 π<br />
3<br />
Ledtråd:<br />
Skriv om till <strong>cos</strong> 3x = 0,5.<br />
10 <strong>cos</strong> x – <strong>sin</strong> x<br />
11 a) y = 2 <strong>sin</strong> (x – 30°)<br />
b) Ja.<br />
Motivering:<br />
Vi kan förskjuta <strong>sin</strong>uskurvan<br />
i a) ett helt antal perioder<br />
eller beskriva grafen med en<br />
co<strong>sin</strong>usfunktion t ex<br />
y = 2 <strong>cos</strong> (x – 120°)<br />
12 x = –2<br />
Ledtråd:<br />
Tangentens ekvation är<br />
y = –0,5x – 1<br />
13 T ex y = 2 <strong>sin</strong> 2x eller<br />
y = <strong>sin</strong> 2x + 1<br />
14 a) Ledtråd:<br />
Använd t ex<br />
<strong>sin</strong> 2x = 2 <strong>sin</strong> x <strong>cos</strong> x och<br />
”trigonometriska ettan”.<br />
b) x = 45° + n ∙ 180° eller<br />
x = π 4 + n · π<br />
15 x = 45° + n · 90° eller<br />
x = π 4 + n · π 2<br />
Ledtråd:<br />
Lös ekvationerna<br />
<strong>sin</strong> x = <strong>cos</strong> x och <strong>sin</strong> x = – <strong>cos</strong> x.<br />
Alt: <strong>sin</strong> 2 x – <strong>cos</strong> 2 x = 0 ger<br />
<strong>cos</strong> 2x = 0.<br />
16 Ledtråd:<br />
Skriv om 1 – √ 2 <strong>cos</strong> (2x – π/4)<br />
med additionsformeln, formeln<br />
för dubbla vinkeln och<br />
trigonometriska ettan.<br />
17 Ledtråd:<br />
Gör ett indirekt bevis.<br />
Visa att om n är udda så är n 3 + 5<br />
ett jämnt tal.<br />
Utnyttja att ett udda tal<br />
multiplicerat med ett udda tal<br />
är ett udda tal.<br />
18 x ≈ 0,55 och x ≈ 2,59<br />
19 13 cm<br />
Ledtråd:<br />
Använd co<strong>sin</strong>ussatsen.<br />
20 x = 45° + n ∙ 180° eller<br />
x = π 4 + n · π<br />
Motivering:<br />
Ekvationen kan skrivas<br />
tan x = 1.<br />
21 a) y′ (t) = 0,52 <strong>cos</strong> 0,26t<br />
b) y′ (10) = – 0,45<br />
c) y′ (10) = – 0,45 betyder att<br />
temperaturen kl 22.00 sjönk<br />
med hastigheten 0,45 grader/<br />
timme.<br />
22 <strong>cos</strong> 95° + <strong>cos</strong> 55°<br />
Ledtråd:<br />
a = 75°, b = 20°<br />
23 3,5 m<br />
24 y = 3 000 <strong>cos</strong> 18x + 6 000<br />
25 Det finns en vinkel, v ≈ 12°,<br />
som uppfyller villkoren.<br />
26 Motivering:<br />
Zoomar vi in grafen där x = 0<br />
ser vi att y närmar sig 1 då x<br />
närmar sig 0.<br />
27 T ex grafen y = <strong>cos</strong> x ger en<br />
kvadrat med arean 0,55 a.e.<br />
Ledtråd:<br />
Vi får en kvadrat om x = y.<br />
Lös t ex ekvationen x = <strong>cos</strong> x<br />
grafiskt med räknaren i radianer.<br />
28 Ledtråd:<br />
Insättning ger<br />
1<br />
<strong>cos</strong> 2 x + 1<br />
<strong>sin</strong> 2 x = 1<br />
<strong>cos</strong> 2 x · <strong>sin</strong> 2 x<br />
Visa att VL kan skrivas om till HL.<br />
29 – √ 3<br />
3 – 5 π<br />
9<br />
30 2 <strong>sin</strong> 0,25 ≈ 0,495<br />
Ledtråd:<br />
Om M är cirkelns medelpunkt<br />
så är vinkeln BMC 1 radian.<br />
Randvinkelsatsen ger vinkeln<br />
BAC.<br />
Höjden från sida BC till A ger<br />
en rätvinklig triangel.<br />
31 a) y mas = 1,5 + 4,5 = 6,0<br />
y min = – 1,5 + 4,5 = 3,0<br />
b) A = 0,6<br />
c) y = A <strong>sin</strong> x + B<br />
y mas = A + B = A + 3A = 4A<br />
y min = – A + B = – A + 3A = 2A<br />
32 a) T ex A = 20° ger B = 70° och<br />
<strong>sin</strong> A + <strong>sin</strong> B + <strong>sin</strong> C =<br />
= <strong>sin</strong> 20° + <strong>sin</strong> 70° + <strong>sin</strong> 90° ≈<br />
≈ 2,28<br />
b) Summans största värde är<br />
1 + √ 2. Minsta värde saknas.<br />
Ledtråd:<br />
Undersök y = <strong>sin</strong> x + <strong>cos</strong> x + 1.<br />
Använd derivata i i intervallet<br />
0 < x < π/2 eller skriv om till<br />
y = √ 2 <strong>sin</strong> ( x + 45°) + 1<br />
Svar, ledtrådar och lösningar 269