Forslag til løsning af Opgaver til afsnittet om de naturlige tal (side 80)

Relaterede dokumenter
Forslag til løsninger til opgaver i. Matematik En grundbog for lærerstuderende

Matematisk induktion

Algebra - Teori og problemløsning

Forslag til løsninger til opgaver i. Matematik En grundbog for lærerstuderende

Talteoriopgaver Træningsophold ved Sorø Akademi 2007

Tip til 1. runde af Georg Mohr-Konkurrencen - Talteori, Kirsten Rosenkilde. Opgave 1. Hvor mange af følgende fem tal er delelige med 9?

Det er en af de hyppigst forekommende udregninger i den elementære talbehandling at beregne gennemsnit eller middeltal af en række tal.

Mujtaba og Farid Integralregning

TALTEORI Følger og den kinesiske restklassesætning.

fortsætte høj retning mellem mindre over større

Tip til 1. runde af Georg Mohr-Konkurrencen. Talteori. Georg Mohr-Konkurrencen

Matematiske metoder - Opgavesæt

Trekants- beregning for hf

Tema: Kvadrattal og matematiske mønstre:

Projekt 7.9 Euklids algoritme, primtal og primiske tal

Den lille hjælper. Positionssystem...3. Positive tal...3. Negative tal...3. Hele tal...3. Potenstal...3. Kvadrattal...3

dynamisk geometriprogram regneark Fælles mål På MULTIs hjemmeside er der en oversigt over, hvilke Fælles Mål der er sat op for arbejdet med kapitlet.

Opgave 1 Regning med rest

Regning. Mike Vandal Auerbach ( 7) 4x 2 y 2xy 5. 2x + 4 = 3. (x + 3)(2x 1) = 0. (a + b)(a b) a 2 + b 2 2ab.

Rettevejledning, FP10, endelig version

KonteXt +5, Kernebog

TALTEORI Wilsons sætning og Euler-Fermats sætning.

Løsningsforslag til Tal, algebra og funktioner klasse

i x-aksens retning, så fås ). Forskriften for g fås altså ved i forskriften for f at udskifte alle forekomster af x med x x 0

fx 8 Sandsynligheden for at slå en 4 er med en 6-sidet 1 terning 2

i tredje brøkstreg efter lukket tiendedele primtal time

Kapitel 2 Tal og variable

Talteori. Teori og problemløsning. Indhold. Talteori - Teori og problemløsning, august 2013, Kirsten Rosenkilde.

Unityskolen Årsplan for Matematik Team 2 (3.-4. klasse)

Euklids algoritme og kædebrøker

π er irrationel Frank Nasser 10. december 2011

Tip til 1. runde af Georg Mohr-Konkurrencen Geometri

Talteori. Teori og problemløsning. Indhold. Talteori - Teori og problemløsning, marts 2014, Kirsten Rosenkilde.

På opdagelse i GeoGebra

Opgave 1. Hvilket af følgende tal er størst? Opgave 2. Hvilket af følgende tal er mindst? Opgave 3. Hvilket af følgende tal er størst?

Fortløbende summer NMCC Danmark Muldbjergskolen 8.P

Symbolbehandlingskompetencen er central gennem arbejdet med hele kapitlet i elevernes arbejde med tal og regneregler.

Symbolsprog og Variabelsammenhænge

Tip til 1. runde af Georg Mohr-Konkurrencen. Geometri. Georg Mohr-Konkurrencen

Usædvanlige opgaver Lærervejledning

Projekt 1.4 Tagrendeproblemet en instruktiv øvelse i modellering med IT.

De 4 regnearter. (aritmetik) Navn: Klasse: Matematik Opgave Kompendium. Opgaver: 42 Ekstra: 5 Point:

Tal og algebra. I hvilke situationer kan det være motiverende at gengive et talmønster som et geometrisk mønster?

Spilstrategier. 1 Vindermængde og tabermængde

Et kommatal som for eksempel 1,25 kaldes også noget andet. Hvad kaldes det også?

ALGEBRA OG LIGNINGER. Opgave 11

Emneopgave: Lineær- og kvadratisk programmering:

9 er et positivt tal. Niveau er det. samme som 0,25. Niveau. Vinkelsummen i en trekant er 180. Niveau. Niveau. 7 er et negativt tal.

i tredje sum overslag rationale tal tiendedele primtal kvotient

t a l e n t c a m p d k Talteori Anne Ryelund Anders Friis 16. juli 2014 Slide 1/36

Projekt Pascals trekant

Matematik og samfundsfag Gini-koefficienten

Om ensvinklede og ligedannede trekanter

Fagårsplan 12/13 Fag: Matematik Klasse: 6.a Lærer: LBJ Fagområde/ emne

Matematisk argumentation

tjek.me Forårskatalog 2018 Matematik By Knowmio

Komplekse tal. Mikkel Stouby Petersen 27. februar 2013

Fagårsplan 12/13 Fag: Matematik Klasse: 3.A Lærer:LBJ Fagområde/ emne At regne i hovedet

Matematik Delmål og slutmål

Invarianter. 1 Paritet. Indhold

Forslag til løsning af Opgaver om areal (side296)

Geometri i plan og rum

Korncirkler og matematik

Fibonacci følgen og Det gyldne snit

OM KAPITLET ELEVFORUDSÆTNINGER LÆS OG SKRIV MATEMATIK. 6. Det vil derfor være relativt nyt for de fleste elever, at

Facitliste til MAT X Grundbog

Omskrivningsregler. Frank Nasser. 10. december 2011

GEOMETRI I PLAN OG RUM

Indhold. Indledning 7 Læsevejledning 9

Matematiske metoder - Opgaver

Nordisk Matematikkonkurrence. samt Danmarks Matematiklærerforening. Skoleåret Opgaver ved semifinalen

Projekt 3.5 faktorisering af polynomier

Invarianter. 1 Paritet. Indhold

Matricer og lineære ligningssystemer

Tegn firkanter med en diagonal på 10 cm

Uge Emne Formål Faglige mål Evaluering

Matematik. Grundforløbet. Mike Auerbach (2) Q 1. y 2. y 1 (1) x 1 x 2

Algebra INTRO. I kapitlet arbejdes med følgende centrale matematiske begreber:

Undersøgelse af sammenhængen mellem sidelængden og arealet i regulære polygoner Elevark

Bedste rette linje ved mindste kvadraters metode

Noter til Perspektiver i Matematikken

Rettevejledning, FP9, Prøven med hjælpemidler, endelig version

Fagårsplan 13/14 Fag: Matematik Klasse: 7.B Lærer: LBJ Fagområde/ emne

Trænerguide del 2 Matematikleg Flex

MULTI 7 A1 LÆS MATEMATIK FØR UNDER EFTER

Ligningsløsning som det at løse gåder

Periodiske kædebrøker eller talspektre en introduktion til programmet periodisktalspektrum

Grundliggende regning og talforståelse

Tal. Vi mener, vi kender og kan bruge følgende talmængder: N : de positive hele tal, Z : de hele tal, Q: de rationale tal.

3 Algebra. Faglige mål. Variable og brøker. Den distributive lov. Potenser og rødder

Matematik. 1 Matematiske symboler. Hayati Balo,AAMS. August, 2014

Affine - et krypteringssystem

Projekt 6.7. Beviser for Pythagoras sætning - og konstruktion af animationer

Matematik og dam. hvordan matematik kan give overraskende resultater om et velkendt spil. Jonas Lindstrøm Jensen

Mini AT-forløb om kommunalvalg: Mandatfordeling og Retfærdighed 1.x og 1.y 2009 ved Ringsted Gymnasium MANDATFORDELING

4. Snittets kædebrøksfremstilling og dets konvergenter

Polynomiumsbrøker og asymptoter

Vinderseminar Diskret matematik. Kirsten Rosenkilde. 1. Diskret matematik.

Nordisk Matematikkonkurrence Danmarks Matematiklærerforening Skoleåret Opgaver ved semifinalen

Tromlerne giver mulighed for at opleve og mærke at der er mange veje fra et tal til et andet og at vores 10-talssystem er ret smart!

Transkript:

Forslag til løsning af Opgaver til afsnittet om de naturlige tal (side 80) Opgave 1 Vi skal tegne alle de linjestykker, der forbinder vilkårligt valgte punkter blandt de 4 punkter. Gennem forsøg finder vi ret nemt, at der kan tegnes 6 linjestykker. Vi kan også ræsonnere kombinatorisk. Ethvert punkt blandt de 4 punkter skal forbindes med de 3 øvrige punkter. Det giver 4 3 1 linjestykker. Men herved bliver hvert linjestykke talt med gange, så vi må dele med. Tilføjer vi et punkt mere dvs. der nu er 5 punkter - så skal dette punkt forbindes med de 4 oprindelige punkter, og det kræver 4 nye linjestykker. En yderligere udvidelse til 6 punkter vil udvide antallet af linjestykker med 5. Det betyder, at hvis vi til en punktmængde på n punkter tilføjer endnu et punkt, vil vi øge antallet af linjestykker med n. Den opmærksomme læser, vil nok ane, at det igen er trekanttallene, der er på spil. 4 punkter giver 4 3 6 forbindende linjestykker. 5 punkter giver 6 4 10 linjestykker, der er det samme som 5 4 linjestykker. 6 punkter giver 10 5 15 = 6 5 linjestykker. n punkter giver n n 1 Opgave Man kan prøve sig frem og herved indse, at der i en 4-kant kan tegnes diagonaler, i en 5-kant er der 5 diagonaler, og i en 6-kant er der 9 diagonaler. Måske har man gennem eksperimenterne fundet et system, f.eks. at der i en 7-kant kan tegnes 5 flere diagonaler end i en 6-kant, fordi en af siderne i 6-kanten nu er blevet diagonal, og fordi der fra det 7 ende punkt kan tegnes 7 3 4 nye diagonaler. Det generelle argument kan være et af følgende forslag: 1) Fra ethvert punkt i n-kanten kan der tegnes n 3diagonaler, fordi der ikke kan tegnes en diagonal til punktet selv og heller ikke til de to nabopunkter, idet disse vil være sider i n-kanten. Det giver n n 3 diagonaler. Men igen vil hver diagonal blive talt med gange, hvorfor der skal divideres med. Den generelle formel bliver derfor:. n n 3 n n 1 ) I opgave 1 fandt vi, at der mellem n punkter kan tegnes forbindelseslinjer. Men n af disse linjestykker vil være sider i n-kanten. Dem må vi derfor fratrække. Vi får således: n. n n 1 n n 1 n n 1 n n 3 n

Opgave 3 Vi adderer de udtryk: n n 1 n 1 n n 1 ( n n ) ( n 1) n n 1 ( n 1) n 1 I første omgang sættes den fælles faktor n 1 uden for parentes. Herudover er der tale om reduktion af udtrykket. Vi har hermed vist, at summen af på hinanden følgende trekanttal er kvadratet på det sidste trekanttals nummer. Opgave 4 1) 1991 44, 6 (1 dec.). Det betyder, at vi skal undersøge, om der findes primtal mindre end 45, der går op i 1991. Det viser sig, at 11 går op, og vi får kvotienten 181. Tallet 181 er et primtal, da ingen af primtallene mindre end 13 ( 181 ca. 13, 45) går op i 181. Vi har hermed: 1991 11 181. 1991 er således ikke et primtal. ) Det ses straks, at 3 går op i 897, da 3 går op i tværsummen: 8 9 7 4. Tallet har i øvrigt primfaktoropløsningen: 897 3 13 3. 3) Da 1517 er ca. 39, skal vi forsøge med primtallene til og med primtallet 37. Det viser sig, at netop 37 går op i 1517, og vi får 1517 37 41. 4) Da der ikke er noget primtal mindre end 45 ( 45 05), der går op i 1993, må vi konkludere, at tallet 1993 er et primtal. 5) 103 er et primtal. 6) 859 er et primtal. Opgave 5 Tallene har følgende primfaktoropløsning:. 31 3 7 11 143 1113 170 5 17 99 13 3 455 5 7 13 61 ; ; ; 89=17 ; ; ; er et primtal; 9395 5 13 17 ; 713 3 31. Opgave 6 Euklids algoritme kan bruges: 385 66 5 55 385 311 154 66 55 111 31 154 177 55 115 154 77 Det betyder, at sfd( 66, 385) 11 og sfd( 31, 385) 77 3

Vi kunne også have lavet primfaktoropløsningen for de tal, f.eks. 31 3 7 11 og 385 5 7 11. Af primfaktoropløsningerne følger, at 7 11 77 er den største fælles divisor for de tal 31 og 385. Opgave 7 Tallene har følgende primfaktoropløsning: 31 3 7 11 143 1113 65 5 13 Heraf følger: mfm( 31, 143) 37 11 13 3003 og mfm( 143, 65) 5 11 13 715. Man kunne også se på multipla af tallene (dvs. tallet gange med henholdsvis 1,, 3, 4, ), f.eks. for de tal 143 og 65: 143 86 49 57 715 858 1001 1144... 65 130 195 60 35 390 455 50 585 650 715.. Første gang vi møder det samme tal i de rækker er ved tallet 715. Dette tal er derfor det mindste tal, som de tal 65 og 143 går op i. Opgave 8 I tabellen nedenunder er n n 41 udregnet ved indsættelse af tallene 1,, 3, i stedet for n. Tal nr. 1 3 4 5 6 7 8 9 10 41 n n 41 41 43 47 53 61 71 83 97 113 131 41 Det ser ganske rigtigt ud til, at vi udelukkende får primtal. Men indsætter vi tallet 41, får vi 41, der er et sammensat tal, så vi har alligevel ikke en formel, der altid giver et primtal. Opgave 9 Da 3 615 5 7, følger det af sætningen side 57 omkring antallet af divisorer, at tallet 615 i alt har ( 3 1)( 1) 1 divisorer. 5 615 5 15 5 45 7 49 7 7 1 4

Opgave 10 Ser vi på tegningen for opdelingen af kvadratet 8 8, har linjen, der deler det øverste rektangel i trapezer, en hældning på 5 (eller omvendt), og linjen, der deler det nederste rektangel i trekanter, har en hældning på 3 8. Da 3 kan diagonalen i rektanglet 5 13 ikke være en ret linje. I virkeligheden 5 8 skjuler der sig en kvadratenhed langs denne diagonal. Opgave 11 Man opdager nok, at det første tal i hver række er et kvadrattal, f.eks. er det første tal i 4. række tallet 16, men kvadrattallet 16 er summen af de ulige tal: 1 3 5 7. Indsætter vi dette i stedet for 16 og rykker lidt rundt på addenderne, får vi på venstre side af lighedstegnet: ( 1 3 5 7) 17 18 19 0 ( 1 0) ( 3 19) ( 5 18) ( 7 17) 1 3 4 Dette er netop lig med ligningens højreside. Bevisideen kan generaliseres, så det kan vises, at der også gælder lighedstegn i n te række, hvilket vi dog ikke vil gøre her. Opgave 1 Dette talmønster vil fortsætte et stykke endnu, men når vi kommer op på et tal med ti cifre, vil det system af ettaller, vi skal addere for at få resultatet af multiplikationen, give en mente i tallets midterste ciffer, og hermed ødelægges mønstret. Opgave 13 1 Der påstås, at 1. Regner vi videre på denne ligning, får vi: 1 1 1 4 1 1 1 0. Idet vi alene ser på den positive rod i andengradsligningen, kan vi konstatere, at et positivt tal, der har den 1 5 angivne egenskab er lig med 1, 618034 (6 dec.). Men dette tal er jo netop det gyldne snits forhold. Altså er det eneste tal med denne egenskab, der med indsættelse af decimaltallet for, siger: 1 1 1 1, 618034 1 0, 618034 1, 618034 1, 618034 1, 618034 0, 618034 5

Opgave 14 I søjlen under rækkesum får vi kubiktallene, og i søjlen med sum i alt er alle tallene kvadrattal, og vel at mærke kvadratet på trekanttallene 1, 3, 6, 10, 15, Vi kan altså ud fra opstillingen få en ide om, at summen af kubiktallene op til et vis nr. n er lig med kvadratet på det n te trekanttal. Da trekanttal nr. n er lig med summen af de n første naturlige tal, er dette netop, hvad der udtrykkes i ligningen: 1 3... n ( 1 3... n) Rækkesum Sum i alt 1 1 1 1 3 5 8 9 3 7 9 11 7 36 6 13 15 17 19 Opgave 15 3 3 3 3 n 1 3 4 1 5 5 Sammenhængen kan nok være lidt vanskelig at få øje på. 3 4 5 1 11 11 Men det ser ud til, at produktet af de midterste tal i 3 4 5 6 1 361 19 opstillingen er 1 større end det tal, der skal kvadreres. Og 4 5 6 7 1 841 9 så spørger man selvfølgelig: Hvorfor er det nu sådan? 5 6 7 8 1 1681 41 Ved undersøgelser af, om der er et specielt mønster, når man multiplicerer 4 på hinanden følgende tal, opdager man måske, at produktet af de midterste ser ud til at være større end produktet af de yderste tal. Vi generaliserer. Produktet af 4 på hinanden følgende naturlige tal kan f.eks. se sådan ud: ( n 1) n ( n 1) ( n ). Vi udregner differensen mellem produktet af de midterste tal: n ( n 1) og produktet af de yderste tal: n ( n 1) n 1 n n n ( n n n ) n n n n n Da der således altid er en forskel på mellem de nævnte tal, befinder der sig et tal midt imellem disse, som vi kan kalde x. Det betyder, at n ( n 1) x 1 og n 1 n x 1. ( n 1) n ( n 1) ( n ) 1 ( x 1) ( x 1) 1 x 1 1 x Vi får derfor: Vi har hermed vist, at tallet på højre side af lighedstegnet er lig med kvadratet på et tal, der er 1 mindre end produktet af de midterste tal eller 1 større end produktet af de yderste tal. Opgave 16 1) Hvis vi tænker på tallet x, får vi følgende rækkefølge: x x 4 3 ( x 4) 3 ( x 4) 9 3 ( 3 ( x 4) 9) 3 ( 3 ( x 4) 9) x 3 ( 3 ( x 4) 9) x 9 6

Vi udregner lige det sidste udtryk, før vi deler med 10: 3 ( 3 ( x 4) 9) x 9 3 ( 3x 1 9) x 9 9x 9 x 9 10 x Ved division med 10 giver dette ganske rigtigt x, dvs. det tal vi startede med. ) I den næste opgave får vi rækkefølgen: Opgave 17 x x 0 5 x 0 5 x 0 x 5 x 0 x : 4 5 x 0 x : 4 100 Vi reducerer det sidste udtryk: : ( ) : ( ) : 5 x 0 x 4 100 5x 100 x 4 100 4x 100 4 100 x 5 100 x 75. Her får vi ikke det tal, vi begyndte med. I stedet for at trække 100 fra til sidst skulle vi have fratrukket 5. 1 3 n n.... 3 n n 1 1 1 3 1) Påstanden er sand for n 1, idet: 1 ) Vi antager, at påstanden er sand for det naturlige tal n og skal herudfra vise, at så er den også sand for det naturlige tal n 1. I første linje i opstillingen nedenunder ser vi på, hvordan påstanden ser ud for tallet n 1. I den anden linje er induktionsantagelsen indsat på ligningens venstre side, idet n de n første led er erstattet med : n 1 3 n n 1 ( n 1)... 3 n n1 n1 n n 1 n 3 n n1 n1 ( n ) n 1 n 3 n1 n1 n1 7

( n ) n 1 n 3 ( ) n1 n1 n1 ( n ) n 1 n 3 n1 n1 n1 n 4 n 1 n 3 n 3 n 3 n1 n1 n1 n1 Da sidste ligning er sand, er også første ligning sand. Påstanden er hermed bevist ved induktion. Opgave 18 Figur nr.1 Figur nr. Figur nr.3 Figur nr. n 1 3 4 5 6 Antal sekskanter 1 3 6 10 15 1 Omkreds 6 1 18 4 30 36 Antal linjestykker 6 15 7 4 60 81 1. Antallet af sekskanter bliver trekanttallene, idet f.eks. den fjerde figur vil indeholde 4 flere end den n ( n 1) tredje figur. Formlen for trekanttal er:.. Hver gang der tilføjes en ny række sekskanter øges omkredsen med 3 linjestykker for hver af de nye hjørnesekskanter, mens resten af linjestykkerne i nederste række svarer til antallet af linjestykker i den nederste række i den foregående figur. Det betyder, at omkredsen øges med 3 6. Med en konstant forøgelse på 6 må formlen blive: 6 n. 3. Den sidste formel kan vises ved induktion. Først kan vi konstatere, at formlen er sand for n 1, idet: 3 1 ( 1 3) 6 8

Når vi går fra figur nr. n til figur nr. n 1, øges antal linjestykker med 3 for hver ny sekskant, idet der dog ved de hjørner tilsammen sker en yderligere forøgelse på 3. I alt en forøgelse på 3 ( n ). Vi antager, at formlen er sand for tallet n. Dvs.: I figur nr. n er antallet af linjestykker: 3 n ( n 3). Antal linjestykker i figur nr. n 1 kan nu bestemmes ved addition af de tal: 3 n ( n 3) 3 n ( n 3) 3 n + 3 ( n ) 3 n 9n 6n 1 3n 15n 1. Vi undersøger nu, om dette resultat stemmer overens med, hvad formlen for figur nr. n 1 siger: ( ) 3 n 1 n 4 3n 3 n 4 3n 3n 1n 1 3n 15n 1. Da de udtryk er ens, er formlen bevist ved induktion. 9