bronnen

Eindexamen wiskunde A havo 2010, tijdvak 1

opgave 1Een tenniswedstrijd

De finale in het herenenkelspel van het tennistoernooi Australian Open van 2007 ging tussen de tennissers Roger Federer en Fernando Gonzalez. Roger Federer won. Hij speelde al negen keer eerder tegen Fernando Gonzalez en al die wedstrijden won hij. Wanneer twee spelers met hetzelfde krachtsverschil…

De finale in het herenenkelspel van het tennistoernooi Australian Open van 2007 ging tussen de tennissers Roger Federer en Fernando Gonzalez. Roger Federer won. Hij speelde al negen keer eerder tegen Fernando Gonzalez en al die wedstrijden won hij. Wanneer twee spelers met hetzelfde krachtsverschil als Federer en Gonzalez tegen elkaar spelen, is de kans dat de sterkste de wedstrijd wint, gelijk aan 0,94. We bekijken 10 van dergelijke wedstrijden.

Bereken de kans dat de sterkste speler in die 10 wedstrijden 10 keer van de andere speler wint. Voor het vervolg van de opgave is het nodig enkele begrippen vast te leggen. Na afloop stonden op teletekst de statistieken van de wedstrijd. In de tabel is een gedeelte daarvan opgenomen. tabel  …

Bereken de kans dat de sterkste speler in die 10 wedstrijden 10 keer van de andere speler wint. Voor het vervolg van de opgave is het nodig enkele begrippen vast te leggen. Na afloop stonden op teletekst de statistieken van de wedstrijd. In de tabel is een gedeelte daarvan opgenomen. tabel   Federer Gonzalez Totaal aantal servicebeurten 86 127 Aantal eerste services gelukt 50 77 Wint punt nadat eerste service gelukt is 82% 69% Aantal tweede services gelukt 35 47 Wint punt nadat tweede service gelukt is 80% 49%

We kijken naar de servicebeurten van Federer. In de figuur zijn die schematisch weergegeven. Hierin staan ook percentages die niet in de tabel staan, maar er wel uit zijn af te leiden. De percentages in de figuur en in de tabel zijn afgerond. figuur tweede service mislukt, punt Gonzalez
Leg uit hoe de percentages 42% en 97% in de figuur kunnen worden afgeleid uit de tabel.
Bereken de kans dat Federer het punt wint als hij zelf serveert. Federer krijgt negen servicebeurten achter elkaar. We kijken naar het mislukken van de eerste service.
Bereken uitgaande van het schema in de figuur de kans dat in deze negen servicebeurten vijf keer of meer de eerste service mislukt. Ook voor een servicebeurt van Gonzalez is uit de gegevens van de tabel een schema af te leiden.
Maak voor de situatie dat Gonzalez serveert een vergelijkbaar schema als in de figuur en bereken daarmee de kans dat Federer het punt wint in de servicebeurt van Gonzalez.

opgave 2China’s defensie-uitgaven

China ontwikkelt zich in hoog tempo tot grootmacht, ook op het militaire vlak.
Het Pentagon, het Amerikaanse Ministerie van Defensie, houdt de Chinese
defensie-uitgaven nauwlettend in de gaten. In figuur 1 staan de Chinese
defensie-uitgaven volgens China zelf en volgens twee schattingen van het
Pentagon, een hoge en een lage. Duidelijk is te zien dat het Pentagon uitgaat
van veel hogere defensie-uitgaven dan China opgeeft.
figuur 1
100 bedrag in 90 miljarden dollars 80 70 60 50 40 30 20 10 0 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 Legenda: tijd hoge schatting werkelijke uitgaven lage schatting werkelijke uitgaven uitgaven volgens China
In figuur 1 is te zien dat de hoge schatting van de uitgaven vanaf 1994 tot 1999
(nagenoeg) lineair toenam van 37 miljard dollar tot 56 miljard dollar. Stel dat
deze lineaire toename ook na 1999 was doorgegaan.
63p
Bereken hoe groot de hoge schatting van de uitgaven dan in 2003 zou zijn
geweest.
Volgens het Pentagon namen de defensie-uitgaven in de periode van 2001 tot
2005 exponentieel toe. De hoge schatting steeg van 65 miljard dollar in 2001 tot
93 miljard dollar in 2005.
74p
Bereken het jaarlijkse groeipercentage dat het Pentagon als uitgangspunt nam
voor de hoge schatting (in deze periode). Geef je antwoord in één decimaal
nauwkeurig.
In 2005 was de lage schatting 65 miljard dollar en de hoge 93 miljard dollar, een
verschil van 28 miljard dollar.
Voor de jaren na 2005 voorspelde het Pentagon dat de defensie-uitgaven
exponentieel zouden blijven toenemen. Voor de lage schatting (in deze periode)
ging het Pentagon uit van een jaarlijkse groei van 8,5% en voor de hoge
schatting van 9,5%.
85p
Bereken in welk jaar het verschil tussen de lage en de hoge schatting voor het
eerst meer dan 50 miljard dollar zal zijn.
Volgens de Chinezen zelf valt het allemaal wel mee. Ze geven toe dat hun
defensie-uitgaven jaarlijks stijgen: van 8 miljard dollar in 1994 tot 29 miljard
dollar in 2005. Maar zij wijzen erop dat de defensie-uitgaven als percentage van
het bruto nationaal product, het bnp, sinds 1994 vrijwel steeds gedaald zijn. Zie
figuur 2.
figuur 2 Defensie-uitgaven als percentage van het bnp
12 % van bruto nationaal product 11 10 9 8 7 0 94 95 96 97 98 99 00 01 02 03 04 05 tijd
Dat een stijging van de defensie-uitgaven toch als een daling kan worden
gepresenteerd, komt doordat de economie in China razendsnel groeit en het bnp
dus ook.
Met behulp van bovenstaande gegevens en figuur 2 is voor 1994 en 2005 het
bnp van China te berekenen.
95p
Bereken met hoeveel procent het bnp van China in 2005 gestegen is ten
opzichte van 1994.

opgave 3Gastransport

In ons land wordt heel veel aardgas verbruikt, onder andere voor het verwarmen
van huizen en andere gebouwen.
Bij koud weer wordt er meer gas verbruikt dan bij warm weer.
Als het zeer koud is, kan het voorkomen dat er zoveel gas wordt gevraagd, dat
het gasleidingnetwerk die hoeveelheid niet meer kan transporteren doordat de
leidingen niet voldoende groot zijn. De maximale capaciteit van het netwerk is
dan bereikt; er kan niet voldoende gas worden geleverd.
foto
foto
Een gasleverancier heeft onderzocht hoe de hoeveelheid te leveren gas afhangt
van de buitentemperatuur.
Uit dat onderzoek blijkt dat er altijd een vaste hoeveelheid gas gebruikt wordt
voor koken, douchen en dergelijke. Deze constante hoeveelheid is 5,5% van de
maximale capaciteit van het netwerk (het constante deel).
De hoeveelheid gas die wordt gebruikt voor het verwarmen van huizen en
andere gebouwen, is afhankelijk van de buitentemperatuur (het temperatuur-
afhankelijke deel).
In deze opgave bekijken we het percentage van de maximale capaciteit van het
netwerk dat gebruikt wordt voor het gastransport. Dit percentage P wordt
gegeven door de volgende formule. Hierin is T de buitentemperatuur in °C.
P = 5,5 + (18 − T)/(30) ⋅ 94,5
De formule is niet meer bruikbaar boven een bepaalde buitentemperatuur,
omdat het percentage altijd minstens 5,5 is.
103p
Bereken deze buitentemperatuur.
De formule is ook niet bruikbaar voor lagere temperaturen dan T = –12 °C.
113p
Toon dit met behulp van de formule aan.
De gasleverancier komt dus in de problemen op dagen dat de buitentemperatuur
lager is dan –12 °C.
Volgens het KNMI gebeurt dat niet vaak. Zij hebben elk jaar op alle 90 dagen
van de winterperiode de temperatuur gemeten. Uit hun gegevens blijkt dat in de
afgelopen 100 jaar in totaal op slechts 21 dagen de buitentemperatuur lager was
dan –12 °C.
Hiermee kunnen we de kans schatten dat op een willekeurige dag in de
winterperiode de buitentemperatuur lager is dan –12 °C.
122p
Schat deze kans door middel van een berekening.
De formule voor P kun je herleiden tot de bekende vorm:
P = a ⋅ T + b
133p
Bereken a en b.

opgave 4Kogelwerende vesten

Militairen en leden van arrestatieteams dragen soms kogelwerende vesten.
Deze vesten moeten zo goed mogelijk kogels opvangen zonder dat de drager
verwondingen oploopt, maar ze mogen niet zo zwaar en stug zijn dat de drager
daardoor belemmerd wordt in zijn bewegingen. Deze vesten worden gemaakt
van kunststoffen.
Om kogelwerende vesten van een bepaalde kunststof te testen, worden er
kogels op afgevuurd met verschillende snelheden. Men kijkt of de kogel door het
vest is gedrongen. De testresultaten zijn verwerkt in de figuur.
figuur
100 doordringkans 90 (%) 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 340 360 380 400 420 440 460 480 500 520 540
afvuursnelheid van de kogel (m/s)
In de figuur kun je bijvoorbeeld aflezen dat van de kogels met een
afvuursnelheid van 450 m/s er 80% door het vest heen gaan. Je kunt ook
zeggen: “Wanneer een kogel afgevuurd wordt met een snelheid van 450 m/s is
de kans 0,8 dat die door het vest heen gaat.”
Een arrestatieteam overweegt de aanschaf van deze vesten. In een test worden
series van vijf schoten op een vest afgevuurd. De afvuursnelheid van de kogels
is 420 m/s.
De kans dat er in een serie van vijf schoten geen enkele kogel door het vest
dringt, is ongeveer 0,17.
144p
Toon dat met een berekening aan.
In elke serie is de kans dus 0,17 dat er geen enkele kogel door het vest dringt.
De test bestaat uit acht series.
153p
Bereken de kans dat er in drie van de acht series geen enkele kogel door het
vest dringt.
Om verschillende typen kogelwerende vesten te vergelijken, kijkt men naar de
V50. Dit is de afvuursnelheid van kogels waarbij 50% van de kogels door het vest
heen dringt.
162p
Is een vest met een hogere V50 beter of slechter? Licht je antwoord toe.
Bij het testen van de kogelwerende vesten gebruikt men een speciaal hiervoor
ontwikkeld vuurwapen, waarbij men de afvuursnelheid kan instellen.
Als men de afvuursnelheid instelt op 350 m/s dan blijkt de werkelijke
afvuursnelheid van de kogels bij benadering normaal verdeeld te zijn met een
gemiddelde van 350 m/s en een standaardafwijking van 5,8 m/s.
173p
Bereken hoeveel procent van de kogels bij deze instelling een afvuursnelheid
heeft van meer dan 360 m/s.
Naarmate de afvuursnelheid hoger wordt ingesteld, blijkt de spreiding van de
werkelijke afvuursnelheid van de kogels groter te worden.
Bij het instellen van een afvuursnelheid van 490 m/s is de werkelijke
afvuursnelheid van de kogels bij benadering normaal verdeeld met een
gemiddelde van 490 m/s. Verder heeft 90% van de kogels een afvuursnelheid
tussen de 480 en 500 m/s.
184p
Bereken de standaardafwijking van de afvuursnelheid bij deze instelling. Geef je
antwoord in één decimaal nauwkeurig.

opgave 5Brandstofverbruik

Vliegen kost veel brandstof. Een flink deel van de totale kosten van een vlucht bestaat uit brandstofkosten. Voor vliegmaatschappijen is het dus interessant om zuinige vliegtuigen te gebruiken. Om het brandstofverbruik van verschillende typen vliegtuigen te kunnen vergelijken, kijkt men naar het…

Vliegen kost veel brandstof. Een flink deel van de totale kosten van een vlucht bestaat uit brandstofkosten. Voor vliegmaatschappijen is het dus interessant om zuinige vliegtuigen te gebruiken. Om het brandstofverbruik van verschillende typen vliegtuigen te kunnen vergelijken, kijkt men naar het brandstofverbruik per kilometer per passagier. Men gaat er daarbij van uit dat alle plaatsen (stoelen) in het vliegtuig bezet zijn. Dit brandstofverbruik per kilometer per passagier wordt brandstofverbruik per skm (stoelkilometer) genoemd en wordt uitgedrukt in gram. Een vliegtuig met 210 stoelen heeft voor een vlucht van 4500 km 26 325 kg brandstof verbruikt.

Ga met een berekening na dat het brandstofverbruik per skm voor dit vliegtuig tijdens deze vlucht bijna 28 gram is. Ook kan men brandstof besparen door zo weinig mogelijk brandstof voor de vlucht mee te nemen. Als bij een vliegtuig de brandstoftanks helemaal vol zijn, gebruikt het vliegtuig veel…

Ga met een berekening na dat het brandstofverbruik per skm voor dit vliegtuig tijdens deze vlucht bijna 28 gram is. Ook kan men brandstof besparen door zo weinig mogelijk brandstof voor de vlucht mee te nemen. Als bij een vliegtuig de brandstoftanks helemaal vol zijn, gebruikt het vliegtuig veel meer brandstof dan wanneer de tanks halfvol zijn. Het vliegtuig is dan immers veel zwaarder. Een vliegtuig neemt dan ook altijd precies de hoeveelheid brandstof mee die voldoende is voor de lengte van de vlucht. In de figuur is voor een bepaald type vliegtuig het brandstofverbruik per skm uitgezet tegen de vluchtlengte in km. figuur brandstofverbruik per skm (gram) 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 vluchtlengte (km)

In het vervolg van deze opgave gaan we uit van het type vliegtuig uit de figuur. Dit type heeft 524 stoelen aan boord. Het vliegtuig begint aan een vlucht van 9000 km.
Bereken hoeveel kg brandstof dit vliegtuig meeneemt voor deze vlucht. Wanneer er mogelijkheden zijn voor een tussenlanding kan dat voordelig zijn, want voor kortere vluchten is het brandstofverbruik per skm lager doordat er minder brandstof meegenomen hoeft te worden. Bij de vlucht van 9000 km zou…

Bereken hoeveel kg brandstof dit vliegtuig meeneemt voor deze vlucht. Wanneer er mogelijkheden zijn voor een tussenlanding kan dat voordelig zijn, want voor kortere vluchten is het brandstofverbruik per skm lager doordat er minder brandstof meegenomen hoeft te worden. Bij de vlucht van 9000 km zou bijvoorbeeld na elke 3000 km een tussenlanding gemaakt kunnen worden. Als de vliegmaatschappij daartoe besluit, hoeft het vliegtuig bij elk vertrek maar voor 3000 km aan brandstof mee te nemen.

Bereken hoeveel procent het vliegtuig op deze manier aan brandstof per skm kan besparen. Voor het vliegtuig kan het verband tussen het brandstofverbruik en de vluchtlengte worden uitgedrukt in de volgende formule: Hierin is B het brandstofverbruik per skm in gram en L de vluchtlengte in km.
Bereken met de formule voor welke vluchtlengtes het brandstofverbruik per skm 38 gram is. Een vliegmaatschappij die veel lange afstanden vliegt met dit type vliegtuig, wil natuurlijk weten hoe groot de optimale vluchtlengte is. De optimale vluchtlengte is de vluchtlengte waarbij het…

Bereken met de formule voor welke vluchtlengtes het brandstofverbruik per skm 38 gram is. Een vliegmaatschappij die veel lange afstanden vliegt met dit type vliegtuig, wil natuurlijk weten hoe groot de optimale vluchtlengte is. De optimale vluchtlengte is de vluchtlengte waarbij het brandstofverbruik per skm minimaal is.

Onderzoek met de GR hoe groot de optimale vluchtlengte is.