bronnen

Eindexamen wiskunde B havo 2017, tijdvak 2

opgave 1Afstand tussen twee raaklijnen

De functie f is gegeven door f(x) = (1)/(2)x^3 − 4x. De grafiek van f snijdt
de x-as achtereenvolgens in M, de oorsprong O(0,0) en N. Zie figuur 1.
figuur 1
y f M O N x
13p

Lineaire en kwadratische vergelijkingen exact oplossen 2p · Afstanden met coördinaten 1pexact

Bereken exact de afstand tussen M en N.
De lijnen k en l zijn evenwijdige raaklijnen aan de grafiek van f.
Lijn k raakt de grafiek van f in het punt A(−2,4). Zie figuur 2.
figuur 2
y f A k O x l
De afstand van O tot k is de helft van de afstand tussen k en l.
27p

Lijnen: vergelijking, snijpunt en loodlijn 3p · Raaklijnen aan grafieken 2p · De afgeleide bepalen (machts-, som- en verschilregel) 1p · +1exact

Bereken algebraïsch de afstand tussen k en l. Geef je eindantwoord in
twee decimalen nauwkeurig.

opgave 2Over een cirkel gespannen

De cirkel c met middelpunt M(0,5) is gegeven door x2 + (y − 5)2 = 25.
De punten C(−4,8) en D(4,8) liggen op de cirkel. De lijn k is de raaklijn
aan c in punt C en de lijn l is de raaklijn aan c in punt D. Punt A is het
snijpunt van k met de x-as en punt B is het snijpunt van l met de x-as.
Zie figuur 1.
figuur 1
y l k C D M c A O B x
De coördinaten van punt B zijn (10,0).
34p

Lijnen: vergelijking, snijpunt en loodlijn 2p · Lijn en cirkel: snijpunten en raaklijnen 2pexact

Bewijs dit.
Tussen A en B wordt denkbeeldig een touwtje gespannen dat over de
cirkel heen gaat. Het touwtje is zo gespannen dat het tussen C en D
precies over de cirkel ligt.
Het touwtje is recht tussen A en C en tussen D en B. Zie figuur 2.
figuur 2
y l k C D M c A O B x
45p

Pythagoras, sinus, cosinus en tangens 2p · Rekenen met een gegeven formule 2p · Afstanden met coördinaten 1pGR mag

Bereken in één decimaal nauwkeurig de lengte van het touwtje.

opgave 3Zonnepanelen

De prijs van elektrische energie – gewoonlijk tabel
64p

Exponentiële functies en groei 3p · Formules en vergelijkingen opstellen 1pexact

elektriciteit genoemd – stijgt niet elk jaar
met hetzelfde percentage.
In de tabel staan de groeipercentages ten
opzichte van het voorafgaande jaar voor de
periode van 1997 tot en met 2006.
Uit de gegevens in de tabel volgt dat de prijs
van elektriciteit in 10 jaar tijd ongeveer is
verdubbeld.
Toon dit aan.
Een verdubbeling in 10 jaar kan ook bereikt
worden door de prijs van elektriciteit jaarlijks
met een vast percentage te laten stijgen.
Bereken op algebraïsche wijze dit
percentage. Rond je eindantwoord af op één
decimaal.
Met zonnepanelen kan worden bespaard op
de elektriciteitskosten.
Hoeveel er met zonnepanelen kan worden
jaar prijsstijging ten opzichte van het voorafgaande jaar in gehele procenten 1996   1997 2 1998 1 1999 7 2000 14 2001 26 2002 3 2003 3 2004 5 2005 8 2006 6
bespaard, hangt in deze opgave alleen af
van de prijsstijging van elektriciteit en van
de elektriciteitsopbrengst van de zonnepanelen.
Zonder rekening te houden met de kosten van aankoop en installatie kan
de totale besparing vanaf het moment van installatie worden berekend
met behulp van de volgende formule:
B = (19,9V)/(P) ⋅ 1 + (P)/(100)^t − 1
Hierin is B de totale besparing in euro’s, V de elektriciteitsopbrengst van
de zonnepanelen in kWh per jaar, P het percentage waarmee de
elektriciteitsprijs jaarlijks stijgt en t het aantal jaren na 2006.
In januari 2006 worden zonnepanelen geplaatst.
De kosten voor de aankoop en installatie hiervan zijn € 13 000,-.
De zonnepanelen leveren 2250 kWh per jaar.
We nemen aan dat de elektriciteitsprijs jaarlijks steeds met 7% stijgt.
Na een aantal jaren zal de totale besparing groter zijn dan de
aanschafprijs van de zonnepanelen.
73p

Vergelijkingen en snijpunten met de GR oplossen 2p · Formules en vergelijkingen opstellen 1pGR mag

Bereken na welk geheel aantal jaren dit voor het eerst het geval is.
Een school heeft een grote hoeveelheid zonnepanelen op het dak staan.
In het jaar 2011 was de elektriciteitsopbrengst van deze zonnepanelen in
totaal 45 000 kWh, waarvan 520 kWh in de maand december.
In het toenamediagram in de figuur zijn de gegevens van het eerste
halfjaar van 2012 verwerkt.
figuur
333000000000 222555000000 )))hhhWWWkkk nnniii((( tttsssgggnnneeerrrbbbpppooossstttiiieeetttiiiccciiirrrtttkkkeeellleee eeemmmaaannneeeooottt 222000000000 111555000000 111000000000 555000000 jjjaaannn fffeeebbb…

333000000000 222555000000 )))hhhWWWkkk nnniii((( tttsssgggnnneeerrrbbbpppooossstttiiieeetttiiiccciiirrrtttkkkeeellleee eeemmmaaannneeeooottt 222000000000 111555000000 111000000000 555000000 jjjaaannn fffeeebbb mmmrrrttt aaappprrr mmmeeeiii jjjuuunnn jjjuuulll aaauuuggg ssseeeppp oookkkttt nnnooovvv dddeeeccc mmmaaaaaannnddd ------555000000 ------111000000000

Uiteindelijk bleek dat in het jaar 2012 5000 kWh minder elektriciteit werd
geproduceerd dan in 2011.
83p

Toenamediagrammen 3pGR mag

Bereken hoeveel elektriciteit er in het tweede halfjaar van 2012 is
geproduceerd. Geef je eindantwoord in honderden kWh nauwkeurig.

opgave 5Sinus en wortel

Op het domein [0,2] is de functie f gegeven door:
f(x) = 1 − 2sin(πx)
104p

Goniometrische vergelijkingen exact oplossen 4pexact

Bereken exact de nulpunten van f.
Verder is gegeven de functie g door g(x) = − 1 + √(16x − 8).
Zie de figuur.
figuur
y Q g O x f P
De punten P en Q zijn de toppen van de grafiek van f.
114p

Sinusoïden: periode, amplitude en formule 2p · Rekenen met een gegeven formule 2pexact

Bewijs dat P en Q op de grafiek van g liggen.
125p

Kettingregel 2p · Vergelijkingen met machten, wortels en breuken exact oplossen 1p · Lineaire en kwadratische vergelijkingen exact oplossen 1p · +1exact

Bereken exact de helling van de grafiek van g in het snijpunt van de
grafiek van g met de x-as.

opgave 6Tegels stapelen

Door gelijke rechthoekige tegels ‘netjes’
foto
op elkaar te stapelen kan een toren
gebouwd worden die naar één kant
overhelt. Zie de foto.
Het uitsteken van de gestapelde tegels
vanaf de onderste tegel wordt de
overhang genoemd. De overhang is
maximaal als de stapel tegels nog net in
foto
evenwicht is, dus net niet omvalt.
De maximale overhang M bij een stapel van n tegels ontstaat als volgt:
− laat tegel 1 (de bovenste tegel) een halve tegellengte uitsteken ten
opzichte van tegel 2 (de eronder liggende tegel);
− laat tegel 2 een kwart uitsteken ten opzichte van tegel 3;
− laat tegel 3 een zesde uitsteken ten opzichte van tegel 4;
− enzovoort.
Algemeen geldt dan: tegel t steekt (1)/(2t) -deel van een tegellengte uit ten
opzichte van tegel t + 1. Zie de figuur.
figuur
tegel 1 tegel 2 _1 tegel 3 _1 2 tegel 4 4 _1 6 tegel t tegel t + 1 _1_ 2t tegel n M
Bij een bepaald aantal tegels is de maximale overhang meer dan één
tegellengte.
133p

Rekenen met een gegeven formule 3pGR mag

Bereken vanaf welk aantal tegels dit het geval is.
In de rest van deze opgave nemen we tegels van 30 cm lang en 15 cm
breed met een dikte van 3 cm. Deze tegels stapelen we weer ‘netjes’ op
elkaar, zoals op de foto en in de figuur.
Bij deze tegels kan de maximale overhang M benaderd worden met de
formule:
M = 34,54 ⋅ log(n − 1) + 8,658 + (15)/(2(n − 1)) + (5)/(4(n − 1)2)
(1)
Hierin is M de maximale overhang in cm en is n het totaal aantal tegels in
de stapel, met n ≥ 2.
Wanneer er voldoende tegels beschikbaar zijn, kan in theorie de maximale
overhang zo groot worden gemaakt als gewenst.
Met de genoemde 3 cm dikke tegels wordt een overhang van 1 meter
gemaakt.
144p

Vergelijkingen en snijpunten met de GR oplossen 2p · Formules en vergelijkingen opstellen 1p · Rekenen met een gegeven formule 1pGR mag

Bereken hoeveel cm hoog de stapel tegels in dit geval minstens moet
worden volgens formule (1).
Voor grote waarden van n kan M benaderd worden met de formule:
M = 34,54 ⋅ log(n − 1) + 8,658
(2)
Hierin is M weer de maximale overhang in cm en is n weer het totaal
aantal tegels in de stapel.
154p

Formules en vergelijkingen opstellen 2p · Vergelijkingen en snijpunten met de GR oplossen 2pGR mag

Bereken voor welke waarde van n de benadering van M met formule (2)
voor het eerst minder dan 0,1 centimeter afwijkt van de benadering met
formule (1).

opgave 7Pluto

De dwergplaneet Pluto beweegt om de zon. De afstand van Pluto tot de
zon is niet altijd even groot.
De plaats waar Pluto zich het dichtst bij de zon bevindt wordt het
perihelium genoemd, de plaats waar Pluto zich het verst van de zon af
bevindt het aphelium. De baan van Pluto wordt in een assenstelsel
weergegeven met de zon in de oorsprong en het perihelium en het
aphelium op de x-as.
In figuur 1 is een mogelijke positie van Pluto (P) weergegeven.
figuur 1
y P (x,y) aphelium zon x
Bij de bovenste helft van deze baan in het assenstelsel hoort (bij
benadering) de volgende formule:
y = √(1500 − (x − 10)2)(15)/(16)
(1)
Hierbij zijn x en y in astronomische eenheden AE (1 AE = 150 miljoen km).
Uit formule (1) volgt dat de afstand van Pluto tot de zon in het perihelium
30 AE is en in het aphelium 50 AE.
165p

Lineaire en kwadratische vergelijkingen exact oplossen 4p · Formules en vergelijkingen opstellen 1pexact

Bewijs dit.
Een ander model voor de afstand van Pluto tot de zon luidt:
r = (37,5)/(1 + 0,25 ⋅ cos(α))
(2)
Hierin is r de afstand van Pluto tot de zon in AE en is α de hoek tussen
het lijnstuk zon-Pluto en het lijnstuk zon-perihelium. Zie figuur 2.
figuur 2
P r α aphelium zon
174p

Extremen en optimaliseren 4pexact

Beredeneer op algebraïsche wijze met behulp van formule (2) dat de
minimale afstand van Pluto tot de zon gelijk is aan 30 AE en de maximale
afstand 50 AE.
Let op: de laatste vragen van dit examen staan op de volgende pagina.

opgave 8Rakende cirkels

De cirkel c met middelpunt R is gegeven door (x + 4)2 + (y − 5)2 = 49 en de
cirkel d met middelpunt S is gegeven door (x − 14)2 + (y − 8)2 = 16.
Een derde cirkel e, met middelpunt T op de x-as, raakt aan beide cirkels.
Verder liggen c en d buiten e. Zie de figuur.
figuur
y d c S e R O T
De x-coördinaat van T noemen we p, dus OT = p.
Er geldt: de afstand van R tot T is gelijk aan √(p2 + 8p + 41).
183p

Cirkels: vergelijking, middelpunt en straal 1p · Afstanden met coördinaten 1p · Formules herleiden en omwerken 1pexact

Bewijs dit.
De lijn door R en T gaat door het raakpunt van de cirkels c en e.
Bovendien gaat de lijn door S en T door het raakpunt van de cirkels d en e.
Verder is de afstand van S tot T gelijk aan √(p2 − 28p + 260).