Keno | |||||||||||||||||||||||||||
In de Verenigde Staten kun je op
veelplaatsen het kansspel Keno spelen. De spelregels en de te winnen
prijzen zijn niet overal hetzelfde. We kijken in deze opgave naar ιιn
bepaalde vorm waarin het spel gespeeld kan worden. Een lot kost 1
dollar. Op het lot staan de getallen 1 tot en met 80. Om mee te spelen
moet je 10 van deze getallen aankruisen. Dat kan op verschillende
manieren. In de figuur hieronder zie je daar een voorbeeld van. |
|||||||||||||||||||||||||||
4p | 5. | Bereken hoeveel mogelijkheden er zijn om 10 verschillende getallen op het lot te kiezen. | |||||||||||||||||||||||||
Bij de trekking worden door een trekmachine
willekeurig 22 getallen gekozen uit de getallen 1 tot en met 80. Nu gaat
her erom hoeveel van de 10 aangekruiste getallen goed zijn. Dat wil
zeggen hoeveel er bij de 22 getallen uit de trekkingsmachine zitten. Dit
aantal bepaalt de prijs die je wint. Het prijzenschema ziet er als volgt
uit:
|
|||||||||||||||||||||||||||
6p | 6. | Bereken de kans dat 0 getallen goed zijn en bereken ook de kans dat 2 getallen goed zijn. | |||||||||||||||||||||||||
Stel dat je ιιn lot koopt. De kans dat je direct een geldprijs wint is ongeveer 5,4% en de kans op een gratis lot ongeveer 39,5%. De kans dat je met dat gratis lot bij de volgende trekking een geldprijs wint is weer 5,4% en de kans dat je opnieuw een gratis lot wint is weer 39,5%. Enzovoort. | |||||||||||||||||||||||||||
6p | 7. | Bereken de kans dat je zo bij een van de eerste tien trekkingen een geldprijs wint. | |||||||||||||||||||||||||
De maker van een website over dit spel
verzamelt al sinds de introductie van dit spel de resultaten van alle
trekkingen. Hij houdt ook voortdurend bij hoe vaak elk van de 80
getallen getrokken is in alle trekkingen tot dan toe. Op basis daarvan
publiceerde hij op een bepaald moment de tabel hieronder. Uit deze tabel
blijkt bijvoorbeeld dat tot dat moment 11 van de 80 getallen ten minste
290 en ten hoogste 299 keer waren getrokken.
|
|||||||||||||||||||||||||||
5p | 8. | Onderzoek of deze bewering in overeenstemming kan zijn met de gegevens uit deze tabel. |
Ransuilen in Vaes | ||||||||||||
In 1977 troffen onderzoekers in Vaes een
kleine groep ransuilen aan. Vanaf dat moment heeft men ze nauwgezet
bestudeerd. Daaruit bleek onder andere dat de ransuilen vroeg in het
voorjaar broeden en dat de jongen half juni al,kunnen vliegen. Uit
tellingen die steeds eind juni plaatsvonden bleek dat de populatie in
omvang toenam. In de volgende tabel staan enige resultaten.
|
||||||||||||
4p | 9. | Bereken met hoeveel procent per jaar het aantal ransuilen in deze periode toenam. | ||||||||||
Eind juni 1991 telde men 205 ransuilen. Dat
is minder dan volgens de bovenstaande groei verwacht mocht worden. Dit
zou verklaard kunnen worden door het feit dat door ransuilen gebruikte
broedplaatsen (bestaande holtes in bomen en gebouwen) altijd slechts in
beperkte mate aanwezig zijn. Daardoor konden sommige vrouwtjes dat jaar
geen broedplaats vinden.
Aanvankelijk dacht een onderzoeker het aantal ransuilen vanaf 1989 goed te kunnen voorspellen met een model van de vorm: R(t) = a - b 0,6t Hierbij is R(t) het aantal ransuilen in jaar t en t het aantal jaren na eind juni 1989. Hij koos a en b zo dat de formule 178 ransuilen opleverde voor 1989 (t = 0) en 205 ransuilen voor 1991 (t = 2). Zo vond hij voor a de waarde 220,2 en voor b de waarde 42,2. |
||||||||||||
6p | 10. | Bereken de waarden van a en b afgerond op twee decimalen. | ||||||||||
We gebruiken verder in deze opgave de
formule:
R(t) = 220,2 - 42,2 0,6t Met deze formule kwam de onderzoeker voor eind juni 1993 uit op
(afgerond) 215 ransuilen. Deze voorspelling kwam echter niet uit. Eind
juni 1993 bleken er 223 ransuilen te zijn in plaats van de voorspelde
215. Daarom stelde de onderzoeker een nieuw model op dat overeenstemde
met de aantallen ransuilen van 1989, 1991 en 1993:
Hoewel dit laatste model aanvankelijk beter overeenstemt met de waarnemingen dan het eerste model is het mogelijk dat op den duur het eerste model realistischer is. We vergelijken daarom deze twee modellen. Zowel R(t) als Q(t) geven voor 1989 (t = 0)
het aantal van 178 ransuilen. |
||||||||||||
4p | 11. | Toon dit aan door de grafieken van R en Q te schetsen voor 0 ≤ t ≤ 5 | ||||||||||
Bij het eerste model is na 1989 steeds
sprake van afnemende stijging. We willen weten of dat bij het tweede
model ook zo is. Hoewel Q(t) alleen voor gehele waarden van t zinvolle voorspellingen van het aantal ransuilen geeft kunnen we Q(t) toch voor niet-gehele waarden van t berekenen. Met behulp van differentiλren is het dan mogelijk de stijging van Q(t) te onderzoeken. |
||||||||||||
4p | 12. | Differentieer Q(t). | ||||||||||
3p | 13. | Onderzoek of bij Q(t) in de periode tussen 1989 en 2000 steeds sprake is van afnemende stijging. Maak voor dit onderzoek een grafiek van de afgeleide functie van Q. | ||||||||||
Omdat de tellingen slechts een keer per
jaar plaatsvinden is een discreet model geschikter. In plaats van
bovenstaande formule voor Q(t) had de onderzoeker voor het tweede
model ook een recursieve formule kunnen maken van de volgende vorm: Hierbij is t het aantal jaren na eind juni 1989. Zowel bij de formule voor Q(t) als bij de recursieve formule nadert het aantal ransuilen op den duur tot eenzelfde evenwichtswaarde. |
||||||||||||
5p | 14. | Bereken d met behulp van deze evenwichtswaarde. |
Alcohol | |||||||||
Alcohol beοnvloedt de rijvaardigheid. De
politie houdt regelmatig alcoholcontroles om automobilisten met een te
hoog alcoholpromillage in hun bloed te kunnen bestraffen.
Enkele jaren geleden meende Veilig Verkeer Nederland (tegenwoordig
heet deze organisatie 3VO) dat er aan de alcoholcontroles nog wel wat
verbeterd zou kunnen worden. Zie het volgende artikel.
|
|||||||||
4p | 15. | Bereken dat hogere percentage. | |||||||
In het artikel speelt de onnauwkeurigheid
van de apparatuur een belangrijke rol: de metingen geven bijna nooit de
werkelijke waarde van het promillage alcohol dat in het bloed aanwezig
is. Het verschil tussen het gemeten promillage en het werkelijke
promillage noemen we de meetfout.
We gaan er in deze opgave van uit dat de meetfouten normaal verdeeld zijn met een gemiddelde van 0 promille. Afwijkingen naar boven en afwijkingen naar beneden zijn dus even waarschijnlijk. Neem aan dat de standaardafwijking van de meetfouten 0,1 promille is. Een automo0bilist met 0,48 promille alcohol in het bloed is wettelijk niet strafbaar. Stel dat deze automobilist wordt gecontroleerd. Als de meting meer dan 0,7 promille aangeeft dan wordt deze automobilist (ten onrechte) bestraft. |
|||||||||
5p | 16. | Bereken de kans dat de meetfout zo groot is dat deze automobilist (ten onrechte) wordt bestraft. | |||||||
Toen de grens in de apparatuur op 0,7
promille werd gesteld was de apparatuur nog zo onnauwkeurig dat een
ruime marge noodzakelijk was: er zouden anders te veel mensen ten
onrechte bestraft worden. Volgens een woordvoerder van 3VO is
nauwkeurigheid tegenwoordig geen probleem meer. Kennelijk is de
standaardafwijking van de meetfouten bij de huidige apparatuur kleiner
geworden.
Neem aan dat de standaardafwijking van de meetfouten tegenwoordig 0,02 promille is. Justitie wil de grens waarop de apparatuur wordt afgesteld zo kiezen dat van de gecontroleerde automobilisten met 0,5 promille alcohol in het bloed slechts 1% (ten onrechte) bestraft wordt. |
|||||||||
5p | 17. | Bereken in twee decimalen nauwkeurig boven welk gemeten promillage automobilisten dan bestraft worden. |
Opbrengstmodellen | |||
In de economie wordt vaak gebruik gemaakt
van wiskundige modellen. Daarin komen formules voor die een theoretisch
verband beschrijven tussen economische grootheden.
Een producent verkoopt q eenheden van een product. De totale opbrengst is TO. In de figuur hieronder staat voor vier economische modellen een schets van de grafiek van TO.
|
|||
Als we willen weten hoe de totale opbrengst verandert bij een kleine toename van q, dan kijken we naar de marginale opbrengst MO. In de figuur hieronder zie je bij elk van de modellen uit de figuur hierboven de grafiek van de marginale opbrengst, maar ze staan niet in de juiste volgorde. | |||
4p | 18. | Geef voor elk van de grafieken 1, 2, 3 en 4 uit de tweede figuur aan bij welk model uit de eerste figuur deze hoort. Licht je antwoord toe. | |
We gaan model D uit de bovenste figuur
verder bekijken. Stel dat voor het verband tussen q en TO een
formule van de volgende vorm geldt:
TO = -0,01 q3 + b q2 met b een positief getal. Bij elke waarde van b kan het maximum van TO worden berekend. De waarde van q waarbij dit maximum optreedt hangt af van b. Deze waarde van q noemen we qmax. |
|||
5p | 19. | Teken een grafiek van het verband tussen qmax en b. Licht je werkwijze toe. |
OPLOSSINGEN | |||
Het officiλle (maar soms beknoptere) correctievoorschrift kun je HIER vinden. Vooral handig voor de onderverdeling van de punten. | |||
1. | Voor
timmeren zijn twee personeelsleden beschikbaar, dus er kan maximaal 80
uur per week getimmerd worden. Dat is 80 60 = 4800 minuten. x poppenhuizen kost 60x minuten, en y treinen kost 40y minuten. Samen is dat 60x + 40y De voorwaarde wordt dus 60x + 40y ≤ 4800. Delen door 20 geeft 3x + 2y ≤ 240 |
||
2. | Aan x
poppenhuizen wordt 24x minuten gezaagd en 60x minuten
getimmerd en 40x minuten geverfd. Samen is dat 124x minuten werk. Aan y treinen wordt 15y minuten gezaagd en 40y minuten getimmerd en 10y minuten geverfd. Samen is dat 65y minuten werk De personeelsleden kosten 30 euro per uur, dat is 0,5 euro per minuut. De totale kosten aan personeelsleden zijn dan 0,5 124x + 0,5 65y = 62x + 32,5y euro. De materiaalkosten voor x poppenhuizen en y treinen zijn 17x + 17y De totale kosten worden dan TK = 62x + 32,5y + 17x + 17y = 79x + 49,5y euro. De opbrengst van x poppenhuizen en y treinen is 97x + 58,50y Winst = Opbrengst - Kosten = (97x + 58,50y) - (79x + 49,5y) = 97x + 58,5y - 79x - 49,5y = 18x + 9y |
||
3. | 1e opl. | Het
toegestane gebied heeft vier hoekpunten. Drie van de vier zijn zo af te
lezen: (0,0) en (60,0) en (0,120) Het vierde hoekpunt is het snijpunt van de timmer-grenslijn en de verf-grenslijn. De vergelijkingen daarvan zijn 3x + 2y = 240 en 4x + y = 240 Vermenigvuldig de tweede vergelijking met 2: 8x + 2y = 480 Trek de eerste vergelijking van deze nieuwe vergelijking af: 5x = 240 ofwel x = 48 Invullen in bijv. de verf-vergelijking geeft 4 48 + y = 240 dus y = 48 Het vierde hoekpunt is dus (48,48) Bereken de winst in alle vier de hoekpunten: De grootste winst is te behalen in het punt (48,48) en bedraagt 1296,- |
|
2e opl. | Teken
een paar iso-winstlijnen. Bijv.: W = 360 is de lijn 18x + 9y = 360 en die gaat door (0,40) en (20,0) W = 720 is de lijn 18x + 9y = 720 en die gaat door (0,80) en (40,0) enz. Daaraan is te zien dat de winst groter wordt
naarmate de isolijnen naar rechts en omhoog schuiven. |
||
4. | Vergelijkingen
II, IV en V geven als toegestaan gebied een driehoek met hoekpunten
(0,0) en (0,120) en (80,0) De lijnen bij beide nieuwe vergelijkingen moeten daarbuiten vallen. Je kunt daar het handigst voor zorgen door naar de snijpunten met de assen te kijken: 8x + 5y = 800 - 20d 4x + y = 240 + 6d d moet aan alle vier de
voorwaarden voldoen, en dat kan niet: d kan niet groter dan
13,3333.. zijn en kleiner dan 8. |
5. | 10 uit de 80 kiezen kan op 80 nCr 10 = 1,64 1012 manieren. | ||
6. | 1e opl. | Je hebt er
10 aangekruist, dus nu zijn er 10 Goed en 70 Fout.
0 goed 2 goed
|
|
2e opl. | Willekeurig
22 getallen uit de 80 kiezen kan op 80 nCr 22 = 2,70 1019
manieren.
0 goed. 2 goed |
||
7. | P(Geldprijs)
= 0,054 + 0,395 0,054 + 0,395 0,395 0,054 + ..... Dat zijn de eerste 10 termen van een meetkundige reeks met reden 0,395 en beginwaarde 0,054. De som daarvan is Sn = b (1 - rn) / (1 - r) in dit geval 0,054 (1 - 0,39510) / (1 - 0,395) = 0,08924.... |
||
8. | Het
minimum aantal getallen vinden we door van elke klasse de ondergrens te
nemen. Dat geeft 260 2 + 270 1 + 280 4 + ... + 350 2 = 24400 getallen. En omdat er per trekking 22 getallen worden getrokken zou dat overeenkomen met 24400 / 22 is ongeveer 1110 trekkingen. Het maximum aantal getallen vinden we door van
elke klasse de bovengrens te nemen. 1126 trekkingen zou dus goed kunnen wat betreft de gegevens uit deze tabel. |
9. | Het
aantal uilen is met een factor 178/20 = 8,9 toegenomen in een periode
van 12 jaar. De groeifactor per jaar is dan 8,91/12 = 1,19981... en dat is ongeveer 20% per jaar. |
||
10. | t
= 0 en 178 uilen geeft 178 = a - b 0,60
dus 178 = a - b t = 2 en 205 uilen geeft 205 = a - b 0,62 dus 205 = a - 0,36b Uit beide vergelijkingen samen moeten a en b opgelost worden. De eerste geeft a = b + 178 en dat kun je invullen in de tweede: 205 = b + 178 - 0,36b Dus 205 - 178 = b - 0,36b ⇒ 27 = 0,64b ⇒ b = 27/0,64 = 42,1875 Invullen in de eerste vergelijking geeft a = b + 178 = 42,1875 + 178 = 220,1875 Conclusie: a = 220,19 en b = 42,19 |
||
11. | |||
12. | Q(t)
= 250 (1 + 0,40450,74t)-1 en dat is met de
kettingregel te differentiλren: |
||
13. | De plot
van de afgeleide ziet er zo uit: De afgeleide is steeds positief dus de functie is stijgend. De afgeleide is steeds dalend, dus de functie is afnemend stijgend. |
||
14. | Als je
in de formule voor Q(t) voor t een groot getal invult, dan
nadert de factor 0,74t naar nul, dus gaat de noemer van Q(t)
naar 1 en dus gaat Q(t) naar 250. De gezochte evenwichtswaarde is dus 250. Bij evenwicht geldt Nt+1 = Nt = 250 De recursievergelijking wordt dan 250 = c 250 (1 - 250/d) + 250 Dat geeft c 250 (1 - 250/d) = 0 Omdat c niet nul kan zijn (dat geeft recursievergelijking Nt+1 = Nt) moet gelden dat 1 - 250/d = 0 Dat is zo als 250/d = 1 ofwel d = 250. |
15. | Van de
automobilisten die teveel gedronken hebben wordt 100 - 35 = 65% wel
bestraft. Deze 65% is kennelijk 1,45% van alle automobilisten. 65 % van "teveel gedronken" = 1,45% van "totaal" 1% van "teveel gedronken" = 1,45/65 % van "totaal" 100% van "Teveel gedronken" = 100 (1,45/65) = 2,23 % van "totaal". Dus dat hogere percentage zou 2,23% zijn. |
||
16. | Dan moet
de meetfout meer dan 0,22 zijn. NORMALCDF(0.22 , 1E99 , 0 , 0.1) = 0,01390... |
||
17. | Noem de
grens X. Een percentage van 1% betekent dat NORMALCDF(X , 1E99 , 0 , 0.02) gelijk is aan 0,01 Voer in Y1 = NORMALCDF(X, 1E99 , 0 , 0.02) en Y2 = 0,01 INTERSECT levert X = 0,0465... De meetfout mag dus 0,0465 zijn, dat betekent dat de grens bij 0,5 + 0,0465 = 0,55 (afgerond) promille komt te liggen. |
18. | MO is de
helling van TO. model A heeft constante positieve helling en moet dus wel bij grafiek 4 horen. model C heeft overal positieve helling, maar niet constant. Daar moet dus grafiek 3 bij horen. modellen B en D hebben beiden helling eerst positief en daarna negatief. Een verschil is dat B in het begin positieve helling heeft, en C helling ongeveer nul. Daarom hoort bij B grafiek 1 en bij C grafiek 2. Conclusie: A - 4 , B - 1 , C - 3 , D - 2 |
||
19. | Voor het
maximum geldt TO' = 0 dus -0,03 q2
+ 2b q = 0 dus q (-0,03q +
2b) = 0 Dat heeft als oplossing behalve q = 0 (minimale opbrengst) ook -0,03q + 2b= 0 Dat geeft 2b = 0,03q dus q = 2b/0,03 Dat is een rechte lijn door (0,0) en (3,200) en (6,400) en ...... (q op de y-as, b op de x-as) |