opgave 1Succesvogels en pechvogels
In 2010 heeft Chris van Turnhout onderzoek gedaan naar de ontwikkeling
van de aantallen broedvogels in Nederland gedurende de periode
1990 − 2005. Hij onderzocht welke eigenschappen bepalen of een
vogelsoort in aantal toeneemt (‘succesvogels’) of afneemt (‘pechvogels’).
figuur 1
Figuur 1 gaat over een ‘pechvogel’: de grutto. Langs de verticale as staan
de aantallen als percentage van het aantal grutto’s dat er in 1990 was.
Figuur 1 staat ook vergroot op de uitwerkbijlage.
In 2004 waren er 60 000 grutto’s. Met behulp van dit gegeven en
gegevens uit figuur 1 kun je nu het aantal grutto’s in 1994 berekenen.
13pBereken het aantal grutto’s in 1994.
In de periode 1990 − 2005 nam het aantal kuifleeuweriken dramatisch af,
zoals in figuur 2 goed te zien is.
figuur 2
In 2005 was er nog slechts 5% over van het aantal in 1990. Ga ervan uit
dat het aantal exponentieel afnam in deze periode.
24pBereken de groeifactor per jaar voor de kuifleeuwerik. Ga uit van de
gegevens van 1990 en 2005.
Uit het onderzoek is gebleken dat de plaats van het nest belangrijk is voor
de mate van succes van een vogelsoort. Een soort A die zijn nest in
struiken maakt, groeit exponentieel met groeifactor 1,042 per jaar. En een
soort B die in bomen nestelt, groeit exponentieel met groeifactor
1,016 per jaar.
Neem aan dat de aantallen van deze twee broedvogelsoorten op een
bepaald moment gelijk zijn.
34pBereken na hoeveel gehele jaren het aantal vogels van soort A voor het
eerst meer dan twee keer zo groot is als dat van soort B.
Een eigenschap die belangrijk is voor het succes van trekvogels is de
datum van aankomst in Nederland.
In figuur 3 zie je het verband tussen de groeifactor per jaar en de dag van
aankomst in Nederland. Deze dag is aangegeven met een dagnummer:
dag 33 is 2 februari, dag 34 is 3 februari, enzovoort.
De 41 onderzochte vogelsoorten zijn met punten aangegeven. In figuur 3
is de best passende lijn bij deze 41 punten getekend. Deze lijn geeft aan
dat in het algemeen geldt: hoe later een soort aankomt in Nederland, hoe
kleiner de groeifactor van die soort.
figuur 3
Vergelijk drie denkbeeldige soorten die precies op de lijn van figuur 3
liggen. Soort X komt op dag 120 aan, soort Y op dag 130 en soort Z op
dag 140. Omdat ze steeds met 10 dagen verschil aankomen, is het
verschil in groeifactor ook constant: ze liggen immers op een rechte lijn.
Aankomen op dag 120 levert, zo is vast te stellen, een groeifactor van
0,975. En aankomen op dag 130 levert een groeifactor van 0,965.
De vraag is of het verschil in halveringstijd (dat is de tijd die het duurt tot
er nog 50% van het aantal over is) bij deze drie soorten ook constant is.
45pOnderzoek door het berekenen van de halveringstijden van de soorten X,
Y en Z of de halveringstijd ook met een vast aantal jaren afneemt.
opgave 3Reistijden
In 2010 stond in NRC Handelsblad een artikel waarin de prestaties van
vliegtuig, hogesnelheidstrein (hst) en gewone trein met elkaar vergeleken
werden. Bij het artikel stond onderstaande figuur. In deze figuur staat
horizontaal de reisafstand in kilometers en verticaal de totale reistijd van-
deur-tot-deur in uren. De reistijd van-deur-tot-deur is de totale tijd die
nodig is voor de trein- of vliegreis zelf en voor de verplaatsingen van en
naar het station of vliegveld.
Deze figuur staat vergroot op de uitwerkbijlage.
figuur
Uit de figuur blijkt dat men voor reizen met een afstand van meer dan
100 km bij elk vervoermiddel uitgaat van een constante snelheid.
103pBereken deze snelheid voor de hogesnelheidstrein in km/u.
Boven de grafiek in de figuur staat bij de bovenste pijl: ‘gewone trein
sneller dan vliegtuig’. Ook bij de onderste pijl hoort een dergelijke
uitspraak te staan. Hier volgt een drietal mogelijkheden:
1 De gewone trein is sneller dan de hst
2 De hst is sneller dan de gewone trein
3 De hst is sneller dan het vliegtuig en sneller dan de gewone trein
114pBeredeneer voor elk van de drie uitspraken met behulp van de figuur of
de uitspraak juist is.
Voor een reis met de auto is er geen reistijd van en naar een station of
vliegveld. Neem daarom aan dat we bij autoreizen ook bij afstanden
beneden de 50 km uit mogen gaan van een constante snelheid.
123puitwerkbijlageTeken in de figuur op de uitwerkbijlage de grafiek van het reizen met de
auto met een snelheid van 100 km/u en bepaal daarmee tot welke afstand
de auto sneller is dan het vliegtuig.
Naar aanleiding van de figuur heeft men de volgende formules opgesteld.
Hierbij is a de afstand in km en r de reistijd in uren:
Vliegtuig: r = 0,00137a + 3,43
Gewone trein: r = 0,00793a + 1,10
133pOnderzoek met behulp van deze formules vanaf welke afstand de reistijd
met het vliegtuig kleiner is dan de reistijd met de gewone trein.
opgave 4Bevingen in Japan
De laatste jaren waren de zeebevingen in de buurt van Japan regelmatig
in het nieuws. De zeebeving van Sendai in 2011 en de aardbeving van
2004 die een enorme tsunami in de Indische Oceaan veroorzaakte, zijn
allebei bevingen met een kracht van 9,0 of meer op de schaal van
Richter.
De Amerikaan Charles Richter gebruikte seismogrammen om de
magnitude (kracht) van een beving te kunnen bepalen. In de figuur zie je
een voorbeeld van een seismogram. In dit seismogram zie je de gemeten
trillingen van de aarde als uitwijkingen in mm. De grootste uitwijking in het
seismogram heet de maximale amplitude.
figuur
Om de magnitude van een beving te bepalen, gebruikt men de formule
van Richter. Hieronder staat een vereenvoudigde versie daarvan:
M = log(A) + 3
In deze formule is M de magnitude en A de maximale amplitude in mm.
Uit de formule blijkt, dat als de maximale amplitude A tien keer zo groot
wordt, de magnitude met 1 eenheid toeneemt.
143pToon met behulp van de rekenregels van logaritmen aan dat log(10A) + 3
altijd 1 groter is dan log(A) + 3.
Met de formule M = log(A) + 3 kan M berekend worden als A bekend is.
Men kan echter ook A berekenen als M bekend is. Dat kan met de formule
A = 0,001⋅10M.
Deze laatste formule is af te leiden uit de formule M = log(A) + 3.
153pToon dit aan.
Een van de naschokken van de beving van 2004 had een magnitude van
5,3 op de schaal van Richter. En bij de beving van 2011 was er een
naschok met een magnitude van 5,0. In een wetenschappelijk tijdschrift
stond dat de maximale amplitude op het seismogram bij de naschok van
2011 gelijk was aan 102,0. De maximale amplitude tijdens de naschok van
2004 was groter dan die van 2011.
163pBereken hoeveel keer zo groot.
De zeebeving van 11 maart 2011 met de daaropvolgende tsunami zorgde
voor grote problemen bij de kerncentrale Fukushima I. Om de reactoren te
koelen, werd zeewater in de reactoren gepompt. Dit water lekte,
radioactief geworden, weer terug in zee. Hierdoor raakte vis besmet met
radioactief jodium en moest de visvangst tijdelijk worden stopgezet.
Radioactief jodium verdwijnt volgens een exponentieel proces. De
halveringstijd van radioactief jodium is 8 dagen. Op 6 april 2011 gaven
metingen aan dat er 4800 keer de maximaal toegestane hoeveelheid
radioactief jodium in het zeewater aanwezig was. De maximaal
toegestane hoeveelheid radioactief jodium is 5 becquerel/liter.
Op het moment dat de maximaal toegestane hoeveelheid werd bereikt,
mocht er weer gevist worden. We gaan ervan uit dat er na 6 april 2011
geen nieuw radioactief jodium meer in zee lekte.
175pBereken na hoeveel dagen er weer gevist mocht worden.
opgave 5De Manchester kleurencirkel
Onderzoekers van de Universiteit van Manchester hebben onderzocht of
er verschillen zijn in kleurvoorkeuren tussen gezonde en depressieve
proefpersonen.
Proefpersonen kregen een cirkel met daarin verschillende kleuren te zien.
De onderzoekers vroegen aan hen welke kleuren ze positief beoordeelden
en welke kleur het beste paste bij hun stemming van de laatste paar
maanden.
Om de kleuren te registreren, had men kunnen kiezen voor het
RGB-kleursysteem. Dat is een manier om een kleur uit te drukken met
behulp van een combinatie van de drie hoofdkleuren Rood-Groen-Blauw.
De hoeveelheid van elk van deze hoofdkleuren die nodig is om de
mengkleur te verkrijgen, wordt uitgedrukt in een geheel getal dat kan
variëren van 0 tot en met 255. Elke verschillende combinatie van die drie
getallen geeft een andere kleur. Zo geeft (255,255,0) een bepaalde kleur
geel.
183pBereken hoeveel verschillende kleuren er op deze manier aangeduid
kunnen worden.
De onderzoekers gebruikten een ander systeem. Ze kozen negen
hoofdkleuren: rood, groen, bruin, geel, paars, roze, blauw, oranje en grijs.
Van elke hoofdkleur gebruikten ze vier tinten: zeer donker, donker, licht
en zeer licht. Bovendien gebruikten ze zwart en wit. In totaal gebruikten
ze dus 38 kleuren, die ze de nummers 1 tot en met 38 gaven.
In het eerste deel van het onderzoek vroeg men gezonde proefpersonen
deze kleuren te beoordelen, waarbij ze per kleur konden kiezen uit
positief, neutraal of negatief. De resultaten staan in tabel 1. Hierin kun je
bijvoorbeeld aflezen dat kleur nummer 1 (zeer donkerrood) door 3% van
de proefpersonen als positief werd aangemerkt en door 24% van de
proefpersonen als negatief.
tabel 1

zeer donker donker donker licht zeer licht licht nr P (pos) % N (neg) % nr P (pos) % N (neg) % nr P (pos) % N (neg) % nr P (pos) % N (neg) % rood 1 3 24 2 9 14 3 36 19 4 25 13 groen 5 8 22 6 31 7 7 29 6 8 33 4 bruin 9 0,5 54 10 0,5 44 11 0,5 29 12 2 9 geel 13 47 0,5 14 72 0,5 15 52 0 16 26 3 paars 17 3 30 18 14 6 19 28 1 20 32 2 roze 21 29 5 22 28 2 23 22 1 24 20 4 blauw 25 3 49 26 6 27 27 11 17 28 30 10 oranje 29 35 3 30 43 2 31 42 2 32 57 1 zwart 33 1 74 grijs 34 0 67 35 0 72 36 0 62 37 1 50 wit 38 11 12
Donkergeel (kleur nummer 14) is een kleur die door heel veel mensen in
deze steekproef als positief beoordeeld werd. Voor de volgende vraag
gaan we ervan uit dat de percentages van de proefpersonen in de tabel
ook gelden voor een aselecte steekproef uit de bevolking.
194pBereken de kans dat in een willekeurige groep van 500 personen
360 personen of meer donkergeel als positief beoordelen.
Er zijn nu verschillende mogelijkheden om een indeling te maken in
positieve, neutrale en negatieve kleuren. In tabel 2 zie je twee indelingen
die de onderzoekers gebruikten. P is het percentage proefpersonen dat
een kleur positief beoordeelde en N het percentage dat een kleur negatief
beoordeelde.
tabel 2
Bij indeling 1 is een kleur dus een positieve kleur als ten minste 20% van
de proefpersonen de kleur positief beoordeelde en maximaal 5% de kleur
negatief noemde. Een voorbeeld daarvan is kleur nummer 29.
Let op: de laatste vragen van dit examen staan op de volgende pagina.
Bij indeling 1 zijn er 15 kleuren die positief genoemd worden, terwijl er bij
indeling 2 maar 11 positieve kleuren zijn. Toch zijn er kleuren die bij
indeling 2 wél en bij indeling 1 niet positief genoemd worden.
204pOnderzoek welke twee kleuren volgens indeling 2 wel tot de positieve
kleuren behoren maar volgens indeling 1 niet.
In tabel 3 zie je de resultaten van het tweede deel van het onderzoek
waaraan 41 gezonde en 87 depressieve proefpersonen deelnamen. Elke
proefpersoon werd gevraagd aan te geven welke kleur het meest
overeenstemde met zijn huidige toestand. Tabel 3 laat zien hoeveel
proefpersonen uit elke groep kozen voor een positieve, neutrale of
negatieve kleur.
tabel 3
Op basis van deze gegevens kan de kans bepaald worden dat een
proefpersoon die een negatieve kleur koos, daadwerkelijk depressief is.
213pBereken deze kans.
Uit het onderzoek van tabel 3 kwam naar voren dat 62,1% van de
depressieve proefpersonen een negatieve kleur uitkoos. Van de gezonde
proefpersonen koos 9,8% een negatieve kleur uit.
Onderstaande tabel 4 is een soortgelijke tabel als tabel 3, maar nu niet
voor de proefpersonen uit het onderzoek, maar voor 1000 willekeurige
personen uit de bevolking. In deze situatie komt depressiviteit bij
gemiddeld 60 van de 1000 personen voor.
tabel 4
Veronderstel dat de genoemde percentages van 62,1% en 9,8% ook in
het algemeen gelden. Dan kunnen we met behulp van tabel 4 de kans
berekenen dat een willekeurige deelnemer aan zo’n bevolkingsonderzoek
die een negatieve kleur kiest, inderdaad depressief is.