Areal av sideflaten i avkortet pyramide

Areal av sideflaten i avkortet pyramide

Figuren viser en rett avkortet pyramide med hjørner i punktene O(0,0,0)O(0,0,0), A(4,0,0)A(4,0,0), B(4,4,0)B(4,4,0), C(0,4,0)C(0,4,0), D(1,1,3)D(1,1,3), E(3,1,3)E(3,1,3), F(3,3,3)F(3,3,3) og G(1,3,3)G(1,3,3).

Bruk vektorregning til å bestemme arealet av sideflaten BCGFBCGF.

Avkortet pyramide

Fasit

3109,49\underline{\underline{3\sqrt{10} \approx 9{,}49}}

LøsningsforslagKI-generert

Vi deler trapeset BCGFBCGF i to trekanter ved diagonalen BGBG: trekant BCGBCG og trekant BFGBFG.

Trekant BCGBCG

Vi finner vektorene fra B(4,4,0)B(4,4,0):

BC=CB=(04,  44,  00)=(4,0,0)\overrightarrow{BC} = C - B = (0-4,\; 4-4,\; 0-0) = (-4, 0, 0) BG=GB=(14,  34,  30)=(3,1,3)\overrightarrow{BG} = G - B = (1-4,\; 3-4,\; 3-0) = (-3, -1, 3)

Kryssprodukt:

BC×BG=ijk400313\overrightarrow{BC} \times \overrightarrow{BG} = \begin{vmatrix} \mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\ -4 & 0 & 0 \\ -3 & -1 & 3 \end{vmatrix} =(030(1),  0(3)(4)3,  (4)(1)0(3))=(0,12,4)= \bigl(0 \cdot 3 - 0 \cdot (-1),\; 0 \cdot (-3) - (-4) \cdot 3,\; (-4) \cdot (-1) - 0 \cdot (-3)\bigr) = (0, 12, 4) BC×BG=02+122+42=160=410|\overrightarrow{BC} \times \overrightarrow{BG}| = \sqrt{0^2 + 12^2 + 4^2} = \sqrt{160} = 4\sqrt{10} TBCG=4102=210T_{BCG} = \frac{4\sqrt{10}}{2} = 2\sqrt{10}

Trekant BFGBFG

Vi finner vektoren fra B(4,4,0)B(4,4,0) til F(3,3,3)F(3,3,3):

BF=FB=(34,  34,  30)=(1,1,3)\overrightarrow{BF} = F - B = (3-4,\; 3-4,\; 3-0) = (-1, -1, 3)

Kryssprodukt med BG=(3,1,3)\overrightarrow{BG} = (-3, -1, 3):

BG×BF=ijk313113\overrightarrow{BG} \times \overrightarrow{BF} = \begin{vmatrix} \mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\ -3 & -1 & 3 \\ -1 & -1 & 3 \end{vmatrix} =((1)33(1),  3(1)(3)3,  (3)(1)(1)(1))=(0,6,2)= \bigl((-1) \cdot 3 - 3 \cdot (-1),\; 3 \cdot (-1) - (-3) \cdot 3,\; (-3) \cdot (-1) - (-1) \cdot (-1)\bigr) = (0, 6, 2) BG×BF=02+62+22=40=210|\overrightarrow{BG} \times \overrightarrow{BF}| = \sqrt{0^2 + 6^2 + 2^2} = \sqrt{40} = 2\sqrt{10} TBFG=2102=10T_{BFG} = \frac{2\sqrt{10}}{2} = \sqrt{10}

Samlet areal

TBCGF=TBCG+TBFG=210+10=3109,49T_{BCGF} = T_{BCG} + T_{BFG} = 2\sqrt{10} + \sqrt{10} = \mathbf{\underline{\underline{3\sqrt{10} \approx 9{,}49}}}
Sensorveiledning

For å få full uttelling, må kandidaten bruke relevant vektorregning. Kandidater som regner ut arealet uten å bruke vektorregning, kan få 1 poeng.