Bordplate som trekant i 3D

Del 1, uten hjelpemidler

Bordplate som trekant i 3D

Et bord har en bordplate med en form som en trekant ABC. Dersom vi tenker oss bordet plassert i et tredimensjonalt koordinatsystem der enhetene langs aksene er desimeter, vil hjørnene ha koordinatene A(0,0,0), B(2,3,0) og C(1,4,1).

Er noen av vinklene i trekanten større enn 90°? Husk å begrunne svaret.

Bestem arealet av bordplaten.

En plante på veggen har en gren som vokser slik at den følger en rett linje gjennom punktene D(3,7,3) og E(2,3,2).

Vis at grenen aldri vil treffe bordplaten.

Fasit

Ja, vinkelen ved B er større enn 90° (ca. 99,2°)

Areal=382≈3,08dm2

Retningsvektoren til grenen er parallell med planet — linja og planet har ingen felles punkt.

LøsningsforslagKI-generert

Vi undersøker om noen av vinklene er større enn 90° ved å beregne skalarproduktet mellom sidene som møtes i hvert hjørne. En vinkel er stump dersom og bare dersom skalarproduktet er negativt.

Vi setter opp vektorene mellom hjørnene:

AB→=B−A=(2,3,0)
AC→=C−A=(1,4,1)
BA→=A−B=(−2,−3,0)
BC→=C−B=(−1,1,1)
CA→=A−C=(−1,−4,−1)
CB→=B−C=(1,−1,−1)

Vinkel ved A:

AB→⋅AC→=2⋅1+3⋅4+0⋅1=2+12+0=14>0

Vinkelen ved A er akutt.

Vinkel ved B:

BA→⋅BC→=(−2)(−1)+(−3)(1)+0⋅1=2−3+0=−1<0

Vinkelen ved B er stump, altså større enn 90°.

Vinkel ved C:

CA→⋅CB→=(−1)(1)+(−4)(−1)+(−1)(−1)=−1+4+1=4>0

Vinkelen ved C er akutt.

Vi kan beregne den eksakte vinkelen ved B:

cos⁡B=BA→⋅BC→|BA→|⋅|BC→|=−113⋅3=−139≈−0,160
B≈99,2°

Konklusjon: Vinkelen ved B er større enn 90°.

Arealet av trekant ABC beregner vi med kryssprodukt-formelen:

Areal=12|AB→×AC→|

Vi beregner kryssproduktet:

AB→×AC→=|𝐢𝐣𝐤230141|
=𝐢(3⋅1−0⋅4)−𝐣(2⋅1−0⋅1)+𝐤(2⋅4−3⋅1)
=𝐢(3)−𝐣(2)+𝐤(5)=(3,−2,5)

Lengden av kryssproduktet:

|AB→×AC→|=32+(−2)2+52=9+4+25=38

Arealet blir:

Areal=382≈3,08dm2

Vi skal vise at grenen (linja gjennom D(3,7,3) og E(2,3,2)) aldri treffer bordplaten (planet gjennom A, B og C).

Steg 1: Finn planlikningen for bordplaten.

Fra deloppgave b) vet vi at 𝐧=AB→×AC→=(3,−2,5) er normalvektor til planet. Siden A(0,0,0) ligger i planet, blir planlikningen:

3x−2y+5z=0

Steg 2: Parametriser grenen.

Retningsvektoren til grenen er:

DE→=E−D=(2−3,3−7,2−3)=(−1,−4,−1)

Et punkt på grenen: (x,y,z)=(3−s,7−4s,3−s) for s∈ℝ.

Steg 3: Sett inn i planlikningen.

3(3−s)−2(7−4s)+5(3−s)
=9−3s−14+8s+15−5s
=(9−14+15)+(−3+8−5)s
=10+0⋅s=10

Siden koeffisienten foran s er 0, er uttrykket konstant lik 10 for alle s. Ligningen 10=0 har ingen løsning.

Det betyr at DE→⋅𝐧=(−1)(3)+(−4)(−2)+(−1)(5)=−3+8−5=0, altså er retningsvektoren til grenen vinkelrett på normalvektoren til planet. Dermed er grenen parallell med bordplaten.

Siden D ikke ligger i planet (3⋅3−2⋅7+5⋅3=9−14+15=10≠0), ligger grenen i sin helhet utenfor planet.

Avstanden fra et vilkårlig punkt på grenen til bordplaten er konstant:

d=|10|38=1038≈1,62dm

Konklusjon: Grenen er parallell med bordplaten og aldri treffer den.

Sensorveiledning

Oppgaven gir til sammen 6 poeng

2 poeng

Kandidater som finner vektorene, kan få 1 poeng.

2 poeng

1 poeng for å regne ut riktig vektorprodukt og 1 poeng for å finne arealet. Kandidaten kan få full uttelling selv om enhet utelates i svaret, men det kan tas med i helhetsvurderingen.

2 poeng

Kandidater som har en god strategi, men ikke kommer fram til riktig svar kan få 1 poeng. Kandidater som viser at greina er parallell med bordplata, men ikke sjekker om den ligger i bordplata kan få full uttelling.

Forstå oppgaven med en KI

Du får en ferdig tekst du limer inn i den KI-chatboten du bruker. Teksten inneholder oppgaven og en instruks om at chatboten skal hjelpe deg å tenke selv — stille spørsmål, gi ett hint av gangen og la deg gjøre regningen.

Anbefalt. Chatboten får beskjed om å bruke det til å veilede deg riktig vei — ikke til å røpe svaret. Du kan slå det av hvis du vil være helt sikker på at ingenting lekker.

Hva du bør vite
  • Ingenting sendes herfra. Teksten kopieres bare til utklippstavla på enheten din. Det du limer inn i en chatbot, går til den tjenesten — og de har sine egne regler for hva de lagrer.
  • Ikke lim inn personopplysninger — navn, skole eller noe annet om deg selv eller andre. Oppgaveteksten holder.
  • KI kan ta feil, også i matematikk. Sjekk alltid mot løsningsforslaget her på siden.
  • Er du usikker på om du har lov til å bruke KI på skolearbeidet ditt, spør læreren din først.

Tastatursnarveier

Navigasjon

⌘K / Ctrl+K
Åpne søk
G F
Gå til Fag
G E
Gå til Eksamener
G T
Gå til Temaer
G K
Gå til Kompetansemål
G H
Hjem
?
Vis snarveier

I oppgave

←/→ · J/K
Forrige / neste oppgave
0
Marker som ikke prøvd
1
Marker som prøvd
2
Marker som trenger hjelp
3
Marker som ferdig
S
Vis / skjul løsningsforslag
A
Legg til i liste
N
Skriv notat
Esc
Tilbake / avslutt