Innskrevne kvadrater geometrisk rekke og spiralareal

Del 2, alle hjelpemidler

Innskrevne kvadrater geometrisk rekke og spiralareal

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

I et kvadrat med side 1 er det innskrevet et annet kvadrat med hjørner midt på sidene i det første kvadratet. I det andre kvadratet er det innskrevet et tredje kvadrat med hjørner midt på sidene i det andre kvadratet. Slik fortsetter det i en uendelig prosess. Se figur 1 nedenfor.

Vi lar A1,A2,A3,… være en følge av arealer av rettvinklede trekanter. Disse danner en blå «spiral». Se figur 2 nedenfor.

Figur 1: Innskrevne kvadrater Figur 2: Blå spiralareal

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Vis at arealene A1,A2,A3,… danner en uendelig, geometrisk og konvergent tallfølge.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bestem summen av rekken A1+A2+A3+… på to måter:

  • ved hjelp av relevante formler
  • ved et geometrisk resonnement.
Fasit

An=18⋅(12)n−1 er en geometrisk følge med k=12, |k|<1⇒ konvergent.

s=14

LøsningsforslagKI-generert

Kvadrat nummer 1 har side s1=1. Kvadrat nummer 2 lages ved å trekke linjer mellom midtpunktene på sidene i kvadrat 1. Sidelengden i kvadrat 2 blir da (Pytagoras på en halv side):

s2=(12)2+(12)2=12⋅s1

Siden hvert nytt kvadrat lages på nøyaktig samme måte ut fra det forrige, er dette en fast skaleringsfaktor for hvert steg:

sn+1=12⋅sn⇒sn=1⋅(12)n−1

Overgangen fra kvadrat n til kvadrat n+1 (der hjørnene i kvadrat n+1 ligger midt på sidene i kvadrat n) skjærer av fire kongruente, rettvinklede trekanter i hjørnene av kvadrat n. Hver av disse har katetlengde sn2, altså areal

Tn=12⋅sn2⋅sn2=sn28

Trekantene A1,A2,A3,… i figur 2 er nettopp én slik hjørnetrekant fra hvert steg (valgt slik at de danner en spiral rundt sentrum). Dermed er

An=Tn=sn28=18⋅[(12)n−1]2=18⋅(12)n−1

Dette er en geometrisk følge med startverdi a1=18 og kvotient

k=An+1An=12

som er konstant (uavhengig av n). Siden |k|=12<1, er den tilhørende uendelige, geometriske rekken A1+A2+A3+… konvergent.

Metode 1: Formel for sum av konvergent geometrisk rekke

Med a1=18 og k=12:

s=a11−k=181−12=1812=14

Kontrollert i GeoGebra CAS:

Sum av geometrisk rekke

Metode 2: Geometrisk resonnement

Trekantene A1,A2,A3,… er valgt slik at de danner én av fire kongruente spiraler i figuren — én spiral starter i hvert av de fire hjørnene til det ytterste kvadratet, og alle fire har samme form (de går over i hverandre ved en 90°-rotasjon om sentrum).

Siden kvadratene sn→0 når n→∞, vil de fire spiralene til sammen dekke hele det opprinnelige kvadratet med side 1, uten overlapp. Arealet til det opprinnelige kvadratet er 12=1, og på grunn av symmetrien (rotasjon 90°) har alle fire spiralene samme areal. Dermed er summen av arealet i vår spiral

s=14⋅1=14

som stemmer med svaret fra metode 1.

Svar: s=14

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