Innskrevne kvadrater geometrisk rekke og spiralareal
Lov på eksamen
- Kalkulator
- CAS
- Graftegner og regneark
- Lærebok, formelsamling og egne notater
Ikke åpent internett, kommunikasjon med andre eller kunstig intelligens.
Kan den løses uten PC?
Alle deloppgavene kan løses uten PC.
Fra 2027 er det bare kalkulator og skriftlige hjelpemidler på del 2. Vurderingen er gjort med KI og kan inneholde feil.
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 være en følge av arealer av rettvinklede trekanter. Disse danner en blå «spiral». Se figur 2 nedenfor.

Vis at arealene danner en uendelig, geometrisk og konvergent tallfølge.
Bestem summen av rekken på to måter:
- ved hjelp av relevante formler
- ved et geometrisk resonnement.
Fasit
er en geometrisk følge med , konvergent.
LøsningsforslagKI-generert
Kvadrat nummer 1 har side . 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):
Siden hvert nytt kvadrat lages på nøyaktig samme måte ut fra det forrige, er dette en fast skaleringsfaktor for hvert steg:
Overgangen fra kvadrat til kvadrat (der hjørnene i kvadrat ligger midt på sidene i kvadrat ) skjærer av fire kongruente, rettvinklede trekanter i hjørnene av kvadrat . Hver av disse har katetlengde , altså areal
Trekantene i figur 2 er nettopp én slik hjørnetrekant fra hvert steg (valgt slik at de danner en spiral rundt sentrum). Dermed er
Dette er en geometrisk følge med startverdi og kvotient
som er konstant (uavhengig av ). Siden , er den tilhørende uendelige, geometriske rekken konvergent.
Metode 1: Formel for sum av konvergent geometrisk rekke
Med og :
Kontrollert i GeoGebra CAS:

Metode 2: Geometrisk resonnement
Trekantene 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 -rotasjon om sentrum).
Siden kvadratene når , vil de fire spiralene til sammen dekke hele det opprinnelige kvadratet med side , uten overlapp. Arealet til det opprinnelige kvadratet er , og på grunn av symmetrien (rotasjon ) har alle fire spiralene samme areal. Dermed er summen av arealet i vår spiral
som stemmer med svaret fra metode 1.
Svar: