Likebeint trekant innskrevet i sirkel areal og optimering

Del 2, alle hjelpemidler

Likebeint trekant innskrevet i sirkel areal og optimering

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

Du skal besvare enten Alternativ I eller Alternativ II. De to alternativene er likeverdige ved vurderingen.

Alternativ II

Figuren nedenfor viser en likebeint trekant ABC innskrevet i en sirkel med sentrum S og radius 1. Linjestykket CD er en høyde i trekanten. Vi setter SD=x.

Likebeint trekant ABC innskrevet i enhetssirkel

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Forklar at arealet F av trekanten ABC er gitt ved

F(x)=(1+x)1−x2
Hjelpemiddelkrav: For hånd

Tegn grafen til F. Bruk grafen til å finne det største arealet av trekanten ABC.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Vis at x=12 er en løsning av likningen F′(x)=0. Kommenter svaret.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Regn ut lengden av sidene i trekanten ABC når x=12. Kommenter svaret.

Fasit

Utledning, se løsningsforslag.

Fmax⁡≈1,30

x=12

AB=BC=AC=3, trekanten er likesidet.

LøsningsforslagKI-generert

Siden S er sentrum i sirkelen og C ligger på sirkelen, er SC=1 (radius). Punktene C, S og D ligger på samme linje (høyden fra C), så

CD=SC+SD=1+x

Trekanten SDB er rettvinklet i D, med hypotenus SB=1 (radius) og katet SD=x. Pytagoras gir

DB=SB2−SD2=1−x2

Fordi trekanten ABC er likebeint med CD som høyde og midtnormal på grunnlinjen AB, er D midtpunktet på AB, så

AB=2⋅DB=21−x2

Arealet av trekanten er da

F(x)=12⋅AB⋅CD=12⋅21−x2⋅(1+x)=(1+x)1−x2

Vi tegner grafen til F på det gyldige intervallet ⟨−1,1⟩ (for x=−1 eller x=1 blir trekanten degenerert). Vi bruker CAS til å finne toppunktet på grafen med Extremum(f, -1, 1).

Løsning i GeoGebra CAS

Av skjermbildet (rad 5) ser vi at toppunktet er

(12,334)≈(0,5;1,30)

Det største arealet av trekanten ABC er altså

Fmax⁡=334≈1,30

Vi deriverer F(x)=(1+x)1−x2 ved produktregelen, med u=1+x og v=1−x2:

F′(x)=1−x2+(1+x)⋅−x1−x2=(1−x2)−x(1+x)1−x2=1−x−2x21−x2

Dette stemmer med CAS-utregningen i skjermbildet over (rad 2). Vi setter F′(x)=0, som krever at telleren er null:

1−x−2x2=0⇔2x2+x−1=0
x=−1±1+84=−1±34⇒x=12∨x=−1

Løsningen x=−1 ligger på randen av definisjonsområdet (der trekanten er degenerert, og F′ ikke er definert), så x=12 er den gyldige løsningen. Dette bekreftes av CAS i skjermbildet over (rad 3).

Kommentar: x=12 er nettopp x-verdien til toppunktet vi leste av grafen i b), altså det stasjonære punktet som gir maksimalt areal.

Vi setter x=12 inn i uttrykkene fra a):

CD=1+x=32
DB=1−x2=1−14=34=32AB=2⋅DB=3

Siden trekanten BDC er rettvinklet i D, gir Pytagoras siden BC:

BC=DB2+CD2=34+94=3

Av symmetri er AC=BC=3. Dermed er

AB=BC=AC=3

Kommentar: Alle sidene er like lange, så den likebeinte trekanten med størst areal er faktisk likesidet. Dette stemmer med resultatet i b), der F(1/2)=334 (se skjermbildet, rad 4).

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