Rektangel innskrevet under parabel areal og omkrets S1 H13

Del 2, alle hjelpemidler

Rektangel innskrevet under parabel areal og omkrets S1 H13

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

Figuren viser grafen til funksjonen f gitt ved

f(x)=6−12x2,Df=ℝ

Rektangel ABCD innskrevet under parabelgraf

Under grafen og over x-aksen er det skrevet inn et rektangel ABCD slik figuren viser. Punktene A og B ligger på x-aksen, og C og D ligger på grafen. Punktet B har førstekoordinaten x, der x>0.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Forklar at arealet F av rektangelet kan skrives som en funksjon av x gitt ved

F(x)=12x−x3

Bestem DF.

Hjelpemiddelkrav: Oppsett for hånd

Det fins to verdier av x som gjør at arealet av rektangelet blir lik 9. Bestem disse to verdiene.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bestem den verdien av x som gjør at arealet av rektangelet blir størst mulig. Hva blir det største arealet?

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bestem et uttrykk for omkretsen av rektangelet. Bestem den verdien av x som gjør at omkretsen av rektangelet blir størst mulig. Kommenter svaret.

Fasit

DF=⟨0,23⟩

x=21−32≈0,79ellerx=3

x=2,Fmaks=16

x=2,Omaks=16

LøsningsforslagKI-generert

Rektangelet er symmetrisk om y-aksen, siden f er en parabel med toppunkt på y-aksen. Punktet B har førstekoordinat x, der x>0, og da må A=(−x,0), B=(x,0), C=(x,f(x)) og D=(−x,f(x)).

Bredden av rektangelet er

AB=x−(−x)=2x

og høyden er

BC=f(x)=6−12x2

Arealet blir da

F(x)=2x⋅(6−12x2)=12x−x3

som er det som skulle vises.

For at rektangelet skal eksistere, må x>0 (gitt i oppgaveteksten) og høyden f(x)>0, det vil si

6−12x2>0⇒x2<12⇒x<23

Dermed er

DF=⟨0,23⟩

Vi løser likningen F(x)=9, altså 12x−x3=9, med CAS.

CAS-utregning

Se linje 2 i utklippet: CAS gir tre løsninger,

x=−21−32,x=21−32,x=3

Den første løsningen er negativ og ligger utenfor definisjonsmengden DF=⟨0,23⟩, og forkastes. De to andre løsningene ligger begge i DF (siden 23≈3,46), så

x=21−32≈0,79ellerx=3

For å finne arealet som gir størst areal, deriverer vi F(x)=12x−x3 og setter den deriverte lik null. Se linje 3 og 4 i utklippet:

F′(x)=12−3x2
F′(x)=0⇒x=−2ellerx=2

Siden x>0, forkaster vi x=−2. Vi har dermed kandidaten x=2, som ligger i DF. Siden F′(x)>0 for x<2 og F′(x)<0 for x>2 (innenfor DF), er x=2 et toppunkt for F, altså et maksimum.

Fra linje 5 i utklippet er

F(2)=16
x=2gir størst areal,Fmaks=16

Omkretsen av rektangelet er summen av alle fire sidene:

O(x)=2⋅2x+2⋅(6−12x2)=4x+12−x2=−x2+4x+12

Vi deriverer og setter den deriverte lik null. Se linje 7 og 8 i utklippet:

O′(x)=−2x+4
O′(x)=0⇒x=2

Siden O′(x)>0 for x<2 og O′(x)<0 for x>2, er x=2 et maksimumspunkt for O. Fra linje 9 i utklippet er

O(2)=16
x=2gir størst omkrets,Omaks=16

Kommentar: Det er verdt å legge merke til at det samme verdien av x, nemlig x=2, gir både størst areal og størst omkrets. Dette er ikke en generell egenskap ved rektangler innskrevet i en parabel, men en tilfeldighet som følger av de konkrete tallverdiene i akkurat denne funksjonen f(x)=6−12x2.

Sensorveiledning

Oppgaven gir til sammen 8 poeng

2 poeng

Kandidatene må argumentere for at det de finner virkelig er et toppunkt.

2 poeng

En god kommentar er at arealet og omkretsen er størst for samme x-verdi.

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