Tetraeder og plan med arealsetning i rommet
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 koordinatsystem har vi punktene , , og .
Tegn punktene i et koordinatsystem. Finn avstanden fra til .
Finn , og bruk svaret til å finne volumet av tetraederet .
En arealsetning oppkalt etter Pytagoras sier at:
Her betyr arealet av trekanten . Tilsvarende gjelder for leddene på høyre side.
Regn ut de fire arealene, og kontroller at arealsetningen stemmer i dette tilfellet.
Planet går gjennom punktene , og .
Bestem likningen til planet .
Et annet plan er gitt ved
Finn vinkelen mellom planene og .
Vi lar nå punktet få koordinatene . Vi antar at .
Forklar at likningen til planet da kan skrives på formen
Finn likningen for det planet som nærmer seg til når . Hva kan du si om dette planet?
Fasit
Se utledning under.
(vertikalplan gjennom linjen , parallelt med -aksen)
LøsningsforslagKI-generert
Punktene , , og ligger på hver sin akse i koordinatsystemet — på -aksen, på -aksen og på -aksen.
Avstanden fra til finner vi med avstandsformelen i rommet:
Vi finner vektorene og :
Kryssproduktet regnes ut komponentvis:
Dette er kontrollert i GeoGebra CAS ved at og (se sjekk1, sjekk2 i utklippet), som bekrefter at står normalt på begge vektorene.
Volumet av tetraederet finner vi ved formelen
der . Da blir

Arealet av trekant er halve lengden av kryssproduktet fra b):
De tre andre trekantene ligger i koordinatplanene, og kantene , , står parvis normalt på hverandre (de ligger langs hver sin akse). Da er arealene rett og slett halvparten av produktet av de to katetene:
Vi kontrollerer arealsetningen (se sjekk i utklippet over):
Siden begge sidene gir , stemmer arealsetningen i dette tilfellet.
Vektoren fra b) står normalt på planet , siden den står normalt på to vektorer i planet. Planlikningen blir da
I GeoGebra CAS-utklippet over er dette kontrollert ved å sette inn , og i uttrykket (planeA, planeB, planeC) — alle tre gir , så planet går gjennom alle punktene. Deler vi likningen på , ser vi at planet også kan skrives på skjæringsform
som stemmer med at skjærer aksene i , og .
Normalvektoren til er , og normalvektoren til er .
Vinkelen mellom planene finner vi via vinkelen mellom normalvektorene:
Dette er regnet ut i GeoGebra CAS (cosv, vinkel i utklippet over). Numerisk gir dette
Nå er med . Vektorene fra blir
og kryssproduktet er
Denne vektoren er normal til , så planlikningen blir
Siden kan vi dele hele likningen på :
som var det som skulle vises.
I likningen er , og faste for hvert punkt i rommet, mens . Da går leddet for enhver fast verdi av , og likningen nærmer seg
Dette er likningen for et plan der ikke inngår i det hele tatt. Det betyr at planet inneholder alle punkter der ligger på linjen i -planet — altså linjen gjennom og — for enhver verdi av .
Geometrisk betyr dette at når flyttes stadig lenger ut langs -aksen, dreier planet seg om linjen og nærmer seg det vertikale planet gjennom som står parallelt med -aksen (og dermed normalt på -planet).