To baller på bord – geometri og konstruksjon

Del 2, alle hjelpemidler

To baller på bord – geometri og konstruksjon

To baller som ligger inntil hverandre på et bord

Bildet viser to baller som ligger inntil hverandre. Ballene har radiene R og r. Berøringspunktet mellom ballene og bordet kalles henholdsvis A og B. Berøringspunktet mellom ballene kalles C.

I denne oppgaven skal vi undersøke egenskaper ved △ABC.

Figur 1 – snitt gjennom sentrene M og N

Figur 1 viser et snitt gjennom sentrene i ballene, M og N.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Forklar at ∠BAM=∠NBA=90°, og at ∠MNB=180°−∠AMC.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Vis at AB=2Rr. (Tips: Bruk Pythagoras’ setning.)

Vi setter ∠AMC=v, ∠BCN=u og ∠ACM=w.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Vis at u+w=90°, og at ∠ACB=90°.

I resten av oppgaven ser vi på to andre sirkler med R=4 cm og r=1 cm.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Bruk b) til å finne lengden av AB.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Konstruer med passer og linjal figur 1 med R=4 cm og r=1 cm. Skriv en forklaring til konstruksjonen.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Slå en halvsirkel med AB som diameter. Forklar hvorfor denne halvsirkelen går gjennom C.

Fasit

∠BAM=∠NBA=90°,∠MNB=180°−∠AMC

AB=2Rr

u+w=90°,∠ACB=90°

AB=4cm

Se konstruksjonsbeskrivelse

Følger av Thales’ setning (omvendt)

LøsningsforslagKI-generert

Bordet er tangentplan til begge kulene. I snittet gjennom sentrene M og N (figur 1) står derfor radiene MA og NB normalt på bordlinja AB i berøringspunktene A og B:

∠BAM=∠NBA=90°.

Siden MA og NB begge står normalt på AB, er MA∥NB. Firkanten AMNB er dermed et rettvinklet trapes, og vinkelsummen i en firkant er 360°:

∠A+∠AMN+∠MNB+∠B=360°
90°+∠AMN+∠MNB+90°=360°
∠AMN+∠MNB=180°.

Berøringspunktet C mellom de to kulene ligger på linjestykket MN (linja gjennom sentrene), så ∠AMN=∠AMC. Dermed

∠MNB=180°−∠AMC.

Trekk en linje gjennom N parallelt med AB, og la P være skjæringspunktet med AM. Siden NP∥AB og AM⟂AB, er NP⟂AM, altså er ∠NPM=90°. Firkanten APNB har rette vinkler i A, P og B, og er dermed et rektangel:

AP=NB=r,PN=AB.

Da er

MP=MA−AP=R−r.

Siden C ligger på MN med MC=R og CN=r, er

MN=MC+CN=R+r.

Pythagoras’ setning i den rettvinklede trekanten MPN (rett vinkel i P) gir

MN2=MP2+PN2
(R+r)2=(R−r)2+AB2
AB2=(R+r)2−(R−r)2=4Rr
AB=2Rr.

Siden MA=MC=R (begge er radien til den store kulen), er trekant AMC likebeint med toppvinkel ∠AMC. Grunnvinklene er like, så

∠MAC=∠MCA=w⇒∠AMC=180°−2w.

Tilsvarende er NB=NC=r, så trekant BNC er likebeint med toppvinkel ∠BNC og grunnvinkler

∠NBC=∠NCB=u⇒∠BNC=180°−2u.

Fordi M, C, N ligger på linje, er strålen NM den samme som strålen NC forlenget, slik at ∠MNB=∠BNC=180°−2u.

Fra a) vet vi at ∠MNB=180°−∠AMC. Setter vi inn uttrykkene for ∠AMC og ∠BNC, får vi

180°−2u=180°−(180°−2w)
180°−2u=2w
u+w=90°.

Siden M, C, N ligger på linje, deler strålene CA og CB den rette linjevinkelen ∠MCN=180° i tre deler:

∠MCA+∠ACB+∠BCN=180°
w+∠ACB+u=180°
∠ACB=180°−(u+w)=180°−90°=90°.

Vi bruker resultatet fra b) med R=4cm og r=1cm:

AB=2Rr=24⋅1=2⋅2=4cm.

Vi konstruerer figur 1 med passer og linjal, og bruker at AB=4cm (fra d):

  1. Tegn en rett linje (bordlinja), og merk av punktet A på den.
  2. Konstruer normalen til linja i A (standard passer-konstruksjon: slå to buer med samme radius om A på hver side, deretter to nye buer fra disse skjæringspunktene som skjærer hverandre over/under linja).
  3. Slå en sirkelbue om A med radius R=4cm; merk skjæringspunktet med normalen som M.
  4. Slå en sirkelbue om A med radius AB=4cm langs bordlinja; merk punktet B.
  5. Konstruer normalen til bordlinja i B, på samme side som M.
  6. Slå en sirkelbue om B med radius r=1cm; merk skjæringspunktet med normalen som N.
  7. Tegn linjestykket MN. Kontroller at MN=R+r=5cm (siden AB2+(R−r)2=42+32=5, stemmer dette med Pythagoras i trekant MPN fra b).
  8. Slå en bue om M med radius R=4cm som skjærer MN; dette skjæringspunktet er C (kontroller at NC=1cm).
  9. Tegn trekant ABC ved å forbinde A, B og C med rette linjer.

Dette gir en figur som er formlik med figur 1 i oppgaveteksten, med de riktige lengdene R=4cm, r=1cm og AB=4cm.

I c) viste vi at ∠ACB=90°. Dette betyr at C ser linjestykket AB under en rett vinkel. Ifølge den omvendte Thales-setningen ligger da C på sirkelen som har AB som diameter. Dermed går halvsirkelen med AB som diameter gjennom C.

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