Trappeformet søylefigur og riemannsummer

Del 2, alle hjelpemidler

Trappeformet søylefigur og riemannsummer

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

En figur består av n søyler med kvadratiske ruter med side 1n. Den første søylen inneholder én rute, den andre to ruter, og så videre. Søyle nummer n inneholder n ruter.

Figuren nedenfor er tegnet for n=5

Trappeformet søylefigur med n=5 søyler

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Bestem arealet av figuren ovenfor.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Forklar at det samlede arealet av n søyler er

Sn=1⋅(1n)2+2⋅(1n)2+3⋅(1n)2+⋯+n⋅(1n)2

Vis at summen av rekken kan skrives Sn=n+12n

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Bruk rekken til å bestemme S5. Kommenter svaret.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Vis at limn→∞⁡Sn=12

Bruk også et geometrisk resonnement til å begrunne at svaret er riktig.

Fasit

A=35

Sn=n+12n

S5=35=0,6

limn→∞⁡Sn=12

LøsningsforslagKI-generert

For n=5 har hver rute sidelengde 15, altså areal (15)2=125.

Søylene inneholder henholdsvis 1,2,3,4 og 5 ruter, til sammen

1+2+3+4+5=15 ruter

Arealet av figuren blir dermed

A=15⋅125=1525=35

A=35

Hver rute har areal (1n)2, og søyle nummer k inneholder k ruter. Det samlede arealet av alle n søylene blir derfor summen av arealene til hver søyle:

Sn=1⋅(1n)2+2⋅(1n)2+⋯+n⋅(1n)2=(1n)2∑k=1nk

Vi bruker formelen for summen av de n første naturlige tallene,

∑k=1nk=n(n+1)2

og setter inn:

Sn=1n2⋅n(n+1)2=n(n+1)2n2=n+12n

Vi bekrefter dette med CAS i GeoGebra:

CAS-verifikasjon av S_n og S_5

Sn=n+12n

Vi setter n=5 inn i formelen fra b):

S5=5+12⋅5=610=35=0,6

Dette stemmer overens med arealet vi fant direkte ved opptelling i a), som det skal.

S5=35

Algebraisk:

limn→∞⁡Sn=limn→∞⁡n+12n=limn→∞⁡n(1+1n)2n=limn→∞⁡1+1n2=1+02=12

limn→∞⁡Sn=12

Geometrisk resonnement:

Trappefiguren ligger inni kvadratet ABCD med side 1, og «trappen» følger diagonalen fra A til C. Når n blir stor, blir hver rute svært liten, og trappetrinnene ligger nesten oppå linjestykket AC. Trappefiguren nærmer seg dermed den rettvinklede trekanten ABC med kateter lik 1, som har areal

12⋅1⋅1=12

Dette stemmer med grenseverdien 12 vi fant algebraisk, og gir en geometrisk begrunnelse for at Sn→12 når n→∞.

Sensorveiledning

Oppgaven gir til sammen 6 poeng

2 poeng

For å finne summen kreves begrunnelse for at det er en aritmetisk rekke.

1 poeng

Kommentaren bør nevne at S5 er lik svaret fra oppgave a).

2 poeng

Når n→∞, vil «hypotenusen» i figuren nærme seg den rette linja AC. Summen av arealene til rektanglene vil derfor gå mot arealet av △ABC, som er 12.

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