Optimal synsvinkel til bilde på vegg

Del 2, alle hjelpemidler

Optimal synsvinkel til bilde på vegg

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

Synsvinkel til bilde på vegg med geometrisk skisse

Et bilde har høyde CD=3,0 m. Bildet henger på en vegg slik at undersiden av bildet er 1,0 m over øyenivå hos personen i A (se skissen). Avstanden fra veggen til personen er AB=x.

På skissen er ∠DAC=α, ∠DAB=u og ∠CAB=v. Vi setter f(x)=tan⁡(α)=tan⁡(u−v)

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Bruk formlene for sin⁡(u−v) og cos⁡(u−v) til å vise at

tan⁡(u−v)=tan⁡u−tan⁡v1+tan⁡u⋅tan⁡v
Hjelpemiddelkrav: For hånd

Bruk a) til å vise at

f(x)=3xx2+4

Vi ønsker å bestemme avstanden x slik at synsvinkelen α blir størst mulig.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bestem største verdi for f(x) og tilhørende verdi for x.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bestem den største synsvinkelen α.

Fasit

tan⁡(u−v)=tan⁡u−tan⁡v1+tan⁡u⋅tan⁡v

f(x)=3xx2+4

f(x) har største verdi 34 for x=2

αmax⁡≈36,9°

LøsningsforslagKI-generert

Vi bruker subtraksjonsformlene

sin⁡(u−v)=sin⁡ucos⁡v−cos⁡usin⁡vcos⁡(u−v)=cos⁡ucos⁡v+sin⁡usin⁡v

Da er

tan⁡(u−v)=sin⁡(u−v)cos⁡(u−v)=sin⁡ucos⁡v−cos⁡usin⁡vcos⁡ucos⁡v+sin⁡usin⁡v

Vi deler telleren og nevneren på cos⁡ucos⁡v:

tan⁡(u−v)=sin⁡ucos⁡vcos⁡ucos⁡v−cos⁡usin⁡vcos⁡ucos⁡vcos⁡ucos⁡vcos⁡ucos⁡v+sin⁡usin⁡vcos⁡ucos⁡v=sin⁡ucos⁡u−sin⁡vcos⁡v1+sin⁡ucos⁡u⋅sin⁡vcos⁡v

Siden tan⁡u=sin⁡ucos⁡u og tan⁡v=sin⁡vcos⁡v, får vi

tan⁡(u−v)=tan⁡u−tan⁡v1+tan⁡u⋅tan⁡v

Punktet B er der den horisontale linja fra øyet til personen i A treffer veggen (øyenivå). Bunnkanten av bildet, D, er 1,0m over øyenivå, altså BD=1,0m. Toppkanten, C, ligger CD=3,0m høyere enn D, altså

BC=BD+DC=1,0+3,0=4,0m

I de rettvinklede trekantene ABD og ABC (rett vinkel i B) er

tan⁡u=tan⁡(∠DAB)=BDAB=4xtan⁡v=tan⁡(∠CAB)=BCAB=1x

Vi setter dette inn i formelen fra a):

f(x)=tan⁡(u−v)=tan⁡u−tan⁡v1+tan⁡u⋅tan⁡v=4x−1x1+4x⋅1x=3xx2+4x2=3x⋅x2x2+4
f(x)=3xx2+4

Vi deriverer f(x)=3xx2+4 med kvotientregelen og løser f′(x)=0, samt regner ut f(2), i GeoGebra CAS:

CAS-utregning av f'(x), nullpunkt og f(2)

Fra utklippet:

f′(x)=−3x2+12(x2+4)2=3(4−x2)(x2+4)2
f′(x)=0⇒x=−2 ∨ x=2

Siden x er en avstand, forkaster vi x=−2 og beholder x=2. For 0<x<2 er f′(x)>0 (voksende), og for x>2 er f′(x)<0 (avtagende), så x=2 gir et maksimum. Utklippet viser f(2)=34.

f(x) har størst verdi 34, for x=2m

Den største synsvinkelen finner vi ved αmax⁡=arctan⁡(f(2))=arctan⁡(34). Vi regner ut i GeoGebra CAS:

CAS-utregning av arctan(3/4) i radianer og grader

Utklippet viser arctan⁡(34)≈0,6435rad≈36,8699°.

αmax⁡≈36,9°

Dette betyr at personen ser bildet under størst mulig vinkel når hun står 2,0m fra veggen, og da er synsvinkelen omtrent 36,9°.

Sensorveiledning

Oppgaven gir til sammen 8 poeng

2 poeng

Ingen uttelling uten divisjon med cos⁡u⋅cos⁡v i teller og nevner.

3 poeng

Det er full metodefrihet i løsning av oppgaven.

1 poeng

Det bør bemerkes at α er størst når tan⁡α er størst.
Vinkelmål enten i grader eller radianer gir full uttelling.

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