Parallelle plan tangent til kule og parameterframstilling

Del 2, alle hjelpemidler

Parallelle plan tangent til kule og parameterframstilling

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

I et koordinatsystem er det gitt et punkt P(5, −1, 4) og et plan

α: 2x−2y+z+2=0

Punktene A(0, 0, 4), B(2, 0, 0) og C(1, 1, 4) ligger i et annet plan β.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bestem likningen til β, og forklar at α∥β

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Regn ut avstanden mellom planene α og β.

Planene α og β er begge tangentplan til en kule. Sentrum S i kula og de to tangeringspunktene D og E ligger på en rett linje l gjennom punktet P. Se figurene nedenfor.

Kule tangent til to parallelle plan med linje gjennom tangentpunkter

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Sett opp en parameterframstilling for l.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bestem koordinatene til D og E.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bestem likningen til kula.

Fasit

β: 2x−2y+z−4=0, normalvektorene er parallelle

d=2

l: (x,y,z)=(5, −1, 4)+t⋅(2, −2, 1)

D(1, 3, 2),E(73, 53, 83)

(x−53)2+(y−73)2+(z−73)2=1

LøsningsforslagKI-generert

Vi finner en normalvektor til β ved å bruke to vektorer i planet, utspent av punktene A(0,0,4), B(2,0,0) og C(1,1,4):

AB→=(2, 0, −4),AC→=(1, 1, 0)

Normalvektoren nβ→ finnes med kryssproduktet:

nβ→=AB→×AC→=(0⋅0−(−4)⋅1, (−4)⋅1−2⋅0, 2⋅1−0⋅1)=(4, −4, 2)

Vi forkorter med 2: nβ→=(2, −2, 1).

Planlikningen finnes ved å sette inn punktet A(0,0,4):

2(x−0)−2(y−0)+1(z−4)=0⇒β: 2x−2y+z−4=0

Kontroll med B(2,0,0): 2⋅2−2⋅0+0−4=0 ✓, og med C(1,1,4): 2−2+4−4=0 ✓.

Normalvektoren til α: 2x−2y+z+2=0 er nα→=(2, −2, 1), altså den samme som nβ→. Siden planene har parallelle normalvektorer og ikke er identiske (ulik konstantledd), er

α∥β

Siden planene er parallelle, kan vi bruke avstandsformelen fra et punkt i det ene planet (f.eks. A(0,0,4)∈β) til det andre planet α:

d=|2⋅0−2⋅0+1⋅4+2|22+(−2)2+12=63=2

GeoGebra CAS bekrefter utregningen (se utklipp):

Avstand mellom planene

Avstanden mellom planene er d=2.

Siden l går gjennom tangeringspunktene og er vinkelrett på begge de parallelle planene, må retningsvektoren til l være normalvektoren n→=(2, −2, 1). Linjen går gjennom P(5, −1, 4), og parameterframstillingen blir

l: {x=5+2ty=−1−2tz=4+t

Punktene D og E er skjæringspunktene mellom l og henholdsvis α og β. Vi setter parameterframstillingen inn i planlikningene og løser med hensyn på t, med GeoGebra CAS:

Linje l og tangeringspunktene D og E

Skjæring med α:

2(5+2t)−2(−1−2t)+(4+t)+2=0⇒9t+18=0⇒t=−2
D=(5+2(−2), −1−2(−2), 4+(−2))=(1, 3, 2)

Skjæring med β:

2(5+2t)−2(−1−2t)+(4+t)−4=0⇒9t+12=0⇒t=−43
E=(5+2(−43), −1−2(−43), 4+(−43))=(73, 53, 83)

Tangeringspunktene er D(1, 3, 2) og E(73, 53, 83).

Siden kula er tangent til begge planene i D og E, og sentrum S ligger på linjen l gjennom begge tangeringspunktene, må S være midtpunktet på strekningen DE:

S=(1+732, 3+532, 2+832)=(53, 73, 73)

Radien er avstanden fra S til D (eller halve avstanden mellom planene, 22=1):

r=|SD|=(1−53)2+(3−73)2+(2−73)2=(23)2+(23)2+(13)2=1=1

Kulas likning blir dermed

(x−53)2+(y−73)2+(z−73)2=1
Sensorveiledning

Oppgaven gir til sammen 9 poeng

2 poeng

En likning har både en høyre- og venstreside. Ikke full uttelling hvis høyresiden mangler.

2 poeng

Bruk av avstandsformelen er en fullgod løsning.

2 poeng

Riktig sentrum er en forutsetning for å få 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