Rett prisme med minimalt overflateareal

Del 2, alle hjelpemidler

Rett prisme med minimalt overflateareal

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

Vi har et rett prisme der lengden av grunnflaten er fire ganger så stor som bredden. Volumet er 200 cm3. Vi setter bredden lik x cm. Se skissen.

Rett prisme med bredde x, lengde 4x og høyde h

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Vis at h=50x2

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Vis at overflaten O av prismet kan skrives O(x)=500x+8x2

I oppgave 1 a) i Del 1 viste du at O′(x)=−500+16x3x2.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bruk den deriverte til å finne den minste overflaten O som prismet kan ha. Hva er lengden, bredden og høyden nå?

Vi har et annet rett prisme der lengden av grunnflaten er tre ganger så stor som bredden. Volumet er 200 cm3.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Finn den minste overflaten som dette prismet kan ha.

Fasit

Vist i løsningsforslaget.

Vist i løsningsforslaget.

Omin=15043≈238,1cm2, med x≈3,15cm, lengde ≈12,60cm og høyde ≈5,04cm.

Omin=401803≈225,8cm2

LøsningsforslagKI-generert

Prismet har grunnflate med bredde x og lengde 4x, og høyde h. Volumet er

V=lengde⋅bredde⋅høyde=4x⋅x⋅h=4x2h

Siden volumet er 200cm3, får vi

4x2h=200⇒h=2004x2=50x2

h=50x2

Overflaten av et rett prisme (boks) med sider 4x, x og h består av tre par like sider:

O=2⋅(4x⋅x)+2⋅(4x⋅h)+2⋅(x⋅h)=8x2+8xh+2xh=8x2+10xh

Setter inn h=50x2 fra a):

O(x)=8x2+10x⋅50x2=8x2+500x

O(x)=500x+8x2

Vi bruker den oppgitte deriverte O′(x)=−500+16x3x2. Vi løser O′(x)=0 i GeoGebra CAS.

Løsning av O'(x)=0 og forenkling av minste overflate, del c og d

O′(x)=0⇒16x3=500⇒x=5232≈3,15

Siden O′(x)<0 for x mindre enn denne verdien og O′(x)>0 for x større, er dette et minimum.

Numerisk (se utklipp) gir dette

O(x)≈238,11cm2,h=50x2≈5,04cm,4x≈12,60cm

Numerisk kontroll av overflate, høyde og lengde for del c

Eksakt kan minste overflate skrives Omin=15043cm2 (se forenkling i første utklipp).

Den minste overflaten er

Omin=15043≈238,1cm2

og da er bredden x≈3,15cm, lengden 4x≈12,60cm og høyden h≈5,04cm.

Nå er lengden 3x i stedet for 4x. Volumet gir

3x⋅x⋅h=200⇒h=2003x2

Overflaten blir

O(x)=2⋅(3x⋅x)+2⋅(3x⋅h)+2⋅(x⋅h)=6x2+8xh=6x2+16003x

Vi deriverer og løser O′(x)=0 i CAS (se utklipp over):

O′(x)=12x−16003x2=0⇒x=215033≈3,54

Dette er et minimum av samme grunn som i c). Numerisk kontroll:

O(x)≈225,85cm2,h=2003x2≈5,31cm,3x≈10,63cm

Numerisk kontroll av overflate, høyde og lengde for del d

Eksakt forenkles minste overflate til Omin=401803cm2 (se forenkling i første utklipp).

Den minste overflaten dette prismet kan ha, er

Omin=401803≈225,8cm2

Dette er mindre enn i c) — når lengden er tre ganger bredden i stedet for fire ganger, blir formen på prismet «nærmere en terning», og overflatearealet for et gitt volum blir mindre.

Sensorveiledning

Oppgaven gir til sammen 7 poeng

2 poeng

For å få full uttelling må elevene dokumentere at O har et bunnpunkt når O′(x)=0, enten ved fortegnslinje eller ved grafisk fremstilling av den deriverte.

2 poeng

Elevene må etablere uttrykket for overflaten. Løsningen videre kan gå som ovenfor (uten at dokumentasjon av bunnpunkt kreves), eller ved å bruke digitale verktøy.

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