Trapes innskrevet i halvsirkel med optimering

Del 2, alle hjelpemidler

Trapes innskrevet i halvsirkel med optimering

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

Trapes ABCD innskrevet i halvsirkel med radius 1

Figuren ovenfor viser et trapes ABCD som er innskrevet i en halvsirkel med radius 1.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Forklar at arealet F av trapeset er gitt ved

F(v)=(1+cos⁡v)sin⁡v

Hvilke verdier kan v ha?

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bestem ∠v ved regning slik at arealet av trapeset blir størst mulig. Bestem arealet av det største trapeset.

Fasit

F(v)=(1+cos⁡v)sin⁡v, der v∈⟨0,π2⟩

v=π3=60°, med maksimalt areal F=334≈1,30

LøsningsforslagKI-generert

Halvsirkelen har radius 1 og sentrum i origo O. Punktet A ligger i (−1,0) og B i (1,0), slik at AB er diameteren i halvsirkelen, med lengde |AB|=2.

Punktet C ligger på sirkelen og danner vinkelen v med x-aksen, sett fra O. Siden radius er 1, gir enhetssirkelen at

C=(cos⁡v,sin⁡v)

Punktet D er speilingen av C om y-aksen (trapeset er symmetrisk), altså

D=(−cos⁡v,sin⁡v)

Dermed er DC parallell med AB (begge er horisontale), og lengden av DC er

|DC|=2cos⁡v

Høyden i trapeset er avstanden mellom de to parallelle linjene, altså y-koordinaten til C og D:

h=sin⁡v

Arealet av et trapes er 12 ganger summen av de parallelle sidene, ganger høyden:

F(v)=12(|AB|+|DC|)⋅h=12(2+2cos⁡v)sin⁡v=(1+cos⁡v)sin⁡v

For at C og D skal ligge i første/andre kvadrant og trapeset skal være et ekte (ikke-degenerert) trapes, må v ligge strengt mellom 0 og π2:

v∈⟨0,π2⟩

Vi skal finne det v som gir størst areal, altså maksimumspunktet til F(v)=(1+cos⁡v)sin⁡v på intervallet ⟨0,π2⟩.

Vi deriverer med produktregelen:

F′(v)=−sin⁡v⋅sin⁡v+(1+cos⁡v)cos⁡v=cos⁡v+cos2⁡v−sin2⁡v

CAS-utregningen i GeoGebra bekrefter uttrykket og forenkler det ved å bruke sin2⁡v=1−cos2⁡v:

CAS-utregning av F'(v), likningsløsning og F(π/3)

F′(v)=2cos2⁡v+cos⁡v−1

Vi setter F′(v)=0 og løser med hjelpemiddel. Med u=cos⁡v gir dette andregradslikningen 2u2+u−1=0, som har løsningene u=12 og u=−1. Siden v∈⟨0,π2⟩ er kun cos⁡v=12 aktuell, som gir

v=π3=60°

Grafen til F bekrefter at dette er et toppunkt (maksimum) på intervallet:

Graf av F(v) med maksimumspunkt

Arealet i dette punktet er

F(π3)=(1+cos⁡π3)sin⁡π3=(1+12)⋅32=334≈1,30

Trapeset får størst areal når v=π3=60°, og det største arealet er F=334≈1,30.

Sensorveiledning

Oppgaven gir til sammen 4 poeng

2 poeng

Hjørnene i trapeset har rekkefølgen ABCD. Dette gir 0<v<π2.

2 poeng

Både eksakt og tilnærmet verdi for arealet anses som fullgodt.

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