Vendetangent og arealforhold for kubikkfunksjon

Del 2, alle hjelpemidler

Vendetangent og arealforhold for kubikkfunksjon

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

Funksjonen f er gitt ved

f(x)=x(x2−4)

Skissen nedenfor viser grafen til f sammen med vendetangenten t i punktet B(0,0). Punktet A har koordinatene (−2,0). Punktet C er skjæringspunktet mellom linjen t og linjen x=−2. Punktet D er toppunktet på grafen til f.

Graf av f(x)=x(x²-4) med vendetangent og punktene A, B, C, D

Hjelpemiddelkrav: Krever PC

Bruk graftegner til å tegne grafen til f sammen med vendetangenten og punktene A, B, C og D.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Bestem forholdet mellom arealene av trekantene ABC og ABD.

Vi ser nå på det generelle uttrykket

g(x)=x⋅(x2−r2),r>0

Punktene E, F, G og H er definert ved at

  • E er venstre nullpunkt
  • F er origo
  • G er skjæringspunktet mellom vendetangenten og den vertikale linjen gjennom E
  • H er toppunktet på grafen til g
Hjelpemiddelkrav: For hånd

Bruk CAS til å vise at forholdet mellom arealene av trekantene EFG og EFH er uavhengig av r.

Fasit

Se graf i løsningsforslaget.

Areal(ABC)Areal(ABD)=332

Forholdet er 332 uansett verdi av r — uavhengig av r.

LøsningsforslagKI-generert

Vi taster inn funksjonen f(x)=x3−4x i et graftegningsverktøy. Vendepunktet til f finner vi ved å løse f′′(x)=6x=0, som gir x=0. Siden f(0)=0 er vendepunktet B(0,0), som stemmer med oppgaveteksten.

Stigningstallet til vendetangenten t er f′(0), der f′(x)=3x2−4. Det gir f′(0)=−4, så vendetangenten er

t(x)=−4x

Punktet C er skjæringen mellom t og linjen x=−2: t(−2)=−4⋅(−2)=8, altså C(−2,8).

Punktet D er toppunktet til f. Vi løser f′(x)=3x2−4=0, som gir x=±23. Siden f vokser for x<−23 og avtar for −23<x<23, er toppunktet ved x=−23, med f(−23)=1639. Altså D(−233,1639)≈(−1,15,3,08).

Grafen med vendetangenten og punktene A, B, C og D er tegnet under.

Graf av f med vendetangent og punktene A, B, C, D

Trekant ABC har hjørner A(−2,0), B(0,0) og C(−2,8). Siden AB ligger på x-aksen og AC er loddrett (x=−2), står de vinkelrett på hverandre, med |AB|=2 og |AC|=8. Da er

Areal(ABC)=12⋅2⋅8=8

Trekant ABD har samme grunnlinje AB (på x-aksen, lengde 2). Høyden er den loddrette avstanden fra D til x-aksen, altså y-koordinaten til D, som er 1639. Da er

Areal(ABD)=12⋅2⋅1639=1639

Forholdet mellom arealene blir

Areal(ABC)Areal(ABD)=81639=332≈2,60

Dette er bekreftet med CAS under.

CAS-utregning av arealforholdet ABC:ABD

Vi setter opp de samme punktene for det generelle uttrykket g(x)=x(x2−r2)=x3−r2x, r>0.

Vendepunktet er origo F(0,0) (siden g′′(x)=6x=0 gir x=0), og vendetangenten har stigningstall g′(0)=−r2, altså tg(x)=−r2x.

E, venstre nullpunkt, er E(−r,0). Da blir G=(−r,tg(−r))=(−r,r3).

Toppunktet H finner vi ved g′(x)=3x2−r2=0, som gir x=−r3 (toppunktet, av samme grunn som i a)), med g(−r3)=2r339.

Med samme resonnement som i b) (rett vinkel i E, felles grunnlinje EF av lengde r) blir

Areal(EFG)=12r⋅r3=12r4Areal(EFH)=12r⋅2r339=39r4

CAS forenkler forholdet til

Areal(EFG)Areal(EFH)=332

Se utregningen under — r4 forkortes bort, så forholdet er det samme 332 som i b), uavhengig av r. Dette viser at forholdet mellom arealene av trekantene EFG og EFH er uavhengig av r.

CAS-utregning som viser forholdet EFG:EFH er uavhengig av r

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