Kitsas riigieksam 2018, ülesanne 10: Parabool, sirge s ja viirutatud kujund
Joonisel on ruutfunktsiooni y=6x−x2−5 graafik ja y-teljega paralleelne sirge s, mis läbib parabooli haripunkti.
1.Koostage sirge s võrrand.
2.Arvutage viirutatud kujundi pindala.
Allikas: Matemaatika kitsas riigieksam 2018, ülesanne 10
Ülesande joonis
xys
Valemikaart: parabooli haripunkt
y=ax2+bx+c
xh=−2ab=2x1+x2
yh=f(xh)
Valemikaart: ruutvõrrandi lahendivalem
ax2+bx+c=0
x1;2=2a−b±b2−4ac
Valemikaart: põhilised integraalid
∫dx=x+C,∫xndx=n+1xn+1+C,n=−1
∫x1dx=ln∣x∣+C
∫exdx=ex+C,∫axdx=lnaax+C
∫sinxdx=−cosx+C,∫cosxdx=sinx+C
∫cos2x1dx=tanx+C
C on konstant
Valemikaart: määratud integraal ja pindala
∫abf(x)dx=F(b)−F(a)
F on f algfunktsioon: F′(x)=f(x)
S=∫ab(f(x)−g(x))dx,kui f(x)≥g(x) lo˜igul [a;b]
Sinu vastus
Proovi ise enne
Lahendus on peidus. Ava nii palju, kui parajasti vaja.
1. Vihje
2. 1. samm
3. Kogu lahendus
Vihje
Haripunkti esimene koordinaat on xh=−2ab. Viirutatud kujund on x-telje kohal parabooli nullkohast sirgeni s, seega on selle pindala määratud integraal.
1Samm 1Peidetud
1
Küsimus 1Samm 1: Leia parabooli haripunkt
Esimeses küsimuses on vaja haripunkti, sest sirge s läbib seda. Kirjutame funktsiooni kujul y=ax2+bx+c: y=−x2+6x−5, seega a=−1, b=6 ja c=−5.
Kirjutame haripunkti esimese koordinaadi valemi.
xh=−2ab
Asendame a=−1 ja b=6.
xh=−2⋅(−1)6=−−26=3
Teise koordinaadi saame funktsiooni väärtusest.
yh=6⋅3−32−5=18−9−5=4
Kirjutame haripunkti.
H(3;4)
xysH(3;4)
Kuna a=−1<0, avaneb parabool alla ja haripunkt on graafiku kõrgeim punkt. Sama tulemuse annab tuletis: y′=6−2x=0, kui x=3.
2Samm 2Peidetud
2
Küsimus 1Samm 2: Koosta sirge s võrrand
Sirge s on paralleelne y-teljega. Sellise sirge kõigil punktidel on sama x-koordinaat. Sirge läbib haripunkti H(3;4), seega on see x-koordinaat 3.
Kirjutame sirge võrrandi.
x=3
xysH(3;4)x=3
y-teljega paralleelsel (püstisel) sirgel ei ole tõusu, seega selle võrrandit ei saa kirjutada kujul y=kx+b. Võrrand on x=konstant.
3Samm 3Peidetud
3
Küsimus 2Samm 3: Leia parabooli nullkohad
Teises küsimuses on viirutatud kujund x-telje ja parabooli vahel. Vasakult piirab seda parabooli nullkoht, paremalt sirge s. Leiame nullkohad.
Võrdsustame funktsiooni nulliga.
6x−x2−5=0
Korrutame mõlemaid pooli arvuga −1 ja järjestame liikmed.
x2−6x+5=0
Kasutame lahendivalemit, kus a=1, b=−6 ja c=5.
x1;2=2⋅16±(−6)2−4⋅1⋅5=26±36−20=26±16=26±4
Arvutame mõlemad nullkohad.
x1=26−4=1,x2=26+4=5
xysH(3;4)153
Viirutatud kujund algab vasakpoolsest nullkohast x1=1 ja lõpeb sirgel s, kus x=3. Nullkoht x2=5 jääb sirgest paremale ja seda pole vaja.
4Samm 4Peidetud
4
Küsimus 2Samm 4: Kirjuta pindala integraalina
Pindala on funktsiooni määratud integraal lõigul [1;3].
S=∫13(6x−x2−5)dx
Lõigul [1;3] on parabool x-teljest kõrgemal (nullkohtade 1 ja 5 vahel on alla avaneva parabooli väärtused positiivsed). Seega on pindala lihtsalt funktsiooni integraal.
5Samm 5Peidetud
5
Küsimus 2Samm 5: Leia algfunktsioon
Integreerime liikmete kaupa.
F(x)=6⋅2x2−3x3−5x=3x2−3x3−5x
Kasutame valemit ∫xndx=n+1xn+1+C: ∫xdx=2x2, ∫x2dx=3x3 ja ∫5dx=5x. Määratud integraalis konstant C taandub ära.
6Samm 6Peidetud
6
Küsimus 2Samm 6: Arvuta pindala
Kirjutame Newtoni-Leibnizi valemi.
S=F(3)−F(1)
Arvutame algfunktsiooni väärtuse ülemisel rajal.
F(3)=3⋅9−327−15=27−9−15=3
Arvutame algfunktsiooni väärtuse alumisel rajal.
F(1)=3−31−5=−2−31=−37
Lahutame.
S=3−(−37)=3+37=316=531
xysH(3;4)153S=316
3=39, seega 39+37=316≈5,33 ruutühikut.
VASTUS
1) Sirge s võrrand on x=3. 2) Viirutatud kujundi pindala on 316=531 ruutühikut.