Kitsas riigieksam 2019, ülesanne 11: Parabool, kolmnurk ja kõvertrapets
Joonisel on funktsiooni f(x)=−x2+4x graafik (vt joonist).
1.Arvutage punktide A, B ja C koordinaadid, kui punkt C on parabooli haripunkt ning punktid A ja B on funktsiooni f(x) graafiku lõikepunktid x-teljega.
2.Joonestage kolmnurk ABC ja arvutage selle kolmnurga pindala.
3.Kõvertrapetsit piiravad x-telg ja funktsiooni f(x) graafik. Arvutage kõvertrapetsi pindala.
4.Mitme protsendi võrra on kolmnurga ABC pindala kõvertrapetsi pindalast väiksem?
Allikas: Matemaatika kitsas riigieksam 2019, ülesanne 11
Ülesande joonis
110xyf(x)=−x2+4x
Valemikaart: parabooli haripunkt
y=ax2+bx+c
xh=−2ab=2x1+x2
yh=f(xh)
Valemikaart: kolmnurga pindala
S=2a⋅h
h on ku¨ljele a to˜mmatud ko˜rgus
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]
Valemikaart: protsent
p% arvust a=100p⋅a
ba⋅100%(mitu protsenti on a arvust b)
Sinu vastus
Proovi ise enne
Lahendus on peidus. Ava nii palju, kui parajasti vaja.
1. Vihje
2. 1. samm
3. Kogu lahendus
Vihje
Lõikepunktides x-teljega on f(x)=0. Haripunkt on nullkohtade keskel. Kõvertrapetsi pindala on määratud integraal nullkohtade vahel.
1Samm 1Peidetud
1
Küsimus 1Samm 1: Leia lõikepunktid x-teljega
Esimeses küsimuses tuleb leida punktid A, B ja C. Graafiku lõikepunktides x-teljega on funktsiooni väärtus null.
Võrdsustame funktsiooni nulliga.
−x2+4x=0
Toome sulgude ette ühise teguri x.
x(−x+4)=0
Korrutis on null, kui üks teguritest on null.
x1=0,−x+4=0⇒x2=4
Kirjutame lõikepunktid. Nende teine koordinaat on 0.
A(0;0),B(4;0)
110xyf(x)=−x2+4xA(0;0)B(4;0)
Mittetäieliku ruutvõrrandi (vabaliige puudub) saab lahendada tegurdamisega, lahendivalemit pole vaja.
2Samm 2Peidetud
2
Küsimus 1Samm 2: Leia haripunkt C
Ruutfunktsioonis y=ax2+bx+c on siin a=−1, b=4 ja c=0.
Kirjutame haripunkti esimese koordinaadi valemi.
xh=−2ab
Asendame a=−1 ja b=4.
xh=−2⋅(−1)4=−−24=2
Teise koordinaadi saame funktsiooni väärtusest.
yh=f(2)=−22+4⋅2=−4+8=4
Kirjutame haripunkti.
C(2;4)
110xyf(x)=−x2+4xA(0;0)B(4;0)C(2;4)
Haripunkt on nullkohtade keskel: xh=20+4=2. Kuna a=−1<0, avaneb parabool alla ja haripunkt on graafiku kõrgeim punkt. Pane tähele: −22=−4, sest ruutu võetakse ainult arv 2.
3Samm 3Peidetud
3
Küsimus 2Samm 3: Arvuta kolmnurga ABC pindala
Teises küsimuses joonestame kolmnurga ABC. Selle alus AB on x-teljel ja kõrgus on tipu C kaugus x-teljest ehk C teine koordinaat.
Kirjutame kolmnurga pindala valemi.
S=2a⋅h
Alus on AB=4−0=4 ja kõrgus h=4.
SABC=24⋅4=216=8
110xyf(x)=−x2+4xSABC=8A(0;0)B(4;0)C(2;4)
4Samm 4Peidetud
4
Küsimus 3Samm 4: Kirjuta pindala integraalina
Kolmandas küsimuses on kõvertrapets x-telje ja parabooli vahel. Parabool on x-teljest kõrgemal nullkohtade 0 ja 4 vahel, seega on pindala integraal lõigul [0;4].
Kirjutame pindala määratud integraalina.
Sk=∫04(−x2+4x)dx
5Samm 5Peidetud
5
Küsimus 3Samm 5: Arvuta integraal
Leiame algfunktsiooni liikmete kaupa.
F(x)=−3x3+4⋅2x2=−3x3+2x2
Kirjutame Newtoni-Leibnizi valemi.
Sk=F(4)−F(0)
Arvutame: 43=64, 42=16 ja F(0)=0.
Sk=−364+2⋅16−0=−364+396=332
110xyf(x)=−x2+4xSABC=8Sk=332A(0;0)B(4;0)C(2;4)
332=1032≈10,67 ruutühikut. Kõvertrapets on kolmnurgast suurem, sest parabool kaardub kolmnurga külgedest väljapoole.
6Samm 6Peidetud
6
Küsimus 4Samm 6: Leia protsentuaalne erinevus
Neljandas küsimuses võrdleme kolmnurga pindala kõvertrapetsi pindalaga. Kuna küsitakse, mitme protsendi võrra on kolmnurk kõvertrapetsist väiksem, on võrdlusalus (100%) kõvertrapetsi pindala.
Leiame pindalade vahe.
332−8=332−324=38
Leiame, mitu protsenti see vahe on kõvertrapetsi pindalast.
38:332⋅100%=328⋅100%=25%
Teisiti: kolmnurga pindala moodustab 32/38=3224=0,75 ehk 75% kõvertrapetsi pindalast, seega on see 100%−75%=25% võrra väiksem.
VASTUS
1) Punktid on A(0;0), B(4;0) ja C(2;4). 2) Kolmnurga ABC pindala on 8 ruutühikut (kolmnurk on joonisel). 3) Kõvertrapetsi pindala on 332=1032 ruutühikut. 4) Kolmnurga ABC pindala on kõvertrapetsi pindalast 25% väiksem.