Lai riigieksam 2016, ülesanne 10: Parabool, sirge ja viirutatud kujundi pindala
Joonisel on ruutfunktsiooni f(x)=ax2+bx graafik ja x-teljega paralleelne sirge s, mis läbib funktsiooni f(x) graafiku haripunkti H(−3;9).
1.Arvutage kordajate a ja b väärtused ning leidke sirge s võrrand.
2.Arvutage viirutatud kujundi pindala.
Allikas: Matemaatika lai riigieksam 2016, ülesanne 10
Ülesande joonis
110xysH
Valemikaart: parabooli haripunkt
y=ax2+bx+c
xh=−2ab=2x1+x2
yh=f(xh)
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 x-koordinaat on −2ab ja haripunkt asub graafikul. Viirutatud kujund on lõigul [−3;0] sirge y=9 ja parabooli vahel.
1Samm 1Peidetud
1
Küsimus 1Samm 1: Kasuta haripunkti x-koordinaati
Esimeses küsimuses tuleb leida kordajad a ja b. Haripunkti koordinaadid annavad kaks tingimust. Esimene tuleb haripunkti x-koordinaadist.
Kirjutame haripunkti x-koordinaadi valemi.
xh=−2ab
Haripunkt on H(−3;9), seega xh=−3.
−2ab=−3
Korrutame mõlemaid pooli arvuga −2a.
b=6a
2Samm 2Peidetud
2
Küsimus 1Samm 2: Kasuta haripunkti y-koordinaati
Teine tingimus tuleb sellest, et haripunkt asub graafikul: f(−3)=9.
Asendame funktsiooni avaldisse x=−3.
a⋅(−3)2+b⋅(−3)=9
Lihtsustame ja asendame b=6a.
9a−3⋅6a=9
Koondame.
−9a=9⇒a=−1
Leiame b.
b=6⋅(−1)=−6
Kirjutame funktsiooni.
f(x)=−x2−6x
110xyy=−x2−6xsH(−3;9)−6
Kontroll: f(−3)=−9+18=9. Teine võimalus: graafik läbib nullpunkti (f(0)=0) ja on haripunkti suhtes sümmeetriline, seega teine nullkoht on −6 ja f(x)=ax(x+6). Siis f(−3)=−9a=9, a=−1.
3Samm 3Peidetud
3
Küsimus 1Samm 3: Leia sirge s võrrand
Sirge s on x-teljega paralleelne, seega on kõigil selle punktidel sama y-koordinaat kui punktil H.
Punkti H(−3;9)y-koordinaat on 9.
s:y=9
110xyy=−x2−6xs:y=9H(−3;9)−6
x-teljega paralleelse sirge tõus on 0, seega võrrand on kujul y=c.
4Samm 4Peidetud
4
Küsimus 2Samm 4: Kirjuta pindala integraalina
Teises küsimuses tuleb leida viirutatud kujundi pindala. Kujund jääb lõigule [−3;0]: vasakul on haripunkt, paremal y-telg. Ülal on sirge y=9 ja all parabool.
Kirjutame kahe joone vahelise pindala valemi.
S=∫ab(f(x)−g(x))dx
Ülemine joon on y=9, alumine y=−x2−6x, rajad −3 ja 0.
S=∫−30(9−(−x2−6x))dx=∫−30(x2+6x+9)dx
Lõigul [−3;0] on sirge parabooli kohal, sest parabooli suurim väärtus on 9. Integreeritav x2+6x+9=(x+3)2 on mittenegatiivne, nagu peab.
5Samm 5Peidetud
5
Küsimus 2Samm 5: Arvuta integraal
Leiame algfunktsiooni liikmete kaupa.
F(x)=3x3+3x2+9x
Arvutame algfunktsiooni väärtuse ülemisel rajal.
F(0)=0+0+0=0
Arvutame algfunktsiooni väärtuse alumisel rajal.
F(−3)=3(−3)3+3⋅(−3)2+9⋅(−3)=−9+27−27=−9
Kasutame Newtoni-Leibnizi valemit.
S=F(0)−F(−3)=0−(−9)=9
110xyy=−x2−6xs:y=9H(−3;9)−6S=9
∫x2dx=3x3, ∫6xdx=3x2 ja ∫9dx=9x. Pindala on ruutühikutes, sest ülesandes ühikuid ei ole.
VASTUS
1) Kordajad on a=−1 ja b=−6 ning sirge s võrrand on y=9. 2) Viirutatud kujundi pindala on 9 ruutühikut.