Lai riigieksam 2021, ülesanne 12: Silinder ja koonus võrdse täispindalaga
Silindri ruumala on 3250π cm³ ja silindri telglõike diagonaal moodustab silindri põhjaga nurga 30°. Koonusel on selle silindriga ühesugune põhi ning silindri ja koonuse täispindalad on võrdsed.Arvutage koonuse kõrgus täpsusega 10−1 cm.
Allikas: Matemaatika lai riigieksam 2021, ülesanne 12
Valemikaart: täisnurkse kolmnurga seosed
sinα=ca,cosα=cb,tanα=ba
a on vastaskaatet,b la¨hiskaatet,c hu¨potenuus
Valemikaart: silinder
V=πr2h
Sk=2πrh,St=2πr(r+h)
Valemikaart: koonus
V=31πr2h
Sk=πrm,St=πr(r+m)
m on moodustaja,m2=r2+h2
Valemikaart: pythagorase teoreem
a2+b2=c2
a,b on kaatetid,c on hu¨potenuus
Sinu vastus
Proovi ise enne
Lahendus on peidus. Ava nii palju, kui parajasti vaja.
1. Vihje
2. 1. samm
3. Kogu lahendus
Vihje
Telglõige on ristkülik, mille küljed on silindri põhja diameeter ja kõrgus. Diagonaali nurgast saad seose h ja r vahel, ruumalast siis r. Koonuse moodustaja saad täispindalade võrdsusest.
1Samm 1Peidetud
1
Samm 1: Seo silindri kõrgus ja raadius
Silindri telglõige on ristkülik, mille alus on põhja diameeter 2r ja kõrgus on silindri kõrgus h. Diagonaal, diameeter ja kõrgus moodustavad täisnurkse kolmnurga, milles nurk diameetri ja diagonaali vahel on 30∘.
Kõrgus on nurga vastaskaatet ja diameeter lähiskaatet.
tan30∘=2rh
Avaldame kõrguse ja asendame tan30∘=31.
h=2r⋅tan30∘=32r
30∘
Lohista, et pöörata
tan30∘=33=31 on täpne väärtus, mida tasub meeles pidada.
2Samm 2Peidetud
2
Samm 2: Leia silindri raadius ja kõrgus
Kirjutame silindri ruumala valemi.
V=πr2h
Asendame h=32r ja ruumala 3250π.
πr2⋅32r=3250π
Korrutame mõlemaid pooli arvuga 3 ja jagame arvuga 2π.
r3=125⇒r=5 cm
Arvutame silindri kõrguse ja vabaneme juurest nimetajas.
h=32⋅5=310=3103 cm≈5,77 cm
30∘r=5 cmh=3103 cm
Lohista, et pöörata
3125=5, sest 53=125. Murru 310 laiendame arvuga 3: 3103.
3Samm 3Peidetud
3
Samm 3: Arvuta silindri täispindala
Kirjutame silindri täispindala valemi.
St=2πr(r+h)
Asendame r=5 ja h=3103.
St=2π⋅5(5+3103)=10π(5+3103)≈338,5 cm2
30∘r=5 cmh=3103 cmSt≈338,5 cm²
Lohista, et pöörata
Jätame pindala täpsel kujul, sest seda läheb vaja järgmises võrrandis. Täispindala koosneb kahest põhjast (2πr2) ja külgpinnast (2πrh).
4Samm 4Peidetud
4
Samm 4: Leia koonuse moodustaja
Koonusel on silindriga sama põhi, seega koonuse põhja raadius on samuti r=5 cm. Tähistame koonuse moodustaja tähega m.
Kirjutame koonuse täispindala valemi.
St=πr(r+m)
Koonuse täispindala on võrdne silindri täispindalaga.
π⋅5(5+m)=10π(5+3103)
Jagame mõlemaid pooli arvuga 5π.
5+m=2(5+3103)=10+3203
Viime arvu 5 paremale poole.
m=5+3203≈16,547 cm
5 cmm≈16,55 cmT
Lohista, et pöörata
5Samm 5Peidetud
5
Samm 5: Arvuta koonuse kõrgus
Koonuse kõrgus H, põhja raadius r ja moodustaja m moodustavad täisnurkse kolmnurga, mille hüpotenuus on m.
Kirjutame Pythagorase teoreemi ja avaldame kõrguse.
H2+r2=m2⇒H=m2−r2
Asendame moodustaja ja raadiuse. Arvutame täpse väärtusega ja ümardame alles lõpus.
H=(5+3203)2−52≈273,803−25=248,803
Võtame ruutjuure ja ümardame kümnendikeni.
248,803≈15,77≈15,8 cm
5 cmm≈16,55 cmH≈15,8 cmT
Lohista, et pöörata
Kui moodustaja ümardada enne ruutu tõstmist liiga jämedalt (näiteks 16,5), tuleb kõrguseks 15,7 cm. Seepärast kasuta vahetulemusi täpselt või vähemalt kolme kümnendkohaga. Täpne kõrgus lihtsustub kujule H=10+3103≈15,77 cm.