MAA4.2 Koe ja vastaukset välivaiheineen (PDF
Transcription
MAA4.2 Koe ja vastaukset välivaiheineen (PDF
MAA4 22.5.2013 Muista kirjoittaa jokaiseen paperiin nimesi! Tee vastauspaperin yläreunaan pisteytysruudukko! Valitse kuusi tehtävää! Perustele vastauksesi välivaiheilla! 1 Jussi Tyni Ratkaise: a) 3x x 2y 3 2 x 6 y 6 1 2 x 5 b) c) Missä kulmassa suora y 4 x 3 leikkaa x-akselin? 6p 2 a) Määritä ympyrän x2 y 2 10 x 8 y 36 0 keskipiste ja säde. Laske kuinka kaukana ympyrä on origosta! b) Suora kulkee pisteen (-5,4) kautta ja yhdensuuntainen suoran 3x 2 y 4 0 kanssa. Määritä suoran yhtälö. 6p 3 a) Kumpi pisteistä A(1, –10) vai B(–2, 5) on lähempänä suoraa y b) Laske yhdensuuntaisten suorien y 4 3 x2? 5 3 3 x 2 ja y x 5 välinen etäisyys. 4 4 Kolmion ABC kärkipisteet ovat A(-300,-150), B(150,-300) ja C(300,300). a) Ratkaise kolmion korkeusjanan yhtälö, joka kulkee pisteestä C kohtisuoraan janalle AB. b) Kuinka korkea korkeusjana on? c) Mikä on kolmion pinta-ala? 6p 6p 5 a) Ratkaise ympyrälle x2 y 2 5x 2 y 60 0 piirrettyjen tangenttien yhtälöt, jos tangentit kulkevat pisteen (15,18) kautta. b) Ympyrän halkaisijana on jana AB, missä A= (–3, 1) ja B=(3, 5). Määritä ympyrän yhtälö yleisessä muodossa x2 y 2 ax by c 0 . 6p 6 a) Määritä ympyröiden x + y – 6 x + 2 y – 3 = 0 ja x + y + 2 x – 6 y – 27 = 0 leikkauspisteet. b) Määritä sen ympyrän yhtälö, jonka keskipiste on (–1, –1) ja joka sivuaa suoraa 2 2 2 2 2x – 3y + 12 = 0. 7 4 x y z 17 2 x 3 y z 13 Ratkaise 2 x y z 5 8 6p 6p Oviaukko on paraabelin muotoinen. Se on 2m leveä ja 2m korkea. Voiko ovesta työntää kallistamatta läpi kaappia, joka on suorakulmaisen särmiön muotoinen. Kaappi on rullilla, joiden halkaisija on 10 cm ja kaapin mitat ovat 114 cm x 124 cm x 300 cm? 6p Ota tama paperi matkaasi kun poistut kokeesta ja kirjaa siihen vastauksesi lyhyesti. Oikeat vastaukset näet kokeen jälkeen: http://jussityni.wordpress.com/ Ratkaisut: 1 2 x määritelty kun 2 x 0 x 0 5 1 1 3x 2 x tai 3x (2 x) 5 5 1 1 3x 2 x tai 3x 2 x 5 5 1 1 1 1 5 x tai x x1 tai x2 5 5 25 5 1. a) 3x Nyt kumpikaan ratkaisuista x1 tai x2 ei toteuta määrittelyjoukon ehtoa, että x:n pitäisi olla negatiivinen, joten itseisarvoyhtälöllä ei ole ratkaisua. x 2 y 3 *2 2 x 4 y 6 b) lasketaan alekkain yhteen. => 2 x 6 y 6 2 x 3 y 6 12 7 y 12, y . Sijoitetaan jompaankumpaan yht. => x= -3/7 7 c) Suoran kulmakerroin k=-4, ts. k tan 4 tan 1 76 1 y 4 , joten x 1 Kulman suuruus on siis n. 76 astetta. 2. a) x 2 y 2 10 x 8 y 36 0 x 10 x 25 y 2 8 y 16 36 25 16 ( x 5)2 ( y 4) 2 5 kp: (-5,4) ja r 5 . Nyt d=keskipisteen etäisyys origosta on: d (5 0)2 (4 0)2 (5)2 42 25 16 41 Täten s=ympyrän (reunan) etäisyys origosta on: s 41 5 4,17 b) Suora 3x 2 y 4 0 . Kirjoitetaan normaaliin muotoon: 2 y 3x 4 : (2) y 3 x2 2 Hakemamme suora on tämän kanssa yhdensuuntainen, joten niillä on sama kulmakerroin, k = 3/2. y y0 k ( x x0 ) Nyt: 3 3 23 y 4 ( x (5)) y x 2 2 2 3. a) Kirjoitetaan suoran yhtälö ensin muotoon 3x 5 y 10 0 . dA 3 50 10 9 25 43 34 , dB 6 25 10 9 25 41 34 41 34 . Nähdään, että d B d A . Vastaus: piste B 3 x 2 , koska se leikkaa y-akselin korkeudella 2. Lasketaan siis pisteen 4 3 3 x y 5 0 . Nyt (0,2) etäisyys suorasta y x 5 . Täytyy muuttaa yleiseen muotoon: 4 4 3 0 1 2 5 3 3 4 12 4 d 3 2 5 5 25 5 3 2 1 16 4 4 b) Piste (0,2) on suoralla y Etäisyys on siis 12/5 1 3 64 . Korkeusjana pisteestä C 3 1 tälle janalle AB on äskeisen suoran normaali, eli sen kulmakerroin k 2 lasketaan: k 2 1, k 2 3 . 3 4. Ratkaisu: a) Pisteiden AB kautta kulkevan suoran yhtälö on y x Lisäksi normaali kulkee pisteen C kautta, joten normaalin yhtälö saadaan: y 19 3( x 17) y 3x 32 1 64 . Nyt 3 3 1 17 3 19 64 1 64 10 y x x 3 y 64 0 , joten d 10 . 3 3 10 (1) 2 (3) 2 b) Käytännössä lasketaan pisteen C etäisyys suorasta y x c) Kolmion pinta-ala on (kanta*korkeus)/2. Ajatellaan nyt b-kohdan d korkeutena ja janan AB pituus 2 2 kantana. Lasketaan pisteiden A ja B välinen etäisyys, olkoon se s. s (19 16) (15 16) 10 . Nyt A ( 10 * 10 ) / 2 5 . 5. a) x 2 y 2 5 x 2 y 60 0 25 25 y 2 2 y 1 60 1 4 4 5 2 269 ( x ) ( y 1) 2 2 4 5 269 269 Eli keskipiste on ( ,1), r 2 4 2 x2 5x Tangentti kulkee pisteen (15,18) kautta, mutta sen kulmakerrointa ei tiedetä. Muodostetaan kuitenkin tangentin yhtälö väkisin: y y0 k ( x x0 ) y 18 k ( x 15) kx y 18 15k 0 5 2 Tämän suoran etäisyys ympyrän keskipisteestä ( ,1) pitää olla säteen verran, joten: 269 2 5 k 11 18 15k 2 2 5 2 1 2 269 2 25 k 17 2 29 4 2 2 25 k 17 2 269 2 29 269 29 25 k 17 29 4 4 4 4 2 4 7801 625 2 k 425k 289 16 16 4 7801 2500k 2 6800k 4624 2500k 2 6800k 3177 0 k1 3,1 k2 0, 4 Toisen asteen yhtälön ratkaisuiksi saadaan (valitettavasti) likiarvot Ja näiden avulla, sekä jo muodostetulla tangenttien yhtälöllä kx y 18 15k 0 saadaan yhtälöt: 3,1x y 18 15 3,1 0 0, 4 x y 18 15 (0, 4) 0 ja 3,1x y 28,5 0 0, 4 x y 24 0 b) Ratkaisu: 3 3 1 5 , = (0, 3). Säteen neliö on (0 3) 2 (3 1) 2 13 . Ympyrän 2 2 2 2 yhtälö on ( x 0) ( y 3) 13 eli x 2 y 2 6 y 9 13 0 ja edelleen sievennettynä x 2 y 2 6 y 4 0 . Tästä käy ilmi, että a 0 , b 6 ja c 4 . Vastaus: a 0 , b 6 ja c 4 Ympyrän keskipiste on 6. a) Ratkaisu 2 2 x +y –6x+2y– 3=0 2 2 x + y + 2 x – 6 y – 27 = 0 Vähennetään yhtälöt puolittain 8 y = 8 x– 24 || : 8 8 x – 8 y – 24 = 0 y = x– 3 Sijoitetaan toiseen ympyrän yhtälöön y = x– 3 ja ratkaistaan leikkauspisteiden x-koordinaatit 2 2 2 2 x + (x – 3) – 6 x + 2 (x – 3) – 3 = 0 x +x –6x+9–6x+2x–6–3=0 2 2 x – 10 x = 0 || : 2 2 x – 5 x = 0, josta x = 0 tai x = 5 y = x– 3, josta , josta y = – 3 tai y = 2 Vastaus: (0, – 3) ja (5, 2) b) Ratkaisu: Kysytyn ympyrän säde on keskipisteen etäisyys ympyrän tangentista eli annetusta suorasta. Se on 2 3 12 13 13 . Ympyrän yhtälö on siis ( x 1) 2 ( y 1) 2 13 eli yleisessä muodossa 49 13 x 2 y 2 2 x 2 y 11 0 . Vastaus: ( x 1) 2 ( y 1) 2 13 eli x 2 y 2 2 x 2 y 11 0 7. 4 x y z 17 4 x y z 17 4 x y z 17 2 x 3 y z 13 2 x 3 y z 13 ja 2 x y z 5 2 x y z 5 6 x 2 y 12 2 x 4 y 4 Jäljelle jäävistä x:ää ja y:tä sisältävistä yhtälöistä voidaan tehdä yhtälöpari: 2 x 4 y 4 3 6 x 2 y 12 Nyt 10 y 0 y 0 , 10 y 0 joten koska 2 x 4 y 4 , niin 2 x 4 0 4 2 x 4 x 2 Nyt voidaan laskea myös z, vaikka yhtälöryhmän alimmasta yhtälöstä: x 2 2 (2) 0 z 5 4 5 z => y 0 z 9 z 9 8. Muodostetaan paraabelin yhtälö. Sijoitetaan parabelin huippu y-akselille, jolloin se leikkaa y-akselin korkeudella 2 => paraabelin yhtälön vakiotermi c=2. Nollakohdat tulevat x-akselille symmetrisesti nollan molemmille puolille pisteisiin (-1,0) ja (1,0). Koska paraabeli on symmetrinen y-akselin 2 2 suhteen, sen yhtälö on muotoa y ax c ax 2 . Ratkaistaan tästä a, esim. pisteen (1,0) avulla. Koska paraabeli kulkee pisteen (1,0) kautta, tällöin: 0 a 12 2 0 a 2 a 2 . Tällöin paraabelin yhtälö on y 2 x 2 2 . Kokeillaan työntää laatikkoa ensin lyhin sivu 124 cm = 1,24 m lattiaa kohti. Tällätään laatikko tismalleen keskeltä oviaukkoa läpi. Tällöin laatikon kulmat menevät x-akselin kohdista -0,62 ja +0,62. Lasketaan oviaukon korkeus kohdassa x=0,62 paraabelin yhtälöstä: y 2(0,62)2 2 1, 23m Laatikon pystysivu on tässä vaihtoehdossa 1,14 m korkea, ja siinä on 10cm=0,1m korkeat rullat alla, joten laatikon pystysivu olisi 1,24m korkeudella, eli ei tule mahtumaan! Kokeillaan kääntää laatikko toisinpäin, eli 1,14 m sivu lattiaa vasten: Tällöin laatikon kulmat menevät x-akselin kohdista 0,57 ja -0,57. Lasketaan oviaukon korkeus kohdassa x=0,57 paraabelin yhtälöstä: y 2(0,57)2 2 1,35m Laatikon pystysivu on tässä vaihtoehdossa 1,24 m korkea, ja siinä on edelleen 0,1 m korkeat rullat alla, joten laatikon pystysivu olisi 1,34 m korkeudella. Eli näin päin laatikko mahtuu!