Kitsas riigieksam 2016, ülesanne 10: Parabool ja x-teljega piiratud pindala
Joonisel on ruutfunktsiooni f(x)=6x−x2 graafik.
1.Arvutage selle ruutfunktsiooni nullkohad ja graafiku haripunkti koordinaadid.
2.Viirutage kujund, mida piiravad antud funktsiooni graafik ja x-telg ning arvutage selle kujundi pindala.
Allikas: Matemaatika kitsas riigieksam 2016, ülesanne 10
Ülesande joonis
xy011f(x)=6x−x2
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
Nullkohad saad, kui tood x-i sulgude ette. Kujund on x-teljest ülalpool, seega on pindala võrdne määratud integraaliga nullkohtade vahel.
1Samm 1Peidetud
1
Küsimus 1Samm 1: Leia nullkohad
Esimeses küsimuses on vaja nullkohti, kus funktsiooni väärtus on null. Vabaliige puudub, seega on kõige lihtsam tegurdada.
Võrdsustame funktsiooni nulliga.
6x−x2=0
Toome x-i sulgude ette.
x(6−x)=0
Korrutis on null, kui üks teguritest on null: x=0 või 6−x=0.
x1=0,x2=6
xy011f(x)=6x−x2x1=0x2=6
Teisest tegurist: 6−x=0, seega x=6. Jooniselt on näha, et graafik lõikab x-telge alguspunktis ja kohal 6.
2Samm 2Peidetud
2
Küsimus 1Samm 2: Leia haripunkt
Ruutfunktsioonis f(x)=−x2+6x on a=−1, b=6 ja c=0.
Kirjutame haripunkti esimese koordinaadi valemi.
xh=−2ab
Asendame a=−1 ja b=6.
xh=−2⋅(−1)6=3
Teise koordinaadi saame funktsiooni väärtusest.
yh=f(3)=6⋅3−32=18−9=9
Kirjutame haripunkti koordinaadid.
H(3;9)
xy011f(x)=6x−x2x1=0x2=6H(3;9)
Parabool on sümmeetriline, seega on haripunkt nullkohtade keskel: 20+6=3. Kuna a=−1<0, avaneb parabool alla ja haripunkt on graafiku kõrgeim punkt.
3Samm 3Peidetud
3
Küsimus 2Samm 3: Viiruta kujund ja kirjuta integraal
Teises küsimuses on kujund parabooli ja x-telje vahel nullkohtade 0 ja 6 vahel. Seal on parabool x-teljest ülalpool, seega on pindala võrdne funktsiooni määratud integraaliga.
Pindala on funktsiooni määratud integraal lõigul [0;6].
S=∫06(6x−x2)dx
xy011f(x)=6x−x2x1=0x2=6H(3;9)
Kõvertrapetsi pindala valem S=∫abf(x)dx kehtib, kui f(x)≥0 lõigul [a;b]. Näiteks f(1)=5>0.
4Samm 4Peidetud
4
Küsimus 2Samm 4: Leia algfunktsioon
Integreerime liikmete kaupa.
F(x)=6⋅2x2−3x3=3x2−3x3
Kasutame valemit ∫xndx=n+1xn+1+C: ∫xdx=2x2 ja ∫x2dx=3x3. Määratud integraalis konstant C taandub ära.
5Samm 5Peidetud
5
Küsimus 2Samm 5: Arvuta pindala
Arvutame algfunktsiooni väärtuse ülemisel rajal.
F(6)=3⋅62−363=108−72=36
Arvutame algfunktsiooni väärtuse alumisel rajal.
F(0)=3⋅02−303=0
Newtoni-Leibnizi valemi järgi on integraal F(6)−F(0).
S=F(6)−F(0)=36−0=36
xy011f(x)=6x−x2x1=0x2=6H(3;9)S=36
62=36, 3⋅36=108, 63=216 ja 216:3=72. Pindala on 36 ruutühikut.
VASTUS
1) Funktsiooni nullkohad on x1=0 ja x2=6 ning graafiku haripunkt on H(3;9). 2) Kujund on joonisel viirutatud ja selle pindala on 36 ruutühikut.