Kitsas riigieksam 2020, ülesanne 9: Kõvertrapets ja ristkülik
Kõvertrapetsit piiravad jooned y=0 ja y=8+2x−x2 (vt joonist).
1.Arvutage kõvertrapetsi pindala.
2.Mitme protsendi võrra on ristküliku ABCD pindala kõvertrapetsi pindalast suurem?
Allikas: Matemaatika kitsas riigieksam 2020, ülesanne 9
Ülesande joonis
xy0ABCD
Valemikaart: ruutvõrrandi lahendivalem
ax2+bx+c=0
x1;2=2a−b±b2−4ac
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: parabooli haripunkt
y=ax2+bx+c
xh=−2ab=2x1+x2
yh=f(xh)
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
Kõvertrapetsi otspunktid on parabooli nullkohad. Ristküliku alus on lõik AB ja kõrgus on parabooli haripunkti y-koordinaat (külg DC puudutab parabooli haripunktis).
1Samm 1Peidetud
1
Küsimus 1Samm 1: Leia parabooli nullkohad
Esimeses küsimuses on vaja kõvertrapetsi pindala. Kõvertrapets asub parabooli ja x-telje vahel, seega on integreerimise rajad parabooli nullkohad.
Võrdsustame funktsiooni nulliga.
8+2x−x2=0
Korrutame mõlemaid pooli arvuga −1 ja kirjutame liikmed astmete järjekorras.
x2−2x−8=0
Kirjutame ruutvõrrandi lahendivalemi; siin a=1, b=−2 ja c=−8.
x1;2=2a−b±b2−4ac
Asendame kordajad ja arvutame diskriminandi.
x1;2=22±4+32=22±36=22±6
Arvutame mõlemad lahendid.
x1=22−6=−2,x2=22+6=4
xy0ABCD(−2;0)(4;0)
Nullkohad on punktid A(−2;0) ja B(4;0). Lõigul [−2;4] on parabool x-teljest kõrgemal, sest ruutliikme kordaja on negatiivne (parabool avaneb alla).
2Samm 2Peidetud
2
Küsimus 1Samm 2: Kirjuta integraal ja leia algfunktsioon
Kõvertrapetsi pindala on funktsiooni määratud integraal lõigul [−2;4].
Sk=∫−24(8+2x−x2)dx
Integreerime liikmete kaupa.
F(x)=8x+2⋅2x2−3x3=8x+x2−3x3
∫8dx=8x, ∫xdx=2x2 ja ∫x2dx=3x3. Määratud integraalis konstant C taandub ära, seega selle jätame kirjutamata.
3Samm 3Peidetud
3
Küsimus 1Samm 3: Arvuta kõvertrapetsi pindala
Kirjutame Newtoni-Leibnizi valemi.
Sk=F(4)−F(−2)
Arvutame algfunktsiooni väärtuse ülemisel rajal.
F(4)=32+16−364=48−364=380
Arvutame algfunktsiooni väärtuse alumisel rajal.
F(−2)=−16+4−3−8=−12+38=−328
Lahutame.
Sk=380−(−328)=3108=36
xy0ABCD(−2;0)(4;0)Sk=36
(−2)3=−8, seega −3(−2)3=+38. 48=3144 ja 3144−364=380; −12=−336 ja −336+38=−328.
4Samm 4Peidetud
4
Küsimus 2Samm 4: Leia ristküliku mõõtmed ja pindala
Teises küsimuses on vaja ristküliku ABCD pindala. Jooniselt on näha, et ristküliku alus on lõik AB ja külg DC puudutab parabooli haripunktis. Seega on ristküliku kõrgus haripunkti y-koordinaat.
Leiame haripunkti x-koordinaadi; siin a=−1 ja b=2.
xh=−2ab=−2⋅(−1)2=1
Arvutame haripunkti y-koordinaadi.
yh=8+2⋅1−12=9
Ristküliku alus on nullkohtade vahe.
AB=4−(−2)=6
Arvutame ristküliku pindala.
Sr=6⋅9=54
xy0ABCD(−2;0)(4;0)Sk=36(1;9)96
Haripunkti x-koordinaat on ka nullkohtade keskpunkt: 2−2+4=1. Ristküliku kõrgus on AD=BC=9.
5Samm 5Peidetud
5
Küsimus 2Samm 5: Arvuta, mitme protsendi võrra on pindala suurem
Küsitakse, mitme protsendi võrra on ristküliku pindala kõvertrapetsi pindalast suurem. Võrdlusalus (100%) on kõvertrapetsi pindala.
Leiame, kui palju on ristküliku pindala suurem.
54−36=18
Leiame, mitu protsenti on vahe kõvertrapetsi pindalast.
3618⋅100%=0,5⋅100%=50%
xy0ABCD(−2;0)(4;0)Sk=36(1;9)96Sr=54
Sõnad „kõvertrapetsi pindalast suurem“ näitavad, millega võrreldakse: jagame kõvertrapetsi pindalaga 36. Kui jagaksime ristküliku pindalaga, vastaksime küsimusele „mitme protsendi võrra on kõvertrapetsi pindala väiksem“.
VASTUS
1) Kõvertrapetsi pindala on 36 ruutühikut. 2) Ristküliku ABCD pindala (54 ruutühikut) on kõvertrapetsi pindalast 50% võrra suurem.