Kitsas riigieksam 2021, ülesanne 8: Parabool, sirge ja kujundi pindala
On antud ruutfunktsioon f(x)=3+2x−x2 ja sirge t, mis läbib punkte A(0;3) ja B(3;0).
1.Joonestage juuresolevale koordinaattasandile funktsiooni f(x) graafik.
2.Viirutage joonisel I veerandis asuv kujund, mida piiravad x-telg ja y-telg ning alaülesandes 1 joonestatud graafik. Arvutage selle kujundi pindala.
3.Joonestage koordinaattasandile sirge t ja koostage sirge t võrrand.
4.Näidake arvutuste abil, et sirge t jaotab viirutatud kujundi kaheks võrdse pindalaga osaks.
Allikas: Matemaatika kitsas riigieksam 2021, ülesanne 8
Lahenduse joonis
Selle joonise teed lahendamise käigus ise.
110xy
Valemikaart: parabooli haripunkt
y=ax2+bx+c
xh=−2ab=2x1+x2
yh=f(xh)
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: sirge võrrand
y=kx+b,k=tanα
y−y1=k(x−x1)
k=x2−x1y2−y1
paralleelsed: k1=k2,ristuvad: k1⋅k2=−1
Sinu vastus
Proovi ise enne
Lahendus on peidus. Ava nii palju, kui parajasti vaja.
1. Vihje
2. 1. samm
3. Kogu lahendus
Vihje
Leia parabooli nullkohad ja haripunkt. Kujund I veerandis on x-teljel lõigul [0;3]. Neljandas küsimuses on sirge ja telgede vahel kolmnurk, mille pindala on lihtne leida.
1Samm 1Peidetud
1
Küsimus 1Samm 1: Leia nullkohad ja haripunkt
Esimeses küsimuses tuleb joonestada parabool. Kirjutame funktsiooni kujul f(x)=−x2+2x+3, siis a=−1, b=2 ja c=3. Kuna a<0, avaneb parabool alla.
Nullkohtade leidmiseks võrdsustame funktsiooni nulliga.
−x2+2x+3=0
Korrutame võrrandi mõlemaid pooli arvuga −1.
x2−2x−3=0
Kasutame lahendivalemit.
x1;2=22±(−2)2−4⋅1⋅(−3)=22±16=22±4
Arvutame nullkohad.
x1=−1,x2=3
Haripunkti esimene koordinaat.
xh=−2ab=−2⋅(−1)2=1
Haripunkti teine koordinaat.
yh=f(1)=3+2⋅1−12=4
Haripunkt on nullkohtade keskel: 2−1+3=1. Parabool lõikab y-telge punktis f(0)=3, see on punkt A(0;3). Nullkoht x2=3 on punkt B(3;0).
2Samm 2Peidetud
2
Küsimus 1Samm 2: Koosta väärtuste tabel ja joonesta parabool
∫xndx=n+1xn+1: ∫2xdx=x2 ja ∫x2dx=3x3. Pindala on 9 ruutühikut.
5Samm 5Peidetud
5
Küsimus 3Samm 5: Koosta sirge t võrrand
Kolmandas küsimuses tuleb koostada sirge võrrand kahe punkti A(0;3) ja B(3;0) järgi.
Kirjutame tõusu valemi.
k=x2−x1y2−y1
Asendame punktid A(0;3) ja B(3;0).
k=3−00−3=3−3=−1
Sirge läbib punkti A(0;3), seega algordinaat on 3.
y=−x+3
Sirge võrrand on y=kx+b, kus b on sirge ja y-telje lõikepunkti teine koordinaat. Punkt A(0;3) asub y-teljel, seega b=3. Kontroll: −3+3=0, seega sirge läbib ka punkti B(3;0).
Sirge joonestamiseks piisab kahest punktist; kolmas punkt on kontrolliks. Sirge läbib punkte A ja B.
7Samm 7Peidetud
7
Küsimus 4Samm 7: Arvuta kolmnurga OAB pindala
Neljandas küsimuses tuleb näidata, et sirge t jagab kujundi pooleks. Sirge ja telgede vahele jääb täisnurkne kolmnurk OAB, mille kaatetid on OA=3 ja OB=3.
Täisnurkse kolmnurga pindala on pool kaatetite korrutisest.
SOAB=23⋅3=4,5
Sama tulemuse annab integraal: ∫03(−x+3)dx=(−29+9)−0=4,5.
8Samm 8Peidetud
8
Küsimus 4Samm 8: Võrdle osade pindalu
Teine osa jääb sirge ja parabooli vahele. Lahutame kolmnurga pindala kogu kujundi pindalast.
Teist osa saab kontrollida ka otse: ∫03((3+2x−x2)−(3−x))dx=∫03(3x−x2)dx=227−9=4,5. Kumbki osa on pool kogu kujundist, seega sirge t jagab kujundi kaheks võrdse pindalaga osaks.
VASTUS
1) Graafik on joonisel. 2) Viirutatud kujundi pindala on 9 ruutühikut. 3) Sirge t võrrand on y=−x+3. 4) Kolmnurga OAB pindala on 4,5 ruutühikut ja ülejäänud osa pindala on 9−4,5=4,5 ruutühikut, seega sirge t jaotab kujundi kaheks võrdse pindalaga osaks.