Kitsas riigieksam 2025, ülesanne 8: Parabool ja kõvertrapetsi pindala
On antud funktsioon f(x)=2x2+4x+3.
1.Arvutage funktsiooni f(x) graafiku haripunkti koordinaadid.
2.Joonestage antud koordinaatteljestikku funktsiooni f(x) graafik ja sirge x=−2.
3.Viirutage kõvertrapets, mida piiravad funktsiooni f(x) graafik, sirge x=−2, x-telg ja y-telg, ning arvutage selle kõvertrapetsi pindala täpne väärtus.
Allikas: Matemaatika kitsas riigieksam 2025, ülesanne 8
Eksamil said tegijad selle ülesande eest keskmiselt 36,51% punktidest (Harno aruanne).
Lahenduse joonis
Selle joonise teed lahendamise käigus ise.
110xy
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
Haripunkti esimene koordinaat on xh=−2ab. Kõvertrapets jääb x-teljel lõigule [−2;0], seega on pindala määratud integraal selles lõigus.
1Samm 1Peidetud
1
Küsimus 1Samm 1: Arvuta haripunkti koordinaadid
Esimeses küsimuses tuleb leida parabooli haripunkt. Ruutfunktsioonis y=ax2+bx+c on siin a=2, b=4 ja c=3.
Kirjutame haripunkti esimese koordinaadi valemi.
xh=−2ab
Asendame a=2 ja b=4.
xh=−2⋅24=−44=−1
Teise koordinaadi saame funktsiooni väärtusest.
yh=f(−1)=2⋅(−1)2+4⋅(−1)+3=2−4+3=1
Kirjutame haripunkti.
H(−1;1)
110xyH(−1;1)
Kuna a=2>0, avaneb parabool üles ja haripunkt on graafiku madalaim punkt. Sama tulemuse annab tuletis: f′(x)=4x+4=0, kui x=−1.
2Samm 2Peidetud
2
Küsimus 2Samm 2: Koosta väärtuste tabel ja joonesta parabool
Teises küsimuses tuleb joonestada graafik. Parabool on haripunkti suhtes sümmeetriline, seega valime x väärtused mõlemal pool kohta x=−1.
Arvutame funktsiooni väärtused.
xy−39−23−110319
Näiteks kohal x=−3:
f(−3)=2⋅9−12+3=9
110xyH(−1;1)y=2x2+4x+3(−3;9)(−2;3)(0;3)(1;9)
f(−2)=8−8+3=3, f(0)=3 ja f(1)=2+4+3=9. Märgime punktid teljestikku ja ühendame need sujuva joonega. Punktid (−2;3) ja (0;3) ning (−3;9) ja (1;9) on sümmeetrilised sirge x=−1 suhtes.
3Samm 3Peidetud
3
Küsimus 2Samm 3: Joonesta sirge x = −2
Sirge x=−2 koosneb kõigist punktidest, mille esimene koordinaat on −2; näiteks (−2;0) ja (−2;3).
x=−2
110xyH(−1;1)y=2x2+4x+3(−3;9)(−2;3)(0;3)(1;9)x=−2
Võrrand x=konstant on y-teljega paralleelne (püstine) sirge. See läbib x-teljel punkti −2 ja lõikab parabooli punktis (−2;3).
4Samm 4Peidetud
4
Küsimus 3Samm 4: Viiruta kõvertrapets ja kirjuta integraal
Kolmandas küsimuses on kõvertrapets vasakult piiratud sirgega x=−2, paremalt y-teljega (x=0), alt x-teljega ja ülalt parabooliga.
Pindala on funktsiooni määratud integraal lõigul [−2;0].
S=∫−20(2x2+4x+3)dx
110xyy=2x2+4x+3(−3;9)(−2;3)(0;3)(1;9)x=−2
Parabool on kogu lõigul x-teljest kõrgemal: tema madalaim punkt on H(−1;1). Seega on pindala lihtsalt funktsiooni integraal, ilma absoluutväärtuse või vahe võtmiseta.
5Samm 5Peidetud
5
Küsimus 3Samm 5: Leia algfunktsioon
Integreerime liikmete kaupa.
F(x)=2⋅3x3+4⋅2x2+3x=32x3+2x2+3x
Kasutame valemit ∫xndx=n+1xn+1+C: ∫x2dx=3x3 ja ∫xdx=2x2. Määratud integraalis konstant C taandub ära, seega selle jätame kirjutamata.
6Samm 6Peidetud
6
Küsimus 3Samm 6: Arvuta pindala
Kirjutame Newtoni-Leibnizi valemi.
S=F(0)−F(−2)
Arvutame algfunktsiooni väärtuse ülemisel rajal.
F(0)=0+0+0=0
Arvutame algfunktsiooni väärtuse alumisel rajal.
F(−2)=32⋅(−8)+2⋅4+3⋅(−2)=−316+8−6=−316+2=−310
Lahutame.
S=0−(−310)=310=331
110xyy=2x2+4x+3(−3;9)(−2;3)(0;3)(1;9)x=−2S=310
(−2)3=−8 ja (−2)2=4. −316+2=−316+36=−310. Pindala on täpne väärtus, seega jätame selle murruna: 310≈3,33.
VASTUS
1) Graafiku haripunkt on H(−1;1). 2) Graafik ja sirge on joonisel. 3) Kõvertrapetsi pindala on 310=331 ruutühikut.