Põhikooli lõpueksam 2021, ülesanne 7: Võrdse ruumalaga kuup ja risttahukas
On antud võrdse ruumalaga kuup ja risttahukas.Kuubi serva pikkus on a cm.Risttahuka üks põhiserv on kuubi servast 2 korda pikem ja teine põhiserv on kuubi servast 2 cm võrra lühem.Risttahuka põhja pindala on kuubi põhja pindalast 21 cm² võrra suurem.
1.Arvuta kuubi serva pikkus a ja risttahuka põhiservade pikkused.
2.Arvuta risttahuka kõrgus.
Allikas: Põhikooli matemaatika lõpueksam 2021, ülesanne 7
Valemikaart: ruutvõrrandi lahendivalem
ax2+bx+c=0
x1;2=2a−b±b2−4ac
Valemikaart: püstprisma
V=Sp⋅h
St=2Sp+Sk
Sk=P⋅h,P on po˜hja u¨mbermo˜o˜t
Sinu vastus
Proovi ise enne
Lahendus on peidus. Ava nii palju, kui parajasti vaja.
1. Vihje
2. 1. samm
3. Kogu lahendus
Vihje
Avalda risttahuka põhiservad kuubi serva a kaudu. Põhjade pindalade võrdlus annab võrrandi, millest saad a. Kõrguse leidmiseks kasuta seda, et ruumalad on võrdsed.
1Samm 1Peidetud
1
Küsimus 1Samm 1: Avalda risttahuka põhiservad
Esimeses küsimuses tuleb leida kuubi serv a ja risttahuka põhiservad. Kuubi serv on a cm. Avaldame risttahuka põhiservad selle kaudu.
Üks põhiserv on kuubi servast 2 korda pikem, seega korrutame serva arvuga 2.
esimene po˜hiserv=2a
Teine põhiserv on kuubi servast 2 cm võrra lühem, seega lahutame servast 2.
teine po˜hiserv=a−2
a2aa−2h
Lohista, et pöörata
„Korda pikem“ tähendab korrutamist ja „võrra lühem“ lahutamist. Et serva pikkus on positiivne, peab olema a>2.
2Samm 2Peidetud
2
Küsimus 1Samm 2: Avalda põhjade pindalad
Kuubi põhi on ruut küljega a. Ruudu pindala on külje ruut.
Skuup=a⋅a=a2
Risttahuka põhi on ristkülik külgedega 2a ja a−2. Ristküliku pindala on külgede korrutis.
Sristtahukas=2a(a−2)
a22a(a−2)a2aa−2h
Lohista, et pöörata
Kuubi kõik tahud on ruudud, risttahuka põhi on ristkülik, mille küljed on põhiservad.
3Samm 3Peidetud
3
Küsimus 1Samm 3: Koosta võrrand
Risttahuka põhja pindala on kuubi põhja pindalast 21 cm2 võrra suurem.
Liidame väiksemale pindalale ehk kuubi põhja pindalale 21. Siis on pooled võrdsed.
2a(a−2)=a2+21
Suurem pindala on risttahukal. Et pooled oleksid võrdsed, tuleb 21 liita väiksemale ehk kuubi põhja pindalale.
4Samm 4Peidetud
4
Küsimus 1Samm 4: Ava sulud ja koonda
Avame sulud: korrutame 2a sulgude mõlema liikmega.
2a2−4a=a2+21
Viime kõik liikmed vasakule poole. Teisele poole viidud liikmete märk muutub.
2a2−4a−a2−21=0
Koondame sarnased liikmed: 2a2−a2=a2.
a2−4a−21=0
Saime ruutvõrrandi, mille paremal pool on null. Seda saab lahendada lahendivalemiga.
5Samm 5Peidetud
5
Küsimus 1Samm 5: Lahenda ruutvõrrand
Kirjutame välja ruutvõrrandi kordajad. Kordaja a tähistame siin p-ga, sest täht a on juba kuubi serv.
p=1,q=−4,r=−21
Kirjutame ruutvõrrandi lahendivalemi nende tähistega.
Liidame juure all olevad arvud ja võtame ruutjuure: 100=10.
24±16+84=24±100=24±10
Esimese lahendi saame plussmärgiga.
a1=24+10=214=7
Teise lahendi saame miinusmärgiga.
a2=24−10=2−6=−3
Serva pikkus ei saa olla negatiivne, seega sobib ainult esimene lahend.
a=7 (cm)
Serva pikkus ei saa olla negatiivne, seega lahend −3 ei sobi. Taandatud ruutvõrrandi saab lahendada ka Viète'i teoreemiga, sest lahendite summa on 4 ja korrutis −21.
6Samm 6Peidetud
6
Küsimus 1Samm 6: Leia risttahuka põhiservad ja kontrolli
Asendame a=7 esimese põhiserva avaldisse.
2a=2⋅7=14 (cm)
Asendame a=7 teise põhiserva avaldisse.
a−2=7−2=5 (cm)
Kontrollime võrrandit 2a(a−2)=a2+21. Arvutame vasaku poole, kui a=7.
vp=2⋅7⋅(7−2)=14⋅5=70
Arvutame parema poole, kui a=7.
pp=72+21=49+21=70
Vasak ja parem pool on võrdsed, seega risttahuka põhja pindala on tõesti 21 cm2 võrra suurem.
70=70 ehk vp=pp
h7 cm14 cm5 cm
Lohista, et pöörata
Risttahuka põhja pindala on 70 cm2 ja kuubi põhja pindala 49 cm2. Nende vahe on 21 cm2, nagu ülesandes öeldud.
7Samm 7Peidetud
7
Küsimus 2Samm 7: Arvuta kuubi ruumala
Teises küsimuses tuleb leida risttahuka kõrgus. Kuubil ja risttahukal on sama ruumala, seega arvutame kõigepealt kuubi ruumala.
Kuubi ruumala on serva kuup. Asendame a=7 cm.
V=a3=73=7⋅7⋅7=343(cm3)
h7 cm14 cm5 cmV=343 cm3
Lohista, et pöörata
Kehade ruumalad on võrdsed, seega on ka risttahuka ruumala 343 cm3.
8Samm 8Peidetud
8
Küsimus 2Samm 8: Leia risttahuka kõrgus
Risttahukas on püstprisma. Selle ruumala on põhja pindala ja kõrguse korrutis. Olgu kõrgus h.
Kirjutame püstprisma ruumala valemi.
V=Sp⋅h
Põhja pindala on 14⋅5 ja ruumala on sama mis kuubil, 343 cm3.
14⋅5⋅h=343
Korrutame põhiservad. Et h jääks üksi, jagame võrrandi mõlemat poolt arvuga 70.
70h=343:70
Jagame ja saame risttahuka kõrguse.
h=70343=4,9 (cm)
Kontrollime, et risttahuka ruumala on sama mis kuubil.
14⋅5⋅4,9=70⋅4,9=343(cm3)
7 cm14 cm5 cmV=343 cm34,9 cmV=343 cm3
Lohista, et pöörata
Risttahukas on püstprisma, mille ruumala on V=Sp⋅h. Põhja pindala on 14⋅5=70 cm2, seega kõrgus on ruumala jagatud põhja pindalaga.
VASTUS
1) Kuubi serva pikkus on a=7 cm ning risttahuka põhiservade pikkused on 14 cm ja 5 cm. 2) Risttahuka kõrgus on 4,9 cm.