Föreläsning 24
Transcription
Föreläsning 24
Sidor i boken 40-42 Komposanter, koordinater och vektorlängd Ja, den här teorin gick vi igenom igår. Istället koncentrerar vi oss på träning inför KS3 och tentamen. Läxa 1. En rät linje, L1 , skär y-axeln då y = 3 och x-axeln då x = 2. En annan linje, L2 , skär x-axeln då x = 6. Var skär L2 y-axeln om de två linjerna skär varandra under rät vinkel? Läxa 2. De tre punkterna i vilka funktionen f(x) = x2 + x − 6 skär x- och y-axeln utgör hörnen i en triangel. Bestäm denna triangels area. Läxa 3. En rät linje f(x) skär y-axeln då y = 4 och x-axeln då x = 3/2. En annan g(x) skär y-axeln i punkten (0, −3). De två linjerna skär varandra under rät vinkel. Var skär g(x) x-axeln? Läxa 4. Man vet att punkten punkten P(2, −9) ligger på kurvan till funktionen f(x) = 2 − ax − x2 . Bestäm a och undersök för vilka värden på x som f(x) > 0 Läxa 5. Bestäm talen b och c, så att grafen till funktionen y = x2 + bx + c går genom punkterna P1 (−1, 6) och P2 (2, 3) Läxa 6. Funktionen f(x) = 3x2 + 2x − 10 är given. Mellan punkterna (5, 75) och (−2, −2) på funktionens kurva har dragits en sekant (helt enkelt en linje genom dessa punkter). Parallell med denna sekant har dragits en annan sekant (en annan linje), som bland annat går genom punkten (−4, 30). Bestäm avståndet mellan denna punkt och och den andra av denna sekantens ändpunkter. Läxa 7. Bestäm a, så att linjen genom punkterna P1 (a, 10) och P2 (−4, 2a) får k-värdet 2 Håkan Strömberg 1 KTH STH Läxa 8. Funktionerna f(x) = 2a + 2x − x2 och g(x) = ax − 5 skär varandra då x = 3 bestäm den andra skärningspunkten. Läxa 9. Lös ekvationen 2 3 1 + = x 2x 8 Läxa 10. På var och en av triangelns tre sidor är placerad en halv cirkel. Bestäm hela figurens area. Läxa 11. Lös ekvationen √ x + 55 = x − 1 Läxa 12. Bestäm rymddiagonalen e i ett rätblock då a = 3, b = 4 och c = 12. Läxa 13. Förenkla x y + 2 xy − y xy − x2 Läxa 14. The function is f(x) = x2 − 10x + 21. What is the least value of the function? Läxa 15. Med hur många procent ökar arean hos en kvadrat om kvadratens sida ökas med 20% Läxa 16. Förenkla Håkan Strömberg √ √ a a √ +√ a+1 a−1 2 KTH STH Läxa 17. Lös ekvationen 2 3 − 3 x =− 1 2 3 17 + 3 4 Läxa 18. Bestäm den lilla skuggade triangelns area. Läxa 19. Volymen hos en pyramid med kvadratisk basyta är 6.4 m3 . Sidan i kvadraten är 2 m. En skalenlig modell har volymen 100 cm3 . Vilken längd har sidan i modellens kvadrat? Läxa 20. En rektangel är inritad i ett koordinatsystem med sidorna parallella med axlarna. Två diametralt motstående hörn har koordinaterna (−12, 7) och (−6, −15). Bestäm rektangelns area. Läxa Lösning 1. Först bestämmer vi k-värdet för L1 , som går genom de två punkterna (0, 3) och (2, 0) 3 3−0 =− k1 = 0−2 2 Det är nu känt att k-värdena för två linjer som skär varandra under rät vinkel har sambandet k1 · k2 = −1. Detta betyder att k2 = 32 . Vi vet nu följande om L2 y= 2 x+m 3 Sätter vi in de kända punkten (6, 0) får vi 0= 2 ·6+m 3 som ger m = −4, som också är y-koordinaten till skärningspunkten. Linjens ekvation är L2 : y = 23 x − 4 Svar: L2 skär y-axeln i (0, −4) Håkan Strömberg 3 KTH STH Läxa Lösning 2. För att få funktionens nollställen löser vi ekvationen f(x) = 0 x2 + x − 6 = 0 x = − 12 ± x = − 12 ± x = − 12 ± x1 = 2 x2 = −3 q 1 q4 + 24 4 25 4 5 2 Två av triangels hörn ligger på x-axeln (2, 0) och (−3, 0). f(0) = −6 ger det tredje hörnet (0, −6). Hörnen på x-axeln bildar basen som är 5 l.e. Höjden är 6 l.e. Med hjälp av formeln A= bh 5·6 = = 15 2 2 får vi arean till Figur 1: Svar: 15 a.e. Läxa Lösning 3. De två funktionerna g(x) = kg · x + mg och f(x) = kf · x + mf måste bestämmas för att svaret ska kunna ges. Vi vet att f(0) = 4 och f(3/2) = 0 ur detta kan vi bestämma kf kf = 4−0 8 =− 3 0 − 32 Vi vet redan att mf = 4 och kan nu skriva f(x) = − 83 · x + 4. Genom texten vet vi att kg = 38 eftersom kg · kf = −1. Vi vet också att mg = −3 och kan skriva g(x) = 38 · x − 3. Då vi löser ekvationen g(x) = 0 får vi den efterfrågade roten. 3 8 ·x−3 x = = 0 8 Svar: g(x) skär x-axeln i (8, 0) Håkan Strömberg 4 KTH STH Läxa Lösning 4. Vi bestämmer a i f(x) = 2 − ax − x2 genom P(2, −9), f(2) : 2 − 2a − 22 = −9. Ger a = 7/2 och får funktionen 7 f(x) = 2 − x − x2 2 Vi behöver nu funktionens nollställen och måste lösa ekvationen f(x) = 0 7 2 − x − x2 2 7 2 x + x−2 2 = 0 = 0 x = x = r 7 49 32 − ± + 4 16 16 7 9 − ± 4 4 x1 = −4 x2 = 1 2 Svar: Eftersom f(x) har ett maximum är funktionen positiv för −4 < x < 1 2 Läxa Lösning 5. Sätter vi in de två punkterna i funktionen får vi följande ekvationssystem: 6 = (−1)2 + b(−1) + c 3 = 22 + b · 2 + c eller c−b c + 2b = = 5 −1 Vi subtraherar den första ekvationen från den andra och får (c + 2b) − (c − b) c + 2b − c + b 3b b = = = = −1 − 5 −6 −6 −2 b = −2 insatt i första ekvationen ger c − (−2) = 5 eller c = 3 Svar: Funktionen får följande utseende: y = x2 − 2x + 3 Läxa Lösning 6. Vi börjar med att skissa kurvan och sekanterna Figur 2: Det kommer att visa sig att denna skiss är helt korrekt, men det ska den inte behöva vara för att man ska ha glädje av den. De två sekanterna ligger förstås på två linjer med funktionerna g(x) = kg · x + mg och h(x) = kh · x + mh . Här är en lösningsplan: a Ta reda på kg med hjälp av P1 och P2 b Ta reda på mh med hjälp av P3 Håkan Strömberg 5 KTH STH c Lös ekvationen f(x) = h(x) för att få P4 d Ta reda på avståndet mellan P3 och P4 med hjälp av avståndsformeln Steg a 75 − (−2) = 11 5 − (−2) kg = Steg b 30 mh = = 11 · (−4) + mh 74 Vi vet nu att den andra sekanten ligger på linjen h(x) = 11x + 74. Steg c 3x2 + 2x − 10 2 = 11x + 74 3x − 9x − 84 = 0 x2 − 3x − 28 = 0 x = 3 2 ± x = 3 2 ± x1 = 7 q 9 4 + 112 4 11 2 x2 = −4 Genom h(7) = 151 har vi bestämt P4(7, 151). Steg d A = A = A ≈ p 2 2 p(x1 − x2 ) + (y1 − y2 ) 2 (7 − (−4)) + (151 − 30)2 121.5 Läxa Lösning 7. k= y1 − y2 x1 − x2 ger ekvationen 2 = 2(a + 4) 2a + 8 2a + 2a 4a = = = = a = Svar: a = 10 − 2a a − (−4) 10 − 2a 10 − 2a 10 − 8 2 1 2 1 2 Håkan Strömberg 6 KTH STH Läxa Lösning 8. f(3) = 2a + 2 · 3 − 32 ≡ 2a − 3 och g(3) = 3a − 5 Eftersom funktionerna skär varandra då x = 3 har de då samma y-värde. Vi får ekvationen 2a − 3 = 3a − 2a = a = 3a − 5 5−3 2 Vi har nu f(x) = 4 + 2x − x2 och g(x) = 2x − 5. Vi har att lösa ekvationen 4 + 2x − x2 x2 x = = = 2x − 5 9 ±3 För den andra skärningspunkten x = −3. g(−3) = 2(−3) − 5 ≡ −11. Ett värde man också får genom f(−3). Så här ser grafen ut Svar: Skärningspunkten är (−3, −11). Läxa Lösning 9. 2 3 + = x 2x 3 2 = + 8x x 2x 1 8 8x 1 8 8x · 2 8x · 3 + x 2x = 8x · 1 8 16 + 12 = x x = 28 Svar: x = 28 Läxa Lösning 10. Den korta katetens längd är 40 tan 37◦ ≈ 30.14 Hypotenusans längd är 40 ≈ 50.09 cos 37◦ Med hjälp av formeln för arean hos halva cirkeln med diametern d A= får vi πd2 8 402 π 30.142 π 50.092 π 30.14 · 40 + + + ≈ 2573 8 8 8 2 Svar: 2573 a.e. Håkan Strömberg 7 KTH STH Läxa Lösning 11. √ x + 55 √ 2 x + 55 x + 55 x2 − 3x − 54 = = = = x = x x x1 x2 = = = = Vi testar svaret x1 = 9 V.L. H.L. V.L. = H.L. x1 = 9 V.L. H.L. V.L. 6= H.L. x−1 2 (x − 1) x2 − 2x + 1 0 q 3 2 3 2 3 2 ± ± ± 9 −6 9 q4 + 4·54 4 225 4 15 2 √ 9 + 55 ≡ 8 9−1= 8 √ −6 + 55 ≡ 7 −6 − 1 ≡ −7 Svar: x = 9. Läxa Lösning 12. Först bestämmer vi diagonalen i bottenplanet med hjälp av Pythagoras sats: p √ √ d1 = 32 + 42 = 9 + 16 = 25 = 5 Med hjälp av denna diagonal och höjden kan vi så bestämma rymddiagonalen åter med hjälp av Pythagoras sats p √ √ dr = 52 + 122 = 25 + 144 = 169 = 13 Svar: Rymddiagonalen är 13 l.e. Läxa Lösning 13. x y x y x y x2 y2 + = + = − = − = xy − y2 xy − x2 y(x − y) x(y − x) y(x − y) x(x − y) xy(x − y) xy(x − y) (x − y)(x + y) x+y x2 − y2 = = xy(x − y) xy(x − y) xy Läxa Lösning 14. Vi bestämmer funktionens nollställen och med hjälp av symmetrin det x-värde för vilket funktionen antar sitt minsta värde. x2 − 10x + 21 x x x1 x2 = = = = = 0 √ 5 ± 25 − 21 5±2 7 3 x = 5 ligger mitt emellan rötterna f(5) = 52 − 10 · 5 + 21 = −4 Svar: Funktionens minsta värde är −4 Läxa Lösning 15. Innan sidan ökas är den a och arean a2 . Efter ökningen är sidan 1.2a och arean (1.2a)2 = 1.44a2 . Den procentuella ökningen blir då 1.44a2 − a2 = 0.44 = 44% a2 Håkan Strömberg 8 KTH STH Läxa Lösning 16. √ √ √ √ √ √ √ √ a a ( a + 1) a a− a+a+ a 2a ( a − 1) a √ √ √ √ +√ + √ = √ = = √ a−1 a+1 a−1 ( a − 1)( a + 1) ( a + 1)( a − 1) ( a + 1)( a − 1) Läxa Lösning 17. En ekvation innehållande ett dubbelbråk, men x bara på ett ställe. Starta med att förenkla vänstra ledet. Avsluta den förenklingen med att ersätta divisionen av bråken i täljare och nämnare med multiplikation av täljaren och nämnaren inverterad. Sedan har vi nått till en ekvation, som är enkel att lösa. 3 2 3−x 3 2 3+4 2x 3·3 3x − 3x 4·2 3·3 + 4·3 3·4 2x−9 3x 8+9 12 2x−9 3x 51x 2x−9 3x · · 12 17 12 17 51x(2x−9)12 3x·17 = 1 − 17 = 1 − 17 = 1 − 17 = 1 − 17 = 1 51x − 17 = − 51x 17 12(2x − 9) = −3x 24x − 108) = −3x 27x = 108 x = 4 Svar: x = 4 Läxa Lösning 18. Först bestämmer vi hypotenusan c, i den lilla triangeln c = tan 30◦ 17 ger c = 17 tan 30◦ ≈ 9.815. Den skuggade triangelns katetrar a och b får vi genom sin 60◦ = b a och cos 60◦ = 9.815 9.815 som ger a = 9.815 sin 60◦ ≈ 8.5 och b = 9.815 sin 60◦ ≈ 4.9. Med hjälp av formeln A= 8.5 · 4.9 bh = ≈ 20.86 2 2 Svar: 20.86 a.e. Håkan Strömberg 9 KTH STH Läxa Lösning 19. Vi använder oss av följande fakta: Längdskalan i kubik är lika med volymskalan l1 l2 3 = v1 v2 Detta ger x 3 200 = 100 6400000 x3 2003 = 100 6400000 x3 = x = x = 100 · 2003 6400000 r 3 3 100 · 200 6400000 5 Svar: 5 cm Läxa Lösning 20. Höjden är 7 − (−15) = 22 och bredden är −6 − (−12) = 6, som ger arean A = 22 · 6 = 132 Svar: 132 a.e. Håkan Strömberg 10 KTH STH Absolutbelopp Följande definition har ni sett tidigare: |a| = om a ≥ 0 om a < 0 a −a Tolkning: |a − b| är avståndet mellan punkterna a och b på tallinjen. Exempel 1. Lös olikheten |x − 3| < 7 Först en grafisk lösning Avståndet mellan 3 och x ska vara < 7. Vi kan direkt från figuren utläsa svaret −4 < x < 10 Vi kan även lösa uppgiften rent algebraiskt |x − 3| < 7 −7 < x − 3 < 7 −4 < x < 10 Ekvationer med absolutbelopp Exempel 2. Lös ekvationen |x + 3| = 5 Lösning: Plan: 1 Ta reda på x1 , där termen med absolutbeloppet är = 0. 2 Dela upp ekvationen i två ekvationer. En då x < x1 och en då x > x1 . Ersätt tecknet för absolutbelopp med en parentes. Sätt −-tecken framför parentesen om så skall vara! 3 Lös de båda ekvationerna var för sig. Kontrollera att erhållen rot ligger i aktuellt intervall. Genomförande: 1 Då x = −3 är |x + 3| = 0. 2,3 Vi får två ekvationer Då x < −3 x ≥ −3 Ekvation −(x + 3) = 5 x+3=5 Rot x = −8 x=2 OK Ja Ja Svar: x1 = −8 och x2 = 2 Exempel 3. Lös ekvationen |x − 6| − x = 4 Lösning: Plan: 1 Ta reda på x1 , för vilket |x − 6| = 0 2 Betrakta två intervall. Ett där x < x1 och ett där x > x1 . Lös upp termen med absolutbelopp och bilda samtidigt två ekvationer. Håkan Strömberg 11 KTH STH 3 Lös ekvationerna och kontrollera att roten ligger i intervallet. Genomförande: 1 Då x = 6 är |x − 6| = 0 2 De två ekvationerna med gällande intervall Då x<6 x≥6 Ekvation −(x − 6) − x = 4 (x − 6) − x = 4 Rot x=1 ingen rot OK Ja Nej Svar: x = 1 Exempel 4. Lös ekvationen |x + 1| − 2|4 − x| + |2x − 3| = 0 Lösning: Plan: 1 Ta reda på de xi för vilka var och en av de tre termerna = 0. 2 Sortera de tre ’brytpunkterna’ och skapa fyra intervall, man kan finna utefter x-axeln. 3 Lös upp absolutbeloppen inom varje intervall och bilda på så sätt fyra ekvationer. 4 Lös ekvationerna och kontrollera att roten ligger i aktuellt intervall. Genomförande: 1,2 De tre eftersökta x-värdena är x1 = −1, x2 = 3 2 och x3 = 4 3 Vi har nu att studera följande fyra intervall x < −1 −1 ≤ x < 32 3 2 ≤x <4 x≥4 4 Detta ger oss följande ekvationer Då x < −1 −1 ≤ x < 32 3 2 ≤ x<4 x≥4 Ekvation −(x + 1) − 2(4 − x) − (2x − 3) = 0 (x + 1) − 2(4 − x) − (2x − 3) = 0 (x + 1) − 2(4 − x) + (2x − 3) = 0 (x + 1) + 2(4 − x) + (2x − 3) = 0 Rot x = −6 x=4 x=2 x = −6 OK Ja Nej Ja Nej Svar: x1 = −6 och x2 = 2 (se grafen nedan) 15 10 5 -10 -5 5 10 -5 Håkan Strömberg 12 KTH STH Olikheter med absolutbelopp Exempel 5. Lös olikheten |x − 2| + |x − 4| < 8 Lösning: Plan: 1 Ta reda på x1 , för vilket |x − 2| = 0 och det x2 för vilket |x − 4| = 0 2 Betrakta tre intervall. Ett där x < x1 , ett då x1 ≤ x ≤ x2 och ett då x > x2 . Lös upp absolutbeloppen och bilda olikheter utan absolutbelopp, ett för varje intervall. 3 Lös olikheterna och kontrollera inom vilken del av intervallet som olikheten gäller. Genomförande: 1 x1 = 2 och x2 = 4 2 Intervallen är x < 2, 2 ≤ x ≤ 4 och x > 4. 3 Då x<2 2≤x<4 x>4 Olikhet −(x − 2) − (x − 4) < 8 (x − 2) − (x − 4) < 8 (x − 2) + (x − 4) < 8 Lösning x > −1 Alltid x<7 Intervall −1 < x < 2 2≤x<4 4≤x<7 För en del av första intervallet gäller olikheten, för hela andra intervallet och åter för en del av tredje. Sammantaget fås Svar: −1 < x < 7 Exempel 6. Lös olikheten |2x − 4| + |x| < |5 − x| Lösning: Plan: 1 Ta reda på de xi , för vilka termerna är = 0 2 Ställ upp fyra intervall inom vilka olikheten ska lösas. Lös upp absolutbeloppen och bilda olikheter utan absolutbelopp, ett för varje intervall. 3 Lös olikheterna och kontrollera att roten ligger i intervallet. Genomförande: 1 x1 = 0, x2 = 2 och x3 = 5 2 De fyra intervallen är x<0 0≤x<2 2≤x<5 x≥5 3 Då x<0 0≤x<2 2≤x<5 x≥5 Svar: − Olikhet −(2x − 4) − x < (5 − x) −(2x − 4) + x < (5 − x) (2x − 4) + x < (5 − x) (2x − 4) + x < −(5 − x) Lösning x > − 12 Alltid x < 94 x < − 21 Intervall − 21 < x < 0 0≤x<2 2 ≤ x < 94 Inget x 9 1 <x< 2 4 Håkan Strömberg 13 KTH STH Tekniskttbasår Ma atematikI ABSOLUT TBEL LOPP4 Definittion pel1 Exemp Absolutbelo A oppetavettttal betecknas| |o ochdefinierrasenligtn nedan: 0 | | 0 |3 3| 3|0| 0 | 5| 5 5 Noteraatt| | 0föraallareellattal ,och| | 0baraaom N 0. E Ettalternati ivtsättatt definiera| |ärdärförr| | √ . | |gälleralltid,men√ O Observeraa att√ gälllerbaranä är 0. √ G Geometrisk ktrepresentterar| |av vståndetmellanxoch h0påtallinjen.Mer |aavståndetm g generelltre presenteraar| mellanpunkkterna occh på taallinjen,efttersomdetttaavståndärdetsam mmasomavvståndetfrå ån p punkten påtallin njentill0. | | Räknerregler Ekvatiioner och Olikhe eter a) a | b b) | ∙ | | | | | | | | c) | |∙| | d) | | Ekvationen| | E 0haartvålösnin ngar, och , däär d d.v.s.tvåpu unkterpåtaallinjensom mstårpåav vståndet från0.Olik kheten | | kantolkasssomettav vståndsom märmindreeän ,såd detta in nnebäratt måsteligggamellan och . Vidalgebraiisklösninggavekvatio V onerocholiikheterme dabsolutbeloppså ä ärdetoftap praktisktatttdelauppproblemettiolikafallmedhjälpav fö öljandesam mband: | 0 å ä | | 0 å ä | Sid.17N Någotomarbetatfrån:K.E Eriksson,H.G Gavel(2013),,Diskretmate ematikochdiiskretamodelller, StudentliitteraturAB,ISBN978914 44089997 4 17 Teknisktbasår Exempel2a Lösning Exempel2b Lösning Exempel2c Lösning MatematikI Lösekvationen| | 0 0 4 3 3 2 Lösolikheten| | 0 0 4 3 1 3 ⟹ 3 1 2 3 3 3 4 3 3 ⟹ 3 2 1 1 Lösolikheten| | 3 0 0 ⟹ 3 3 3 0 2 0 ⟹ 3 3 3 ⟹ 3 3 4 3 3 Exempel2d Lösning 4 3 2 1 Lösolikheten| 1| 1 0 1 0 ⟹ 3 5 1 2 1 1 3 4 4 3 1 4 ⟹ 4 1 5 Exempel2e 3 2 1 Lösolikheten| Lösning ⟹ 0 2 3 1 1 4 5 3 1| 1 0 1 0 2 4 2 4 3 ⟹ 3 4 3 2 1 0 18 2 3 4 3 Teknisktbasår MatematikI Lösekvationen|5 2 | 3. Lösning: förattenkeltvisa Teckenväxlingskernär5 2 Exempel3a Användtallinje aktuelltintervall Exempel3b 0d.v.s.när 2,5 2,5 Idettaintervallblirekvationen Idettaintervallblirekvationen 5 2 3 5 2 3 2 2 2 5 3 1 2 8 4 Svar: 1och Lösolikheten|3 Lösning: 4 2| 1. Teckenväxlingskernär3 2 2 3 0d.v.s.när 2 3 Idettaintervallblirolikheten Idettaintervallblirolikheten 3x 2 1 3 2 1 2 3 3 3x 1 2 1 3x 1 x Vifår 1 Vifår Svar:1⁄3 1 401. Beräknagenomatttabort absolutbeloppetstecken. a) |5 7| b) |7 5| | c) |4 |2 d) 8| 403. Lösekvationen a) | 2| 1 b) | c) |2 402. Låt 3och 7,ochvisaatt räknereglernaa)tilld)nedan stämmer | | | a) | c) d |x| 7 5| 2 d) 2| | b) | ∙ | 4| e) | 1 2| 1 404. Lösolikheten | |∙| | | | a) | 1| 3 b) | 4| 1 c) |2 | | x 19 5| d) | 1| e) 1 | 2 2 1| 3