Transcript Ellips 3
Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 23 301 302 a) Åtminstone en vinkel är större än 180D . Vinkelsumman i en fyrhörning är ( 4 − 2 ) ⋅ 180D = 360D . a) 90D + 190D = 280D < 360D , dvs. fyrhörningen existerar. Vi skissar en figur vars diagonaler är ritad som streckade linjer. konkav femhörning b) Alla vinklar är mindre än 180D . konvex sexhörning b) 155D + 205D = 360D , dvs. det existerar inte en fyrhörning som skulle ha vinklarna 155D och 205D . Svar: a) ja b) nej Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 24 b) 303 a) β α = 110D | vertikalvinklar δ = 180D − α sidovinklar γ β = 180D − 93D = 87D sidovinkel γ = 43D alternatvinkel och l1 & l2 α + β + γ = 180D vinkelsumman i en triangel δ = 180D − 110D α =180D − β − γ δ = 70D α = 180D − 87D − 43D γ = 30D alternatvinklar och AB & CD β = 180D − α − γ vinkelsumman i en triangel α = 50D β = 180D − 110D − 30D β = 40D ε = 180D − 90D − 30D vinkelsumman i en triangel ε = 60D Svar: a) α = 110D , β = 40D , γ = 30D , δ = 70D och ε = 60D b) α = 50D Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 25 304 305 CA & DE γ = 180D − 90D − 30D rätvinklig triangel EBD γ = 60D AJ + IH = BC = 4,2 cm JI + HG + FE + DC = AB = 12,3 cm Å andra sidan får vi γ = 60D likbelägna vinklar och CA & DE β = 70D 30' alternatvinkel och CA & DE ⎛ 30 ⎞ = 70 + ⎜ ⎟ ⎝ 60 ⎠ D = 70,5 FG = ED = 1,4 cm Omkretsen av månghörningen ABCDEFGHIJ är D p = 2 ⋅ 12,3 cm + 2 ⋅ 4,2 cm + 2 ⋅ 1,4 cm = 35,8 cm D α = 180D − β − γ rak vinkel, dvs. α + β + γ =180D = 180D − 70,5D − 60D = 49,5D Svar: α = 49,5D , β = 70,5D , γ = 60D Svar: 35,8 cm Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 26 306 307 T.ex. a) 745 600 000 mm = a) 745 600 000 km=745,6 km 1 000 000 6,37 ⋅ 106 km = 6,37 ⋅ 106−3 km = 6 370 km 1 000 c) 0,0146 m = 0,0146 ⋅ 100 cm = 1, 46 cm d) 3 050 ⋅ 10−4 km = 3 050 ⋅ 10−4 ⋅ 1 000 m = 3 050 ⋅ 10−1 m = 305 m 1 234 000 000 e) 1 234 000 000 mm 2 = a = 1234 ⋅ 10 −2 a = 12,34 a 8 10 b) 6,37 ⋅ 106 m = b) c) 273,8 ⋅ 107 ha = 273,8 ⋅ 107−8 ha = 27,38 ha f) 273,8 ⋅ 10 cm = 8 10 2 g) 0,000 0567 km = 0,000 0567 ⋅ 106 m 2 = 56,7 m 2 7 2 h) 184,6 ⋅ 10−4 m2 = 184,6 ⋅ 10−4 ⋅ 104 cm 2 = 184,6 cm2 5 600 i) 5 600 ml = 5 600 ⋅ 10−3 l = l = 5,6 l 1 000 j) 1 l = 1 dm3 1 000 3 k) 1 000 l = 1 000 dm 3 = m = 1 m3 1 000 600 000 l) 60 000 cl = 600 000 ml = 600 000 cm3 = m3 = 0,6 m3 1 000 000 3 345 ⋅ 108 km3 = 0,3345 km3 m) 3 345 ⋅ 10 dl = 3 345 ⋅ 10 dm = 12 10 8 3 8 −9 n) 12,46 ⋅ 10 mm = 12,46 ⋅ 10 ⋅ 10 m3 = 1,246 m3 0) 1079,6 ⋅ 10−7 m3 = 1079,6 ⋅ 10−7 ⋅ 106 cm3 = 107,96 ml 9 8 3 Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 27 308 310 a) Antalet diagonaler är b) Vinkelsumman är ( 8 − 2 ) ⋅ 180 = 1080 D Svar: a) 20 Anta att n ( n ≥ 3) är antalet sidor i månghörningen. 8 ⋅ ( 8 − 3) = 20 . 2 Vi får ekvationen D n ( n − 3) = 65 2 n ( n − 3) = 130 b) 1080D ⋅2 n 2 − 3n − 130 = 0 309 a) Vi betecknar antalet sidor med bokstaven n. 2 3 ± ( −3) − 4 ⋅ 1 ⋅ ( −130 ) 3 ± 23 n= = 2 ⋅1 2 Vi får ekvationen ( n − 2 ) ⋅ 180D = 3600D :180D n = −10 eller n = 13 n − 2 = 20 n = 22 duger inte b) Vi betecknar antalet sidor med bokstaven n. Vi får ekvationen ( n − 2 ) ⋅ 180D = 1890D :180D n − 2 = 10,5 Svar: n = 12,5 ∉ N a) 22 sidor b) existerar inte Svar: duger Månghörningen har 13 sidor. n≥3 Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 28 311 312 Anta att n ( n ≥ 3) är antalet sidor i månghörningen. Vi får olikheten n ( n − 3) ≤9 ⋅ 2(> 0) 2 n 2 − 3n ≤ 18 Anta att n ( n ≥ 3) är antalet sidor i månghörningen. Vi får olikheten n ( n − 3) ≥ 50 ⋅ 2 ( > 0) 2 n ( n − 3) ≥ 100 n 2 − 3n − 100 ≥ 0 n 2 − 3n − 18 ≤ 0 Nollställen: Nollställen: n − 3n − 18 = 0 n 2 − 3n − 100 = 0 2 3 ± 9 − 4 ⋅ 1 ⋅ ( −18 ) 3 ± 9 = 2 2 n = −3 eller n = 6 3 ± 9 + 400 3 ± 409 = 2 2 3 − 409 3 + 409 n= = −8,61... eller n = = 11,61... 2 2 n ≈ −8,6 eller n ≈ 11,6 n= n= Graf: Graf : Olikheten är uppfylld om Olikheten är uppfylld om −3 ≤ n ≤ 6 , Eftersom n ≥ 3 , duger värdena 3, 4, 5 och 6 . Svar: Antalet sidor i månghörningen är 3, 4, 5 eller 6. 3 − 409 3 + 409 ≈ −8,6 eller n ≥ ≈ 11,6 2 2 Eftersom n ≥ 3 , duger värdena n = 12, 13, 14, ... . Svar: Antalet sidor i månghörningen är åtminstone 12. n≤ Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 29 313 314 Anta att n ( n ≥ 3) är antalet sidor i månghörningen. Vi får olikheten Anta att n ( n ≥ 3) är antalet sidor i månghörningen. Vinkelsumman i en tolvhörning är (12 − 2 ) ⋅ 180D ( n − 2 ) ⋅ 180D n ( n − 3) <n 2 n ( n − 3 ) < 2n ⋅ 2 ( > 0) Vinkelsumman i den nya månghörningen är 0,7 ⋅ 10 ⋅ 180D 100% − 30% = 70% = 0,7 n 2 − 5n < 0 Nollställen: = 10 ⋅ 180D Graf: n − 5n = 0 n ( n − 5) = 0 2 n = 0 eller n = 5 Olikheten är uppfylld om 0 < n < 5 , Eftersom n ≥ 3 , duger värdena n = 3 och n = 4 . Svar: Månghörningen har 3 eller 4 hörn. Å andra sidan är vinkelsumman i den nya månghörningen ( n − 2 ) ⋅ 180D , vilket ger ekvationen ( n − 2 ) ⋅ 180D = 0,7 ⋅ 10 ⋅ 180D :180D n−2=7 n=9 Antalet diagonaler i niohörningen är 9 ⋅ ( 9 − 3) 9 ⋅ 6 = = 27 2 2 n ( n − 3) 2 Svar: Månghörningen har 27 diagonaler. Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 30 315 316 a) Basvinklarna i en likbent triangel är lika stora vilket ger 2 β + 90D = 180D 2β = 90D β = 45D α är sidovinkel till basvinkeln vilket ger α = 180D − 45D = 135D α = 40D reflexionsvinkeln är samma som infallsvinkeln β = 180D − 40D − 120D = 20D vinkelsumman i en triangel γ = 180D − 110D − 20D = 50D vinkelsumman i en triangel b) β = 40D är basvinkel i en likbent triangel. Vinkelsumman i en triangel är 180D , vilket ger γ = 180D − 2 ⋅ 40D = 100D Sidovinkel: δ = 180D − γ = 180D − 100D = 80D Ljusstrålen vrider sig totalt vinkeln 2α + 2β + 2γ = 2 ⋅ 40D + 2 ⋅ 20D + 2 ⋅ 50D = 220D > 180D Den likbenta triangeln DBC ger α = 180D − 2 ⋅ δ = 180D − 2 ⋅ 80D = 20D vilket ger att strålarna skär varandra. Skärningsvinkeln är 220D − 180D = 40D Svar: Ja, strålarna skär varandra i vinkeln 40D . Svar: a) α = 135D b) α = 20D Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 31 317 318 Triangelns area är A = a) 2 9⋅4 = 18 2 AB = ( ± ) 441 2 AB = 441 2 AB = 21 Alltså är längden av sidan AB 21. a=6 h=4 )ABC + 46, 4D + 90D = 180D 6⋅4 = 12 2 )ABC = 180D − 46,4D − 90D )ABC = 43,6D a=4 h=3 A= Svar: AB + 202 = 292 a =6+3=9 h=4 A= c) Enligt Pythagoras sats får vi AB = 292 − 202 A= b) a⋅h 2 Svar: 4⋅3 =6 2 a) 18 b) 12 c) 6 a) AB = 21 och )ABC = 43,6D Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 32 319 320 a) ED ⊥ DC , vilket ger )D = 90D a) Triangeln ABF ger α = 180D − 80D − 35D = 65D Eftersom AB & ED , så är β = 35D eftersom den är alternatvinkel till vinkeln ABE. Triangeln ECD ger γ = 180D − 90D − β = 90D − 35D = 55D Anta att triangeln höjd är h. Enligt Pythagoras sats får vi b) AB & DC , vilket ger )BDC = 38D eftersom den är alternatvinkel till vinkeln )ABD Triangeln DEC ger β = 180D − 42D − 38D = 100D Sidovinkeln γ = 180D − β = 180D − 100D = 80D Triangeln EBC är likbent vilket ger α = 180D − 2 ⋅ γ = 180 − 2 ⋅ 80D = 20D Svar: a) α = 65D , β = 35D och γ = 55D b) α = 20D h 2 + 52 = 132 h 2 = 144 h = ( ± ) 144 h = 12 Triangelns area är a⋅h A= 2 10 ⋅ 2 = 2 = 60 Svar: Arean är 60. a = 10, h = 12 Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 33 320 321 b) Anta att triangelns sida har längden a. Enligt Pythagoras sats är 2 ⎛a⎞ 2 2 ⎜ ⎟ +3 =a ⎝2⎠ a2 + 9 = a2 4 a2 4) 2 a − =9 4 3a 2 4 =9 ⋅ 4 3 2 a = 12 a = ( ±) 4 ⋅ 3 a=2 3 Triangelns area är a⋅h A= 2 2 3 ⋅3 = 2 =3 3 Svar: a = 2 3, h = 3 Anta att triangelns bas är x. Då är höjden 2x. Triangelns area är a⋅h A= A = 50, a = x, h = 2 x 2 x ⋅ 2x 50 = 2 2 x = 50 x 2 = 25 ⋅ 2 x = ( ± )5 2 Alltså är 2 x = 10 2 Arean är 3 3 . Svar: Triangelns höjd är 10 2 . Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 34 322 323 Vi väljer 0,5 cm som enhet. Vi betecknar triangelns sidor med a, b och c, där c är den längsta sidan. Triangeln är rätvinklig om den uppfyller a 2 + b 2 = c 2 . a) Det uppstår en triangel eftersom 3 + 11 = 14 > 12 3 + 12 = 15 > 11 11 + 12 = 23 > 3 a) b) De uppstår inte en triangel eftersom 7 + 9 = 16 < 18 a=3 b=5 c=6 Summan av kvadraterna på de två kortare sidorna är a 2 + b 2 = 32 + 52 = 9 + 25 = 34 Kvadraten på den längsta sidan är c 2 = 62 = 36 ≠ 34 Eftersom a 2 + b 2 ≠ c 2 är triangeln inte rätvinklig, c) Det uppstår inte en triangel eftersom b) a=6 b =8 c = 10 3+12=15 a 2 + b 2 = 62 + 82 = 36 + 64 = 100 c 2 = 102 = 100 Svar: a) ja b) nej c) nej Eftersom a 2 + b 2 = c 2 , är triangeln rätvinklig. Svar: a) nej b) ja Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna 324 • sid. 35 325 Den minsta vinkeln är den motstående vinkeln till den kortaste sidan. BC = 15 omkrets = 50 Bisektrissatsen ger Bisektrissatsen ger 20 x = 10 − x 25 4 x = 10 − x 5 5 x = 4 (10 − x ) 5 x = 40 − 4 x 9 x = 40 40 4 x= =4 9 9 b 2 = c 3 2 b= c 3 Eftersom omkretsen är 50 får vi 4 5 Den andra delen är 10 − x = 10 − 4 = 5 9 9 Delarnas längder är 4 Svar: 4 ⋅3 5c = 105 :5 c = 21 4 5 och 5 . 9 9 4 5 och 5 9 9 2 c + c + 15 = 50 3 2 c + c = 35 3 2c + 3c = 105 2 2 b = c = ⋅ 21 = 14 3 3 Svar: De andra sidornas längder är 14 och 21. Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 36 326 Svar: Vi beräknar basen a. 327 Pythagoras sats ger i triangeln ABC att ( Den minsta vinkeln är )B . Den största vinkeln är )A . Bisektrisen till vinkeln A delar sidan BC i förhållandet 7:5. Alltså är 7 x = 8− x 5 5x = 7 (8 − x ) 2 ) + ( 2 ) = a2 2 2 5 x = 56 − 7 x 12 x = 56 a =4 a = ( ±)2 2 a=2 Enligt bisektrissatsen är x 2 = 2 2−x 2x = 2( 2 − x) 56 12 14 x= 3 x= Bisektrisen till vinkeln B delar sidan AD i förhållandet 7:x, dvs. 2x = 2 − 2x 7: 2x + 2x = 2 (2 + 2)x = 2 :( 2 + 2 ) 2(2 − 2 ) = =2− 2 x= 4−2 (2 + 2 ) 2− 2 ) Delarna är 2 − 2 och 2 2 − 2 2 Den andra delen är 2 − (2 − 2 ) = 2 2 − 2 Svar: 14 7 7 ⋅ 3 3 = = = 3 14 14 2 3 3:2 Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 37 328 329 a) a) I triangeln ABC är höjden CA ritad mot basen AB BA ritad mot basen AC DA ritad mot basen BC Höjderna skär varandra i punkten A. b) b) Eftersom triangeln ABC är likbent så är höjden AD också mittpunktsnormal, dvs. BD = DC = a Pythagoras sats ger ( 2 a ) 2 = 52 + 5 2 4a 2 = 25 + 25 4a 2 = 50 50 a2 = 4 25 a2 = 2 Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 38 Pythagoras sats ger i triangeln ABD x 2 + a 2 = 52 x2 + a2 = 25 2 25 = 25 2 x 2 = 25 − 25 2 25 x = 2 2 x = ( ±) 5 2 De andra höjderna är BA = CA = 5 Svar: 330 a) Höjdernas skärningspunkt är den räta vinkels spets. 5 b) Höjdernas längder är 5, 5 och . 2 Enligt mediansatsen delas medianen i förhållandet 2:1 från spetsen räknat. Vi betecknar medianens delar med 2 x och x . Alltså är 2 x + x = 24 3x = 24 x =8 Den andra delen är 2 ⋅ 8 = 16 Delarnas längder är 8 och 16 Svar: 8 och 16 Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 39 b) Vi betecknar avståndet från spetsen i basvinkeln A till tyngdpunkten M med bokstaven y. Enligt mediansatsen är 1 1 DM = CD = ⋅ 12 = 4 3 3 331 Den median som ritas från toppen av en likbent triangel är samtidigt höjd i triangeln. Anta att medianernas skärningspunkt, dvs. triangelns tyngdpunkten, är M och att medianen som ritas från toppen är CD = x . Enligt Pythagoras sats är Pythagoras sats ger i triangeln ADM att y 2 = 52 + 4 2 y 2 = 25 + 16 x 2 + 52 = 132 y 2 = 41 x 2 = 169 − 25 y = ( ± ) 41 x = 144 y = 6, 403... ≈ 6,4 2 x = ( ± )12 Svar: a) Avståndet från spetsen i toppvinkeln C till tyngdpunkten M är enligt mediansatsen 2 2 CM = CD = ⋅ 12 = 8 3 3 a) Tyngdpunktens avstånd till spetsen i toppvinkeln är 8. b) Tyngdpunktens avstånd till spetsen i basvinkeln är 41 ≈ 6,4 . Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 40 332 333 I en liksidig triangel sammanfaller medianen och höjden. Tyngdpunkten M delar medianen i förhållandet 2:1 från spetsen räknat. Vi betecknar medianernas delar med x och 2x. Enligt Pythagoras sats är 2 a⎞ 2 ⎛ ( 3x ) + ⎜ ⎟ = a 2 ⎝2⎠ 1 9x2 + a2 = a2 4 3 9x2 = a2 4 a2 2 x = 12 a x = ( ±) 2 3 a Alltså är 2 x = 3 Anta att )ACB = γ . I triangeln ABC är α + γ + 90D = 180D α + γ = 90D γ = 90D − α Eftersom DC ⊥ AC , så är β + γ = 90D β = 90D − γ β = 90D − ( 90D − α ) β = 90D − 90D + α β =α Svar: I en liksidig triangel är avståndet från triangelns a . tyngdpunkt till triangelns hörn 3 Svar: β = α γ = 90D − α Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 41 334 335 Anta att )A = α , )B = β och )C = γ . Enligt uppgiftstexten är I en likbent triangel är basvinklarna lika stora. Eftersom linjen l som skär triangeln ABC är parallell med basen AB så är de likbelägna vinklarna lika stora, dvs. α = β . ⎧α = β + 30D ⎨ D ⎩α = γ − 15 Eftersom vinkelsumma i en triangel är 180D får vi Alltså är 2α + 40D = 180D β + 30 = γ − 15 D D 2α = 140D β = γ − 45 D α = 70D β = 70D Vinkelsumman i en triangel är 180D , vilket ger α + β + γ = 180D insättning av α och β γ − 15D + γ − 45D + γ = 180D 3γ = 180 + 15 + 45 D 3γ = 240 γ = 80 D D D = 180D − 70D = 110D > α D α = 80 − 15 = 65 D γ = 180D − β :3 Alltså är D Vinkeln γ är sidovinkeln till vinkeln β vilket ger D Alltså är α den minsta vinkeln. β = 80D − 45D = 35D Svar: Vinkeln A är 65D , vinkeln B är 35D och vinkeln C är 80D . Svar: Den minsta vinkeln i fyrhörningen är 70D . Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 42 336 337 Vi ritar en likbent triangeln vars bas är a, höjden h och benen har längden 3 2 . Vi ritar en liksidig triangel och betecknar basen med bokstaven a och höjden med bokstaven h. Arean är A= a⋅h 2 Enligt Pythagoras sats är Förhållandet mellan höjden och basen är 1:2 vilket ger h 1 = a 2 a = 2h Enligt Pythagoras sats är 2 a 2h h2 + h2 = ( 3 2 ) = =h 2 2 2h 2 = 9 ⋅ 2 h2 = 9 h = ( ±) 9 h=3 Triangelns area är a⋅h A= 2 3 = Svar: 6⋅3 =9 2 Triangelns area är 9. h=3 a = 2h = 6 2 ⎛a⎞ h + ⎜ ⎟ = a2 ⎝2⎠ a2 2 h + = a2 4 2 a2 h =a − 4 3 h2 = a 2 4 3 2 h = ( ±) a 4 2 h= 2 a 3 2 A=2 3 Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna Vi får ekvationen • sid. 43 338 Vi betecknar a 3 a⋅ 2 =2 3 2 a2 = 8 a = ( ±) 8 a=2 2 Triangelns omkrets är 3a = 3 ⋅ 2 2 = 6 2 P = norra ändan E = södra ändan S = bastu V = båt Den mittersta strålen träffar strandbastun vilket ger )PVS = )EVS . Enligt mediansatsen är Svar: Triangelns omkrets är 6 2 . x 25 = y 18 18 y= x<x 25 Alltså är sträckan VE kortare än sträckan VP. Svar: Malin ror till öns södra ända. Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 44 339 340 Anta att den inskrivna cirkelns radie är r och att den omskrivna cirkelns radie är R. a) Medianen i en liksidig triangeln är samtidigt också mittpunktsnormal och bisektris vilket ger att cirklarna har samma medelpunkt. Enligt mediansatsen är r 1 = R 2 R = 2r Diametrarna är då do = 2 R = 4r och di = 2r . Diametern do i den omskrivna cirkeln är större än diametern di i den inskrivna cirkeln. I procent är skillnaden d o − di ⋅ 100 % di 4r − 2r = ⋅ 100 % 2r 2r = ⋅ 100 % 2r = 100 % Svar: 100 % b) Går inte, eftersom alla vinklar är 60° c) Går inte, eftersom alla vinklar skall vara mindre än 90° d) Går, eftersom liksidig samtidigt är likbent e) f) Går inte, eftersom alla vinklar är 60°. 341 a) Alternativ 1 Vi delar in figuren i en rektangel och ett trapets. A1 = Arektangel = 8 ⋅ 2 = 16 Vi beräknar trapetsets höjd ur den streckade triangeln. h 2 + 52 = 132 h 2 = 169 − 25 h 2 = 144 h = ( ± )12 Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 45 A2 = Atrapets a+b ⋅h 2 8+3 = ⋅ 12 2 A2 = a = 8, b = 3, h = 12 Alternativ 2 Vi utökar figuren till en rektangel. Kateterna i den streckade triangeln är 8 − 3 = 5 och h . Enligt Pythagoras sats är 6 11 ⋅ 12 2 = 66 = h 2 + 52 = 132 h 2 = 169 − 25 h 2 = 144 h = ( ± )12 Atotal = A1 + A2 = 16 + 66 = 82 Arean A av figuren är A = Arektangel − Atriangel 5⋅ h 2 5 ⋅ 12 = 8 ⋅ 14 − 2 = 112 − 30 = 8 ⋅ (2 + h) − = 82 Svar: Figurens area är 82. h = 12 Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 46 341 342 b) Eftersom AB & ED & FC , så består figuren av två likadana trapetser. Eftersom trapetset är likbent får vi ekvationen x + 5 + x = 21 2 x = 16 x =8 Enligt Pythagoras sats är x + h = 10 2 2 2 Anta att höjden är h. Trapetsets area är x =8 a+b ⋅h 2 10 + 2 30 = ⋅h 2 12 30 = ⋅ h 2 6h = 30 h=5 82 + h 2 = 102 A1 = h = 100 − 64 2 h 2 = 36 h = ( ± )6 Arean av trapetset är a+b A= ⋅h 2 5 + 21 = ⋅6 2 26 = ⋅ 6 = 78 2 a = 5, b = 21, h = 6 Figurens area är 156. :6 Arean av det andra trapetset är a+b ⋅h 2 A2 = 20 ⋅ 5 = 100 A2 = Figurens area är 2 ⋅ 78 = 156 Svar: A1 = 30, a = 10, b = 2 Svar: 100 a+b = 20, h = 5 2 Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 47 343 344 A = 76 m 2 Anta att den längre basen i trapetset är x. Eftersom trapetset är likbent delar höjderna ritade mot basen densamma i delarna y, 10 och y. h=8 m bredd: x ( m ) bottnens bredd: x − 5 ( m ) Enligt Pythagoras sats är y 2 + 82 = 102 Trapetsets area är y 2 = 100 − 64 y 2 = 36 y = ( ± )6 A= 6 + 10 + 6 = 22 . Alltså är Trapetsets area är a = 22, b = 10, h = 8 Trapetsets area är 128. ( 2 x − 5 ) ⋅ 4 = 76 2 x − 5 = 19 2 x = 24 x = 12, vilket ger x−5=7 Svar: Svar: a = x − 5, b = x, h = 8 x−5+ x 4 = ⋅8 2 = ( 2 x − 5) ⋅ 4 Alltså är den längre basen a+b A= ⋅h 2 22 + 10 = ⋅8 2 = 128 a+b ⋅h 2 Bottnens bredd är 7 m. Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 48 345 347 Fältets area är 1 500 + 2 000 A= ⋅ 800 m 2 = 1 400 000 m 2 = 140 ha 2 De motsatta vinklarna i en parallellogram är lika stora vilket ger Mängden bekämpningsmedel är 140 ha ⋅ 0,15 l = 21 l ha α = 35D och γ = β . Vinkelsumman i en parallellogram (fyrhörning) är 360D , vilket ger ekvationen Kostnaden för besprutningen är 21 l ⋅ 50 Svar: € = 1 050 € l 35D + β + α + γ = 360D α = 35D , γ = β 35D + β + 35D + β = 360D 2β = 290D Besprutningen kostar 1 050 € . β = 145D Alltså är α = 35D , β = 145D och γ = 145D . 346 Vi betecknar basen med 3x och höjden med x . A = ah a = 3 x, h = x, A = 147 3 x ⋅ x = 147 x 2 = 49 x = ( ± ) 49 x=7 Höjden är 7, vilket ger att basen är 3 ⋅ 7 = 21 . Svar: Basen är 21 och höjden är 7. Svar: Vinklarna i parallellogrammen är 35D , 145D och 145D . Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 49 348 349 Vi betecknar parallellogrammens höjd med x. Eftersom vinkeln EAD är sidovinkel till vinkeln DAB är α = 180D − 135D = 45D Alltså är β = 180D − 90D − 45D Vinkeln β = 27 D alternatvinklar och AB & DC γ = 180D − 34D − β D β = 45D Då är + EAD likbent vilket ger EA = ED = x . Enligt Pythagoras sats är vinkelsumman i +ABE x2 + x2 = ( 6 2 ) är 180D 2 x 2 = 36 ⋅ 2 = 146D − 27D x 2 = 36 x = ( ± )6 = 119D α = 180D − 119D 2 α och γ är sidovinklar = 61D Basen AB = 2 AD = 2 ⋅ 6 2 = 12 Parallellogrammens area är A = ah a = 12, h = 6 = 12 ⋅ 6 Svar: Vinkeln mellan diagonalerna är 61D . = 72 Svar: Parallellogrammens area är 72. Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 50 350 Eftersom EF & AD , är fyrhörningarna AEFD och EBCF parallellogrammer. Anta att h är parallellogrammernas höjd, AE = x och EB = y . Parallellogrammens area är A = ah , vilket ger AAEFD = x ⋅ h 5 y = 60 (1) y = 12 2 x = ⋅ 12 = 8 3 Delarna är 8 och 12. 351 Vi betecknar rektangelns diagonal med 3x , och då är den ena sidan i rektangeln x . Enligt Pythagoras sats är x 2 + 122 = ( 3 x ) AEBCF = y ⋅ h Alltså är x⋅h 2 = y⋅h 3 x 2 = y 3 2 x= y 3 Vi får ekvationssystemet 2 (1) ⎧⎪ x= y 3 ⎨ ( 2 ) ⎪⎩ x + y = 20 2 y + y = 20 3 2 y + 3 y = 60 Svar: 2 x 2 + 144 = 9 x 2 8 x 2 = 144 144 x2 = 8 2 x = 18 x = ( ± ) 18 x=3 2 insättning i ekvation ( 2 ) ⋅3 :5 Alltså är 3x = 9 2 Svar: Rektangelns diagonal är 9 2 . Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 51 352 Vi bestämmer arean av de figurer som omger triangeln. Akvadrat = 12 ⋅ 12 = 144 Atriangel = Akvadrat − ( A1 + A2 + A3 ) 1 ⎛ ⎞ = 144 − ⎜ 6 + 40 + 66 ⎟ ⎝ ⎠ 2 1 = 31 2 Triangelns area utgör 1 33 2 ⋅ 100 % = 21 7 % = 21,875 % ≈ 21,9 % 144 8 av kvadratens area. 4⋅3 =6 2 9 ⋅ 9 81 1 A2 = = = 40 2 2 2 A1 = A3 är en trapets i vilken a = 8, b = 3 och h = 12 8+3 ⋅ 12 = 66 A3 = 2 Svar: Triangelns area är 31 av kvadratens area. 7 1 och den är 21 % ≈ 21,9 % 8 2 Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 52 353 354 a) Vi placerar t.ex. två brickor parallellt med bordets kanter så att summan av sidornas längder är 40 cm + 40 cm = 80 cm < 100 cm och 30 cm + 30 cm = 60 cm < 100 cm . Alltså ryms brickorna på bordet. b) Vi placerar brickorna på bordet så att var och en tangerar ett hörn av bordet enligt figuren. Eftersom Rombens diagonaler är vinkelräta mot varandra och halverar varandra. Då uppstår det fyra identiska rätvinkliga trianglar. Alltså är 30 cm + 40 cm = 70 cm < 75 cm , Aromb = 4 ⋅ Atriangel a⋅h 2 10 ⋅ 14 = 4⋅ 2 = 280 ryms brickorna på bordet. = 4⋅ c) Arean av en enskild bricka är 30 cm ⋅ 40 cm = 1 200 cm . Arean av fyra brickor är tillsammans 4 ⋅ 1200 cm 2 = 4 800 cm 2 . Svar: Eftersom bordet area är endast ( 68 cm )2 = 4 624 cm 2 < 4 800 cm 2 , ryms brickorna inte på bordet. Svar: a) ja b) ja c) nej Rombens area är 280. a = 10, h = 14 Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 53 355 a) Antalet romber i spjälverket är på höjden 1 5 st och på bredden 10 st. 2 b) Spjälverkets bredd är 300 cm och antalet romber på bredden är 10 vilket ger att rombernas vågräta diagonal är 30 cm. I figuren är enheten cm. Rombens diagonaler halverar varandra. Alltså är a = 15 ( cm ) . Rombernas diagonaler är 165 cm = 30 cm 5,5 200 cm = 20 cm 10 a 2 + b 2 = ( 325 ) Enligt Pythagoras sats är 2 a = 15 152 + b 2 = 325 b 2 = 325 − 225 Eftersom rombernas diagonaler är vinkelräta mot varandra ger Pythagoras sats att x 2 = 152 + 102 b 2 = 100 b = ( ± )10 ( cm ) På höjden finns 5 x 2 = 325 1 5 ⋅ 2b = 11b = 11 ⋅ 10 = 110 ( cm ) 2 x = ( ± ) 325 x = 18,027... ≈ 18 ( cm ) 1 romb vilket ger att spjälverkets höjd är 2 Svar: a) Längden av rombens sida är 18 cm. b) Spjälverkets höjd är 110 cm. Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 54 356 357 Rombens diagonaler halverar varandra och är vinkelräta mot varandra. Alltså är BE = ED och AE ⊥ BD , vilket ger att AE är median, mittpunktsnormal och bisektris till toppvinkeln A i den likbenta triangeln ABD . På motsvarande sätt är CE bisektris till vinkeln C och BD bisektris till vinklarna B och D. 80D Anta att )A = 80D . Då är α = α ' = = 40D 2 Vi betecknar )B = β + β ' , där β = β ' . Eftersom vinkelsumman i en triangel är 180D , får vi α + β + 90D = 180D α = 40D a) Eftersom triangeln ABD är liksidig är rombens höjd a 3 h= a=6 2 6 3 h= 2 h=3 3 40D + β + 90D = 180D β = 180D − 90D − 40D β = 50D β ' = 50D Eftersom )C = )A , delas den i två vinklar som vardera är 40D . Eftersom )D = )B , delas den i två vinklar som vardera är 50D . Svar: Det ena paret av motstående vinklar delas i två 40gradersvinklar och den andra paret i två 50-gradersvinklar. Rombens area är A = ah a = 6, h = 3 3 A = 6 ⋅ 3 3 = 18 3 b) Rombens diagonaler halverar varandra. Vi betecknar AE = EC = x BE = ED = 3 Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 55 Rombens diagonaler är vinkelräta mot varandra vilket ger 358 Aromb = 4 ⋅ Atriangel = 4⋅ I figuren är enheten meter. 3⋅ x 2 = 6x Å andra sidan är Aromb = 18 3 Alltså är 6 x = 18 3 Trapetsets area är A= :6 a+b ⋅h 2 40 + x ⋅x 2 ( 40 + x ) x = 2964 1482 = x=3 3 Längden av den längre diagonalen är a = 40, b = x, h = x, A = 1 482 ⋅2 x 2 + 40 x − 2964 = 0 AC = 2 x = 6 3 Svar: a) Rombens area är 18 3 . b) Längden av den längre diagonalen är 6 3 . −40 ± 402 − 4 ⋅ 1 ⋅ ( −2964 ) x= 2 ⋅1 −40 ± 13456 = 2 −40 ± 116 = 2 −40 − 116 = −78, duger inte ( x > 0 ) x= 2 −40 + 116 x= = 38, duger 2 Svar: Den kortare basens längd är 38 m. Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 56 359 360 Den ursprungliga parallellogrammens area är A = ah a = 8, h = 5 Antagande: AB & DC A = 8 ⋅ 5 = 40 I den nya parallellogrammen är bas höjd area basen minskar med 75 %, 1 kvar är 25 %, dvs. 4 1 a = ⋅8 = 2 4 p ⎞ ⎛ h = ⎜1 + ⎟⋅5 ⎝ 100 ⎠ p ⎞ ⎛ A = 2 ⋅ ⎜1 + ⎟⋅5 ⎝ 100 ⎠ p ⎞ ⎛ = 10 ⎜1 + ⎟ ⎝ 100 ⎠ Alltså är p ⎞ ⎛ 10 ⋅ ⎜1 + ⎟ = 40 ⎝ 100 ⎠ p 1+ =4 100 p =3 100 p = 300 Svar: :10 Höjden ökar 300 %. höjden ökar p % Påstående: Arean är A = a+b ⋅h 2 Bevis: Vi delar trapetset i två trianglar genom att förena två motstående hörn, t.ex. A och C. Trapetsets area är densamma som summan av arean för trianglarna ABC och ACD, dvs. A= ah bh ah + bh ( a + b ) h a + b + = = = ⋅h 2 2 2 2 2 Alltså är påståendet sant. Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 57 361 Genom att rita höjder mot den längre basen ser man att det uppstår likbenta trianglar med basvinklarna 45° på vardera sidan. 30 x x Vi ritar en figur. 362 D C x x A Enheten i figuren är cm. Eftersom de motstående vinklarna i en parallellogram är lika stora och ∠ DAC = ∠ BCA (alternatvinklar till parallella sidor) och ∠ BAC = ∠ DCA (alternatvinklar till parallella sidor) så delar diagonalen AC parallellogrammen i två identiska likbenta trianglar. Sidorna måste då vara lika långa,dvs. parallellogrammen är en romb. a+b Trapetsets area är A = ⋅ h vilket ger 2 (30 + 2 x) + 30 ⋅x 2 1500 = (60 + 2 x) x 750 = 2 x 2 + 60 x − 1500 = 0 −60 ± 602 − 4 ⋅ 2 ⋅ (−1500) 2⋅2 −60 ± 20 39 x= = −15 ± 5 39 4 B x= 363 Vi ritar en figur och betecknar ∠ EAB = α/2, ∠ EBA= β/2. Eftersom x > 0 duger endast x = 5 39 − 15 (cm) D C E Svar: x = 5 39 − 15 cm ≈ 16 cm A B Eftersom de motstående vinklarna i en parallellogram är lika stora och vinkelsumman i en fyrhörning är 360° får vi Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 58 2α + 2β = 360° | :4 α 2 + β 2 ( n − 2 ) ⋅ 180D = ( 6 − 2 ) ⋅ 180D = 90° Eftersom vinkelsumman i en triangel är 180° är vinkeln AEB = 180° - 90° = 90°, dvs. bisektriserna är vinkelräta mot varandra. 364 Eftersom omkretsen är 24 och sexhörningen är regelbunden så är 24 = 4 . Alltså är AB = 4 . sidans längd 6 Vinkelsumman i en sexhörning är n=6 = 720D En vinkel i en regelbunden sexhörning är 720D = 120D 6 Medelpunkten i en regelbundens sexhörning är lika långt från varje hörn vilket ger att + ABO är likbent. Vi betecknar basvinkeln med α . Toppvinkeln i triangeln ABO är 360D β= = 60D 6 Eftersom vinkelsumman i en triangel är 180D får vi α + α + β = 180D 2α = 180D − β β = 60D 2α = 120D α = 60D Alltså är triangeln ABO liksidig vilket ger x = AB = 4 . Svar: En vinkel i sexhörningen är 120D . Avståndet från medelpunkten till hörnen är 4. Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 59 Anmärkning 365 Eftersom radien hos en cirkel som omskriver en regelbunden sexhörning är densamma som längden av en sida i sexhörningen kan man rita en regelbunden sexhörning på följande sätt: Vinkelsumman i en månghörning är ( n − 2 ) ⋅ 180D . Anta att α är en vinkel i månghörningen. a) n = 8 8 ⋅ α = ( 8 − 2 ) ⋅ 180D 8α = 6 ⋅ 180D Vi ritar först en cirkel. Vi väljer en godtycklig punkt på cirkelns periferi. Vi avskiljer sedan, utgående från denna punkt, från cirkelns periferi sträckor vars längd är desamma som radien. Dessa sträckor bildar en regelbunden sexhörning. 6 ⋅ 180D α= = 135D 8 b) n = 16 16 ⋅ α = (16 − 2 ) ⋅ 180D 16α = 14 ⋅ 180D 14 ⋅ 180D = 157,5D α= 16 Antalet diagonaler i en månghörning är a) 8 ⋅ ( 8 − 3) = 4 ⋅ 5 = 20 2 b) 16 ⋅ (16 − 3) = 8 ⋅ 13 = 104 2 Svar: a) 135D ; 20 diagonaler b) 157,5D ; 104 diagonaler n ( n − 3) . 2 Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 60 366 367 Den inskrivan cirkeln radie är a r= =4 2 a =8 Diagonalerna i kvadraten är vinkelräta mot varandra, vilket ger att triangeln + ACO är rätvinklig. Dessutom är AO = CO = 6 . Enligt Pythagoras sats är Anta att radien i den omskrivna cirkeln är R. Enligt Pythagoras sats är R 2 = 42 + 42 a 2 = 62 + 62 a 2 = 36 + 36 R 2 = 16 + 16 a 2 = 72 R 2 = 2 ⋅ 16 R = ( ± ) 2 ⋅ 16 Kvadratens area A = a 2 = 72 R=4 2 Svar: Svar: Radierna är 4 och 4 2 . Arean är 72. Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 61 368 369 a) Vinkelsumman i en sexhörning är ( 6 − 2 ) ⋅ 180D = 720D 720D = 120D . Alltså är en vinkel 6 Diagonalen AB halverar vinklarna A och B. Vinklarna i trapetset är )A = )B = 60D a) Medelpunkten i en regelbunden månghörning är samtidigt medelpunkt i den inskrivna cirkeln. En regelbunden femhörning kan delas i fem likadana likbenta trianglar. Enligt Pythagoras sats är )C = )D = 120D r 2 + 62 = 102 r 2 = 100 − 36 b) Triangeln AOD är liksidig vilket ger att höjden halverar basen. Enligt Pythagoras sats är 52 + h 2 = 102 r 2 = 64 r = ( ± )8 h 2 = 100 − 25 Alltså är r = 8 . h 2 = 75 b) Den omskrivna cirkelns radie är R = 10 . Det största avståndet från cirkeln till femhörningens sida är h = ( ± ) 75 h = 25 ⋅ 3 h=5 3 x=R−r Svar: x = 10 − 8 x=2 a) Vinklarna i trapetset är 60D , 60D , 120D och 120D . b)Trapetsets höjd är 5 3 . Svar: a) Det inskrivna cirkelns radie är 8. b) Avståndet är 2. R = 10, r = 8 Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 62 370 Vi betecknar sidan i den liksidiga triangeln med a. Enligt Pythagoras sats är 2 ⎛a⎞ h + ⎜ ⎟ = a2 ⎝2⎠ a2 2 = a2 h + 4 . 3 h2 = a 2 4 a 3 h = ( ±) 2 Triangelns area är ah A= A= 3 2 ah = 3 2 a 3 a⋅ 2 = 3 2 a2 3 = 3 ⋅4 4 Eftersom en regelbunden sexhörning är symmetrisk räcker det med att undersöka diagonalerna som ritas från ett hörn. Diagonalernas längder är 2a och 2h . Eftersom a > h så är den längsta diagonalen 2a = 2 ⋅ 2 = 4 . 2 a2 3 = 4 3 a2 = 4 a = ( ±)2 : 3 Svar: Den längsta diagonalens längd i sexhörningen är 4. Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 63 371 Asexhörning = 6 ⋅ Aliksidig triangel Aliksidig triangel = a⋅h 2 h= a 3 2 a 3 2 = 2 2 a 3 = 4 a2 3 = 6⋅ 4 3 = a2 3 2 = Asexhörning − 6 ⋅ Atriangel a⋅ Asexhörning Astjärna Vi beräknar arean av triangeln ABF. Anta att a är en sida i den regelbundna sexhörningen. En regelbunden sexhörning är uppbyggd av sex liksidiga trianglar. Fyrhörningen ABCD är en romb eftersom alternatvinklarna är 1) AB & DC och AD & BC lika stora 2) AB = BC = CD = CA = a Diagonalerna i romben halverar varandra vilket ger att AH är median i triangeln ABD . På samma sätt kan man visa att BE är en median. Höjden DG i triangeln ABD är samtidigt också median. Ellips 3 • Geometri • Lösningar till uppgifterna • sid. 64 Enligt mediansatsen är 1 FG = DG 3 I procent DG = h = Astjärna a 3 2 Asexhörning 1 a 3 = ⋅ 3 2 1 = a 3 6 a2 3 ⋅ 100 % 3 2 a 3 2 2 = ⋅ 100 % 3 200 % = 3 2 = 66 % 3 = 66,66... % ≈ 66,7 % = Arean av triangeln ABF är Atriangel ⋅ 100 % 1 a⋅ a 3 = 6 2 1 = a2 3 12 Alltså är 3 1 Astjärna = a 2 3 − 6 ⋅ a 2 3 2 12 3 1 = a2 3 − a2 3 2 2 = a2 3 Svar: 66 2 % ≈ 66,7 % 3