Kúppal kapcsolatos feladatok
Milyen képletek jellemzik a gúlát?
Készítsünk egy kis emlékeztetőt (puskát) magunknak! Legyen az alapél hossza a, magassága m.
r² + m² = a²
sin α = r/a
cos α = m/a
tg α = r/m
A = r²·π + r·π·a
A = r·π·(r + a)
V = r²·π·m/3
sin α = r/a
cos α = m/a
tg α = r/m
A = r²·π + r·π·a
A = r·π·(r + a)
V = r²·π·m/3
Számoljunk a pontos értékekkel!
A végeredmény közlésénél viszont kerekítsünk 2 tizedes jegyre!
Milyen esetek lehetségesek?
2 paramétercsoport van: (r,m,a,α)(A,V). Vagyishogy lényegében 4paraméter az, ami lényegi: r,m,A,V.
Ezek közül 2 ismert, a többit ki kell számolni.
Lehetőségek száma = 4·3/2 = 6
Soroljuk fel a lehetséges eseteket:
1. Adott r,m → egyszerű képletbe való behelyettesítés
2. Adott r,A
3. Adott r,V
4. Adott a,A → másodfokú egyenlet! (m,A = túl bonyolult!!)
5. Adott m,V
6. Adott A,V → bonyolult másodfokú háromismeretlenes egyenletrendszer!!
Az összes lehetséges eset számbavétele kombinatorikus gondolkodásmódra utal.
Ennek előnye, hogy jó áttekintést nyerhetünk általa arról, mennyire durvul el a feladat, ha más paramétereket választunk kiindulási értékül.
Jelen esetben látható, hogy érdemileg 5 esettel érdemes foglalkoznunk.
Mintafeladatok
1. Egy kúp sugarának hossza 3 cm. A magassága 5cm. Mekkorák a hiányzó paraméterei?
Megoldás:
1. Lépés: formalizálás: jelölések bevezetése.
r = 3cm
m = 5cm
a = ?
α = ?
A = ?
V = ?
2. Lépés: képletek kigyűjtése és átrendezése.
Jelen esetben az alapképletekkel kell dolgoznunk.
a = √r² + m²
α = tan-1 r/m
A = r·π(r + a)
V = r²·π·m/3
3. Lépés: behelyettesítés, értékkiszámítás.
a = √3² + 5² = 5.83cm
α = tan-1 3/5 = 30.96°
A = 3·3,14·(3 + 5.83) = 83.23cm²
V = 3²·3,14·5/3 = 47.12cm³
A mértékegységről se feldkezzünk meg!
2. Egy kúp sugarának hossza 3 cm. A felszíne 85cm².
Mekkorák a hiányzó paraméterei?
Megoldás:
1. Lépés: formalizálás: jelölések bevezetése.
r = 3cm
A = 85cm²
a = ?
m = ?
α = ?
V = ?
2. Lépés: képletek kigyűjtése és átrendezése.
Az A képletéből indulunk ki!
A = r·π(r + a) |/r/π
A/r/π = r + a |-r
a = A/r/π -r
m = √a² - r² A = r·π(r + a) |/r/π
A/r/π = r + a |-r
a = A/r/π -r
α = tan-1 r/m
V = r²·π·m/3
3. Lépés: behelyettesítés, értékkiszámítás.
a = 85/3/3,14 -3 = 6.02cm
m = √6.02² - 3² = 5.22cm
α = tan-1 3/5.22 = 29.90°
V = 3²·3,14·5.22/3 = 49.18cm³
A mértékegységről se feledkezzünk meg!
3. Egy kúp sugarának nagysága 3cm. A térfogatának a nagysága 15 cm³.
Mekkorák a hiányzó paraméterek?
Megoldás:
1. Lépés: formalizálás: jelölések bevezetése.
r = 3 cm
V = 15 cm³
m = ?
a = ?
α = ?
A = ?
2. Lépés: képletek kigyűjtése és átrendezése.
Jöjjünk rá: Ha már az "a"-t meghatároztuk, akkor a többi képlet nem módosul.
m = 3·V/r²/π
a = √r² + m²
α = tan-1 r/m
A = r·π(r + a)
3. Lépés: behelyettesítés, értékkiszámítás.
m = 3·15/3²/3,14 = 1.59cm
a = √3² + 1.59² = 3.40cm
α = tan-1 3/1.59 = 62.05°
A = 3·3,14·(3 + 3.40) = 60.28cm²
A mértékegységről se feledkezzünk meg!
4. Egy kúp alkotájának a nagysága 6 cm. A felszíne 85 cm².
Mekkorák a hiányzó paraméterek?
Megoldás:
1. Lépés: formalizálás: jelölések bevezetése.
a = 6 cm
A = 85 cm²
r = ?
m = ?
α = ?
V = ?
2. Lépés: képletek kigyűjtése és átrendezése.
Jöjjünk rá: Ha már az "a"-t meghatároztuk, akkor a többi képlet nem módosul.
Az "a" meghatározása egy másodfokú egyenlet megoldását jelenti!
(Geometriai adatok nem lehetnek negatívak, ezért a negatív gyök nem lehet megoldás)
Másodfokú egyenlet: r² +a·r - A/π = 0
mfa = 1
mfb = a
mfc = -A/π
r = (-mfb + √mfb² - 4·mfa·mfc)/(2·mfa)
m = √a² - r²
α = tan-1 (r/m)
V = r²·π·m/3
3. Lépés: behelyettesítés, értékkiszámítás.
A másodfokú egyenlet megoldása:
r = 3.00cm
m = √6² - 3.00² = 5.19cm
α = tan-1 3.00/5.19 = 30.05°
V = 3.00²·3,14·5.19/3 = 49.10cm³
A mértékegységről se feledkezzünk meg!
5. Egy kúp magasságának a nagysága 5 cm. A térfogata 150 cm³.
Mekkorák a hiányzó paraméterei?
Megoldás:
1. Lépés: formalizálás: jelölések bevezetése.
m = 5 cm
V = 150 cm³
r = ?
a = ?
α = ?
A = ?
2. Lépés: képletek kigyűjtése és átrendezése.
Jöjjünk rá: Ha már az "a"-t meghatároztuk, akkor a többi képlet nem módosul.
r = √0,955·V/m
a = √r² + m²
α = tan-1 r/m
A = r·π·(r + a)
3. Lépés: behelyettesítés, értékkiszámítás.
r = √0,955·150/5 = 5.35cm
a = √5.35² + 5² = 7.32cm
α = tan-1 5/5.35 = 46.95°
A = 5.35·3,14·(5.35 + 7.32) = 213.16cm²
A mértékegységről se feledkezzünk meg!
Nézzünk meg még egy érdekes esetet!
Ha A és m van megadva, akkor:r2+m2=a2∣-r2
1.m2=a2-r2=(a+r)(a-r)
2.Aπ=r2+r⋅a=r(a+r)
Osszuk el egymással az egyenleteket: (1./2.)
m2⋅πA=a-rr
(m2⋅πA)⋅r=a-r
(m2⋅πA+1)⋅r=a
visszahelyettesítések:
r2+m2=(m2⋅πA+1)2⋅r2
m2=((m2⋅πA+1)2-1)⋅r2
1. r=m√(m2⋅πA+1)2-1
vagy
Aπ=r2+r2⋅(m2⋅πA+1)=r2⋅(m2⋅πA+2)
2. r=√Aπm2⋅πA+2
Ellenőrizzük, hogy ugyanarra az eredményre vezetnek, ha A = 83,23cm² és m = 5cm.
1. r=5√(52⋅3,1483,23+1)2-1=51,6661=3cm
2. r=√83,233,1452⋅3,1483,23+2=3cm
Nézzünk meg még egy érdekes esetet!
Ha A és V van megadva, akkor:A.r2+m2=a2 →r2=a2-m2
B.A=r2⋅π+r⋅π⋅a → a=A-r2⋅πr⋅π →a2=(A-r2⋅π)2(r⋅π)2
C.V=r2⋅π⋅m3 →m=3⋅Vr2⋅π →m2=(3⋅V)2(r2⋅π)2
(A-r2⋅π)2r2⋅π2-(3⋅V)2r4⋅π2=r2∣⋅(r4⋅π2)
r2⋅(A-r2⋅π)2-9⋅V2=r2⋅(r4⋅π2)
r2⋅(A2-2⋅r2⋅π⋅A+r4⋅π2)-9⋅V2=r6⋅π2
r2⋅A2-2⋅r4⋅π⋅A+r6⋅π2-9⋅V2=r6⋅π2∣-r6⋅π2
-2⋅r4⋅π⋅A+r2⋅A2-9⋅V2=0
Ez az eset egy másodfokú egyenletre vezet!
Ellenőrzés: Legyen A = 83.23cm² és V = 47.12cm³. Határozzuk meg r és m értékét!
Másodfokú egyenlet: -2·3,14·83,23·r4 + 83,23²·r² -9·47,12² = 0
-522,6844r4 +6927,2329r² - 19982,6496 = 0 |:(-522,6844)
r4 -13,2532r² +38,2308 = 0
(r2)1=13,2532+√13,25322-4⋅38,23082 → r1 = 3cm
(r2)2=13,2532-√13,25322-4⋅38,23082 → r2 = 2,06cm
m1=3⋅47,129⋅3,14=5cm
m2=3⋅47,124,24⋅3,14=10,6cm
Tesztfeladatok
1. Egy kúp sugarának hossza 11 cm. A magassága 16cm.
Határozzuk meg a kúp többi jellemzőjét két tizedes jegy pontossággal!
a = cm
α = °
A = cm²
V = cm³
Határozzuk meg a kúp többi jellemzőjét két tizedes jegy pontossággal!
a = cm
α = °
A = cm²
V = cm³
2. Egy kúp sugarának hossza 7 cm. A felszíne 498cm².
Határozzuk meg a kúp többi jellemzőjét két tizedes jegy pontossággal!
a = cm
m = cm
α = °
V = cm³
Határozzuk meg a kúp többi jellemzőjét két tizedes jegy pontossággal!
a = cm
m = cm
α = °
V = cm³
3. Egy kúp sugarának nagysága 8cm. A térfogatának a nagysága 1072 cm³.
Határozzuk meg a kúp többi jellemzőjét két tizedes jegy pontossággal!
m = cm
a = cm
α = °
A = cm²
Határozzuk meg a kúp többi jellemzőjét két tizedes jegy pontossággal!
m = cm
a = cm
α = °
A = cm²
4. Egy kúp alkotájának a nagysága 21 cm. A felszíne 616 cm².
Határozzuk meg a kúp többi jellemzőjét két tizedes jegy pontossággal!
r = cm
m = cm
α = °
V = cm³
Határozzuk meg a kúp többi jellemzőjét két tizedes jegy pontossággal!
r = cm
m = cm
α = °
V = cm³
5. Egy kúp magasságának a nagysága 18 cm. A térfogata 75 cm³.
Határozzuk meg a kúp többi jellemzőjét két tizedes jegy pontossággal!
r = cm
a = cm
α = °
A = cm²
Határozzuk meg a kúp többi jellemzőjét két tizedes jegy pontossággal!
r = cm
a = cm
α = °
A = cm²
EREDMÉNY:
AZONOSÍTÓ:
Ssz. | Max | Pont | Param | Be |
1. | ||||
2. | ||||
3. | ||||
4. | ||||
5. | ||||
Összesen. |