Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/26.0047 Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci



Podobné dokumenty
Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/ Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/ Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci

Test M1-ZS12-2 M1-ZS12-2/1. Příklad 1 Najděte tečnu grafu funkce f x 2 x 6 3 x 2, která je kolmá na přímku p :2x y 3 0.

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/ Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci

Technická mechanika - Statika

Diferenciální počet 1 1. f(x) = ln arcsin 1 + x 1 x. 1 x 1 a x 1 0. f(x) = (cos x) cosh x + 3x. x 0 je derivace funkce f(x) v bodě x0.

KOMPLEXNÍ ČÍSLA INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

Matematika 1 pro PEF PaE

Základy matematiky kombinované studium /06

Geometrie zakřiveného prostoru aplikace s fyzikální tématikou

MATEMATIKA. Příklady pro 1. ročník bakalářského studia. II. část Diferenciální počet. II.1. Posloupnosti reálných čísel

Derivace funkce. Přednáška MATEMATIKA č Jiří Neubauer

Euklidovský prostor Stručnější verze

FAKULTA STAVEBNÍ MATEMATIKA II MODUL 2 STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA

Matematika vzorce. Ing. Petr Šídlo. verze

MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ, MLÁDEŽE A TĚLOVÝCHOVY. Učební osnova předmětu MATEMATIKA. pro studijní obory SOŠ a SOU (13 15 hodin týdně celkem)

Kapitola 7: Neurčitý integrál. 1/14

Příklad 1. Řešení 1a Máme určit obsah rovinné plochy ohraničené křivkami: ŘEŠENÉ PŘÍKLADY Z M1A ČÁST 14. a) =0, = 1, = b) =4, =0

ÚSTAV MATEMATIKY A DESKRIPTIVNÍ GEOMETRIE. Matematika 0A1. Cvičení, zimní semestr. Samostatné výstupy. Jan Šafařík

Cvičné texty ke státní maturitě z matematiky

VIDEOSBÍRKA DERIVACE

Dodatek č. 3 ke školnímu vzdělávacímu programu. Strojírenství. (platné znění k )

5. Konstrukční planimetrické úlohy

Parametrická rovnice přímky v rovině

. 1 x. Najděte rovnice tečen k hyperbole 7x 2 2y 2 = 14, které jsou kolmé k přímce 2x+4y 3 = 0. 2x y 1 = 0 nebo 2x y + 1 = 0.

Matematika I Reálná funkce jedné promìnné

Michal Zamboj. January 4, 2018

Kapitola 7: Integrál. 1/17

Mgr. Karel Pazourek. online prostředí, Operační program Praha Adaptabilita, registrační číslo CZ.2.17/3.1.00/31165.

MATEMATICKÁ ANALÝZA A LINEÁRNÍ ALGEBRA PŘÍPRAVA NA ZKOUŠKU PRO SAMOUKY

dx se nazývá diferenciál funkce f ( x )

POŽADAVKY pro přijímací zkoušky z MATEMATIKY

ŠROUBOVICE. 1) Šroubový pohyb. 2) Základní pojmy a konstrukce

Odvození středové rovnice kružnice se středem S [m; n] a o poloměru r. Bod X ležící na kružnici má souřadnice [x; y].

Geometrie pro FST 2. Plzeň, 28. srpna 2013, verze 6.0

x 2 +1 x 3 3x 2 4x = x 2 +3

arcsin x 2 dx. x dx 4 x 2 ln 2 x + 24 x ln 2 x + 9x dx.

c ÚM FSI VUT v Brně 20. srpna 2007

Maturitní témata z matematiky

. Opakovací kurs středoškolské matematiky podzim 2015

2 Fyzikální aplikace. Předpokládejme, že f (x 0 ) existuje. Je-li f (x 0 ) vlastní, pak rovnice tečny ke grafu funkce f v bodě [x 0, f(x 0 )] je

1. a) Určete parciální derivace prvního řádu funkce z = z(x, y) dané rovnicí z 3 3xy 8 = 0 v

Matematika 1. 1 Derivace. 2 Vlastnosti a použití. 3. přednáška ( ) Matematika 1 1 / 16

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora. volné rovnoběžné promítání průmětna

Seminární práce k předmětu Didaktika matematiky. Téma práce: Aplikační matematické úlohy

II. 3. Speciální integrační metody

Dvojné a trojné integrály příklad 3. x 2 y dx dy,

Cyklometrické funkce

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/ Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci

Matematická analýza 1b. 9. Primitivní funkce

VIDEOSBÍRKA DERIVACE

Srovnání konformních kartografických zobrazení pro zvolené

Obecná rovnice kvadratické funkce : y = ax 2 + bx + c Pokud není uvedeno jinak, tak definičním oborem řešených funkcí je množina reálných čísel.

PLANIMETRIE, KONSTRUKČNÍ ÚLOHY V ROVINĚ

15. Goniometrické funkce

Ing. Aleš Polzer Ing. Petra Cihlářová Doc. Ing. Miroslav Píška, CSc. Technologie výroby II Obsah kapitoly

ÚSTAV MATEMATIKY A DESKRIPTIVNÍ GEOMETRIE. Matematika I/2 BA07. Cvičení, zimní semestr

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/ Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci

DERIVACE FUNKCE, L HOSPITALOVO PRAVIDLO

Michal Zamboj. December 23, 2016

Teoretické úlohy celostátního kola 53. ročníku FO

Matematika pro všechny

Matematika 1 pro PEF PaE

Matematická analýza ve Vesmíru. Jiří Bouchala

Derivace funkce. Obsah. Aplikovaná matematika I. Isaac Newton. Mendelu Brno. 2 Derivace a její geometrický význam. 3 Definice derivace

Integrální počet - II. část (další integrační postupy pro některé typy funkcí)

Petr Hasil. Podpořeno projektem Průřezová inovace studijních programů Lesnické a dřevařské fakulty MENDELU v Brně (LDF)

CVIČNÝ TEST 39. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 5 III. Klíč 11 IV. Záznamový list 13

1. Přímka a její části

DERIVACE. ln 7. Urči, kdy funkce roste a klesá a dále kdy je konkávní a

Přijímací zkouška na navazující magisterské studium 2014

Funkce zadané implicitně

8.1. Separovatelné rovnice

Teorie. Hinty. kunck6am

[obrázek γ nepotřebujeme, interval t, zřejmý, integrací polynomu a per partes vyjde: (e2 + e) + 2 ln 2. (e ln t = t) ] + y2

Jak pracovat s absolutními hodnotami

ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ V ROVINĚ

Lineární algebra : Metrická geometrie

Přijímací zkoušky z matematiky pro akademický rok 2017/18 NMgr. studium Učitelství matematiky ZŠ, SŠ

Návody k domácí části I. kola kategorie A

Matematika I A ukázkový test 1 pro 2014/2015

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/ Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci

1 1 x 2. Jedná se o diferenciální rovnici se separovanými proměnnými, která má smysl pro x ±1 a

Rovnice. RNDr. Yvetta Bartáková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Matematika I A ukázkový test 1 pro 2011/2012. x + y + 3z = 1 (2a 1)x + (a + 1)y + z = 1 a

Cvičné texty ke státní maturitě z matematiky

Příklad 1. Řešení 1a. Řešení 1b ŘEŠENÉ PŘÍKLADY Z M1B ČÁST 5

Přijímací zkoušky z matematiky pro akademický rok 2016/17 NMgr. studium Učitelství matematiky ZŠ, SŠ

1. Je dána funkce f(x, y) a g(x, y, z). Vypište symbolicky všechny 1., 2. a 3. parciální derivace funkce f a funkce g.

Q(y) dy = P(x) dx + C.

Zavedeme-li souřadnicový systém {0, x, y, z}, pak můžeme křivku definovat pomocí vektorové funkce.

Kvadratická rovnice. - koeficienty a, b, c jsou libovolná reálná čísla, a se nesmí rovnat 0

DERIVACE FUNKCE, L HOSPITALOVO PRAVIDLO

KRUŽNICE, KRUH, KULOVÁ PLOCHA, KOULE

f( x) x x 4.3. Asymptoty funkce Definice lim f( x) =, lim f( x) =, Jestliže nastane alespoň jeden z případů

Cyklometrické funkce

Matematika I: Aplikované úlohy

l, l 2, l 3, l 4, ω 21 = konst. Proved te kinematické řešení zadaného čtyřkloubového mechanismu, tj. analyticky

SBÍRKA ÚLOH I. Základní poznatky Teorie množin. Kniha Kapitola Podkapitola Opakování ze ZŠ Co se hodí si zapamatovat. Přírozená čísla.

Transkript:

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/26.0047 Matematika pro všechny Univerzita Palackého v Olomouci Tematický okruh: Geometrie Různé metody řešení Téma: Kružnice, kruh, tečny, obsahy, goniometrické funkce, integrace Autor: Stanislav Trávníček Zadání Je dána kružnice k = (S; r) a bod M tak, že SM = p. Dotykové body tečen z bodu M ke kružnici k jsou T 1, T 2. Vypočtěte obsah P trojúhelníku M T 1 T 2. Vyčíslete jeho hodnotu pro r = 3, p = 5. Kolik % tohoto trojúhelníku leží v daném kruhu? Řešení 1 (úroveň 2) Předpokládané znalosti: Podobnost, Eukleidovy věty, obsah kruhové výseče. Označíme MT 1 = MT 2 = t, RT 1 = RT 2 = q, MR = p 1, RS = p 2, Vidíme, že p 1 + p 2 = p, P = q p 1. V daném kruhu leží x procent trojúhelníku M T 1 T 2. Výpočet obsahu provedeme pomocí vzorce P = q p 1. Hledáme tedy vyjádření q a p 1 pomocí zadaných hodnot r a p. Pravoúhlé trojúhelníky MST 1, MT 1 R a T 1 SR jsou podobné. Z toho plyne = p 1 = ; z Pythagorovy věty je t 2 = p 2 r 2 takže máme vypočteno p 1 =.

Z Eukleidovy věty o výšce plyne q 2 = p 1 p 2, z Eukleidovy věty o odvěsně je p p 2 = r 2, takže p 2 = ; pak tedy q 2 = p 1 p 2 =, odkud q =. Odsud P = q p 1 = = ( ). Pro r = 3, p = 5 máme P 0 = ( ) = = = 7,68. V daném trojúhelníku M T 1 T 2 leží kruhová úseč S T 1 T 2 s obsahem Q, takže budeme vlastně hledat poměr Q / P, přičemž P už známe. Tato kruhová úseč přísluší ke středovému úhlu T 1 ST 2 o velikosti 2. Je-li obsah kruhu roven K (= r 2 ), pak pro obsah W příslušné výseče platí =, takže W = K, kde = arcsin, takže. W = r 2 ( arcsin ). Od obsahu výseče nyní odečteme obsah trojúhelníku ST 1 T 2, což je U = q p 2 = =. Hledaný obsah úseče je Q = W U = r 2 = ( ). V daném kruhu leží x = 100 Q / P % obsahu trojúhelníku M T 1 T 2. Při daném číselném zadání je Q 0 = ( ) 4,03,. x 0 = 100 K 0 / P 0 % 52,4 %. Řešení 2 (úroveň 2 3) Předpokládané znalosti: Goniometrické funkce, obsahy, obsah kruhové výseče. Zachováme předchozí označení. Hledaný obsah vypočteme dle vzorce P = a b sin, tedy P = t 2 sin 2, kde t 2 = p 2 r 2 a sin =. Pomocí r a p vyjádříme sin 2. sin 2 = 2 sin cos, kde cos =, takže sin 2 = 2 = 2. 2

Odsud P = (p 2 r 2 ) 2 = ( ). Obsah výseče určíme stejně jako v řešení 1 ze vztahu W = K = r 2 = r 2 ( arcsin ) ; obsah U trojúhelníku ST 1 T 2 je U = r sin r cos = r 2 =. Závěr výpočtu je stejný jako v řešení 1. Q = W U, x = 100 Q / P %. Řešení 3 (úroveň 2 3) Předpokládané znalosti: Goniometrické funkce, trigonometrie (kosinová větobsahy, obsah kruhové výseče. Zde pozměníme označení. V trojúhelníku MT 1 T 2 označíme T 1 T 2 = s, MR = v, T 1 MT 2 =, MT 1 = MT 2 = t. Hledaný obsah trojúhelníku MT 1 T 2 je P = s v. Z kosinové věty plyne s 2 = t 2 + t 2 2t 2 cos = 2t 2 (1 cos ) ; přitom t 2 = p 2 r 2, 1 cos = 1 cos 2 = 1 cos 2 + sin 2 = 2 sin 2 = 2 ; odsud s 2 = 2 (p 2 r 2 ) 2 ; s =. Ježto cos =, je v = t cos = = a konečně P = = ( ). Pokračování dle (1). W = r2 ; cos =, takže = 2 arccos, W = r 2 arccos = r 2 ( arcsin ). U = r 2 sin = r 2 2 sin cos = r 2 =. Pak už dostáváme totéž jako v předchozích řešeních, Q = W U, x = 100 Q / P %. Řešení 4 (úroveň 3) Předpokládané znalosti: Analytická geometrie, rovnice kružnice, tečna ke kružnici, kvadratická rovnice s parametrem, Eukleidovy věty. 3

Použijeme označení z 1. řešení. Bod M zvolíme v počátku souřadnicové soustavy a střed kružnice k na ose x, S[p; 0]. Rovnice kružnice je pak (x p) 2 + y 2 = r 2. Bodem M vedeme přímku y = ax a koeficient a volíme tak, aby tato přímka byla tečnou kružnice k. Hledáme tedy průsečík přímky s kružnicí: (x p) 2 + a 2 x 2 = r 2 (1 + a 2 )x 2 2px + p 2 r 2 = 0. (*) Vypočteme čtvrtinový diskriminant D = p 2 (1 + a 2 ) (p 2 r 2 ) a položíme ho roven 0, neznámou je nyní a 2. a 2 (p 2 r 2 ) + r 2 = 0 a 2 =, a 1,2 = =. Tečny mají rovnice y = x. Dotykové body mají x-ovou souřadnici tj. řešíme rovnici (*): x 1,2 = = =, a příslušné y-ové souřadnice jsou y 1,2 = =. Platí P = x 1 y 1 = = ( ). Označme velikost úhlu T 1 SR jako. Pak W = r 2 = r 2. Platí tg = =, takže = arctg a W = r 2 arctg. Označíme opět q = RT 1, p 2 = RS Podle Eukleidovy věty o odvěsně je p p 2 = r 2, takže p 2 = a q = p 2 tg ; U = p 2 q = =. Nakonec Q = W U, x = 100 Q / P %. Řešení 5 (úroveň 3) Předpokládané znalosti: Objekty umístíme, jak je ukázáno na obrázku. 4

Označme T 1 [-m; 0], T 2 [m; 0], O[0; 0], je velikost úhlu OT 2 S; platí SM = p. Vidíme, že takže y-ová souřadnice bodu S je r sin, a ježto sin =, máme S [ ]. Dále vidíme, že m = r cos = r = r =. Obsah trojúhelníku MT 1 T 2 můžeme vypočítat jako dvojnásobek obsahu trojúhelníku MT 2 O. Najdeme nyní rovnici přímky MT 2. Vektor kolmý k vektoru u = T 2 S = ( ; ) je např. v = (r ; ), takže směrnice k přímky MT 2 je k =. Rovnice přímky MT 2, která jde daným bodem T 2 a má směrnici k je y 0 = (x + ), y = f(x) = x + Proto P = 2 ( ) = 2 [ ] = = 2 ( ( ) ) = ( ) Nyní budeme počítat obsah Q kruhové úseče nad osou x. Rovnice dané kružnice je x 2 + ( ) = r 2. Pro oblouk úseče v horní polorovině máme ( ) = r 2 x 2, takže y = +, Q = ( ) ; Nejprve vypočteme primitivní funkci, k tomu rozdělíme integrant na dvě části. I 1 = = x; I 2 = dx; v tomto integrálu provedeme substituci x = r sin t, dx = r cos t dt. Pak I 2 = r 2. Ze vzorců pro goniometrické funkce plyne 5

= (1 + cos 2t), takže po integraci je I 2 = r 2 (t + sin 2t) = r 2 (t + sin t ), kde sin t = ; I 2 = r 2 (arcsin + ). Přejdeme k určitému integrálu [ ] = [ ] = (.+ ) =. [ ] = r 2 (2 arcsin + 2 ) = = r 2 (arcsin + ) Q = [ ] + [ ] = r 2 (arcsin ). Poznámka: Ověřte, že arcsin =. x = 100 Q / P %. Metodické poznámky: Řešení úlohy patří k náročnějším a lze ji použít u vyspělejších tříd. Zadaný zvláštní případ, výpočet x, je uveden jen u 1. řešení. Je samozřejmé, že u každého řešení 2 4 je třeba si pořídit obrázek podobné jako v řešení 1. Zdroj: Autor Obrazový materiál: Dílo autora Autor: Stanislav Trávníček, stanislav.travnicek@volny.cz 6