1 svar
78 visningar
Andreas Wartel 64
Postad: 10 apr 2022 22:58 Redigerad: 10 apr 2022 23:26

En minsta triangel

Hej! Jag försöker lösa följande uppgift och undrar om jag tänkt rätt, framför allt gällande att finna det minsta värdet på arean:

En triangel har två av sina hörn i (1,0,1)(1,0,1), (0,1,1)(0,1,1), och det tredje på den kurva i rummet som består av alla punkter (1,1,a2+1)(1,1,a^2 +1), där aa är ett reellt tal. Beräkna arean av triangeln som en funktion av aa, och ange dess minimala värde (Positivt orienterat ON-system).

 

Mitt försök ser ut så här:

Om triangeln utgörs av tre punkter, PP, QQ och RR så kan vi få två sidor som vektorer, u=PQ¯=(0,1,1)-(1,0,1)=(-1,1,0)u=\overline{PQ}=(0,1,1)-(1,0,1)=(-1,1,0) och v=PR¯=(1,1,a2+1)-(1,0,1)=(0,1,a2)v=\overline{PR}=(1,1,a^2+1)-(1,0,1)=(0,1,a^2). Arean av triangeln är då halva absolutbeloppet av vektorprodukten u×vu\times v,

 

 

12| -10 e¯1 11e¯2 0a2e¯3 |=\frac{1}{2} | \begin{vmatrix} -1 & 0 &  \overline{e}_{1} \ 1 & 1 & \overline{e}_{2} \ 0 & a^2 & \overline{e}_{3} \end{vmatrix} | =

 


12|e¯1 11  0a2 -e¯2 -10  0a2 +e¯3 -10  11 |=\frac{1}{2} | \overline{e}_{1} \begin{vmatrix} 1 & 1  \ 0 & a^2 \end{vmatrix} -\overline{e}_{2} \begin{vmatrix} -1 & 0  \ 0 & a^2 \end{vmatrix} + \overline{e}_{3} \begin{vmatrix} -1 & 0  \ 1 & 1 \end{vmatrix}| =

 


12|(a2-1,a2,0)|=\frac{1}{2} | (a^2-1, a^2, 0) |=

 


12(a2-1)2+(a2)2+02=\frac{1}{2} \sqrt{(a^2-1)^2+(a^2)^2+0^2}=

 


122a4-2a2+1.\frac{1}{2} \sqrt{2a^4-2a^2+1}.

 


Det minsta värdet får vi när 2a4-2a22a^4 -2a^2 är så litet som möjligt. Vi kan finna extremvärden då derivatan är noll och vi får ett första nollställe då a=0a=0:

 


8a3-4a=08a^3-4a=0

a3-12a=0a^3-\frac{1}{2}a=0

a(a2-12)=0.a(a^2-\frac{1}{2})=0.

 


Övriga nollställen fås genom 

 


a2-12=0a^2-\frac{1}{2}=0

a=±12.a=\pm \sqrt {\frac{1}{2}}.

 


Sätter vi in dessa värden i formeln för arean får vi, a=0a=0

 


122·04-2·02+1=12\frac{1}{2}\sqrt{2\cdot 0^4-2 \cdot 0^2+1}=\frac{1}{2}

och för ±12\pm \sqrt{\frac{1}{2}}

 


122·(12)4-2·(12)2+1=1212.\frac{1}{2}\sqrt{2\cdot (\frac{1}{\sqrt{2}})^4-2\cdot (\frac{1}{\sqrt{2}})^2+1}=\frac{1}{2}\sqrt{\frac{1}{2}}.

 


Eftersom 1212<12\frac{1}{2}\sqrt{\frac{1}{2}} < \frac{1}{2} ger a=±12a = \pm \sqrt{\frac{1}{2}} den minsta arean på triangeln.

Tomten 1834
Postad: 11 apr 2022 16:55

Det sista uttrycket innan du börjar utredningen om minsta värde bör du presentera som den sökta funktionen av a, t ex som T(a). Den som rättar uppgiften vill inte leta bland alla uttryck för att se om du löst denna delen av uppgiften. Utredningen om minsta värde ser OK ut p g a T(a) är en s k jämn funktion dvs T(-a)=T(a). Annars bör man göra sedvanligt teckenstudium av T´ alt T´´ för att finna ev minimipunkter.

Svara
Close