Zadanie 13.1 · 2 pkt · dowód

Pole powierzchni graniastosłupa jako funkcja krawędzi podstawy

Rozważamy wszystkie graniastosłupy prawidłowe trójkątne o objętości 34563456⁠, których krawędź podstawy ma długość nie większą niż 838\sqrt{3}⁠.

Wykaż, że pole PP powierzchni całkowitej graniastosłupa w zależności od długości aa krawędzi podstawy graniastosłupa jest określone wzoremP(a)=a2⋅32+138243aP(a) = \frac{a^2 \cdot \sqrt{3}}{2} + \frac{13824\sqrt{3}}{a}

Pokaż odpowiedź i rozwiązanieSpróbuj najpierw sam(a), potem sprawdź.

Rozwiązanie krok po kroku

  1. Podstawą jest trójkąt równoboczny o boku aa⁠; oznaczamy wysokość graniastosłupa przez HH i korzystamy ze wzoru na objętość.

    3456=a234⋅H3456 = \dfrac{a^2\sqrt{3}}{4} \cdot H
  2. Wyznaczamy wysokość w zależności od aa⁠.

    H=4⋅3456a23=13824a23H = \dfrac{4 \cdot 3456}{a^2\sqrt{3}} = \dfrac{13824}{a^2\sqrt{3}}

    Do tego miejsca: 1 pkt

  3. Pole powierzchni całkowitej to dwie podstawy i trzy prostokątne ściany boczne o bokach aa i HH⁠.

    P=2⋅a234+3aHP = 2 \cdot \dfrac{a^2\sqrt{3}}{4} + 3aH
  4. Podstawiamy HH i usuwamy niewymierność z mianownika: 3⋅138243=138243\frac{3 \cdot 13824}{\sqrt{3}} = 13824\sqrt{3}⁠.

    3aH=3a⋅13824a23=138243a3aH = 3a \cdot \dfrac{13824}{a^2\sqrt{3}} = \dfrac{13824\sqrt{3}}{a}
  5. Otrzymujemy wzór funkcji PP⁠.

    P(a)=a2⋅32+138243aP(a) = \dfrac{a^2 \cdot \sqrt{3}}{2} + \dfrac{13824\sqrt{3}}{a}

    Do tego miejsca: 2 pkt

Odpowiedź

P(a)=a2⋅32+138243aP(a) = \frac{a^2 \cdot \sqrt{3}}{2} + \frac{13824\sqrt{3}}{a}⁠, co należało wykazać.

Jak to jest punktowane

Za rozwiązanie jest jeden poziom — najwyższy, który spełnia.

  • 2 pktprzeprowadzenie pełnego rozumowania.
  • 1 pktwyznaczenie wysokości HH graniastosłupa w zależności od długości krawędzi podstawy, np. H=13824a23H = \frac{13824}{a^2\sqrt{3}}⁠.

Uwagi z zasad oceniania CKE

  • 1. Jeżeli zdający rozważa inną bryłę niż graniastosłup prawidłowy trójkątny, to otrzymuje 0 punktów za całe rozwiązanie.
  • 2. Jeżeli zdający przeprowadzi rozumowanie tylko dla a=83a = 8\sqrt{3}⁠, to otrzymuje 0 punktów za całe rozwiązanie.

Chcesz rozwiązywać to zadanie z podpowiedziami? Zapisz się na listę oczekujących

Źródło: CKE, matura maj 2024, poziom rozszerzony, zadanie 13.1