Ελάχιστο σε τραπέζιο

Συντονιστής: ΣΤΑΘΗΣ ΚΟΥΤΡΑΣ

Άβαταρ μέλους
sakis1963
Δημοσιεύσεις: 844
Εγγραφή: Τετ Νοέμ 19, 2014 10:22 pm
Τοποθεσία: Κιάτο

Ελάχιστο σε τραπέζιο

#1

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από sakis1963 »

Σε τραπέζιο εμβαδού 1 βρείτε το ελάχιστο μήκος της μεγαλύτερης από τις δύο διαγώνιες του.
''Οσοι σου λένε δεν μπορείς, είναι πιθανότατα αυτοί, που φοβούνται μήπως τα καταφέρεις''
Νίκος Καζαντζάκης
Άβαταρ μέλους
coyote
Δημοσιεύσεις: 15
Εγγραφή: Τρί Φεβ 24, 2009 1:47 am

Re: Ελάχιστο σε τραπέζιο

#2

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από coyote »

sakis1963 έγραψε:Σε τραπέζιο εμβαδού 1 βρείτε το ελάχιστο μήκος της μεγαλύτερης από τις δύο διαγώνιες του.
Το τροποποιώ λίγο:
(ABCD)=w^2 , όπου w δεδομένο μήκος
Στο τραπέζιο ABCD του σχήματος φέρουμε παράλληλη από το C στην BD, η οποία τέμνει την ευθεία AB στο E.
Οι δύο από τις πλευρές του τριγώνου ACE είναι ίσες μία προς μία με τις διαγωνίους του ABCD και η τρίτη πλευρά είναι ίση με το άθροισμα των βάσεων.
Επίσης, το τρίγωνο ACE είναι ισοεμβαδικό με το τραπέζιο.
Θέλουμε να βρούμε το ελάχιστο μήκος της μεγαλύτερης από τις AC,CE , έτσι ώστε (ABCD)=(ACE)=w^2
Αν είναι AE=x, τότε το ύψος του \triangle{ACE} είναι \upsilon=\frac{2w^2}{x}
Το σημείο C λοιπόν βρίσκεται σε ευθεία που είναι παράλληλη με την AE και απέχει με αυτήν απόσταση ίση με υ. Απ όλα τα σημεία της ευθείας αυτής, εκείνο που ελαχιστοποιεί το μήκος της μεγαλύτερης από τις AC,EC είναι, όπως φαίνεται στο 2ο σχήμα, εκείνο που βρίσκεται στη μεσοκάθετο του AE.
Τότε εύκολα από το ορθογώνιο τρίγωνο ACM βρίσκουμε: AC = \sqrt{\left(\frac{x}{2}\right)^2 + \left(\frac{2w^2}{x}\right)^2} = \sqrt{\frac{x^4+16w^4}{4x^2}}

Τώρα θέλουμε να ελαχιστοποιήσουμε τη συνάρτηση f(x) = \frac{x^4+16w^4}{4x^2} για x>0

Είναι f'(x) =  \frac{x^4-16w^4}{2x^3}. Η f παρουσιάζει τοπικό ελάχιστο για x=2w. Το ελάχιστο είναι f(2w) = 2w^2
Βρήκαμε λοιπόν ότι το ελάχιστο μήκος AC (καθώς το μήκος της βάσης AE μεταβάλλεται) συμβαίνει όταν x=2w και είναι ίσο με \sqrt{2w^2} = w\sqrt{2}.
Στο πρόβλημά μας (για w=1) το ελάχιστο AC είναι ίσο με \sqrt 2
Συνημμένα
σχήμα 1.png
σχήμα 1.png (15.15 KiB) Προβλήθηκε 490 φορές
σχήμα 2.png
σχήμα 2.png (11.81 KiB) Προβλήθηκε 490 φορές
Άβαταρ μέλους
sakis1963
Δημοσιεύσεις: 844
Εγγραφή: Τετ Νοέμ 19, 2014 10:22 pm
Τοποθεσία: Κιάτο

Re: Ελάχιστο σε τραπέζιο

#3

Μη αναγνωσμένη δημοσίευση από sakis1963 »

Χαιρετώ,
Το τροποποιώ λίγο:

(ABCD)=w^2, όπου w δεδομένο μήκος
Το εμβαδόν επιλέχτηκε 1 για να μην χρειάζεται η χρήση παραγώγων.
Για w=1 έχουμε, όπως σωστά γράφει ο coyote, AC= \sqrt{\left(\frac{x}{2}\right)^2 + \left(\frac{2}{x}\right)^2} \geq \sqrt2 από την ανισότητα του αθροίσματος θετικών αντιστρόφων a+\dfrac{1}{a}\geq 2.
''Οσοι σου λένε δεν μπορείς, είναι πιθανότατα αυτοί, που φοβούνται μήπως τα καταφέρεις''
Νίκος Καζαντζάκης
Απάντηση

Επιστροφή στο “ΕΥΚΛΕΙΔΕΙΑ ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ Β'”

Μέλη σε σύνδεση

Μέλη σε αυτήν τη Δ. Συζήτηση: tziritas και 1 επισκέπτης