Monikulmiot 1.2 Kulmia 1. 2. a) Kulman ovat vieruskulmia, joten α = 180° – 25° = 155°. b) Kulmat ovat ristikulmia, joten α = 38°. Kulma α ja 47° kulma ovat samankohtaisia kulmia. Koska suorat s ja t ovat yhdensuuntaisia, α = 47°. Kulma β on 47° kulman vieruskulma, joten β = 180° – 47° = 133° 3. Kuvaan merkityt kulmat ovat samankohtaisia kulmia. Koska suorat m ja n ovat yhdensuuntaisia, niin samankohtaiset kulmat ovat yhtä suuria eli 206 3x 2x 15 3x 2x 15 206 5x 191 |: 5 x 38, 2 1 Monikulmiot 4. Merkitään α = 3x ja β = 8x. Tällöin kulmien suhde on 3 : 8. Koska kulmat ovat vieruskulmia, niin niiden summa on 180° eli α + β = 180° eli 3x 8x 180 11x 180 |: 11 x 16,3636... Näin ollen saadaan α = 3x = 3·16,3636…° = 49,0909..° ≈ 49° β = 8x = 8·16,3636…° = 130,909…° ≈ 131° 5. Merkitään 82° kulman vieruskulmaa kirjaimella α. 102° Tällöin α = 180° – 82° = 98° 82° α s t Kulmat α ja 102° ovat samankohtaisia kulmia. Jos suorat s ja t ovat yhdensuuntaisia, α = 102°. Koska α = 98° ≠ 102°, niin suorat s ja t eivät ole yhdensuuntaisia. 2 Monikulmiot 6. Merkitään 20° kulman kanssa samankohtaista kulmaa kirjaimella β. 20° s β t α 88° Koska suorat s ja t ovat yhdensuuntaisia, β = 20°. 88 20 88 88 20 68 7. Merkitään 105° kulman kanssa samankohtaista kulmaa kirjaimella β. 200° α s β t 105° Koska suorat s ja t ovat yhdensuuntaiset, β = 105°. 3 Monikulmiot Kuvasta saadaan 200 360 105 200 360 360 200 105 55 8. Merkitään kuvaan kulma δ. 68° β m α γ 97° δ n Kulmat δ ja 68° ovat samankohtaisia kulmia. Koska suorat m ja n ovat yhdensuuntaisia, δ = 68°. Lisäksi kuvasta saadaan β= 68° (kulman δ ristikulmana) 97 180 (vieruskulmat) 180 97 83 4 Monikulmiot Kolmion kulmien summa on 180°, joten 180 68 83 180 151 180 180 151 29 Vastaus: α = 29°, β= 68° ja 83 9. Merkitään kuvioon apukulma α. β 165° α Kuviosta saadaan 165 180 180 165 15 5 Monikulmiot Koska kolmio on suorakulmainen, niin 90 15 90 75 Vastaus: 75 10. Tasakylkisen kolmion kantakulmat ovat yhtä suuret. Merkitään kantakulmaa kirjaimella α. Huippukulma on 33° pienempi eli α – 33°. Kolmion kulmien summa on 180°, joten saadaan yhtälö 33 180 3 33 180 3 213 71 |: 3 Huippukulman suuruus on siis 71 33 38 . Vastaus: Kantakulmat 71°, huippukulma 38° 6 Monikulmiot 11. Merkitään pienintä kulmaa kirjaimella x. Tällöin muut kulmat ovat 3x ja 5x. Kolmion kulmien summa on 180°, joten saadaan yhtälö x 3x 5x 180 9x 180 |: 9 x 20 Muut kulmat ovat 3x 3 20 60 5x 5 20 100 Vastaus: Kulmien suuruudet ovat 20°, 60° ja 100°. 12. Värilliset (siniset) kolmiot ovat tasakylkisiä. Kummassakin tasakylkisessä kolmiossa huippukulma on 90°. Merkitään kantakulmia kirjaimella x. x x x 120° α x 7 Monikulmiot Koska kolmion kulmien summa on 180°, niin kuviosta saadaan 2x 90 180 2x 90 |: 2 x 45 Kuviossa on kaksi samanlaista kolmiota, joiden huippukulma on 120°. x 120 45 120 75 Viereinen suorakulmainen kolmio on osa tehtävän kuviota. 90 180 90 75 180 165 180 15 Vastaus: α = 15°, β = 75° 8 α β Monikulmiot 13. Puolisuunnikkaan kaksi kulmaa ovat 90°. Merkitään kolmatta kulmaa kirjaimella x, jolloin neljäs kulma on x + 35°. Puolisuunnikas on nelikulmio, joten sen kulmien summa on 360°. 90 90 x x 35 360 2x 215 360 2x 145 : 2 x 72,5 Tällöin kulma x 35 72,5 35 107,5 Vastaus: 72,5 ja 107,5° 14. a) Merkitään kolmion toista kantakulmaa kirjaimella γ. Koska kolmio on tasakylkinen, kantakulmat ovat yhtä suuret eli γ = 68°. γ 68 Koska nelikulmio on neliö, sen kaikki kulmat ovat suoria kulmia. Tällöin α + γ = 90° α + 68° = 90° α = 22° 9 Monikulmiot Viereinen suorakulmainen kolmio on osa kuviota. Koska kolmion kulmien summa on 180°, niin β α α + β + 90° = 180° 22° + β + 90° = 180° β + 112° = 180° β = 68° b) Merkitään puolisuunnikkaan toista huippukulmaa kirjaimella x. Koska puolisuunnikas on tasakylkinen, huippukulmat ovat yhtä suuret eli x = 72°. x 72° β α Suorakulmion kulmat ovat 90°, joten x + β = 90° 72° + β = 90° β = 18° Kuvio sisältää viereisen suorakulmaisen kolmion. Kolmion kulmien summa on 180°. β 90 180 18 90 180 72 Vastaus: a) α = 22°, β = 68° α b) α = 72°, β = 18° 10 Monikulmiot 15. Merkitään kuvaan kulmat γ, δ ja δ’. Vieruskulmina δ’ β 56° γ δ γ + 56° = 180° γ = 180° – 56° γ = 124° Kolmion kulmien summa on 180°. 90 56 180 180 146 34 Kulmat δ ja δ’ muodostavat suoran kulman. ' 90 34 ' 90 ' 56 Nelikulmion kulmien summa on 360°. ' 124 56 3 180 4 4 360 360 360 180 45 |: 4 3 3 45 135 Vastaus: Puolisuunnikkaan kulmat ovat 124°, 56°, 45° ja 135°. 11 α Monikulmiot 16. Merkitään suunnikaan terävää kulmaa kirjaimella α. Tällöin suunnikaan tylppä kulma on 2α. Suunnikkaassa vastakkaiset kulmat ovat aina yhtä suuret, joten kumpiakin kulmia on kaksi kappaletta. Nelikulmion kulmien summa on 360°, joten saadaan yhtälö 2 2 2 360 6 360 |: 6 60 2 2 60 120 Vastaus: Kulmat ovat 60°, 60°, 120° ja 120°. 17. a) Kolmion kulmien summa on 180°. 90 39 180 180 90 39 51 b) Kolmio on tasakylkinen, joten kantakulmat ovat yhtä suuret. Kolmion kulmien summa on 180°. 28 180 2 180 28 2 152 |: 2 76 12 Monikulmiot c) Puolisuunnikas on tasakylkinen, joten molemmat kantakulmat ovat 118° ja molemmat huippukulmat ovat α. Nelikulmion kulmien summa 360°. 118 118 360 2 360 2 118 2 124 |: 2 62 18. Merkitään toista kulmaa kirjaimella x. Toinen kulma on 28° suurempi eli x + 28°. Kulmat ovat vieruskulmia, joten niiden summa on 180°. x 28 x 180 2 x 28 180 2x 152 |: 2 x 76 Toinen kulma on x + 28° = 76° + 28° = 104°. Vastaus: Kulmat ovat 76° ja 104° 13 Monikulmiot 19. 5 180 (vieruskulmat) 6 180 |: 6 30 Kulmat α ja β ovat samankohtaisia kulmia. Koska suorat s ja t ovat yhdensuuntaisia, β = α eli β = 30° 20. Merkitään kolmion kantakulmaa kirjaimella x (>0). Toinen kantakulma on 18° suurempi eli x +18°. Huippukulma on 2· (x + 18°). Kolmion kulmien summa on 180°, joten saadaan x ( x 18 ) 2( x 18 ) 180 4 x 54 180 4 x 126 : 4 x 31,5 Kolmion kulmat ovat siis x = 31,5° x + 18°=31,5° +18°=49,5° 2(x + 18°)=2·49,5°=99° Vastaus: 31,5°; 49,5°; 99° 14 Monikulmiot 1.3 Yhdenmuotoisuus 21. a) Merkitään linnun takaraivon pituutta pienenöksessä kirjaimella x. Koska kuviot ovat yhdenmuotoiset saadaan verranto 8, 5 10, 9 5, 5 x 8, 5x 59, 9 5 | : 8, 5 x 7, 0529... x 7,1 c m b) Merkitään kaulan leveyttä suurennoksessa kirjaimella x. Yhdenmuotoisuuden perusteella saadaan x 8, 5 5, 5 2, 0 5, 5x 1 7 | : 5, 5 x 3, 0 9 0 . . . x 3,1 c m 15 Monikulmiot Merkitään linnun kaulan pituutta suurennoksessa kirjaimella y. Yhdenmuotoisuuden perusteella saadaan y 8,5 5,5 2,7 5,5 y 22,95 |: 5,5 y 4 ,172... y 4 ,2 cm Vastaus: a) 7,1 cm b) leveys 3,1 cm ja pituus 4,2 cm C 22. Kulmat D ja A ovat samankohtaisia kulmia. Koska janat AB ja DE ovat yhdensuuntaisia, D A . Lisäksi kolmioissa ABC ja DEC on molemmissa kulma C. kklauseen mukaan kolmiot ABC ja DEC ovat yhdenmuotoiset. D E A B 23. Lasketaan vastinosien suhteet. 21 4 ,8837... 4 ,3 16 8,888... 4 ,8837... 1,8 16 cm Teemu 21 cm Vastaus: Suorakulmiot eivät ole yhdenmuotoisia. 16 Tiina 4,3 cm 1,8 cm Monikulmiot 24. Kolmiot ABC ja DEC ovat yhdenmuotoiset kklauseen mukaan (perustelut tehtävän 22 ratkaisussa). Janan DC pituus on 5a ja janan AC pituus on 7a, missä a on kerroin (>0). Yhdenmuotoisilla kuvioilla vastinjanojen suhde on vakio, joten saadaan C (5) (2) D A x E 7,8 cm B x 5 7,8 7 7x 39 : 7 x 5,571... 5,6 ( cm ) Vastaus: 5,6 cm 25. a) Kolmiot ABE ja CDE ovat yhdenmuotoisia (kk-lause), koska molemmissa kulma E E kulmat C ja A samankohtaisina kulmina yhtä suuuret 4,0 m 3,0 x 3 x 4x x 4 ,0 2,0 4 ,0 4 6 18 |: 4 4 ,5 m 2,0 m A 17 3,0 m C x D B Monikulmiot b) Kolmiot ABE ja CDE ovat yhdenmuotoisia (kk-lause), koska molemmissa kulma E kulmat C ja A samankohtaisina kulmina yhtä suuuret x x 7 x x 7 18 x 5x x x 13 13 5 13 18 13x 91 91 |: 5 18,2 18 m E 13,0 m x C 5,0 m A Vastaus: a) 4,5 m D 7,0 m B b) 18 m 26. Kolmiot ACD ja ABE ovat kk-lauseen nojalla yhdenmuotoisia: Molemmilla kolmioilla on yhteinen kantakulma A Molemmissa kolmioissa on suora kulma vastinkulmana. Tästä seuraa, että vastinsivujen suhteiden täytyy olla samat. AE EB AD DC 60 5,5 120 x 60x 660 x 11 Vastaus: Keskipilarin korkeus on 11 m. 18 Monikulmiot 27. Piirretään mallikuvat. 152 cm =1,52 m x 1,7 m Tiina 1,9 m Teemu Kolmiot ovat yhdenmuotoiset (kk-lause), koska Kummassakin kolmiossa 90°:een kulma. Aurinko paistaa samassa kulmassa. Saadaan verranto 1,52 x 1,7x x x 1,7 1,9 2,888 |: 1,7 1,698... 1,70 cm Vastaus: Teemun pituus on noin 170 cm. 19 Monikulmiot 28. Auton lamppu (E) on 60 cm korkeudella maan pinnasta. Lampusta lähtevä valonsäde osuu maahan pisteessä B. E 5 cm D C 500 cm 60 cm A B Valokiila laskee 5 m = 500 cm matkalla 5 cm. Kolmiot ABE ja CDE ovat yhdenmuotoiset (kk-lause), koska kummassakin kolmiossa on suorakulma, kummassakin kolmiossa on kulma E. Saadaan verranto x 60 5 500 5x 30000 x 6000 cm x = 6000 cm = 60 m Vastaus: Valot valaisevat 60 m päähän. 20 Monikulmiot 29. Merkitään neliön sivua kirjaimella x. C 300 - x D 300 E x A B x 700 Kolmiot ABC ja DEC ovat yhdenmuotoiset (kk-lause), koska molemmissa on suorakulma, molemmissa on kulma C. Saadaan verranto 300 300 x 300x 1000x x 700 x 210000 700x 210000 |: 1000 210 m Tontin pinta-ala A x 2 210 m 2 44100 m 2 441 a Vastaus: Tontin ala on 441 a 21 Monikulmiot 30. Yhdenmuotoisuuden perusteella saadaan verranto 1,3 2,0 5,5 2,0 x 1,32,0 x 2,0 5,5 2,6 1,3x 11 1,3x 8,4 |: 1,3 x 6,461... x 6,5 dm Vastaus: 6,5 dm 31. Kolmiot DAE ja BAC ovat yhdenmuotoisia (kk-lause), koska molemmissa kulma A, kulmat C ja E ovat samankohtaisina kulmina yhtä suuret. b F G a D B 20 cm 15 cm C E 15 cm 30 cm Saadaan verranto A 30 20 30 15 a 30a 20 45 |: 30 a 30 cm 22 Monikulmiot Kolmiot FAG ja BAC ovat yhdenmuotoisia (kk-lause), koska molemmissa kulma A, kulmat C ja G ovat samankohtaisina kulmina yhtä suuret. Saadaan verranto 30 30 15 15 30 60 30b b 20 b 20 b 1200 |: 30 40 cm Vastaus: a = 30 cm ja b = 40 cm 32. Kolmiot ABE ja CDE ovat yhdenmuotoisia (kk-lause), koska kulmat AEB ja CED ovat ristikulmina yhtä suuret, kulmat D ja B ovat samankohtaisina kulmina yhtä suuret. Merkitään kysytyn sivun EC pituutta kirjaimella x. Saadaan verranto D 4 ,5 x 8,0 x x x 8,0 13,0 58,5 |: 8,0 7,31... 7,3 cm 23 C x Vastaus: 7,3 cm 13,0 cm 4,5 cm A E 8,0 cm B Monikulmiot 33. Lasketaan, mikä on lähin kohta lipputangon takana, johon Veera näkee. Merkitään tämän kohdan etäisyyttä lipputangosta kirjaimella x. E D 6,5 m A 25 m 4,5 m B x C Kolmiot ACE ja BCD ovat yhdenmuotoisia (kk-lause), koska kulmat A ja B ovat suoriakulmia, kulma C on yhteinen. Saadaan verranto 6,5 4 ,5 6,5x 6,5x 2x x 25 x x 4 ,525 x 112,5 4 ,5x 112,5 |: 2 56,25 30 Vastaus: Veera ei näe lammikkoa. 24 Monikulmiot 1.4 Yhdenmuotoisuussuhde 34. Koska mittakaava on 1: 50, niin huoneen mitat ovat 7,6 50 cm 380 cm 3,8 m 5,8 50 cm 290 cm 2,9 m Vastaus: Mitat ovat 3,8 m ja 2,9 m 35. Merkitään kysyttyä pituutta kirjaimella x. MalliLuonnossa piirustuksessa (m) 4 6,0 7 x Saadaan yhtälö 4x 6 7 4 x 42 : 4 x 10,5 11 ( m ) Vastaus: Pituus on 11 m 25 Monikulmiot 36. Merkitään kysyttyä pituutta kirjaimella x. Kartalla (m) 1 x Luonnossa (m) 25000 500 2 5 0 0 0x 5 0 0 : 25000 x 500 0, 0 2 25000 Polun pituus kartalla on 0,02 m = 2 cm Vastaus: 2 cm 37. Merkitään kysyttyä pituutta kirjaimella x. Kartalla (cm) 4,0 6,8 Saadaan yhtälö 4, 0 x 1 1 5 6 : 4,0 x 289 Patsaan pituus on 289 cm ≈ 290 cm Vastaus: 290 cm 26 Luonnossa (cm) 170 x Monikulmiot 38. Lasketaan ensin suurennoksen mittakaava. 5,0 km=500 000 cm (vastaa suurennoksessa 25 cm pituutta) Mittakaavaksi saadaan 25 cm ( 25 1 5000 00 cm 20000 Tämä oli siis suurennettu alkuperäisestä 1,6 –kertaiseksi. Merkitään alkuperäisen kartan mittakaavaa kirjaimella k. 1 : 1,6 20000 1 1 k 20000 1,6 32000 k 1,6 Vastaus: Mittakaava on 1 32000 27 Monikulmiot 39. Lasketaan matkan pituus luonnossa. Pituus kartalla (cm) 1 5,0 Luonnossa (cm) 400000 x Saadaan yhtälö x 5, 0 4 0 0 0 0 0 : 5, 0 x 2000000 Matka on siis luonnossa 2 000 000 cm (= 20 km) a) Pituus kartalla (cm) 1 x Luonnossa (cm) 150000 2000000 Saadaan yhtälö 1 5 0 0 0 0x 2 0 0 0 0 0 0 x : 150000 1 5 0 0 0 0 1 3, 3 3 3 . . . 2 0 0 0 0 0 0 Pituus kartalla on siis 13,333… cm ≈ 13 cm 28 Monikulmiot b) Matka on 20 km ja auton nopeus 100 km/h. Merkitään kysyttyä aikaa kirjaimella t. 20 t 100t 20 100 t : 100 20 ( 20 1 t 100 5 Aika on siis 1 1 h 60 min 12 min . 5 5 Vastaus: a) 13 cm b) 12 min 40. Merkitään suuremman kolmion alaa kirjaimella A. Pintasuhteella saadaan 2, 5 c m 2 2, 0 A 1 0, 0 2, 5 c m 2 4, 0 A 100, 0 2 4, 0 A 2 5 0, 0 c m 2 : 4, 0 250, 0 c m 2 A 4, 0 62, 5 c m 2 6 3 c m 2 Vastaus: 63 cm2 29 Monikulmiot 41. Merkitään litran mehupullon alaa kirjaimella A1 ja kolmen litran kirjaimella A2. 2 2 A1 25 25 5 A 2 40 64 8 Vastaus: 25 64 42. Merkitään suurennoksen leveyttä kirjaimella x. 24 mm 36 mm x 15 cm Vastinsivujen suhteella saadaan yhtälö 3, 6 c m 2, 4 c m 15 c m x 3, 6x 36 c m : 3, 6 x 10 c m Suurennoksen ala on siis A 10 cm 15 cm 150 cm 2 . Vastaus: 150 cm2 30 Monikulmiot 43. Merkitään kysyttyä korkeutta kirjaimella x. Pintasuhteella saadaan yhtälö 8, 0 m 2 2, 5 15 m2 x 2 8, 0 m 2 6, 25 2 x 15 m2 8, 0x 2 9 3, 75 x2 : 8, 0 9 3, 7 5 8, 0 x 93, 75 3, 423... 8, 0 Koska x >0, niin x = 3,423… m ≈3,4 m Vastaus 3,4 m 31 Monikulmiot 44. Huoneiston ala on 96 m 2 96 10 4 cm 2 Esitteessä vastaava ala oli 4 cm 6 cm 24 cm 2 . Mittakaava k saadaan pintasuhteella 24 96 10 4 1 k2 4 10 4 1 k 4 10 4 1 k 200 k2 Koska k >0, niin k 1 200 Merkitään keittiön alaa luonnossa kirjaimella x. Ala luonnossa (m2) x 96 Ala esitteessä (cm2) 3,0 24 Saadaan yhtälö 24 x 288 x Vastaus: mittakaava 288 12 24 1 , pinta-ala 12 m2 200 32 : 24 Monikulmiot 45. Talon alkuperäiset mitat ovat 13,5 m ja 8,5 m. Pohjapiirros on piirretty mittakaavassa 1 : 50, joten talon mitat x ja y pohjapiirroksessa ovat: Pituus pohjapiirroksessa (m) x 1 Pituus luonnossa (m) 13,5 50 Saadaan verranto x 13,5 1 50 x 0, 27 ( m ) Pituus pohjapiirroksessa (m) y 1 Pituus luonnossa (m) 8,5 50 Saadaan verranto y 8 ,5 1 50 y 0,17 ( m ) 33 Monikulmiot a) Pohjapiirroksen mittoja 0,27 m ja 0,17 m pienennetään vielä kopiokoneella suhteessa 2 : 5. Pidemmän sivun (0,27 m) pituus pienennetyssä kuvassa olkoon a. Saadaan verranto 2 a 0,27 5 5a 0,54 : 5 a 0,108 ( m ) Pidemmän sivun pituus on siis 0,108 m = 10,8 cm b) Pienennetyn pohjapiirroksen mittakaava on k 13,5 0,108 Pinta-alojen suhde on mittakaavan neliö eli Aalkuperäinen A pienennös 2 13,5 15625 0 , 108 Saadaan siis Aalkuperäinen 15625 A pienennös . Kopiokoneella pienennetyn ja 1 alkuperäisen talon pinta-alojen suhde on siis . 15625 34 Monikulmiot 46. 4,0 km = 400000 cm. Mittakaava k 15 cm 3 400000 cm 80000 47. a) Lasketaan lammen pituus x luonnossa. Pituus kartalla (cm) 1 2,6 Luonnossa (cm) 10000 x x 26000 cm 260 m Lammen leveys l luonnossa: Pituus kartalla (cm) 1 1,8 Luonnossa (cm) 10000 l l 18000 cm 180 m 35 Monikulmiot b) Pinta-alojen suhde on mittakaavan neliö eli Atodellinen 10000 Akartalla 1 2 Atodellinen 10000 2 Akartalla 10000 2 2,6 1,8 cm 2 468000000 cm 2 4 ,68 ha Vastaus: a) Lammen mitat 260m ja 180 m b) 4,68 ha 48. Kolmioiden kantakulmat ovat samankohtaisina kulmina yhtä suuret, joten kolmiot ovat kk-lauseen nojalla yhdenmuotoiset. Kolmioiden vastinsivujen suhde on 5 cm 5 5 cm 4 cm 9 Tällöin alojen suhde on mittakaavan neliö eli A pienempi Asuurempi 5 9 2 15,0 cm 2 25 Asuurempi 81 25 Asuurempi 1215 cm 2 : 25 Asuurempi 48,6 cm 2 Vastaus: 48,6 cm2 36 Monikulmiot 49. Pinta-ala esitteessä on Aesite 40 mm 25 mm 1000 mm 2 10 cm 2 Muutetaan luonnossa oleva pinta-ala samaan yksikköön esitteen pintaalan kanssa. Aluonto 360 m 2 3600000 cm 2 Pintasuhteella saadaan yhtälö mittakaavalle k. 10 3600000 1 1 k 360000 600 k2 Koska mittakaava k >0, niin k 1 . 600 Mitat luonnossa ovat siis 600 -kertaiset. 40 mm 600 24000 mm 24 m 25 mm 600 15000 mm 15 m Vastaus: Mittakaava on k 1 ja mitat ovat 24 m ja 15 m. 600 37 Monikulmiot 1.5 Pythagoraan lause 50. a) Kolmio on suorakulmainen, joten voidaan käyttää Pythagoraan lausetta. x 2 6,2 2 15,0 2 x 2 225,0 38,44 x 186,56 13,658... Koska x >0, niin x = 13,658…m ≈ 14 m. b) Kolmio on tasakylkinen, joten korkeusjana puolittaa kannan. Kannan 1 puolikkaan pituus on x . Muodostuu kaksi samanlaista, suorakulmaista 2 kolmiota, joten voidaan käyttää Pythagoraan lausetta. 2 1 x 4 ,32 5,7 2 2 1 2 x 5,7 2 4 ,32 4 4 x 2 56 x 56 7,483... Koska x >0, niin x 7,483... cm ≈7,5 cm 38 Monikulmiot 51. a) Kuvio on tasakylkinen puolisuunnikas. Kylkien pituus on x. Erotetaan puolisuunnikkaasta suorakulmainen kolmio, jonka hypotenuusan pituus on x. Kannan pituus on yhtä suuri kuin puolisuunnikkaan korkeus eli 9,0 m. Merkitään toista kannan pituutta kirjaimella y. y x Koska alkuperäinen kuvio on tasakylkine puolisuunnikas, niin y 18,0 12,0 6,0 3,0 . 2 2 Pythagoraan lauseella saadaan x 2 9,0 2 3,0 2 x 90 9,4868... Koska x >0, niin x = 9,4868… m ≈ 9,5 m. b) Kuvio on neliö. Neliön lävistäjän pituus on 8,2 cm. Kun neliö jaetaan kahteen osaan lävistäjän mukaisesti, saadaan kaksi suorakulmaista kolmiota. Voidaan käyttää Pythagoraan lausetta. x 2 x 2 8, 2 2 2 x 2 8, 2 2 x 2 33,62 x 33,62 5,798... Koska x > 0, niin x = 5,798… cm ≈ 5,8 cm. Vastaus: a) 9,5 m b) 5,8 cm 39 9,0 m Monikulmiot 52. Merkitään tasakylkisen kolmion kannan puolikasta kirjaimella x. Koko kannan pituus on siis 2x. muutetaan pituudet samoiksi yksiköiksi (cm), joten 1,5 dm = 15 cm. 40 cm 40 cm 1,5 dm Muodostuu kaksi suorakulmaista kolmiota. Voidaan käyttää Pythagoraan lausetta. x x 2 15 2 40 2 x 2 40 2 15 2 x 1375 x 37,0809... Koska x>0, niin x=37,0809… cm. Kannan pituus on siis 2 x 2 3 7, 0 8 0 9 . . .c m 7 4,1 6 1 9 8 . . .c m 7 4 c m Vastaus: Kanta on 74 cm. 40 Monikulmiot 53. Merkitään korkeutta kirjaimella h. Koska kolmio on tasasivuinen, niin kanta on myös 2,3 dm. Kannan puolikas x = 1,15 dm. 2,3 dm h Korkeusjana jakaa tasasivuisen kolmion kahdeksi suorakulmaiseksi kolmioksi. Voidaan soveltaa Pythagoraan lausetta. x h 2 x 2 2,32 h 2 1,152 =2,32 h 2 2,32 -1,152 h 3, 9675 1, 9 9185... Koska h > 0, niin h = 1,99185… dm ≈ 2,0 dm Vastaus: Korkeus on 2,0 dm. 54. Merkitään tikkaiden pituutta kirjaimella x. Muodostuu suorakulmainen kolmio, joten voidaan käyttää Pythagoraan lausetta. 3,4 m x x 2 1,52 + 3,4 2 x 2 13,81 x 13,81=± 3,71618... Koska x>0, niin x = 3,71618… m ≈ 3,7 m Vastaus: Tikkaiden pituus on 3,7 m. 41 1,5 m Monikulmiot 55. Piirretään tilannekuva. Merkitään kysyttyä pituutta kirjaimella x. Muodostuu suorakulmainen kolmio, joten voidaan käyttää Pythagoraan lausetta. 15,2 m – 6,1 m =9,1 m 6,1 m x x 2 6,12 9,12 x 2 9,12 6,12 x 2 45,6 x 45,6 6,752... Koska x > 0, niin x = 6,752… m ≈6,8 m Vastaus: 6,8 m 56. Piirretään tilannekuva. 6. porras ramppi x 17 cm 50 cm 1. porras lattiataso Merkitään osaa rampista kirjaimella x. Koko rampin pituus on 6x. 42 Monikulmiot Pituus x saadaan muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta. x 2 50 2 17 2 x 2789 52,81... Koska x >0, niin x = 52,81… cm. Koko rampin pituus on siis 6x 6 5 2 , 8 1. . . c m 3 1 6 , 8 6. . .c m 3 2 0 c m Vastaus: Rampin pituus on 320 cm. 57. Merkitään polun pituutta kirjaimella x. Sivujen pituudet on ensin muutettava samoiksi yksiköiksi. Kentän pituus on 0,27 km = 270 m x 150m 0,27 km Muodostuu suorakulmainen kolmio. Pythagoraan lauseen perusteella saadaan 270 2 150 2 x 2 x 2 72900 22500 x 2 95400 x 95400 308,86... 310 Polun pituus on aina positiivinen, joten x = 310 m. Vastaus: Polun pituus on 310 m. 43 Monikulmiot 58. Merkitään pidempää kateettia kirjaimella x. Piirretään tilannekuva. Koska kolmio on suorakulmainen, Pythagoraan lauseella saadaan 9,3 cm x - 3,0 cm x x 2 x 3,0 2 9,3 2 x 2 x 3,0 x 3,0 9,3 2 x 2 x 2 3,0 x 3,0 x 9,0 9,3 2 2 x 2 6,0 x 9,0 9,3 2 0 2x 2 6,0x 77,49 0 x 6, 0 6,0 2 4 2 77,49 22 6,0 655,92 4 6,0 655,92 6,0 25,61... 7,9027... x 4 4 tai x 6,0 655,92 4 ,9027... 4 Koska x > 0, niin x = 7,9027…cm ≈ 7,9 cm Lyhyempi kateetti on x – 3,0 cm = (7,9027…– 3,0) cm = 4,90273… cm ≈ 4,9 cm Vastaus: Lyhyempi kateetti 4,9 cm, pidempi kateetti 7,9 cm 44 Monikulmiot 59. Koska kateettien pituuksien suhde on 2 : 3, niin merkitään kateetteja 2x ja 3x. Piirretään tilannekuva. 160 cm 2x Pythagoraan lauseella saadaan 3x 2x 2 3x 2 160 2 4 x 2 9x 2 160 2 13x 2 25600 25600 x2 13 25600 x 44 ,376... 13 Koska x > 0, niin x = 44,376… cm. Tällöin kolmion kateettien pituudet ovat: 2 x 2 44 ,376... cm 88,752... cm 3x 3 44 ,376... cm 133,128... cm Vastaus: Kateetit ovat 89 cm ja 133 cm. 45 Monikulmiot mökki 60. Hahmotellaan tilannekuva. Merkitään mökin kohtisuoraa etäisyyttä rannasta kirjaimella x. x Tilanteesta muodostuu tasasivuinen kolmio, koska kaikki kulmat ovat 60º.( Kolmion kulmien summa 180º.) Ratkaistaan x muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta Pythagoraan lauseella. 60° 60° 0,7 km 0,7 km x x 2 0,35 2 0,7 2 x 2 0,7 2 0,35 2 0,7 km 0,35 km 2 x 2 0,3675 x 0,3675 0,6062... Koska x>0, niin x = 0,6062… km ≈ 0,6 km. Vastaus: Mökin etäisyys rannasta on 0,6 km. 46 Monikulmiot 61. Piirretään tilannekuva. Merkitään kysyttyä etäisyyttä kirjaimella x. katto x 4,0 m 3,5 m y 6,5 m lattia keskikohta Lasketaan ensin pituus y lattiatasoon muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta Pythagoraan lauseella. 6, 5 m 3, 2 5 m 2 y y 2 3,25 2 2,0 2 4,0 m = 2 ,0 m 2 y 14 ,5625 3,816... Koska y > 0, niin y = 3,816… m. Kysytty etäisyys x saadaan toisesta suorakulmaisesta kolmiosta. x 2 y 2 3,5 2 x 2 3,816...2 3,5 2 x 26,8125 5,178... Koska x > 0, niin x = 5,178… m ≈ 5,2 m Vastaus: Matka on 5,2 m. 47 Monikulmiot 62. Piirretään tilannekuva. 183 cm= 1,83 m 76 cm = 0,76 m 2,75 m x 5,5 m Merkitään lammikon syvyyttä kirjaimella x. Tangon koko pituus on siis 1,83 m + x. Tangon taittuessa pohjasta siten, että se ylettyy lammikon reunalle, muodostuu suorakulmainen kolmio. 1,83+x -0,76 x 2,75 Pythagoraan lauseella saadaan 2,75 2 x 2 1,83 x 0,762 7,5625 x 2 1,07 x 2 7,5625 x 2 1,07 x 1,07 x 7,50625 x 2 1,1449 1,07x 1,07x x 2 7,50625 1,1449 2,14 x 2,14 x 6,4176 6,4176 x 2,998... 3,0 2,14 Vastaus: Lammikon syvyys on 3,0 m 48 Monikulmiot 63. Piirretään tilannekuva. A tie, 150 km 80 km C v juna 130 B km h x Lasketaan ensin puuttuva etäisyys eli etäisyys kaupungista C kaupunkiin B. Merkitään tätä kirjaimella x. Tilanteesta muodostuu suorakulmainen kolmio, koska pääilmansuunnat ovat kohtisuorassa toisiaan vastaan. Pythagoraan lauseella saadaan 80 2 x 2 150 2 x 2 150 2 80 2 x 2 16100 x 16100 126,885... Koska x >0, niin x = 126,885… km. Aika, joka junalta kuluu kaupungista A kaupunkiin B on 80 km 126,885...km 1,59142... h km km 130 130 h h 49 aika matka nopeus Monikulmiot Aika, joka autolta kuluu kaupungista A kaupunkiin B on 150 km 1,5 h km 100 h Koska 1,5 h < 1,59142… h, niin auto on ensin perillä. Vastaus: Auto on ensin perillä. 64. Merkitään koilliseen purjehdittua matkaa kirjaimella x. Tilanteesta saadaan kuvio: P Ko x Lähtö 3,5x L I Ka 18 km E Maali 50 Monikulmiot Muodostuu suorakulmainen kolmio. Pythagoraan lauseella saadaan x 2 3,5x 2 18 2 x 2 12, 25x 2 324 13, 25x 2 324 324 x2 13, 25 x 324 4 ,94498... 13, 25 Koska x > 0, niin x = 4,94498… km. Etappi kokonaisuudessaan on x 3,5x 4 ,94498... km 3,5 4 ,94498... km 22, 2524... km 22 km Vastaus: Etappi oli 22 km. 51 Monikulmiot 65. a) Sisällä olevan neliön kärki puolittaa ulomman neliön sivun. Muodostuu suorakulmaisia kolmioita. 2 2 x x 2 2 x2 x2 4 4 2x 2 4 x2 2 x2 3,5 2 3,5 cm x 2 12, 25 x 2 12, 25 12, 25 24 ,5 x 24 ,5 4 ,9497... Koska x > 0, niin x = 4,9497… cm ≈ 4,9 cm b)Tasakylkisen kolmion korkeusjana (8 m) puolittaa kannan, jolloin saadaan suorakulmainen kolmio: x 2 8,0 2 6,0 2 8,0 m x 2 100 x x 100 10 12,0 m 6, 0 m 2 Koska x > 0, niin x = 10 m. Vastaus: a) 4,9 cm b) 10 m 52 Monikulmiot 66. Piirretään tilannekuva. Merkitään lävistäjää kirjaimella x. x Suorakulmion sisälle muodostuu suorakulmainen kolmio. 0,57 m = 57 cm Pythagoraan lauseella saadaan x 2 57 2 27 2 x 2 3978 x 3978 63,071... Koska x > 0, niin x = 63,071… cm≈ 63 cm Vastaus: 63 cm 53 27 cm Monikulmiot 67. Piirretään tilannekuva. Merkitään kysyttyä pituutta kirjaimella x. 18 m – 1,6 m =16,4 m 160 cm =1,6 m x Muodostuu suorakulmainen kolmio, joten voidaan käyttää Pythagoraan lausetta. x 2 1,6 2 16,4 2 x 2 16,4 2 1,6 2 x 2 266,4 x 266,4 16,3217... Koska x > 0, niin x = 16,3217… m ≈16,3 m Vastaus: 16,3 m 68. Piirretään tilannekuva. Merkitään lyhintä matkaa rannalta huipulle kirjaimella x. x Tasakylkisen kolmion korkeusjana puolittaa kannan. Kannan puolikas on siis 0,6 km 1,2 km 0,6 km 2 54 450 m = 0,45 km Monikulmiot Muodostuu suorakulmainen kolmio. Pythagoraan lauseella saadaan x 2 0,6 2 0,45 2 x 2 0,5625 x 0,5625 0,75 Koska x >0, niin x = 0,75 km. Tutkijan (kiipeilijän) keskinopeus on 0,8 0,75 km 0,9375 h km 0,8 h 0,9375 ·60 min=56,25 min ≈56 min Vastaus: 56 min 55 km , joten matka huipulle kestää h aika matka nopeus Monikulmiot 69. Piirretään tilannekuva rakennuslevyn palasta. Pala on tasakylkinen puolisuunnikas. Puolisuunnikkaan korkeus on 0,75 m, kyljet ovat 5x ja muut sivut 6x ja 2x. 6x 5x Suorakulmio muodostuu levyn keskelle Suorakulmion kaksi yhdensuuntaista sivua ovat yhtä suuret kuin puolisuunnikkaan sivu 2x. 5x 0,75 m 2x Toiset keskenään yhtä suuret sivut ovat yhtä suuret kuin puolisuunnikkaan korkeus 0,75 m. Lävistäjä jakaa suorakulmion kahteen suorakulmaiseen kolmioon. Pythagoraan lauseella saadaan 6x 2 x 4 x 2x 2 2 0,75 2 2 x 2 5x 2 0,75 2 4 x 2 25x 2 0,75 2 25x 2 4 x 2 21x 2 0,75 2 0,75 2 0,5625 x 21 21 0,5625 x 0,16366... 21 2 Koska x > 0, niin x = 0,16366… m. Tällöin suorakulmion kahden sivun pituudet ovat 2 x 2 0,16366... m 0,3273... m 0,33 m Vastaus: Sivut ovat 0,33 m ja 0,75 m. 56 5x 0,75 m Monikulmiot 1.6 Suorakulmaisen kolmion trigonometriaa 7, 2 2,360... 3,05 67,04... 67 70. a) tan 34 0,641... 53 39,904... 40 b) sin Vastaus: a) 67° b) 40° x | 12,3 12,3 12,3 tan 39 x x 9,960... x 10 cm 71. a) tan 39 57 Monikulmiot b) 8,5 |x x x cos 75 8,5 |: cos 75 8,5 x cos 75 x 32,841 x 33 mm cos 75 Vastaus: a) 10 cm b) 33 mm 72. a) 2,1 0,75 2,8 x 41,40... 41 cos x b) 2,5 x x x tan 46 2,5 : tan 46 tan 46 x Vastaus: a) 41° 2,5 2,414... 2,4 tan 46 b) 2,4 cm 58 Monikulmiot 73. Merkitään kolmion kulmia α ja β. Suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 48 cm 25 0,5208... 48 27,51... 27,5 tan 25 cm 48 1,92 25 62,48... 62,5 tan Vastaus: Kulmat ovat 27,5°; 62,5° ja 90°. 74. a) Suunnikkaan sisään muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan h sin 62 |11 11 11 sin 62 h h 9,712... h 9,7 cm 59 Monikulmiot b) Koska puolisuunnikas on tasakylkinen, san erisuuntaiset sivut ovat yhtä pitkät. Puolisuunnikkaan sisään muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan h | 1,12 1,12 1,12 cos 35 h h 0,9174... h 0,92 m cos 35 Vastaus: a) 9,7 cm h 1,12 m 125° - 90° = 35° b) 0,92 m 75. Kolmio on tasasivuinen, joten kaikki kulmat ovat 60°. Merkitään kolmion sivua kirjaimella x. Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 13 cm 13 |x x x sin 60 13 |: sin 60 13 x sin 60 x 15,011... 15 cm sin 60 Vastaus: 15 cm 60 x 60° Monikulmiot 76. Tarkastellaan ensin suurempaa suorakulmaista kolmiota. x | 18 18 x 18 tan 55 tan 55 x 55° 18 mm Ratkaistaan kulma α pienemmästä suorakulmaisesta kolmiosta. 27 mm x sin 27 18 tan 55 27 0,952... 72,19... 72 x α Vastaus: 72° 61 Monikulmiot 77. Tarkastellaan kolmion sisälle muodostuvia suorakulmaisia kolmioita erikseen. Ratkaistaan molemmista kolmioista korkeus h. h | b b h b sin sin b h α h | a a h a sin sin b a β Korkeus h on sama molemmissa kolmioissa, joten saadaan yhtälö a sin b sin |: b a sin b a sin b a sin b sin a b b sin b sin |: sin sin sin sin sin 62 Monikulmiot 78. a sin b sin 14 sin 8,4 sin 66 |: 14 8,4 sin 66 sin 14 sin 0,548... 33, 23... 33 Vastaus: 33° 79. a sin b sin x sin 54 2,35 sin 48 |: sin 54 2,35 sin 48 sin 54 x 2,1586... x 2,16 m x Vastaus: 2,16 m 63 Monikulmiot 80. a) Merkitään lyhyemmän kateetin pituutta x ja hypotenuusan pituutta 5x. x 5x 1 sin 5 11,536... 11,5 sin x 5x Tällöin ( 90 11,536...) 78,5 b) Merkitään lyhyemmän kateetin pituutta 3x ja pidemmän kateetin pituutta 4x. 3x 4x 3 tan 4 36,869... 36,9 tan 3x 4x Tällöin ( 90 36,869... ) 53,1 64 Monikulmiot 81. Piirretään tilannekuva. Merkitään toisen kateetin pituutta kirjaimella y ja hypotenuusan pituutta kirjaimella x. 1,2 x 1,2 x 2,839... 2,8 sin25 sin25 x 1,2 dm 25 y 1,2 y 1,2 y 2,573... 2,6 tan25 tan25 Vastaus: Kateetin pituus on 2,6 dm, hypotenuusan pituus 2,8 dm. 82. Merkitään tasakylkisen kolmion kyljen pituutta x ja kantakulmaa α. Korkeusjana puolittaa huippukulman, joten 34 huippukulman puolikas on 17. 2 Kantakulma on 90 17 73 . 65 17 x 9 mm x Monikulmiot Suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 9 , josta x 9 x 30,78... 31 mm cos73 cos73 Vastaus: kantakulmat 73°, kylkien pituudet 31 mm 83. Koska tasasivuisen kolmion piiri on 24,0 cm, sivun pituus on 8,00 cm ja kaikki kulmat ovat 60. Korkeusjana jakaa tasasivuisen kolmion kahteen suorakulmaiseen kolmioon. h 8,00 8,00 h 8,00 sin 60 sin 60 h 6,928... h 6,93 Vastaus: 6,93 cm 66 8,00 cm h 60 Monikulmiot 84. Piirretään tilannekuva. Merkitään puun korkeutta kirjaimella x. x 23 tan23 x 18 m 18 m x 18 m tan23 7,640...m 7,6 m Vastaus: 7,6 m 85. Piirretään tilannekuva. Merkitään, että vesi nousee x metrin päähän rantaviivasta tulvan vaikutuksesta. mökki 1,60 m x 1,60 m 1 Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 1,60 x 1,60 x sin1 x 91,677... x 92 m sin1 67 Monikulmiot Koska mökki on vain 50 m päässä rannasta ja 92 m >50 m, tulva nousee mökille asti. Vastaus: Vesi nousee mökille asti. 86. Piirretään tilannekuva. Merkitään katon kaltevuuskulmaa α. Korkeusjana puolittaa kannan, jolloin kannan puolikas on siis 8,6 m 4 ,3m 2 Muodostuu suorakulmainen kolmio, josta saadaan 1,8 4 ,3 22,71... 23 tan Vastaus: 23° 68 1,8 m α 8,6 m 4,3 m Monikulmiot 87. Piirretään tilannekuva sillan puolikkaasta. Merkitään kallistuskulmaa α. 32m Sillan puolikkaan pituus on 16 m. 2 Nostettavan osan pituus on 0,3 16 m = 4,8 m. 4,8 m (16 - 12) m = 4 m 11,2 m Vaakatasoon jää sillan puolikkaasta siis 16 m – 4,8 m= 11,2 m. Sillan korkeus on 12 m ja avattuna sillan korkein kohta on 16 m korkeudessa. Muodostuu suorakulmainen kolmio, josta saadaan laskettua kallistuskulma sin 4 4 ,8 56,44... 56 Vastaus: 56° 69 Monikulmiot 88. Piirretään tilannekuva. Merkitään huipulle kuljettavan matkan pituutta x. Muodostuu suorakulmainen kolmio, josta saadaan 160 m 160 m x 160 m 1505,68...m x sin6,1 sin6,1 matka nopeus 1,50568...km 0,0684...h 4 min km 22 h aika Vastaus: 4 min 70 x Monikulmiot 89. a) Piirretään tilannekuva. Muodostuu tasakylkinen kolmio, jonka huippukulma on 110°. Korkeusjana puolittaa kannan ja huippukulman, joten huippukulman 110 puolikas on 55 . 2 x Selkeyden kannalta merkitään laivojen välistä etäisyyttä 2x, jolloin kolmion kannan puolikas on siis x. 8,5 km x 55 Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan sin55 x 8,5 x 8,5 sin55 6,9627... eli etäisyys on 2x = 2 6,9627…km 14 km b) 5 minuutin aikana laiva kulkee 5 min 65 km 5 km h 65 5,4166... km h 60 h Uusi etäisyys majakkaan on (8,5 – 5,4166…)km = 3,08333…km. 71 8,5 km Monikulmiot Merkitään laivojen välistä etäisyyttä nyt 2y. y 3,08333… km y 55 Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan nyt sin55 y 3,08333... x 3,08333 sin55 2,5257... Etäisyys siis on 2x = 2 2,5257…km 5,1 km Vastaus: a) 14 km b) 5,1 km 72 3,08333… km Monikulmiot 90. Piirretään tilannekuva. Merkitään kallion ja tornin yhteen laskettua korkeutta x ja kallion korkeutta y. x 2 y 14 Muodostuu kaksi suorakulmaista kolmiota. 0,30 km= 300 m Suuremmasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan x 300 x 300 tan16 tan16 86,023... Pienemmästä suorakulmaisesta kolmiosta saadaan y 300 x 300 tan14 74 ,798... tan14 Tornin korkeus on tällöin x – y = (86,023… – 74,798…)m 11 m. Vastaus: 11m 73 Monikulmiot 91. Pisteet A ja B voivat sijaita joko samalla puolella tornia tai tornin eri puolilla. Tapaus 1 (samalla puolella): Menkitään pisteiden välimatkaa y ja pisteen B etäisyyttä tornista kirjaimella x. 100 m 4 x B Pienemmästä suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 100 x x tan 4 x 100 : tan 4 tan4 100 tan4 x 1430,066... ( m) x Suuremmasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan tan3 100 (x y ) x y tan3( x y ) 100 : tan3 100 tan3 x y 1908,11... ( m) x y 74 y A Monikulmiot Siis pisteiden A ja B välimatka eli y on y 1908,11... m x 1908,11... m 1430,066... m 478,04...m 478 m Tapaus 2 (eri puolilla): Merkitään pisteen A etäisyyttä tornista y ja pisteen B etäisyyttä tornista x. 100 m A 4 x y B Muodostuvista suorakulmaisista kolmioista saadaan etäisyyksille x ja y tan3 100 y y tan 3 y 100 : tan 3 100 tan3 y 1908,11... ( m) y 100 x x tan 4 x 100 : tan 4 tan4 100 tan4 x 1430,066... ( m) x 75 Monikulmiot Pisteiden välinen etäisyys on x y 1908,11...m 1430,066... m 3338,18... m 3340 m Vastaus: 478 m tai 3340 m 92. Kolmion sisään muodostuvista suorakulmaisista kolmioista saadaan 13,5 m sin 5,5 13,5 24 ,042... 24 sin 5,5 7,5 47,166... 47 Vastaus: α = 24°, β = 47° 76 5,5 m 7,5 m Monikulmiot 93. Piirretään tilannekuva. Merkitään maston korkeutta x. x 13 1400 m Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan x 1400 x 1400 tan13 323,215... 320 m tan13 Vastaus: 320 m 94. Piirretään tilannekuva. Tornin korkeus on 55 m. Olkoon torni kallistunut astetta. Kallistuma on 4,3 m. Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 4 ,3 55 4 ,484... 4 ,5 sin Vastaus: 4,5° 77 4,3 m 55 m Monikulmiot 95. Piirretään tilannekuva. Kadun leveys on 15 m. Katu kulkee itälänsisuunnassa. Olkoon x korkeus, johon auringonsäteet osuvat. Aurinko paistaa etelästä 40° kulmassa. Länsi 40 18 m Etelä 15 m x Itä Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 18 x 15 18 x 15 tan40 tan40 x 18 15 tan40 x 18 15 tan40 x 5,413... x 5,4 m Koska ikkuna on vain 4,0 m korkeudella, eivät auringonsäteet osu siihen. (4,0 m < 5,4 m) Vastaus: Eivät osu. 78 Monikulmiot 96. Piirretään tilannekuva. h 3 Merkitään majakan korkeutta kirjaimella h. x Olkoon veneen etäisyys majakasta lopussa x ja alussa x + 250. Muodostuu kaksi suorakulmaista kolmiota, joista voidaan ratkaista korkeus h. Suuremmasta kolmiosta saadaan h ( x 250 ) x 250 h x 250 tan 2 tan2 Pienemmästä kolmiosta saadaan h x x h x tan3 tan3 79 2 250 m Monikulmiot Majakan korkeus on yhtä suuri molemmissa tapauksissa, joten saadaan yhtälö x 250 tan2 x tan3 xtan2 250tan2 xtan3 xtan2 - xtan3 250tan2 x tan2 tan3 250tan2 250tan2 x tan2 tan3 x 499,238... 500 m Majakan korkeus on siis h x tan3 499, 238... tan3 26,163... 26 m Vastaus: etäisyys 500m, majakan korkeus 26 m 80 Monikulmiot 1.7 Pinta-aloja 97. a) Lasketaan ensi suunnikkaan korkeus h. h 10,5 10,5 h 10,5 sin 42 sin 42 10,5 cm h 42º h 7,025... ( cm) Ala on A 28,0 cm 7,025... cm 196,724 ... cm 2 197 cm 2 b) Lasketaan ensi suunnikkaan korkeus h. h 15,0 15,0 h 15,0 sin 55 sin 55 h 15,0 cm 180º-125º=55º h 12, 287... ( cm) Ala on A 8,0 cm 12, 287... cm 98,2982... cm 2 98 cm 2 Vastaus: a) 197 cm2 b) 98 cm2 81 Monikulmiot 98. a) Selvitetään ensi suorakulmaisen kolmion kanta. Merkitään kantaa kirjaimella x. x 2 4 ,12 8,3 2 x 8,3 4 ,1 2 2 8,3 cm 4,1 cm 2 x 2 52,08 x x 52,08 7, 2166... Koska x >0, niin x =7,2166… cm Pinta-alaksi siis saadaan A 7,2166...cm 4 ,1 cm 14 ,7941... cm 2 15 cm 2 2 b) Lasketaan ensin kolmion korkeus h. Kulma 180 110 70 Korkeus saadaan muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta. h 16 cm α 110° 13 cm h sin 16 h sin70 16 h 16 sin70 h 15,035... ( cm) 82 Monikulmiot Kolmion ala on A 13 cm 15,035... cm 97,7280... cm 2 98 cm 2 2 Vastaus: a) 15 cm2 b) 98 cm2 99. a) Lasketaan ensin kolmion korkeus. Merkitään korkeutta kirjaimella x. Tasakylkisen kolmion korkeusjana puolittaa kannan. Kannan puolikas on 14 mm 7 mm . 2 12 mm x 12 mm 14 mm Muodostuneesta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan Pythagoraan lauseella 7 2 x 2 12 2 x 2 12 2 7 2 x 2 95 x 95 Koska x > 0, niin x 95 9,74679... 83 Monikulmiot Pinta-alaksi saadaan A 14 mm 9,74679... mm 68,22756... mm 2 68 mm 2 2 b) Lasketaan ensin kolmion kannan pituus x + y. Pituus x saadaan suorakulmaisesta kolmiosta. 15 m 62º 15 tan62 x x tan62 15 x x x : tan62 15 7,9756... tan62 Pituus y saadaan toisesta suorakulmaisesta kolmiosta. tan75 15 y y tan75 15 y y : tan75 15 4 ,0192... tan75 Koko kanta siis on x y 7,9756... m 4 ,0192...m 11,97565...m 84 75º y Monikulmiot Pinta-alaksi saadaan A 11,97565... m 15 m 89,817... m 2 90 m 2 2 Vastaus: a) 68 mm2 b) 90 m2 100. Piirretään tilannekuva ojan poikkileikkauksesta. 2,5 m Puolisuunnikkaan ala on 50 cm= 0,5 m 0,5 m (2,5 m 0,8 m) 2 0,5 m 3,3 m 0,825 m 2 0,83 m 2 2 A Vastaus: 0,83 m2 85 80 cm= 0,8 m Monikulmiot 101. Lasketaan kolmion korkeus h. Pythagoraan lauseella saadaan 25 m h h 2 19 2 25 2 h 2 25 2 19 2 19 m h 2 264 h 264 Koska h > 0, niin h 264 m=16,248… m Kolmion ala on A 16, 248... m 19 m 154 ,3567... m 2 150 m 2 2 Vastaus: 150 m2 86 Monikulmiot 102. a) Lasketaan ensin puolisuunnikkaan korkeus h. h 28 28 h 28 sin55 sin55 28 cm 55º h 22,936... ( cm) Ala on A 22,936... cm 42 cm 17cm 676,619... cm 2 680 cm 2 2 b) Lasketaan ensin puolisuunnikkaan korkeus h. h h 4 ,0 4 ,0 h 4 ,0 tan 55 tan55 55º h 5,7125... ( cm) 12,0 cm – 8,0 cm =4,0 cm Ala on 5,7125... cm ( 8,0 cm 12,0 cm) 2 57,1259... cm 2 A 57 cm 2 Vastaus: a) 680 cm2 b) 57 cm2 87 h Monikulmiot 103. Tasasivuisen kolmion korkeusjana puolittaa kannan. 28 cm Kanna puolikas on 14 cm . 2 28 cm Lasketaan kolmion korkeus muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta Pythagoraan lauseella h 2 14 2 28 2 h 2 28 2 14 2 h 2 588 h 588 24 ,2487... Koska h >0, niin h 24 , 2487... cm. Pinta-ala on A 28 cm 24 , 2487... cm 339,481958... cm 2 340 cm 2 2 Vastaus: 340 cm2 88 h 28 cm 28 cm Monikulmiot 104. Tasakylkisen kolmion korkeusjana puolittaa kannan ja huippukulman. Merkitään kannan puolikkaan pituutta kirjaimella x. Huippukulman puolikas 115 on 57,5 . 2 Lasketaan aluksi kannan puolikas x muodostuneesta suorakulmaisesta kolmiosta. 115º 18 cm 57,5º 18 cm x x 18 x 18 tan57,5 tan57,5 x 28,254... ( cm) Koko kannan pituus on siis 2 x 2 28, 254... cm 56,508... cm . Kolmion ala on A 56,508... cm 18 cm 508,578... cm 2 510 cm 2 2 Vastaus: 510 cm2 89 Monikulmiot 105. Tasakylkisen kolmion korkeusjana puolittaa kannan. 5,0 cm Kannan puolikas on 2,5 cm . 2 45º 45º 5,0 cm Merkitään korkeusjanan pituutta h. Muodostuneesta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan tan 45 h 2 ,5 h h 2,5 tan 45 h 2,5 45º 2,5 cm Ala on siis A 5,0 cm 2,5cm 6, 25 cm 2 6,3 cm 2 2 Vastaus: 6,3 cm2 90 Monikulmiot 106. Merkitään tasakylkisen kolmion kantaa kirjaimella x. Kannan pituus on yhtä suuri kuin neliön sivun pituus. Tasakylkisen kolmion korkeusjanan pituus on yhtä suuri kuin neliön sivun pituus. 12 m x x Korkeusjana puolittaa kannan. Kannan x puolikkaan pituus on . 2 x Muodostuneesta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan Pythagoraan lauseella 2 x x 12 2 2 x2 2 144 x 4 4 x 2 x 2 576 2 5x 2 576 4 :5 x 2 115, 2 x 115, 2 10,7331... Koska x > 0, niin x 10,733... . m 91 12 m x 2 Monikulmiot Neliön ala on A 10,733... m 10,733... m 115,2 m 2 120 m 2 Vastaus: 120 m2 107. Neljäkkään lävistäjät ovat kohtisuorassa ja ne puolittavat kulmat. 65º 23 dm Muodostuu suorakulmainen kolmio, joka tunnettu 65 kulma on 32,5 . 2 Merkitään neljäkkään toisen lävistäjän puolikasta kirjaimella x ja toisen puolikasta kirjaimella h. Suorakulmaisesta kolmiosta saadaan pituus x. x 23 23 x 23 sin 32,5 sin 32,5 32,5º 23 dm h x 12,357...( dm) x 92 Monikulmiot Suorakulmaisesta kolmiosta saadaan pituus h. h 23 23 h 23 cos 32,5 cos 32,5 h 19, 298... ( dm) Lävistäjä jakaa neljäkkään (leijan) kahteen tasakylkiseen kolmioon. Tasakylkisen kolmion korkeus h 19,398… dm ja kannan pituus on 2 x 2 12,357... dm 24 ,715... dm. Kolmion ala on A 24 ,715... dm 19,398...dm 239,7184... dm 2 2 Koska neljäkäs (leija) sisältää kaksi samanlaista kolmiota, on neljäkkään ala A 2 239,7184... dm 2 479,4368... dm 2 480 dm 2 Vastaus: Leijan ala on 480 dm2. 93 Monikulmiot 108. Kolmion ala A kanta korkeus 2 Merkitään kysyttyä kannan pituutta kirjaimella x. A 57 ( m 2 ) x 18 57 2 2 18 x 114 : 18 x 114 6,333... 6,3 18 Vastaus: Kanta on 6,3 m. 109. Kolmion ala A kanta korkeus 2 Merkitään kolmion korkeutta kirjaimella x. Tällöin kannan pituus on 5x. A 65 (dm 2 ) x 5x 65 2 5x 2 65 2 2 5x 2 130 : 5 x 2 26 x 26 5,099... 94 Monikulmiot Koska x >0, niin x 26 dm 5,099... dm 5,1 dm . Tällöin 5x 5 26 dm 25,495... dm 25 dm Vastaus: Kanta on 25 dm ja korkeus 5,1 dm. 110. Merkitään korkeutta kirjaimella x. Kannan pituus on tällöin x – 5,0 cm. korkeus eli kateetti x x – 5,0 cm kanta eli kateetti Suorakulmaisen kolmion kateetit ovat samat kuin kolmion kanta ja korkeus. A 33 ( cm 2 ) x 5,0 x 33 2 2 x 2 5,0x 66 x 2 5,0x 66 0 x 5,0 5,0 2 4 1 66 2 5,0 289 2 5,0 17 2 95 Monikulmiot x 5,0 17 5,0 17 11 tai x 6 2 2 Koska x > 0, niin x 11 (cm). Tällöin lyhyempi kateetti on x 5,0 11 5,0 6,0 (cm). Vastaus: Kateetit ovat 6,0 cm ja 11 cm. 111. Olkoot sivujen pituudet x ja y. Piirin pituus on 2 x 2 y 26 (cm). x Ala on y xy 40 (cm2) Ratkaistaan ensimmäisestä yhtälöstä toinen kirjan ja sijoitetaan se jälkimmäiseen yhtälöön. 2 x 26 2 y :2 x 13 y Sijoitetaan tämä jälkimmäiseen yhtälöön, jolloin saadaan 96 Monikulmiot 13 y y 40 13 y y 2 40 y 2 13 y 40 0 13 132 4 1 40 y 2 13 9 2 y 13 3 13 3 8 5 tai y 2 2 Jos y = 5 (cm), niin x = 13 – y = 13 – 5 = 8 (cm) Jos y = 8 (cm), niin x = 13 – 8 = 5 (cm). Vastaus: Sivut ovat 5,0 cm ja 8,0 cm. 97 Monikulmiot 10,0 cm 7,0 cm 1,5 cm 2 112. AB = 10,0 cm DC = 7,0 cm AD = BC = 4,1 cm B E A h Merkitään puolisuunnikkaan korkeutta kirjaimella h. D 7,0 cm C Tasakylkisen puolisuunnikkaan korkeusjana rajaa puolisuunnikkaan sisään suorakulmaisen kolmion, jonka kateettien pituudet ovat h ja 1,5 cm. Hypotenuusan pituus on puolisuunnikkaan kyljen pituus eli 4,1 cm. Suorakulmaisesta kolmiosta saadaan ratkaistua h Pythagoraan lauseella h 2 1,5 2 4 ,12 h 2 4 ,12 1,5 2 h 2 14 ,56 h 14 ,56 3,8157... Koska h >0, niin h = 3,8157… (cm). Puolisuunnikkaan ala on 3,8157... cm (10,0 cm 7,0 cm) 2 32,43393... cm 2 A 32,4 cm 2 Vastaus: 32,4 cm2 98 Monikulmiot 113. Merkitään puolisuunnikkaan toisen yhdensuuntaisen sivun pituutta kirjaimella x. x+2m Toisen sivun pituus on tällöin x + 2 m Puolisuunnikkaan korkeus on 6m. x Ala on 24 m2, joten saadaan yhtälö 6x 2 x 24 2 62 x 2 48 12x 12 48 12x 36 6m 2 : 12 x 3 Sivujen pituudet ovat siis x = 3 m ja x + 2 m=3 m + 2 m=5 m Vastaus: Sivut ovat 3 m ja 5 m. 99 Monikulmiot 114. Lasketaan suunnikkaan korkeus h, kun tiedetään, että ala on 96. 12h 96 10 h : 12 96 12 h 8 h 12 Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 8 10 36,869... cos β 8 10 α 8 10 53,130... sin Suunnikkaan vastakkaiset kulmat ovat aina yhtä suuret. Kaksi suunnikkaan vastakkaista kulmaa ovat suuruudeltaan α = 53,130…° ≈ 53° Toiset kaksi vastakkaista kulmaa ovat 90 90 36,869... 126,869... 127 Vastaus: Kaksi vastakkaista kulmaa 53° ja toiset kaksi vastakkaista kulmaa 127°. 100 Monikulmiot 115. Piirretään tilannekuva. D a x C 4a x 45° A a B x E Merkitään puolisuunnikkaan korkeutta kirjaimella x. Koska kulma A on 90°, niin kulma D on 90°. Koska kulma B on 45°, suorakulmainen kolmio EBC on tasakylkinen, joten jana EB = x. Pythagoraan lauseella saadaan x 2 a x 2 4 a 2 x 2 a 2 2ax x 2 16a 2 2 x 2 2ax 15a 2 0 x 2a 2a 2 4 2 15a 2 22 2a 4 a 2 120a 2 4 2a 124 a 2 = 4 101 Monikulmiot 2a 4 a 2 31 x 4 2a 2a 31 4 2a 1 31 a 1 31 4 2 Koska x >0, niin x a 1 31 31 1 a 2 2 Puolisuunnikkaan ala on nelikulmion AECD ala + kolmion EBC ala. 1 A ax x 2 2 2 31 1 1 31 1 a a a 2 2 2 31 1 2 1 31 2 31 1 2 a a 2 2 4 2 ) 31 1 2 32 2 31 ( 2 2 a a 2 8 2 31 2 2 16 31 2 a a 4 4 2 31 2 16 31 2 a 4 14 31 2 a 4 Vastaus: Ala on 14 31 2 a 4 ,9a 2 . 4 102 Monikulmiot 116. Suuremman kolmion kateettien pituudet ovat 1,9 km ja 900 m = 0,9 km. Koko maapalan (suuremman kolmion) ala on Akoko 1,9 km 0,9 km 0,855 km 2 . 2 Väinön saama osuus on pienempi kolmio, jonka kateettien pituudet ovat 300 m = 0,3 km ja 500 m = 0,5 km. Väinön saaman alueen ala on A Väinö 0,5 km 0,3 km 0,075 km 2 . 2 Pekan ala on siis Akoko A Väinö 0,855 km 2 0,075km 2 0,78 km 2 Väinön alan suhde Pekan alaan on A Väinö 0,075 km 2 0,09615... A Pekka 0,78 km 2 Väinön osuus on siis pienempi (100 – 9,615…) % = 90,3846…% ≈ 90 %. Vastaus: 90 % 103 Monikulmiot 117. a) Suunnikkaan pinta-ala on A 7,0 cm 6,0 cm 42 cm 2 b) Puolisuunnikkaan pinta-ala on 4 ,0 cm(8,0 cm 10,0 cm) 2 4 ,0 cm 18,0 cm 2 36 cm 2 A Vastaus: a) 42 cm2 b) 36 cm2 118. Merkitään kolmion korkeutta kirjaimella h. 2,6 cm Lasketaan korkeus muodostuneesta suorakulmaisesta kolmiosta. h 35º 5,8cm h 2 ,6 2,6 h 2,6 sin 35 h 1,491... ( cm) sin 35 Pinta-ala on siis A 5,8 cm 1,419... cm 4 ,3247... cm 2 4 ,3 cm 2 2 Vastaus: 4,3 cm2 104 Monikulmiot 119. Merkitään kolmion korkeutta kirjaimella x. x Tällöin kannan pituus on . 2 x Kolmion ala on 27,0 cm2, joten saadaan x 2 x 2 27,0 x 2 2 x 54 ,0 2 2 x 2 108,0 x x 108,0 10,3923... Koska x >0, niin x = 10,3923… (cm) Tasakylkisen kolmion korkeusjana puolittaa kannan. x x Kannan puolikas on 2 . 2 4 Korkeusjanan jakaa tasakylkisen kolmion kahteen suorakulmaiseen kolmioon. Jos x 108,0 10,3923... (cm) , niin x c x 4 108,0 x 2,598076... (cm) 4 4 Lasketaan kolmion hypotenuusa c, joka on sama kuin alkuperäisen kolmion kyljen pituus. 105 Monikulmiot Pythagoraan lauseella saadaan suorakulmaisesta kolmiosta x c x 4 2 2 2 c 2 10,3923...2 2,598076...2 c 2 108 6,75 c 114 ,75 10,7121... Koska c > 0, niin c = 10,7121… (cm) Kylkien pituudet siis ovat c = 10,7121… cm ≈ 10,7 cm. Kannan pituus on 108,0 cm x 5,19615... cm 5,20 cm . 2 2 Vastaus: Kanta on 5,20 cm ja kyljet 10,7 cm. 106 Monikulmiot 120. Merkitään korkeutta kirjaimella x (m). Tällöin kantaa kuvaa lauseke x – 6,0 (m). 2 Suorakulmion pinta-ala on 216 m , joten saadaan yhtälö ( x 6,0 )x 216 x 2 6,0 x 216 0 x x x x 6,0 ( 6,0 )2 4 1 ( 216 ) 2 6,0 900 2 6,0 30 2 18,0 tai x 12,0 Koska x > 0, niin x = 18 m Jos x = 18,0 m, niin x – 6,0 m = 18,0 m – 6,0 m =12 m. Vastaus: Sivut ovat 18 m ja 12 m. 107 x x – 6,0 Monikulmiot 121. Olkoon neliön muotoisen tontin sivun pituus a. a a Talon pidempi sivu on tällöin ja lyhyempi 2 3 Talon pohja pinta-ala (suorakulmion ala) on a a a2 A . 2 3 6 Pihan ala on tällöin A piha Akoko tontti Atalo a2 5 2 a a 6 6 2 Pihan ala on 400 m2, joten 5 2 a 400 6 6 5a 2 2400 : 5 a 2 480 Koska neliön muotoisen tontin sivun pituus oli a, niin tontin ala on siis a2=480 (m2) Vastaus: Tontin ala on 480 m2. 108 Ympyrä 2.1 Kehän pituus ja ala 122. a) p 2 r 2 2,4 mm 15,0796...mm 15 mm b) p d 15 cm 47,12...cm 47 cm c) p 2 r 2 4 x 8x 123. a) 2r p p r 2 : 2 Kun p= 86 m, niin r b) r 86 m 13,687... m 14 m 2 p 2 Kun p = 1,5 cm, niin r 1,5 cm 0, 2387...cm 0,24 cm 2 109 Ympyrä x 124. a) Merkitään neliön sivun pituutta kirjaimella x. Tämä on sama kuin ympyrän halkaisija. Muodostuneesta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan Pythagoraan lauseella 6,4 m x 2 x 2 6, 4 2 2 x 2 40,96 :2 x 2 20,48 x 20,48 4 ,52548... Koska x > 0, niin x=4,52548… (m) Ympyrän kehän pituus on siis p 4 ,52548... m 14 , 2... m 14 m b) Koska kolmio on tasasivuinen, on sen kulmat 60°. Korkeusjana puolittaa kannan ja huippukulman. 12 cm 24 cm r 110 Ympyrä Merkitään ympyrän säteen pituutta kirjaimella r. Muodostuneesta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan r 12 12 r 12 tan 30 r 6,928... ( cm) tan 30 Ympyrän kehän pituus on siis p 2 6,928... cm 43,531... cm 44 cm Vastaus: a) 14 m b) 44 cm 111 12 30° r Ympyrä 125. Merkitään napakympin sädettä kirjaimella x. Napakympin halkaisija on siis 2x. Tikkataulun säde on r 9 1,2 x . Ulkoreunan pituus on 74,1 cm, joten saadaan yhtälö 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2r 74 ,1 2 ( 9 1, 2 x ) 74 ,1 2 (10,8 x ) 74 ,1 21,6 2x 74 ,1 2x 74 ,1 21,6 2x 74 ,1 21,6 : 1,986... 2,0 Vastaus: Napakympin halkaisija on 2,0 cm. 112 Ympyrä 126. Päädyissä olevat puoliympyrät muodostava yhdessä kokonaisen ympyrän, jonka piirin pituus on p d . d d d Keskellä oleva ”neliö” vie hihnaa 2d. d Koska hihnan pituus on 2,8 m, niin saadaan siis yhtälö d 2d 2,8 ( 2 )d 2,8 d : ( 2 ) 2,8 0,544... 0,54 ( m) 2 Vastaus: Telan pohjaympyrän halkaisija on 0,54 m. 127. Merkitään Satelliitti A:n radan säteen pituutta kirjaimella x ja satelliittien korkeuseroa kirjaimella h. Maa Satelliitti B:n radan säteen pituus on siis x + h. Satelliitti A Satelliitti B Satelliitti B:n radan pituus on p B 2 ( x h ) . Satelliitti A:n radan pituus on p A 2x 113 Ympyrä Ratojen ero on 150 km, joten saadaan yhtälö pB p A 2 ( x h ) 2x 150 2x 2h 2x 150 2h 150 : 2 h 150 23,87... 24 ( km) 2 Vastaus: Korkeusero on 24 km. 128. Merkitään ikkunan leveyttä eli ikkunan yllä olevan puoliympyrän halkaisijan pituutta kirjaimella x x. Puoliympyrän säde on siis . 2 x 2 x Ikkunan korkeus on kaksi kertaa niin suuri kuin leveys eli 2x. Ikkunan piirin pituus on 6,2 m, joten x 6, 2 2 x 5x 6, 2 2 2 10x x 12,4 x 2x 2x (10 )x 12,4 x 114 : (10 ) 12,4 0,9435... ( m) 10 Ympyrä Ikkunan leveys on siis x = 0,9435… m ≈ 0,94 m. Ikkunan korkeus on 2x 0,9435... m x 2 0,9435... m 2,3589... m 2,4 m 2 2 Vastaus: Ikkunan leveys on 94 cm ja korkeus 2,4 m. 129. Piirretään tilannekuva. ylhäältä sivulta 60 cm 60 cm r 60 cm r Ympyrän kehän pituus on sama kuin vyötärön mitta 60 cm. 2r 60 r : 2 60 9,549... ( cm) 2 115 Ympyrä Ulomman ympyrärenkaan säde on r 60 cm 69,549... cm . Ympyrärenkaan saa leikatuksi kankaasta, jonka leveys on vähintään sama kuin ulomman ympyrän halkaisija 2 69,549... cm 139,098... cm 140 cm Kankaan leveyden pitää olla siis vähintään 140 cm. Vastaus: 140 cm 130. Ympyrän pinta-ala A r 2 . a) A 42 mm 2 5541,7... mm 2 5500 mm 2 55 cm 2 3,1 m 1,55 m 2 A 1,55 m 2 7,547...m 2 7,5 m 2 b) r c) A 5a 2 25a 2 78,53...a 2 Vastaus: a) 55 cm2 b) 7,5 m2 116 c) 25 a2 r 60 cm Ympyrä 131. Ympyrän ala on A r 2 . 12 m 6m. 2 A ( 6 m)2 113,097... m 2 110 m 2 a) Halkaisija d= 12 m eli säde r = b) Kehän pituus p= 2r 150 cm, joten 2r 150 : 2 r 150 23,873... 2 Pinta-ala A ( 23,873... cm)2 1790,493... cm 2 0, 2 m 2 Vastaus: a) 110 m2 b) 0,2 m2 132. Lasketaan pinta-alan avulla säteen pituus. A r 2 a) Pinta-ala on 144 mm2 eli r 2 144 |: r2 144 r 144 r 6,770... 6,77 mm 117 Ympyrä b) 16 ha = 1600 a = 160000 m2 r 2 160000 |: r2 160000 r 160000 r 115,67... 230 m Vastaus: a) 6,77 mm b) 230 m 133. Merkitään pöydän kannen sädettä kirjaimella r. Levyn leveys on siis 2r ja pituus 4r. Yhden kannen eli ympyrän ala on 2,0 m2 eli r 2r r 2 2,0 : r2 2,0 4r r 2,0 0,79788... ( m) Koska r >0, niin r = 0,79788… m 118 Ympyrä Pöydän kansien eli kahden ympyrän ala on A pöydät 2 r 2 2 2 m 2 4 m 2 . Levyn ala on Alevy 4r 2r 8r 2 8 0,79788... m 2 5,0929... m 2 Hukkaan mennyt ala on A Alevy A pöydät 5,0929... m 2 4 m 2 1,0929... m 2 ≈1,1 m2 Hukkaan mennyt ala prosentteina 1,0929... m 2 A 0,2146... 21,46...% 21% 2 Alevy 5,0929... m Vastaus: 1,1 m2 eli 21 % 119 Ympyrä 134. Merkitään ympyrän sädettä kirjaimella r. r Suorakulmion sivut ovat tällöin 2r ja 4r. 4r Asuorakulmio 2r 4 r 8r 2 A ympyrät 2 r 2 Ympyröiden ala on suorakulmion alasta prosentteina Aympyrät Asuorakulmio 1 2r 2 0,785... 79 % 8r 2 8 4 2 4 Vastaus: Ympyröiden ala on 79 % suorakulmion alasta. 120 2r Ympyrä 135. Hallin halkaisija d = 160 m, joten hallin säde r 160 m 80 m . 2 Koko hallin pinta-ala A 80 m 2 20106,19...m 2 10 % kuluu ajoreittiehin, joten pysäköintitilaa on 90 % hallin pinta-alasta eli Apysäköinti 0,9 A 0,9 20106,19... m 2 18095,57...m 2 Yksi auto vie tilaa 6,0 m2, joten halliin mahtuu autoja A pysäköinti 6,0 m 2 18095,57...m 2 3015,92...kpl 2 6,0 m Vastaus: Autoja mahtuu 3016 kpl. 121 Ympyrä 136. Ympyrän halkaisija on 12 cm, joten ympyrän säde r 12 cm 6 cm . 2 1 Apuoliympyrät 2 r 2 6 cm 2 113,097...cm 2 2 Aneliö 12 cm 12 cm 144 cm 2 Tapa 1: Lasketaan kuinka monta prosenttia puoliympyröiden ala on neliön alasta. Apuoliympyrät Aneliö 113,097...cm 2 0,7853... 78,53...% 144 cm 2 Väritetty ala on neliön alasta prosentteina 100 % – 78,53… % = 21,46…% ≈ 21 % Tapa 2: Lasketaan ensin väritetyn alueen pinta-ala. A väritetty Aneliö A puoliympyrät 144 cm 2 133,097...cm 2 30,902...cm 2 122 Ympyrä Väritetty ala on neliön alasta prosentteina A väritetty A neliö 30,902...cm 2 0, 2146... 21 % 2 144 cm Vastaus: 21% 137. Piirretään tilannekuva. Nosturin saavuttama alue koostuu suorakulmiosta ja sen päissä olevista puoliympyröistä. 20 m 40 m kiskot 30 m Suorakulmion ala A1 30 m 40 m 1200 m 2 Puoliympyröiden ala 1 A2 2 20 m 2 20 m 2 1256,63...m 2 2 Nosturin saavuttama alue A1 A2 1200 m 2 1256,63...m 2 2456,6...m 2 2460 m 2 Vastaus: 2460 m2 123 20 m Ympyrä 138. Merkitään ympyrän säteen pituutta kirjaimella r. Säännöllinen viisikulmio voidaan jakaa viiteen tasakylkiseen kolmioon, 360 joiden huippukulman suuruus on 72 . Kolmion korkeus on 5 ympyrän säde r. Korkeusjana puolittaa kolmion huippukulman ja kannan. 10 cm 72 Huippukulman puolikas on 36 ja kannan puolikas 5 cm . 2 2 72° r 72° 5 cm r 10 cm 10 cm Korkeusjana r jakaa tasakylkisen kolmion kahteen suorakulmaiseen kolmioon. 5 r r r tan 36 5 : tan 36 tan 36 r r 36° 5 cm 5 6,8819... ( cm) tan 36 124 Ympyrä a) Ympyrän kehän pituus on siis p 2r 2 6,8819... cm 43, 240... cm 43 cm b) Ympyrän pinta-ala on siis A r 2 ( 6,8819... cm)2 148,78... cm 2 1 dm 2 b) 1 dm2 Vastaus: a) 43 cm 139. a) Ympyrän säde r = 5,7 cm Kehän pituus p 2r 2 5,7 cm 35,8141... cm 35,8 cm Pinta-ala on A r 2 ( 5,7 cm)2 102,070... cm 2 102 cm 2 b) Ympyrän halkaisija d = 18,3 cm, joten säde r 18,3 cm 9,15 cm 2 Kehän pituus p 2r 2 9,15 cm 57,4911... cm 57,5 cm Pinta-ala on A r 2 ( 9,15 cm)2 263,021... cm 2 263 cm 2 Vastaus: a) 35,8 cm, 102 cm2 b) 57,5 cm, 263 cm2 125 Ympyrä 140. Merkitään lammen säteen pituutta kirjaimella r. Maikki ui matkan, joka on lammen halkaisija d= 2r. Lammen ympärysmitta on 6,4 km, joten saadaan 2r 6,4 2r : 6,4 2r d 2,03718 ...( m) Uintinopeus on 3,5 km/h, joten aikaa Maikilta kuluu 2,03718... t 3,5 t 2,03718... 3,5 t t nopeus : 3,5 2,03718... 0,582052 ... ( h ) 3,5 Aika minuutteina on 0,582052... 60 min 34,923... min 35 min Vastaus: 35 min 126 matka aika Ympyrä 141. Neliön ala Aneliö 68 cm 2 Merkitään neliön sivun pituutta kirjaimella x ja ympyrän sädettä kirjaimella r. x r Ratkaistaan neliön sivun pituus neliön alan avulla. x 2 68 x 68 x 8, 246... ( cm ) Kuvion mukaan ympyrän säde r on puolet neliön sivun pituudesta eli r x 68 4 ,123... ( cm) 2 2 Ympyrän ala on siis Aympyrä r 2 4 ,123... cm 2 53,407... cm 2 Valkoiseksi jäävä pinta-ala saadaan, kun neliön pinta-alasta vähennetään ympyrän pinta-ala. A valkoinen Aneliö A ympyrä 68 cm 2 53,407... cm 2 14 ,592... cm 2 15 cm 2 Vastaus: 15 cm2 127 Ympyrä 142. Piirretään mallikuva. Konserttitalon pohja on ympyrän muotoinen. 340 m Ympyrän säde r 125 m 125 m 125 m 62,5 m 2 Suorakulmion eli tontin ala Asuorakulmio 125 m 340 m 42500 m 2 Ympyrän eli konserttitalon pohjan ala Aympyrä 62,5 m 2 12271,84...m 2 Tapa 1: Lasketaan, paljonko ympyrän ala on suorakulmion alasta prosentteina. Aympyrä Asuorakulmio 62,5 m 2 42500 m 2 0,2887... 28,87...% Käyttämättä jää 100 % – 28,87…% = 71,12 % ≈ 71 % 128 Ympyrä Tapa 2: Lasketaan, kuinka paljon tontista jää käyttämättä. Akäyttämättä Asuorakulmio A ympyrä 42500 m 2 62,5 m 2 30228,153...m 2 Käyttämättä jäänyt ala koko tontin alasta prosentteina on Akäyttämättä Asuorakulmio 30228,153...m 2 0,7112... 71,12...% 71% 42500 m 2 Vastaus: 71% 143. Puoliympyrän säde on x. Kentän pituus leveimmällä kohdalla on siis 6x. Kentän suoran osuuden pituus on siis 6x – 2x = 4x. Radan pituus on 357 m, joten saadaan yhtälö 2x 4 x 4 x 357 ( 2 8 )x 357 x 357 24 ,9944...( m) ( 2 8 ) 129 Ympyrä Suoran osuuden pituus on siis 4 x 4 24 ,9944... m 99,977... m 100 m Vastaus: 100 m 130 Ympyrä 2.2 Sektori ja segmentti 144. a) b b) b 52 2 3,5 m 3,176... m 3,2 m 360 48 2 1,3 cm 1,08908... cm 1,1 cm 360 145. a) A b) A 58 9,1 m 2 41,91... m 2 42 m 2 360 142 78 mm 2 7539,19...mm 2 7500 mm 2 75 cm 2 360 146. Sektorin keskuskulma 130 . Ympyrän säde r 26 cm . 130 a) b 2 26 cm 58,9921... cm 59 cm 360 b) A 130 26 cm 2 766,897... cm 2 770 cm 2 360 131 Ympyrä 147. Kaaren pituus b = 114 mm. Sektorin kaaren pituus ja keskuskulma ovat suoraan verrannolliset. Keskuskulma (°) Kaaren pituus (mm) 114 2 87 360 Saadaan yhtälö 114 360 2 87 2 87 360 114 :2 87 360 114 2 87 75,077... 75 Vastaus: 75° 148. Suotuisia sektoreita on neljä, joista kunkin keskuskulma on 15°. Lasketaan 4· 15°= 60° keskuskulmaa vastaavan kaaren pituus, kun säde 1,5 m on r 0,75 m . 2 Väritettyjen sektoreiden kaarien pituudet yhteensä ovat siis b 60 2 0,75 m 0,785... m 0,79 m 360 Vastaus: 79 cm 132 Ympyrä 149. Tapa 1: Lasketaan ensin ympyrän säde r. Sektorin keskuskulma on 60 ja kaaren pituus b 125 mm . 60 2 r 125 360 360 60 2 r 45000 : 60 2 r 45000 119,366... 60 2 Ympyrän kehän pituus on p 2 119,366... mm 750 mm Tapa 2: Koko kehää vastaava keskuskulma on 360°. Tiedetään, että 60° keskuskulmaa vastaava kaari on 125 mm. Tämä on kuudesosa koko ympyrästä, joten koko ympyrän kehän pituus siis on p 6 125 mm 750 mm . Vastaus: 750 mm 133 Ympyrä 150. Ympyrän sektorin kaaren pituus b r . Merkitään kysyttyä keskuskulman suuruutta . 2r 360 360 r 360 2r : 2r r r 360 360 ( 57,2957... 57 ) 2r 2 Vastaus: 360 57 2 151. Sektorin alan kaava on As 360 r 2 360 A ympyrä Tapa 1: Sektorin keskuskulma 14 ja ala As 10,6 m 2 .Sijoitetaan annetut arvot sektorin alan laskukaavaan ja ratkaistaan ympyrän ala. Aympyrä As 360 14 Aympyrä 10,6 |360 360 14 Aympyrä 3816 |: 14 Aympyrä 3816 272,57... 273 m 2 14 134 Ympyrä Tapa 2: Sektorin keskuskulma ja pinta-ala ovat suoraan verrannolliset. Keskuskulma (°) 14° 360° Pinta-ala (m2) 10,6 A Saadaan verranto 14 10,6 A 360 14 A 10,6 360 |: 14 10,6 360 A 272,57... 273 m 2 14 Vastaus: koko ympyrän ala on 273 m2. 135 Ympyrä 152. Sektorin alan kaava on As 360 r 2 360 A ympyrä Tapa 1: Sektorin pinta-ala on As 5,25 cm 2 ja ympyrän ala on Aympyrä 32 cm 2 . Sijoitetaan annetut arvot sektorin alan kaavaan ja ratkaistaan keskuskulma. 360 Aympyrä As 360 32 5,25 |360 32 1890 |: 32 1890 59,06... 59 32 Tapa 2 Sektorin keskuskulma ja pinta-ala ovat suoraan verrannolliset. Keskuskulma (°) α 360° Pinta-ala (cm2) 5,25 32 Saadaan verranto 5,25 360 32 32 5,25 360 |: 32 5,25 360 59,06... 59 32 Vastaus: Keskuskulma on 59°. 136 Ympyrä 153. Ympyrän säde r 53 cm . Ympyrän sektorin kaaren pituus on b 65 cm . a) Merkitään sektorin keskuskulmaa kirjaimella . Sektorin kaaren pituus lasketaan kaavalla b 360 2r Sijoitetaan annetut lähtöarvot kaavaan. (Säde ja kaaren pituus ovat samassa yksikössä.) 2 53 360 360 65 360 2 53 : 2 53 65 65 360 70, 268... 70 2 53 b) Sektorin ala lasketaan kaavalla As 360 r 2 Sijoitetaan laskettu keskuskulman arvo 70,268... sekä ympyrän säde r =65 cm kaavaan. As Vastaus: a) 70° 70, 268... 53 cm 2 1722,5 cm 2 1700 cm 2 360 b) 1700 cm2 137 Ympyrä 154. Koko ympyrän muotoisen kankaan ala on A ympyrä 28 cm 2 2463,008...cm 2 . Kankaasta valmistetaan 10 kpl sektorin muotoisia viuhkoja, jolloin kangasta jää yli 68 cm2. Viuhkojen pinta-ala yhteensä on siis 68 cm2 pienempi kuin koko kankaan ala eli A viuhkat A ympyrä 68 cm 2 2463,008 cm 2 68 cm 2 2395,008... cm 2 Yhden viuhkan ala on Aviuhkat 2395,008...cm 2 A 239,5... cm 2 240 cm 2 10 10 ”Viuhkasektorin” keskuskulma voidaan ratkaista kahdella tavalla. 138 Ympyrä Tapa 1: Ratkaistaan keskuskulma sektorin alan kaavan avulla. 360 360 Aympyrä As 2463,008... 239,5... 360 2463,008... 239,5... 360 : 2463,008... 239,5... 360 35,00... 35 2463,008... Tapa 2: Sektorin keskuskulma ja pinta-ala ovat suoraan verrannolliset. Keskuskulma (°) α 360° Pinta-ala (cm2) 239,5… 2463,008… Saadaan verranto 239,5... 360 2463,008... 2463,008... 239,5... 360 |: 2463,008... 239,5... 360 35,0... 35 2463,008... Vastaus: Yhden viuhkan pinta-ala on 240 cm2. Yhden viuhkan keskuskulma on 35°. 139 Ympyrä 155. Tikkataulu on ympyrä, jonka säde r = 22 cm. Numeron 20 osuma-alue on sektori, jonka keskuskulma on 18°. Koko sektorin pinta-ala on Akoko sektori 18 ( 22cm)2 76,0265... cm 2 360 Tuplapisteet eli 40 pistettä saa tämän sektorin ulkokehältä, jonka leveys on 1,2 cm. Lasketaan sen sektorin osan ala, jonka säde on r = 22 cm – 1,2 cm = 20,8 cm. Aosa sektorista 18 ( 20,8 cm)2 67,9589... cm 2 360 Tuplapisteet eli 40 pistettä saa siis alueelta, jonka ala on A40 pietettä Akoko sektori Aosa sektorista 76,0265... cm 2 67,9589... cm 2 8,0676... cm 2 8,1 cm 2 Vastaus: 8,1 cm2 140 22 cm 21,8 cm Ympyrä 156. Tehdään kuvaan apumerkintöjä. Suorakulmaisesta kolmiosta ABC saadaan r 1 2r 2 26,565... 26,57 tan E l β A r r r γ α B D r Kolmio ADE on tasakylkinen, koska kylkinä ovat ympyrän säteet r, joten 180 2 180 2 26,565... 126,869... 180 180 126,869... 53,130... Lävistäjä l jakaa ympyrän kehän keskuskulmien α ja γ suhteessa 53,130... 0,41877... 0,419 126,869... Vastaus: 0,419 141 C Ympyrä 157. Piirretään kuvio tilanteesta. k1 1 1 l1 k4 90 k2 1 30° 30° 90 1 1 360°-180°-30°=150° 1 l2 k3 Toimitsijan reitti koostuu seuraavista osista: Jana l1, pituus 90, 2 1 Kaari k1, pituus 2 1 , 4 2 4 30 Kaari k2, pituus 2 91 91 , 360 6 Kaari k3, pituus sama kuin kaarella k1 eli Jana l2, pituus 90, 5 150 Kaari k4, pituus 2 1 . 6 360 2 , Koko reitin pituus on siis 2 90 2 2 91 5 91 5 180 (1 ) 180 17 233 6 6 6 6 Vastaus: Reitin pituus on 233 m. 142 Ympyrä 158. Kuvaan merkitty jänne ja ympyrän säteet rajaavat tasakylkisen kolmion. Kolmion korkeusjana puolittaa huippukulman ja jänteen. a) Merkitään jänteen pituutta 2x. Huippukulman puolikas on x 34 17 2 x 64 mm 34° α 64 mm Lasketaan pituus x muodostuneesta suorakulmaisesta kolmiosta. x 64 x 64 sin 17 64 x 64 sin 17 18,7117... sin Jänteen pituus on 2 x 2 18,7117... mm 37,4235... mm 37 mm 143 Ympyrä b) Merkitään jänteen pituutta 2x. Tasakylkisen kolmion huippukulma on 360 190 170 . x 170° Huippukulman puolikas on 6,0 cm α x 6,0 cm 170 85 2 Lasketaan pituus x muodostuneesta suorakulmaisesta kolmiosta. x 6, 0 x sin 85 6,0 6, 0 x 6,0 sin 85 5,9771... sin Jänteen pituus on 2 x 2 5,9771... cm 11,954... cm 12 cm Vastaus: a) 37 mm b) 12 cm 144 Ympyrä 159. Piirretään tilannekuva. Lasketaan ensin kuinka suurta keskuskulmaa α vastaa 68 m, että tiedetään tarkkailijoiden (Veera ja Ville) sijainti. Veera 68 m r α reitti suoraan Ville Sektorin keskuskulma ja kaaren pituus ovat suoraan verrannolliset. Keskuskulma (°) α 360° Kaari (m) 68 200 Saadaan verranto 68 360 200 200 24480 : 200 24480 122,4 200 Merkitään luistinradan sädettä kirjaimella r. Tiedetään, että koko radan ympärysmitta on 200 m. Lasketaan säteen pituus. 2r 200 r : 2 200 31,83... ( m) 2 145 Ympyrä Suoraan menevä reitti on muodostuvan tasakylkisen kolmion kanta. Kolmion kyljet ovat radan säteet r = 31,83… m ja huippukulma 122,4°. Tasakylkisen kolmion korkeusjana puolittaa kannan ja huippukulman. Merkitään kannan puolikasta kirjaimella x. Huippukulman puolikas on 122,4 61, 2 2 61,2° 31,83… m x Muodostuneesta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan. x 31,83... 31,83... x sin 61, 2 31,83... sin 61, 2 27,8937... Suoran reitin pituus on siis 2 x 2 27,8937... m 55,787... m Lasketaan, kuinka paljon suora reitti on lyhyempi. 68 m – 55,787… m = 12,213… m≈12 m Vastaus: 12 m lyhyempi 146 Ympyrä 160. Lasketaan ensin tasasivuisen kolmion pinta-ala. Kolmion kaikki kulmat ovat 60°. Jaetaan kolmio korkeusjanalla h kahdeksi suorakulmaiseksi kolmioksi. 60° 6,2 cm 6,2 cm h 60° 60° h 6,2 cm 60° 6,2 cm Ratkaistaan suorakulmaisesta kolmiosta korkeus h. h | 6,2 6,2 6,2 sin 60 h sin 60 h 6,2 sin 60 Lasketaan tasasivuisen kolmion ala. Akolmio 6,2 cm 6,2 cm sin 60 16,645... cm 2 2 147 Ympyrä Lasketaan sektorin ala. Sektorin keskuskulmana on tasasivuisen kolmion huippukulma, 60°. Asektori 60 6,2 cm 2 20,127... cm 2 360 Koska sektorin keskuskulma on alle 180°, segmentin ala saadaan vähennyslaskulla. Asegmentti Asektori Akolmio 20,127... cm 2 16,645... cm 2 3,482... cm 2 3,5 cm 2 Vastaus: 3,5 cm2 148 Ympyrä 161. Piirretään tilannekuva. Sektorin keskuskulma on 100° ja säde 6,8 cm. Kaari ja jänne rajaavat segmentin. Asegmentti 100° 6,8 cm Lasketaan ensin muodotuneiden sektorin ja tasakylkisen kolmion kolmion pinta-alat. Asektori 100 6,8 cm 2 40,352...cm 2 360 Tasakylkisen kolmion kyljet ovat ympyrän säteet r = 6,8 cm. Korkeusjana h puolittaa kannan ja huippukulman. Merkitään kannan puolikasta kirjaimella x. 100 Huippukulman puolikas on 50 . 2 100° 6,8 cm h x Kolmion pinta-alan laskemiseksi tarvitaan kanta ja korkeus. Ratkaistaan x ja h suorakulmaisesta kolmiosta. x |6,8 6,8 x 6,8 sin 50 ( cm ) sin 50 h 6,8 cm 50° x 149 Ympyrä h |6,8 6,8 h 6,8 cos 50 ( cm) cos 50 Kolmion ala xh xh 2 6,8 cm sin 50 6,8 cm cos 50 22,768... cm 2 Akolmio 2 Koska sektorin keskuskulma on alle 180°, saadaan segmentin pinta-ala vähennyslaskulla. Asegmentti Asektori Akolmio 40,352... cm 2 22,768... cm 2 17,583... cm 2 18 cm 2 Vastaus: 18 cm2 150 Ympyrä 162. Tarkastellaan osaa kuviosta. Neliön sivun pituus on 5,0 cm. 5,0 cm A1 Lasketaan ensin kuinka suuri ala A1 jää neliöstä sektorin ulkopuolelle. Aneliö 5,0 cm 5,0 cm 25 cm 2 Asektori 90 5,0 cm 2 19,63...cm 2 360 A1 Aneliö Asektori 25 cm 2 19,63...cm 2 5,365...cm 2 Kysytty ala A saadaan, kun neliön alasta vähennetään kaksi väritettyä aluetta. A Aneliö 2 A1 25 cm 2 2 5,365... cm 2 14 , 269... cm 2 14 cm 2 Vastaus: 14 cm2 151 A1 A A1 Ympyrä 163. a) säde r = 5,0 cm, keskuskulma α = 32° Sektorin ala on As 32 5,0 cm 2 6,981...cm 2 7,0 cm 2 360 b) säde r = 6,0 cm, sektorin ala A =24,5 cm2 Sektorin keskuskulma saadaan sektorin pinta-alan kaavalla A 24 ,5 360 r 2 6 2 |360 360 24 ,5 360 36 |: 36 24 ,5 360 36 77,98... 78 152 Ympyrä c) sektorin keskuskulma α = 132°, sektorin ala A = 30,0 cm2 Ympyrän säde r saadaan sektorin pinta-alan kaavalla A r 2 360 132 30 r 2 |360 360 30 360 132 r 2 |: 132 30 360 r2 132 10800 r2 132 10800 r 5,103... 132 Koska r >0, niin r = 5,103… cm ≈ 5,1 cm. Vastaus: a) 7,0 cm2 b) 78° 153 d) 5,1 cm Ympyrä 164. Koska sektorin keskuskulma on 120°, niin se on kolmasosa täydestä ympyrästä. Sektorin kaaren pituus on 7,8 cm. a) Koko ympyrän kehän pituus siis on 3 7,8 cm 23,4 cm ≈ 23 cm b) Ympyrän säde r saadaan kehän pituuden avulla 2r 23,4 cm r : 2 23,4 cm 3,7242... cm 3,7 cm 2 Vastaus: a) 23 cm b) 3,7 cm 165. Sektorin asteluku on yli 180°, joten segmentin ala saadaan lisäämällä sektorin alaan kolmion ala. 230° Sekrorin ala on Asektori 8,0 cm 230 8,0 cm 2 128,456...cm 2 360 154 Ympyrä Muodostuva kolmio on tasakylkinen, koska säteet ovat sen kylkinä. 8,0 cm 230° 360° - 230° = 130° 8,0 cm 8,0 cm Jaetaan kolmio korkeusjanalla kahdeksi suorakulmaiseksi kolmioksi. Korkeusjana puolittaa huippukulman ja kannan. Huippukulman puolikas 130 on 65 2 Lasketaan kolmion korkeus h ja kanta x. h |8,0 8,0 h 8,0 cos 65 cos 65 h 8,0 cm 65° x x | 8 , 0 8,0 x 8,0 sin 65 sin 65 Koko tasakylkisen kolmion ala on xh xh 2 8,0 cm sin 65 8,0 cm cos 65 Akolmio 2 24 ,5134... cm 2 155 Ympyrä Segmentin ala on Asegmentti Asektori Akolmio 128,456...cm 2 24 ,5134...cm 2 152,969...cm 2 150 cm 2 Vastaus: 150 cm2 166. a) Merkitään sektorin keskuskulmaa kirjaimella . Kuvan mukaan sektorin sisälle muodostuu tasakylkinen kolmio, jonka huippukulmana on sektorin keskuskulma, kylkinä sektorin säteet (28 cm) ja kantana jänne. Korkeusjana jakaa tasakylkisen kolmion kahdeksi suorakulmaiseksi kolmioksi, jolloin huippukulma ja kanta puolittuvat. Merkitään 50 cm 25 cm . huippukulman puolikasta β. Kanna puolikas on 2 28 cm α β 28 cm 25 cm 25 cm 156 Ympyrä Ratkaistaan muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta kulma sinin avulla. 28 cm β 25 sin 28 25 cm 63,23... Keskuskulma = 2 = 2 63,23... 126,468... 130 b) Lasketaan sektorin ala As As r 2 360 126,468... 28 cm 2 865, 261...cm 2 870 cm 2 360 b) 870 cm2 Vastaus: a) 130 157 Ympyrä 167. Piirretään tilannekuva. Pöydän ala on väritetyn segmentin ala. Lasketaan ensin sektorin keskuskulma α. 4,0 m toimiston pöytä 1,8 m α 1,8 m Sektorin kaaren pituus b = 4,0 m ja säde r = 1,8 m, joten keskuskulma saadaan sektorin kaaren pituuden kaavalla b 360 2r 2 1,8 360 360 4 ,0 360 2 1,8 : 2 1,8 4 ,0 4 ,0 360 127,323... 2 1,8 Pöytä on siis osa sektoria, jonka keskuskulma on 127,323…°. Lasketaan ensin sektorin ala As 127,323... (1,8 m )2 3,6 m 2 360 158 Ympyrä Jänne erottaa sektorista tasakylkisen kolmion, jonka kyljet ovat ympyrän säteitä r =1,8 m ja huippukulma on α =127,323…°. Korkeusjana h puolittaa tasakylkisen kolmion kannan ja huippukulman. 127,323... Huippukulman puolikas on 63,661... . Merkitään kannan 2 puolikasta x. Muodostuneesta suorakulmaisesta kolmiosta voidaan laskea x ja h, joiden avulla saadaan tasakylkisen kolmion ala. x h 1,8 m 63,661…° x 1,8 1,8 x 1,8 sin 63,661... sin 63,661... h 1,8 1,8 h 1,8 sin 63,661... cos 63,661... Tasakylkisen kolmion ala on xh xh 2 1,8 m sin 63,661... 1,8 m cos 63,661... Akolmio 2 1,28825... m 2 159 Ympyrä Segmentin eli pöydän ala on Asegmentti Asektori Akolmio 3,6 m 2 1,28825...m 2 2,3117...m 2 2,3 m 2 Vastaus: 2,3 m2 160 Ympyrä 2.3 Ympyrän tangentti 168. a) Koska nelikulmion kulmien summa on 360°, niin 54 180 180 54 54 126 b) Olkoon keskuskulman puolikas. Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 13,0 m 6,0 m tan 13,0 6,0 6,0 m 13,0 m 65, 224... Keskuskulma on 2 2 65,224... 130 Vastaus: a) 126° b) 130° 161 Ympyrä 169. a) Merkitään kuvaan apukulma Lasketaan kulman β suuruus muodostuneesta suorakulmaisesta kolmiosta. 2 . 4,3 km 5,6 km 4 ,3 5,6 4 ,3 4 ,3 sin 9,9 25,743... 26 sin 2 2 25,743... 51,487... 51 b) Merkitään kuvioon apukulma β. Muodostuneesta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 25 m 12 m β 25 tan 12 64 ,358... Koko ympyrän keskuskulman suuruus on 360°, joten 2 360 2 64 ,358... 360 360 128,717... 231, 282... 231 Vastaus: a) 51° b) 231° 162 Ympyrä 170. Ulkopuolisen pisteen etäisyys ympyrän kehästä on 2 · 3,5 m = 7,0 m. Piirretään tilannekuva. Merkitään kuvaan apukulma α, joka on puolet tangenttikulmasta (tangenttien väliin muodostuva kulma). 7,0 m α 3,5 m Ympyrän säde on kohtisuorassa tangenttia vastaan, joten muodostuu suorakulmainen kolmio, josta saadaan 3,5 3,5 7,0 3,5 sin 10,5 19,4712... sin Tangenttikulma on siis 2 2 19,4712... 38,942... 39 . Vastaus: 39° 163 Ympyrä 171. Symbolin halkaisija on 3,0 m, joten säde on katsellaan 5,0 m etäisyydeltä. Piirretään tilannekuva. Merkitään kuvioon apukulma . Kulma on puolet siitä kulmasta, jossa taideteos näkyy. 3,0 m 1,5 m. Teosta 2 1,5 m 5,0 m Muodostuneesta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 1,5 5,0 1,5 1,5 sin 6,5 sin 13,342... Tangenttikulma eli kulma, josta teosta katsellaan on 2 2 13,342... 26,684... 27 Vastaus: 27° 164 Ympyrä 172. Ympyrän säde on 5,0 cm. Ulkopuolisen pisteen etäisyys ympyrän kehästä on 4,0 cm. Piirretään tilannekuva. Merkitään apukulma , joka on puolet tangentti-kulmasta (tangenttien välinen kulma). 5,0 cm 5,0 cm α Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 5,0 5,0 4 ,0 5,0 sin 9,0 sin 33,748... Tangenttikulma on siis 2 2 33,748... 67,497... 67 Vastaus: 67° 165 4,0 cm Ympyrä 173. Etäisyys maan pinnalta kuun pinnalle on 384400 km – 6378 km – 1738 km= 376284 km Piirretään tilannekuva. Merkitään kuvaan apukulma , joka on puolet kysytystä tangenttikulmasta. 6378 km α 376284 km Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 1738 km 6378 6378 376284 6378 sin 382662 0,9550... sin Kysytty kulma on siis 2 2 0,9550... 1,9100... 1,91 Vastaus: 1,91° 166 Ympyrä 174. Piirretään tilannekuva. Merkitään ympyrän keskipisteen ja pisteen P välistä etäisyyttä x. Merkitään kuvaa apukulma α, joka on puolet tangenttikulmasta eli 48 24 2 4,0 cm 4,0 cm x α Muodostuneesta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 4 ,0 x 4 ,0 sin 24 x 4 ,0 9,834... x sin 24 sin Pisteen P etäisyys ympyrän kehästä on siis 9,834…cm – 4,0 cm = 5,834…cm 5,8 cm. Vastaus: 5,8 cm 167 P Ympyrä 175. a) R = 6370 km x R 10 km Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan Pythagoraan lauseella x 2 6370 2 6370 10 2 x 2 127500 x 1227500 357,07... Koska x > 0, niin x = 357,07… km ≈ 360 km. b) R = 6370 km Merkitään kuvaan etäisyys y = x + R. Tällöin muodostuneesta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan Pythagoraan lauseella R y y 2 6000 2 6370 2 x y 76576900 y 8750,822... Koska y > 0, niin y = 8750,822… km. 168 6000 km Ympyrä Etäisyys x on siis y – R = 8750,822… km – 6370 km =2380,82… km 2380 km. Vastaus: a) 360 km b) 2380 km 176. Ympyrän säde r = 2,4 m. Merkitään kuvioon apukulma α, joka on kaarta b vastaavan sektorin keskuskulma. Sektorin keskuskulma on α = 180– 38 =142 2,4 m α 2,4 m b Kaaren pituus on 38° 142 b 2 2,4 m 5,948... m 5,9 m 360 Vastaus: 5,9 m 169 Ympyrä 177. Piirretään tilannekuva. Maapallon säde on 6380 km ja henkilön pituus on 170 cm = 0,0017 km. Henkilö näkee matkan, joka vastaa kuvan keskuskulmaa vastaavan sektorin kaaren pituutta b. 6380 km α b 0,0017 km Lasketaan ensin kulma α. Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 6380 6380 0,0017 6380 cos 6380,0017 cos 0,0418... Tätä keskuskulmaa vastaava kaaren pituus b on 0,0418... b 2 6380 km 4,657... km 4,66 km 360 Vastaus: 4,66 km 170 Ympyrä 178. Piirretään tilannekuva. Maapallon säde on 6380 km. Lintutornien korkeus on 12,4 m= 0,0124 km. 0,0124 km b β 6380 km 0,0124 km α Kaisa ja Juuso näkevät toisensa, jos kaaren b pituus on suurempi tai yhtä suuri kuin 15 km. Merkitään kuvaan kaarta b vastaava keskuskulma α sekä keskuskulman puolikas β. Muodostuneesta suorakulmaisesta kolmiosta voidaan laskea ensin kulma β. 6380 6380 0,0124 0,1129... cos Keskuskulma 2 2 0,1129... 0, 2259... . Tätä keskuskulmaa vastaava kaaren pituus b on b 0, 2259... 2 6380 km 25,157... km 360 171 Ympyrä Koska b = 25,157… km > 15 km, niin torneista nähdään siis pidemmälle kuin 15 km päähän. Juuso ja Kaisa siis näkevät toisensa (kiikareilla katsottaessa). Vastaus: kyllä 179. Piirretään tilannekuva. Maapallon säde on 6370 km. 0,017 km Kotikaupungin ensimmäiset valot ovat 17 m = 0,017 km korkeudella. Santerin ajomatkan pituus on kaaren pituus b. Sen laskemiseen tarvitaan keskuskulma . km km Muodostuneesta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 6370 6370 0,017 6370 cos 6370,017 cos 0,1323... Ajomatkan pituus siis on 0,1323... b 2 6370 km 14,7166... km 15 km 360 Vastaus: 15 km 172 Ympyrä 180. Piirretään tilannekuva. Satelliitti lentää 48,0 km korkeudessa. R b 48,0 km Maapallon ympärysmitta on 40000 km, joten säteeksi R saadaan 2 πR 40000 : 2π R 40000 6366,19... 2π Merkitään kuvaan apukulma α ja maapallon säde R =6366,19… km. Satelliitista nähdään keskuskulmaa 2 vastaava ympyräsektorin kaaren pituus b. Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta voidaan ensin ratkaista kulma α. 6366,19... 6366,19... 48,0 6366,19... cos 6414 ,19... cos 7,0138... 2 2 7,0138... 14 ,0277... 173 Ympyrä Kaaren pituus b on 2 7,01172... b 2 6366,19...km 1558,639... km 1560 km 360 Vastaus: 1560 km 181. Piirretään tilannekuva. Suomen pituutta vastaa kaaren pituus b =1160 km. Merkitään tätä kaarta vastaavaa keskuskulmaa 2β. 6370 km β Merkitään kysyttyä korkeutta kirjaimella x ja kirjaimella y ympyrän keskipisteen ja pisteen P välistä etäisyyttä. Kaaren pituus b ja keskuskulman suuruus ovat suoraan verrannollisiasuureita 2 1160 360 2 6370 2 6370 2 1160 360 5, 216... Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 6370 y 6370 y 6396,49... cos 5, 216... cos 5, 216... 174 y b x P Ympyrä Kysytyksi korkeudeksi x saadaan x y 6370 km 6396,49...km - 6370 km 26,49...km 26,5 km Vastaus: 26,5 km 182. Piirretään tilannekuva. Tapa 1: Suurin mahdollinen ympyrä sivuaa tasasivuisen kolmion sivuja niiden keskipisteessä. Kolmion sivut ovat siis ympyrän tangentteja. Tasasivuisen kolmion sivun pituus on 15 cm, 15 cm joten sivun puolikas on 7,5 cm . 2 Tasasivuisen kolmion jokainen kulma on 60°. Nämä kulmat ovat 60 ympyrän tangenttikulmia, joten tangenttikulman puolikas 30 . 2 Ympyrän säde r saadaan määritettyä muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta tan 30 r 7,5 |7,5 r 7,5 tan 30 r 4 ,330... ( cm) 175 Ympyrä Kun säde tunnetaan, saadaan ympyrän kehän pituus p 2 r 2 4 ,330... cm 27, 206... cm 27 cm . Vastaus: 27 cm Tapa 2: C Tilanteeseen muodostuu yhdenmuotoiset kolmiot ABC ja CDE kk-lauseen mukaan. Vastinsivujen suhteiden avulla saadaan ratkaistua säde r verrannolla, kuten myöhemmin tehtävässä 209 on ratkaistu vastaavassa tapauksessa. D E A 176 B Ympyrä 183. Piirretään tilannekuva. Tasasivuisen kolmion kulmat ovat 60. Suurin mahdollinen ympyrä sivuaa tasasivuisen kolmion sivuja niiden keskipisteessä. Ympyrän säde on 2,2 cm. Merkitään ympyrän tangentin (kolmion sivun) pituutta 2x ja kolmion korkeutta h. x 30 h 2,2 cm 60° Korkeusjan puolittaa huippukulman. Huippukulman puolikas on siis 60 30 2 Muodostuneesta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan pituudet x ja h. 2, 2 x 2, 2 x 3,8105... tan 30 tan 30 3,8105... h 3,8105... h 6,6 tan 30 tan 30 Kolmion ala on Akolmio 2 xh xh 3,8105...cm 6,6 cm 25,149...cm 2 . 2 Ympyrän ala on Aympyrä 2, 2 cm 2 15, 205...cm 2 . 177 Ympyrä Verrataan vielä alojen erotusta ympyrän alaan Akolmio Aympyrä Aympyrä 25,149...cm 2 15, 205...cm 2 15,205...cm 2 0,6539... 65% Vastaus: 65 % 184. a)Piirretään tilannekuva. Merkitään kuvaan apukulma β = . 2 6370 km Suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 6370 6370 10 86,7916... 87 sin 2 2 86,7916... 173,583... 174 178 10 km β α Ympyrä b) Piirretään tilannekuva. Merkitään kuvioon apukulma α. Kysytty kaaren pituus on keskuskulmaa 2α vastaavan kaaren pituus. b 7,8 m Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 7,8 3,7 64 ,622... tan Keskuskulma 2 2 64 ,622... 129, 244... Kaaren pituus on siis b 129, 244... 2 3,7 m 8,346... m 8,3 m 360 Vastaus: a) 174° b) 8,3 m 179 3,7 m 3,7 m Ympyrä 185. Piirretään tilannekuva. Ympyrän muotoisen tornin halkaisija on 34,8 m, 34 ,8 m joten säde on 17,4 m. Tornia katsellaan 16,0 m etäisyydeltä. 2 Piirretään tilannekuva. Merkitään kuvioon apukulma . Kulma on puolet siitä kulmasta, jossa torni näkyy. 17,4 m 16,0 m Muodostuneesta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 17,4 16,0 17,4 17,4 sin 33,4 sin 31,396... Tangenttikulma eli kulma, josta teosta katsellaan on 2 2 31,396... 62,793... 63 Vastaus: 63° 180 Ympyrä 186. Piirretään tilannekuva. Tähystyskori on 32 m = 0,032 km korkeudessa. Korista nähdään kaaren b pituus. Kulma on tätä kaarta vastaavan sektorin keskuskulma. 6370 km α b 0,032 km Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 6370 6370 0,032 6370 cos 6370,032 cos 0,1816... Kaaren pituus b on 0,1816... b 2 6370 km 20,191... km 20 km 360 Vastaus: 20 km 181 Ympyrä 187. Maapallon säde R saadaan kehän pituuden avulla R 40000 km 6366,19... km 2 6366,19…km α Lentokone lentää 10 km korkeudella. Lentokoneesta nähdään sektorin kaari, jonka keskuskulman puolikas on . Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 6366,19... 6366,19... 10 6366,19... cos 6376,19.. cos 3, 209... Kysyttyä kaaren pituutta vastaavan keskuskulman suuruus on 2 2 3, 209... 6,4186... Päiväntasaajaa vastaava keskuskulma on 360. Päiväntasaajasta näkyy siis 6,4186... 0,0178... 1,8 % 360 Vastaus: 1,8 % 182 10 km Ympyrä 188. Piirretään tilannekuva. Mainospylvään läpimitta on 2,0 m 2,0 m, joten säde on siis 1,0 m . 2 Merkitään pisteellä P sitä kohtaa, jossa henkilö seisoo nähdessään koko mainoksen. Merkitään kirjaimella x tämän pisteen ja ympyrän keskipisteen välistä etäisyyttä. Mainosta kuvaa tummennettu sektorin kaaren pituus 2,5 m. 1,0 m α x 2,5 m P Merkitään kuvaan apukulma α. Kulmaa vastaa tällöin puolikas kaari 2,5 m : 2 = 1,25 m. Kaaren pituus ja vastaava keskuskulma ovat suoraan verrannolliset, joten saadaan 360 1,25 2 1,0 2 450 71,61... Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan cos 71,61... 1,0 x 1,0 cos71,61... x 3,171... x Tällöin pylvään etäisyys katsojasta on x – 1,0 m= 3,171...m - 1,0 m 2,171...m 2,2 m Vastaus: 2,2 m 183 Avaruuskappaleita 3.1 Lieriö 189. Piirretään kuva. Kuution särmän pituus on 4,0 cm. Merkitään pohjan lävistäjää x ja avaruuslävistäjää l. x Suorakulmaisesta kolmiosta saadaan x 2 4 ,0 2 4 ,0 2 l 4,0 cm x 2 32 x 32 Koska x >0, niin x 32 5,656... cm. Suorakulmaisesta kolmiosta saadaan l 2 x 2 4 ,0 2 l 2 5,656...2 16 l 48 6,928... Koska l >0, niin l = 6,928… cm ≈ 6,9 cm. Vastaus: Avaruuslävistäjän pituus on 6,9 cm. 184 4,0 cm 4,0 cm Avaruuskappaleita 190. Särmiön pohjana on suorakulmio, jonka mitat ovat 1,4 dm ja 2,4 dm. Särmiön korkeus on 1,8 dm. Merkitään pohjan lävistäjää x ja avaruuslävistäjää l. l x 1,8 dm 1,4 dm 2,4 dm Pohjaan muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan x 2 2,4 2 1,4 2 x 2 7,72 x 7,72 2,778... Koska x >0, niin x= 2,778… dm. Avaruuslävistäjä saadaan toisesta muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta l 2 x 2 1,8 2 l 2 2,778...2 1,8 2 l 2 10,96 l 10,96 3,310... Koska l >0, niin l 3,310... dm 3,3 dm Vastaus: 3,3 dm 185 Avaruuskappaleita 191. Suoran särmiön pohjana on neliö, jonka sivun pituus on 25 cm. Särmiön korkeus on 45 cm. Merkitään pohjan lävistäjää kirjaimella x ja avaruuslävistäjää l. l 45 cm a) Pohjaan muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan x x 2 25 2 25 2 25 cm x 1250 2 x 1250 35,355... Koska x >0, niin x =35,355… cm. Toisesta muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan l 2 x 2 45 2 l 2 35,355...2 45 2 l 3275 57, 227... Koska l >0, niin l = 57,227… cm ≈ 57 cm. 186 25 cm Avaruuskappaleita b) Merkitään kysyttyä kulmaa α. Muodostuneesta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 45 57,227... 51,844... 52 sin Vastaus: a) 57 cm b) 52° 192. Kuution särmän pituus on 15 cm. Lieriön korkeus on myös 15 cm. Ympyräpohjaisen lieriön pohjaympyrän kehän pituus on 63 cm, joten säteeksi r saadaan 15 cm r 15 cm 2r 63 : 2 r 63 10,026... 2 Koska lieriön pohjan säde r = 10,026… cm , niin halkaisija on d = 2 · 10,026… cm=20,053… cm. Koska d > 15 cm, niin lieriön pohja ei sovi kuution pohjalle, joten lieriö ei mahdu kuutioon, vaikka lieriön korkeus onkin yhtä suuri kuin kuution. Vastaus: ei mahdu 187 Avaruuskappaleita 193. Rautatanko on suora särmiö, jonka pohjana on neliö, jonka sivun pituus on 2,8 cm. Tangon poikkileikkaus on siis neliö. Piirretään tilannekuva. Merkitään putken halkaisijaa kirjaimella d. Putken halkaisijan on oltava yhtä suuri tai suurempi kuin tangon pohjan lävistäjä d. d 2 2,8 2 2,8 2 2,8 cm d 2 15,68 d 15,68 3,959... Koska d >0, niin d = 3,959… cm ≈4,0 cm. Vastaus: 4,0 cm 194. a) Tilavuus on d V 3,0 cm 4,5 cm 6,2 cm 83,7 cm 3 84 cm 3 188 2,8 cm Avaruuskappaleita b) Tilavuus on V 8,0 m 8,0 m 2,0 m 128 m 3 130 m 3 c) Tilavuus on V Apohja korkeus 5,5 m 2 1,6 m 8,8 m 3 Vastaus: a) 84 cm3 b) 130 m3 c) 8,8 m3 195. a) Tilavuus on Vlieriö 4 , 2 cm 2 7,8 cm 432,25...cm 3 430 cm 3 b) Pohjaympyrän säde on 4,00 m, joten Vlieriö 4,00 m 2 2,00 m 100,53...m 3 101 m 3 Vastaus: a) 430 cm3 b) 101 m3 189 Avaruuskappaleita 196. a)Suoran särmiön kokonaispinta-ala on Asärmiö 2 5,0 cm 12,0 cm 2 7,0 cm 12,0 cm 2 5,0 cm 7,0 cm 358 cm 2 360 cm 2 b) Ympyräpohjaisen lieriön kokonaispinta-ala on Alieriö 2 Apohja Avaippa 2 ( 3,0 cm)2 2 3,0 cm 5,0 cm 150,796... cm 2 1,5 dm 2 Vastaus: a) 360 cm2 b) 1,5 dm2 190 Avaruuskappaleita 197. Pohjana olevan tasakylkisen kolmion kyljet ovat 6 cm ja kanta on 4,5 cm. Paketin korkeus on 11 cm. h 11 cm 6 cm 4,5 cm 6 cm a) Lasketaan kolmion pinta-ala. Määritetään ensin tasakylkisen kolmion korkeus h. Korkeusjana puolittaa kannan. Kanna puolikas 4 ,5 cm on 2,25 cm . 2 6 cm h 2,25 cm Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan Pythagoraan lauseella 2, 25 2 h 2 6 2 h 2 36 5,0625 h 30,9375 h 5,56214... Koska h >0, niin h = 5,56214… cm 191 Avaruuskappaleita Paketin pohjakolmioiden pinta-ala on siis Apohjat 2 4 ,5 cm 5,56214... cm 25,029... cm 2 2 Paketin tahkot ovat suorakulmioita, joiden pinta-ala on Atahkot 2 6 cm 11 cm 4,5 cm 11 cm 181,5 cm 2 Kokonaispinta-ala on siis A Apohjat Atahkot 25,029... cm 2 181,5 cm 2 206,529... cm 2 210 cm 2 b) Tilavuus on V Apohja korkeus . V 4 ,5 cm 5,56214... cm 11 cm 137,663 cm 3 140 cm 3 2 Vastaus: a) 210 cm2 b) 140 cm3 192 Avaruuskappaleita 198. Pakkauksen pinta-ala muodostuu tahkoista ja kahdesta pohjasta. 18,6 cm 6,0 cm 10,2 cm Asärmiö 2 6,0 cm 18,6 cm 2 10,2 cm 18,6 cm 2 6,0 cm 10,2 cm 725,04 cm 2 730 cm 2 199. Jääpala on kuution muotoinen. Sen tilavuus on V 2,0 cm 3 8,0 cm 3 0,0080 dm 3 0,0080 l Boolimaljassa on 3,0 l nestettä. Maljan tilavuus on 4,0 l, joten sinne voidaan lisätä 1,0 l lisää, jolloin jääpaloja siis mahtuu 1,0 l 125 kappaletta. 0,0080 l Vastaus: 125 kpl 193 Avaruuskappaleita 200. Ympyräpohjaisen lieriön muotoisen pylvään halkaisija d = 95 cm = 0,95 m ja korkeus h = 4,0 m. Pylvään vaipan ala on A p d h 0,95 m 4,0 m 11,938... m 2 . a) Julisteen leveys on 1,0 m ja korkeus on 75 cm = 0,75 m. Julisteen ala on A j 1,0 m 0,75 m 0,75 m 2 . Aj 0,75 m 2 0,0628... 6,28... % 6,3% A p 11,938... m 2 b) Yhden pylvään tilavuus on V Apohja h . d 0,95 m 0,475 m . Pohja on ympyrä, jonka säde on r 2 2 V r 2 h 0,475 m 2 4 ,0 m 2,8352... m 3 Pylväitä on 6 kpl, joten niiden tilavuus on Vpylväät 6 2,8352... m 3 17,0117... m 3 17 m 3 . b) 17 m3 Vastaus: a) 6,3 % 194 Avaruuskappaleita 25 cm 12,5 cm . 2 Suoran ympyrälieriön muotoisen kakun korkeus h = 9 cm. Kakun tilavuus on siis 201. a) Pohjaympyrän halkaisija d = 25 cm, joten säde r Vlieriö r 2 h 12,5 cm 2 9 cm 4417,86...cm 3 4 ,4 dm 3 Kakun tilavuus on siis 4,4 litraa. 1 1 , joten jäljelle jäi . Tästä otto söi puolet , 2 2 1 1 1 joten Otto söi kakusta . Oton ja vieraiden jälkeen kakusta on 2 2 4 1 1 1 siis jäljellä . Kun Liisa ottaa tästä kolmasosan eli loppupalasta 2 4 4 2 1 1 jää jäljelle kaksi kolmasosaa . Litroina tämä on 3 4 6 b) Vieraat söivät kakusta 1 4 ,4178...l 0,7 l . 6 Vastaus: a) 4,4 l b) 0,7 l (kuudesosa kakusta) 195 Avaruuskappaleita 202. a) Purkki 1 on ympyrälieriö, jonka pohjan säde on r ja korkeus 13 cm. 7,5 cm 3,75 cm 2 Purkin 1 tilavuus on V1 3,75 cm 2 13 cm 574,32...cm 3 570 cm 3 Purkki 2 on ympyrälieriö, jonka pohjan säde on korkeus on 13 cm 6,5 cm. 2 Purkin 2 tilavuus on V2 5,0 cm 2 6,5 cm 510,50...cm 3 510 cm 3 196 7,5 2,5 cm 5,0 cm ja 2 Avaruuskappaleita b) Kuinka paljon enemmän isommassa purkissa on hilloa enemmän kuin pienemmässä purkissa? Verrataan siis tilavuuksien erotusta pienemmän purkin tilavuuteen: 574 ,32...cm 3 510,50... cm 3 0,125 12,5% 13% 3 510,50... cm Vastaus: a) 570 cm3, 510 cm3 b) 13% 203. Hahmotellaan kuva kappaleesta. 4,5 cm 12 cm Lieriön pohja on säännöllinen kuusikulmio, jonka sivun pituus on 4,5 cm. Pohja voidaan jakaa kuuteen yhtäsuureen kolmioon, joiden huippukulma on 360 60 . 6 197 h 2,25 cm 30 60 Avaruuskappaleita Koska kolmiot ovat tasakylkisiä, niiden kantakulmatkin ovat 60°, joten kolmiot ovat siis tasasivuisia. Lasketaan ensin pohjan ala. Tarkastellaan yhden tasasivuisen kolmion alaa. Merkitään kolmion korkeutta kirjaimella h. Korkeusjana puolittaa 60 huippukulman. Huippukulman puolikas on 30 . Muodostuvasta 2 suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 2,25 h h h tan 30 2, 25 : tan 30 tan30 h 2,25 3,897... ( cm ) tan30 Pohja muodostuu kuudesta kolmiosta, joten pohjan ala on 4 ,5 cm 3,897... cm 2 A pohja 6 52,61... cm . 2 Sivutahko on suorakulmio, joten sen ala on Asivutahko 4 ,5 cm 12 cm 54 cm 2 198 Avaruuskappaleita Sivutahkoja on kuusi samanlaista, joten koko särmiön pinta-ala on Asärmiö 2 Apohja 6 Asivutahko 2 52,61... cm 2 6 54 cm 2 429,22... cm 2 430 cm 2 Särmiön tilavuus on V A pohja korkeus 52,61...cm 2 12 cm 631,33...cm 3 630 cm 3 Vastaus: Särmiön kokonaispinta-ala on 430 cm2 ja tilavuus 630 cm3. 199 Avaruuskappaleita 204. Olkoon kuution sivun pituus x. Tällöin kuution kokonaispinta-ala on 6 x2. Toisaalta tiedetään, että kokonaispinta-ala on 4,86 cm2. Saadaan siis yhtälö 6x 2 4 ,86 : 6 x 2 0,81 x 0,90 Koska sivu x >0, joten x = 0,90 cm. Kuution tilavuus on Vkuutio x 3 0,90 cm 3 0,729 cm 3 . Vastaus: 0,729 cm3 200 Avaruuskappaleita 205. Jos lieriön korkeus on 40 cm, pohjaympyrän kehä on 30 cm, jolloin pohjaympyrän säde on 40 cm r1 30 cm 4,774...cm . 2 30 cm Lieriön tilavuus on V1 4 ,774... cm 2 40 cm 2864,78...cm 3 2800 cm 3 Jos korkeus on 30 cm, pohjaympyrän kehä on 40 cm, jolloin säde r2 40 cm 6,366...cm 2 30 cm 40 cm Lieriön tilavuus on V 2 6,366... cm 2 30 cm 3819,71...cm 3 3800 cm 3 Koska V2 > V1, niin jälkimmäisen lieriön tilavuus on siis suurempi. 201 Avaruuskappaleita Tilavuuksien suhde on 3 V1 2864 ,78... cm 3 eli . 0 , 75 3 4 V2 3819,71... cm Vastaus: Lieriön, jonka korkeus on 30 cm, tilavuus on suurempi. 3 Tilavuuksien suhde on . 4 Matemaattisempi tapa olisi kirjoittaa lauseke ilman laskimen antamia välituloksia: 2 30 40 V1 900 40 3 2 2 . V2 1600 30 4 40 30 2 Tällaisten lausekkeiden sieventäminen voi kuitenkin olla opiskelijoille erittäin vaikeaa. 202 Avaruuskappaleita 206. Hahmotellaan tilannekuva. Merkitään kuution sivun pituutta 2x, jolloin lieriön pohjaympyrän säde r = x tilanne ylhäältä katsottuna: x 2x Kuution korkeus on yhtä suuri kuin sivun pituus eli 2x, joten lieriönkin korkeus on oltava sama. Kuution tilavuus on Vkuutio 2 x 3 8 x 3 . Lieriön tilavuus on Vlieriö Apohja korkeus x 2 2x 2x 3 203 Avaruuskappaleita Lieriön tilavuuden suhde kuution tilavuuteen on 2 x 3 0,7853... 78,53...% 79% 3 4 8 x 4 Vastaus: 79 % 207. a) Pohjana olevan tasasivuisen kolmion sivun pituus on 6,0 cm. Olkoon pohjana olevan tasasivuisen kolmion korkeus t. Korkeusjana puolittaa huippukulman ja kannan. 60 Huippukulman puolikas on 30 . ja 2 6,0 cm kannan puolikas 3,0 cm . 2 30 t 9,0 cm 6,0 cm Muodostuneesta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 3,0 t t t tan 30 3,0 tan30 t 3,0 5,196... ( cm) tan30 204 Avaruuskappaleita Särmiön tilavuus on V Apohja korkeus 6,0 cm 5,196...cm 9,0 cm 2 140,296...cm 3 140 cm 3 b) Särmiön korkeus on 7,0 cm. Pohja on säännöllinen kuusikulmio, jonka sivun pituus on 4,0 cm. Pohja koostuu kuudesta identtisestä kolmiosta, joiden kantana on 4,0 cm. 4,0 cm 7,0 cm 2,0 cm Kolmiot ovat tasakylkisiä ja niiden huippukulma 360 on 60 . Tällöin muutkin kulmat ovat 60 ° 6 (kantakulmat yhtäsuuret), joten kolmiot ovat tasasivuisia. Merkitään kolmion korkeutta kirjaimellan t. Korkeusjan puolittaa huippukulman ja kannan. Huippukulman puolikas on 60 30 ja kannan puolikas 2 4 ,0 cm 2,0 cm . 2 t 30 t 30° 2,0 cm Pohjan alan laskemiseen tarvitaan kolmion korkeus t: Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 205 Avaruuskappaleita 2,0 t t t tan 30 2,0 : tan 30 tan30 t 2,0 3,464... ( cm) tan30 Lieriön tilavuus on siis V Apohja korkeus 6 Akolmio korkeus 4 ,0 cm 3,464...cm 6 7,0 cm 2 290,98..cm 3 290 cm 3 Vastaus: a) 140 cm3 b) 290 cm3 208. Merkitään kuution sivun pituutta kirjaimella x. Kuution tilavuus on 512 cm3, joten saadaan yhtälö x 3 512 x 3 512 8 Kuution sivun pituus on siis 8 cm. 206 Avaruuskappaleita a) Kuution pinta-ala koostuu kuudesta neliöstä, joiden ala yhteensä on A 6x2 6 8 cm 2 384 cm 2 t b) Kuution sivun pituus on 8 cm. Merkitään kuution pohjan lävistäjää kirjaimella t ja avaruuslävistäjää kirjaimella l. 8 cm l 8 cm 8 cm Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta voidaan ensin laskea pohjan lävistäjä t Pythagoraan lauseella t 2 82 82 t 2 128 t 128 t 11,3137... Koska t >0, niin t = 11,3137… cm. Toisesta muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta voidaan laskea avaruuslävistäjä l myös Pythagoraan lauseella 207 Avaruuskappaleita l 2 t 2 82 l 2 11,3137...2 8 2 l 2 192 l 192 l 13,856... Koska l >0, niin l = 13,856… cm ≈ 13,9 cm Vastaus: a) 384 cm2 b) 13,9 cm 209. Pakkauksen pohja on tasasivuinen kolmio, jonka sivun pituus on 14 cm. Pakkauksen korkeus on 10 cm. h 10 cm 14 cm Tasasivuisen kolmion kulmat ovat 60°. Kolmion korkeusjana puolittaa kannan ja 14 cm huippukulman. Kannan puolikas on 7 cm ja 2 60 huippukulman puolikas 30 . 2 30° h 7 cm Kakku on suora, ympyräpohjainen lieriö. Merkitään kakun sädettä kirjaimella r. 208 Avaruuskappaleita Tapa 1: Kolmiot ABC ja CDE ovat yhdenmuotoisia kk- lauseen mukaan. Vastinsivujen suhde pitää s iis olla sama eli C 30° D r AB AC DE CE 7 14 r h r E A B 7 cm Ratkaistaan pohjakolmion korkeus h muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta 30° h 7 tan 30 h h h tan 30 7 : tan 30 h 7 cm 7 12,124... ( cm) tan 30 209 Avaruuskappaleita Vastinsivujen suhteilla muodostetusta verrannosta voidaan nyt ratkaista säde r 7 14 r h r 7 14 r 12,124... r 14r 712,124... r 14r 84 ,870... 7r 21r 84 ,870 : 21 r 84 ,870... 4 ,041... ( cm ) 21 Kakun ympärysmitta on p 2r 2 4 ,041... cm 25,393... cm 25 cm Tapa 2: Suurin mahdollinen ympyrä sivuaa tasasivuisen kolmion sivuja niiden keskipisteessä. Ympyrän säde on kohtisuorassa kolmion sivuja vastaan. (Ympyrän tangentti on kohtisuorassa sädettä vastaan.) 7 cm 7 cm Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan r 7 7 r 7 tan 30 r 4 ,041... ( cm) tan 30 210 30° r Avaruuskappaleita Kakun ympärysmitta on p 2r 2 4 ,041... cm 25,393... cm 25 cm Vastaus: 25 cm 210. Lasketaan ensin särmiön tilavuus. Vsärmiö 0,8 m 2,10 m 0,32 m 80 cm=0,8 m 0,5376 m 3 tiheys massa eli tilavuus 2,10 m 32 cm=0,32 m massa tiheys tilavuus Hautakivi painaa siis 2,7 10 3 kg 3 0 , 5376 m 1451,52 kg 1500 kg m3 Kiven voi nostaa nosturilla, koska 1500 kg < 2000 kg. Vastaus: Voidaan nostaa. 211 Avaruuskappaleita 11,0 cm 5,50 cm 2 ja korkeus h = 10,5 cm. Juuston tilavuus on 211. a) Lieriön pohjaympyrän säde on r V r 2 h 5,50 cm 2 10,5 cm 997,84...cm 3 998 cm 3 b) Ympyräpohjaisen lieriön (Oltermannin) vaippana on suorakulmio, jonka kanta on pohjaympyrän kehä ja korkeus h =10,5 cm. Juuston päällä on muovia joka pinnalla. Alaan lasketaan vaipan lisäksi siis mukaan myös pohjat. A Avaippa 2 Apohja 2r h 2 r 2 2 5,50 cm 10,5 cm 2 5,50 cm 2 552,92...cm 3 553 cm 3 Vastaus: a)998 cm3 b) 553 cm3 212 Avaruuskappaleita 212. a) Tynnyrin(ympyrälieriön) pohjan halkaisijan ja korkeuden suhde on 4 : 7. Olkoon siis lieriön pohjaympyrän halkaisijan pituus 4x, jolloin lieriön korkeus on 7x. Pohjan säde on 2x. 4x 7x Lieriön tilavuuden lauseke on näin ollen 2x V 2 x 2 7x Tiedetään, että tynnyrin tilavuus on 140 l = 140 dm3, joten saadaan yhtälö 2x 2 7x 140 28x 3 140 : 28 140 28 140 x 3 1,167...( dm) 28 x3 Tynnyrin halkaisija on siis 4 1,167...dm 4,7 dm . 213 Avaruuskappaleita b) Tynnyrin vaippa on suorakulmio, jonka kantana on pohjaympyrän kehä ja korkeus 7x. Kokonaispinta-alaan tarvitaan lisäksi 2 pohjaa. Peltiä tarvitaan siis A Avaippa 2 Apohja 2 2 x 7x 2 2 x 2 2 2 1,167...dm 7 1,167...dm 2 2 1,167...dm 2 154 ,16...dm 2 1,5 m 2 b) 1,5 m2 Vastaus: a) 4,7 dm 214 Avaruuskappaleita 3.2 Kartio 213. Pyramidin sivutahkoina on neljä tasakylkistä kolmiota. Yhden sivutahkon ala on Akolmio 6,2 m 10,4 m 2 Vaipan ala on Av 4 Akolmio 4 6, 2 m 10,4 m 128,96 m 2 . 2 Pohjana on neliö, jonka ala on Apohja 6, 2 m 2 38,44 m 2 . Kokonaispinta-ala on Akoko 128,96 m 2 38,44 m 2 167,4 m 2 170 m 2 . Vastaus: 170 m2 215 Avaruuskappaleita 214. a) Pohja on säännöllinen kuusikulmio, joka koostuu kuudesta tasasivuisesta kolmiosta. Kolmioiden kaikki kulmat ovat siis 60°. Lasketaan ensin kolmion korkeus h. Koskeusjana puolittaa tasasivuisen kolmion kannan. h |7 7 h 7 tan 60 h 12,124... tan 60 60° 14 cm : 2 = 7 cm Yhden kolmion ala Akolmio h 14 cm 12,124... cm 84 ,870... cm 2 2 Pohjan ala on siis Apohja 6 Akolmio 6 84 ,870... cm 2 509, 22... cm 2 5,0922... dm 2 5,1 dm 2 216 Avaruuskappaleita b) Lasketaan ensin yhden sivutahkon pinta-ala. Sivutahkot ovat tasakylkisiä kolmioita. Korkeusjana puolittaa kolmion kannan. Kolmion korkeus h saadaan Pythagoraan lauseella. 32 2 h 2 7 2 h 32 7 2 2 32 cm h 14 cm : 2 = 7 cm 2 h 2 975 h 975 31, 224... Yhden kolmion ala on Akolmio 14 cm 31, 224... cm =218,574… cm2 2 Vaippa muodostuu kuudesta tasakylkisestä kolmiosta, joten vaipan ala on Avaippa 6 Akolmio 6 218,574... cm 2 1311,44... cm 2 13,1144... dm 2 13 dm 2 Vastaus: a) 5,1 dm2 b) 13 dm2 217 Avaruuskappaleita 215. Suoran ympyräkartion vaipan ala on Av rs 5,1 mm 12 mm 192,26... mm 2 . Pohjan ala on A p r 2 5,1 mm 2 81,712... mm 2 . Kokonaispinta-ala on Akoko Av A p 192, 26... mm 2 81,712...mm 2 273,978... mm 2 270 mm 2 Vastaus: 270 mm2 218 Avaruuskappaleita 216. Lasketaan ensin sivutahkoina olevien tasakylkisten kolmioiden korkeus h. h 0,5 m h 2 0,5 2 12 h 2 1,25 2,0 m h 1,25 1,118... Koska h >0, niin h = 1,118… m h 0,5 m Yhden kolmion ala on Ak 2,0 m 1,118... m 1,118... m 2 2 Vaippa koostuu neljästä kolmiosta, joten vaipan ala on Av 4 Ak 4 1,118... m 2 4 ,472... m 2 4 ,5 m 2 Vastaus: Lasia tarvitaan 4,5 m2 219 2,0 m 1,0 m 2 Avaruuskappaleita 217. Säännöllisen tetraedrin kaikki neljä tahkoa ovat tasasivuisia kolmioita. Lasketaan ensin yhden kolmion pinta-ala. h |8,2 8, 2 h 8, 2 sin 60 7,101... sin 60 8,2 cm h Kolmion ala Ak 8,2 cm 8, 2 cm 7,101... cm 29,115... cm 2 2 Koko tetraedrin ala on A 4 Ak 4 29,115... cm 2 116,46... cm 2 120 cm 2 Vastaus: 120 cm2 220 60° Avaruuskappaleita 218. Hahmotellaan kuva wigwamista. Pohjaympyrän 2 ,6 m 1,3 m . säde r 2 Lasketaan sivujanan s pituus kartion sisälle muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta. s 3,5 1,3 2 2 s 3,5 m r 2 s 2 13,94 s 13,94 s 3,733... Koska s >0, niin s = 3,733… m Puhvelinnahkaa kuluu kartion vaipan alan verran. Vaipan ala on Av rs 1,3 m 3,733...m 15,248...m 2 15 m 2 Vastaus: 15 m2 221 Avaruuskappaleita 219. Merkitään sangon pohjan sädettä kirjaimella r. Kartion sisälle muodostuu kartion korkeusjanan avulla kaksi kolmiota. Kolmioissa ABE ja CDE on kummassakin 90° kulma sekä kulma E, joten kolmiot ovat yhdenmuotoisia (kk-lause). 42 cm : 2= 21 cm A B 55 cm C r D 35 cm E Vastiosat ovat nerrannolliset, jolloin saadaan 21 55 35 r 35 90r 735 |: 90 c m r 8,1666... Sangon pohjaan kuluu peltiä Apohja r 2 8,166...cm 2 209,526... cm 2 . Sangon vaipan ala saadaan, kun ison kartion vaipan alasta vähennetään pienen kartion vaipan ala. Lasketaan kummankin kartion vaippojen alat. Avaippa/iso 21 cm 90 cm 5937,61... cm 2 Avaippa/pieni 8,166... cm 35 cm 897,97... cm 2 222 Avaruuskappaleita Sangon vaipan ala on siis Av Aiso Apieni 5937,61...cm 2 897,97...cm 2 5039,63...cm 2 Sankoon kuluu peltiä Apohja Avaippa 209,526...cm 2 5039,63...cm 2 5249,16...cm 2 52,4916... dm 2 52 dm 2 Vastaus: 52 dm2 223 Avaruuskappaleita 220. Ympyrän säde on 62 cm. Sektorin keskuskulma on 110°. Sektorin kaaren pituus on b 110 2 62 cm 119,031... cm 360 Merkitään kartion pohjaympyrän sädettä kirjaimella r ja kartion korkeutta h. Koska sektorin kaaren pituus on yhtäsuuri kuin pohjaympyrän kehän pituus, saadaan yhtälö 62 cm h r 2r 119,031... |: 2 r 18,9444... cm Kartion vaipan ala on Av rs 18,944... cm 62 cm 3689,97... cm 2 36,8997... dm 2 37 dm 2 224 Avaruuskappaleita Kartion korkeus h saadaan Pythagoraan lauseella h 2 r 2 62 2 h 2 18,944...2 62 2 h 2 62 2 18,944...2 h 2 3485,108... h 3485,108... h 59,034... Koska h >0, niin h =59,034… cm≈59 cm. Vastaus: Vaipan ala 37 dm2, korkeus 59 cm 221. a) Kartion pohja on ympyrä. Ympyräkartion tilavuus V Ap h 3 r 2h 3 34 cm 2 52 cm 3 62949,13... cm 3 62,94... dm 3 63 dm 3 225 Avaruuskappaleita b) Pyramidin pohja on neliö. Pyramidin tilavuus V Ap h 3 2,6 m 2,6 m 3,1 m 3 6,985...m 3 7,0 m 3 Vastaus: a) 63 dm3 b) 7,0 m3 222. Sivujanan pituus on 15 cm ja korkeus 7,4 cm. Hahmotellaan kuva kartiosta. Merkitään pohjaympyrän sädettä r. Pythagoraan lauseella saadaan r 7,4 15 2 2 15 cm 7,4 cm r 2 r 2 170, 24 r 170,24 r 13,047... Koska r >0, niin r = 13,047… cm 226 Avaruuskappaleita Kartion tilavuus on V Ap h 3 r 2 h 3 13,047... cm 2 7,4 cm 3 1319, 234... cm 3 1,3 dm 3 Vastaus: 1,3 dm3 223. a) Kuution särmä, kartion korkeus ja pohjaympyrän halkaisija ovat yhtäsuuret. Kartion korkeus h = 16 cm 16 cm 8 cm . Pohjaympyrän säde r 2 Kartion tilavuus on V r 2h 3 8 cm 2 16 cm 3 227 1072,33...cm 3 1,1 dm 3 Avaruuskappaleita b) Lasketaan kuution tilavuus. V kuutio 16 cm 16 cm 16 cm 4096 cm 3 Verrataan kuution tilavuutta kartion tilavuuteen. 4096 cm 3 Vkuutio 3,819... 381,9...% Vkartio 1072,33...cm 3 Kuution tilavuus on 381,9… % – 100 % = 281,9… % ≈280 % suurempi. Vastaus: 280 % 224. Särmiön pohja on neliö, jonka sivun pituus on 7,0 cm ja korkeus h= 20,0 cm. Tilavuus on Vsärmiö A p h 7,0 cm 7,0 cm 20,0 cm 980 cm 3 . 228 Avaruuskappaleita Särmiön päällä olevan kartion pohjana on neliö, jonka sivun pituus on 7,0 cm ja korkeus h = 2,0 cm. Tilavuus on Vkartio Ap h 3 7,0 cm 2 2,0 cm 3 32,666...cm 3 Karkkirasian tilavuus on V Vsärmiö Vkartio 980 cm 3 32,666...cm 3 1012,66...cm 3 1000 cm 3 1,0 dm 3 Vastaus: 1,0 dm3 229 Avaruuskappaleita 225. Alussa: Korkeus h = 14 m Läpimitta d = 24 cm 24 cm 12 cm 0,12 m Säde r 2 Puun tilavuus Valussa 0,12 m 2 14 m 3 0,2111... m 3 5 vuoden kuluttua: Korkeus h = 14 m + 5 · 0,3 m = 15,5 m Läpimitta d = 24 cm + 5 · 0,4 m = 26 cm 26 cm 13 cm 0,13 m Säde r 2 Puun tilavuus V5 v kuluttua 0,13 m 2 15,5 m 3 0, 2743... m 3 Tilavuus on kasvanut V5 v kuluttua Valussa 0, 2743...m 3 0, 2111...m 3 0,0631...m 3 63,1...dm 3 63 dm 3 Vastaus: Tilavuus on kasvanut 63 dm3. 230 Avaruuskappaleita 226. Merkitään pohjaympyrän sädettä kirjaimella r. Korkeus on tällöin 3r. Koska kartion tilavuus on 1200 cm3, saadaan yhtälö r 2 3 r 3 3r 1200 r 3 1200 |: r3 r 1200 r 3 1200 7, 2556... 7,3 cm Korkeus on siis h 3r 3 7, 22556... cm 21,76... cm ≈ 22 cm. Vastaus: Korkeus 22 cm, pohjan säde 7,3 cm. 231 Avaruuskappaleita 227. Merkitään kartion sivujanaa kirjaimella s. Tällöin pohjan säde r = s – 2,5. s a) Koska vaipan ala on 547 cm2, saadaan yhtälö h rs 547 s 2,5 s 547 r s 2,5s 547 2 s 2 2,5s 547 0 s 2,5 2,5 2 4 547 2 2,5 6935,48... s 2 2,5 83, 279... s 2 s 2,5 83, 279... 14 ,504... 2 tai s 2,5 83, 279... 12,004... 2 Koska sivujana on positiivinen, niin s = 14,504… cm ≈ 14,5 cm. Säde r = s – 2,5 cm = 14,504… cm – 2,5 cm = 12,004… cm ≈ 12 cm. 232 Avaruuskappaleita b) Tilavuutta varten tarvitaan kartion korkeus h. Kartion sisään muodotusvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan Pythagoraan lauseella h2 r 2 s2 h2 s2 r 2 h s2 r2 h 14 ,504... 2 12,004... 2 h 8,140... Koska h >0, niin h = 8,140… cm. Kartion tilavuus on V r 2h 3 12,004... cm 2 8,140... cm 3 1228,487... cm 3 1,228487... dm 3 1,2 dm 3 Vastaus: a) sivujana 14,5 cm, säde 12 cm 233 b) 1,2 dm3 Avaruuskappaleita 228. Piirretään pyramidin poikkileikkauskuva. 143,5 m 136 m a) Khafren pyramidin tilavuus tällä hetkellä saadaan, kun vähennetään alkuperäisen pyramidin tilavuudesta ”pudonneen osan” tilavuus. Tällaista kappaletta kutsutaan katkaistuksi kartioksi. Khafren alkuperäinen tilavuus Valku A ph 3 214 ,5m 214 ,5m 143,5m 2200823,625 m 3 . 3 234 Avaruuskappaleita Pudonneen osan korkeus on 143,5 m – 136 m = 7,5 m. Pohjaneliön sivun pituus saadaan poikkileikkauskuvan suorakulmaisten kolmioiden avulla. Kummallakin suorakulmaisella kolmiolla on sama huippukulma, joten kk-lauseen mukaan kolmiot ovat yhdenmuotoiset. 7,5 m x 143,5 m 107,25 m Tällöin niiden vastinosien suhde on sama eli x 7,5 107,25 143,5 143,5x 7,5 107, 25 | :143,5 804 ,375 x 5,605... 143,5 Pudonneen osan tilavuus on siis Vpudonnut A ph 3 (2 5,605...m)2 7,5 m 314, 205...m 3 3 Khafren tilavuus tällä hetkellä on V Valku Vpudonnut 2200823,625 m 3 314, 205... m 3 2200509, 41... m 3 2200000 m 3 235 Avaruuskappaleita b) Tilavuuden pieneneminen prosentteina saadaan, kun verrataan pudonneen osan tilavuutta pyramidin alkuperäiseen tilavuuteen. Vpudonnut Valkuperäinen 314, 205...m 3 0,01427... % 0,014 % 2200823,625 m 3 a) Khafren nykyinen tilavuus on 2200000 m3. b) Tilavuus on pienentynyt 0,014 %. Vastaus 229. Jos säde on neljäsosa korkeudesta, niin 1 r h | 4 4 4r h h 4r Koska ympyräkartion tilavuus on 660 cm3, saadaan yhtälö Ap h 660 3 r 2 4r 660 |3 3 4r 3 1980 |: 4 r 3 157,56... r 3 157,56... 5,401... 236 Avaruuskappaleita Korkeus h 4 r 4 5,401... 21,604... cm Vaipan alan laskemiseksi tarvitaan vielä sivujana s. s h r 2 2 s 2 s h r 2 4r 2 s 21,604... 2 5,401... 2 s 495,928... s 22,269.... cm Koska s >0, niin s = 22,269… cm. Vaipan ala on Av rs 5,401... cm 22,269... cm 377,87... cm 2 3,7787... dm 2 3,8 dm 2 Vastaus: Vaipan ala on 3,8 dm2. 237 r Avaruuskappaleita 230. a) Pohjana on ympyrä, jonka säde r = 42 cm. Kartion korkeus h = 60 cm, joten tilavuus on V Ap h 3 r 2 h 3 42 cm 2 60 cm 3 110835,38... cm 3 110,83538... dm 3 110 dm 3 Vaipan alaa varten tarvitaan sivujanan s pituus. Se saadaan kartion sisään muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta Pythagoraan lauseella. s 2 60 2 42 2 60 cm s 2 5364 s 5364 s 73, 239... s 42 cm Koska s >0, niin s = 73,239… cm. 238 Avaruuskappaleita Vaipan ala on siis Av rs 42 cm 73, 239... cm 9663,702... cm 2 96,63702...dm 2 97 dm 2 b) Pohjana on suorakulmio, jonka ala on A p 10,4 cm 8,4 cm 87,36 cm 2 Tilavuuden laskemiseksi tarvitaan pyramidin korkeus h. h Pyramidin sisälle syntyvästä suorakulmaisesta kolmiosta saadaan h 2 5,2 2 112 h 2 112 5,2 2 h 2 93,96 h 93,96 9,693... cm Koska h >0, niin h = 9,693… cm. 239 11 cm 10,4 cm : 2 =5,2 cm Avaruuskappaleita Tilavuus on V Ap h 3 87,36 cm 2 9,693...cm 282,26...cm 3 280 cm 3 . 3 Vaippa koostuu pohjasta ja neljästä sivutahkosta, jotka ovat tasakylkisiä kolmioita. Pohjan ala on A p 87,36 cm 2 . Sivutahkoista kaksi on tasakylkisiä kolmioita, joiden kanta on 2 · 4,2 cm = 8,4 cm ja korkeus 11 cm. Näiden ala on 11 cm Akolmiot 2 11 cm 8,4 cm 92,4 cm 2 . 2 8,4 cm Toiset kaksi sivutahkoa ovat tasakylkisiä kolmioita, joiden kanta on 10,4 cm. Lasketaan näiden kolmioiden korkeus t. Pyramidin sisälle syntyvästä suorakulmaisesta kolmiosta saadaan t 9,693... 4 , 2 2 2 h =9,693… cm 2 t 2 111,6 t 4,2 cm t 111,6 t 10,564... Koska t >0, niin t = 10,564… cm. 240 Avaruuskappaleita Kahden viimeisen sivutahkokolmion ala on siis Akolmiot 2 10,564... cm 10,4 cm 109,866... cm 2 2 10,564… cm 10,4 cm Koko vaipan ala on kaikkien kolmioiden ala yhteensä eli Av 92,4 cm 2 109,866... cm 2 202,266... cm 2 202 cm 2 . Vastaus: a) 97 dm2, 110 dm3 b) 202 cm2, 280 cm3 241 Avaruuskappaleita 231. Piirretään jäävuoren poikkileikkauskuva. Merkitään meren yläpuolisen pikkukartion pohjaympyrän sädettä kirjaimella r ja korkeutta kirjaimella h. a) Koska ympärysmitta on 345 m saadaan yhtälö 2 r 345 : 2 345 2 r 54 ,908... r Ympyräpohjaisen kartion pohjan säde on siis r = 54,908… m ja sivujanan pituus s = 63 m. Vaipan ala on Av rs 54 ,908... m 63 m 10867,5 m 2 109 a 242 Avaruuskappaleita b) Kartion sisään muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan Pythagoraan lauseen mukaan r2+h2=632 h2=632-r2 h2= 632 54 ,908...2 h= 954 ,061... h = 30,887... Koska h >0, niin h=30,887… m Jos jäävuoren todellinen korkeus on x, niin 30 % tästä siis näkyy meren pinnan yläpuolella eli 0,3x=30,887… m : 0,3 x = 102,959…m Vastaus: a) 109 a b) Jäävuoren todellinen korkeus on 103 m. 243 Avaruuskappaleita 232. Ympyräkartion korkeus h = 20,4 cm. Tilavuutta varten tarvitaan pohjan säde r. Koska sivujanan pituus on 28,5 cm, kartion sisään muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 28,5 cm r 2 20,4 2 28,5 2 r 2 396,09 r 396,09 r 19,902... Koska r >0, niin r = 19,902… cm. Kartion tilavuus on V Ap h 3 r 2h 3 19,902... cm 2 20,4 cm 3 8461,60... cm 3 8,46160... dm 3 8,46 l Vastaus: 8,46 l 244 20,4 cm r Avaruuskappaleita 233. Merkitään pyramidin pohjan sivun pituutta kirjaimella a ja korkeutta h. Pohjan ala on A pohja a 2 . Koska pyramidin tilavuus on 3500 m3, saadaan yhtälö Ap oh j a h 3 V a 2 25 3500 3 25a 2 10500 | 3 |: 25 a 2 420 a 420 a 20, 49... m Koska a > 0, niin a = 20,49… m ≈ 20 m. Vastaus: Sivun pituus on 20 m. 245 Avaruuskappaleita 234. Tötteröon kartio, jonka suuaukon halkaisija on 7,5 cm, joten sen säde 7,5 cm r 3,75 cm . 2 Merkitään kartion sivujanaa kirjaimella s. Koska tötterön vaipan ala on 145 cm2, saadaan yhtälö rs Av r = 3,75 cm h 3,75 s 145 |: 3,75 145 3,75 s 12,307... cm s Tötterön korkeus saadaan Pythagoraan lauseella tötterön sisään muodostuneesta suorakulmaisesta kolmiosta. h2 r 2 s2 h 2 3,75 2 12,307... 2 h 2 12,307... 2 3,75 2 h 2 137,423... h 137,423... h 11,722... cm Koska h >0, niin h= 11,722… cm ≈ 12 cm. Vastaus: Korkeus on 12 cm. 246 s Avaruuskappaleita 3.3 Pallo 235. Pallon säde r = 2,4 m, joten tilavuus on 4r 3 4 2,4 m 3 V 57,90...m 3 58 m 3 3 3 Pallon pinta-ala on A 4r 2 4 2,4 m 2 72,38...m 2 72 m 2 Vastaus: tilavuus 58 m3, pinta-ala 72 m2 236. Puolipallon säde r 6,5 cm 3, 25 cm . 2 Kauhan tilavuus on puolet vastaavan pallon tilavuudesta eli Vkauha 1 4 3, 25 cm 3 0,07189...dm 3 0,07189... l 2 3 0,072 l = 0,72 dl Vastaus: 0,72 dl 247 Avaruuskappaleita 237. a) Rantapallon säde r 5,2 m 2,6 m . Tilavuus on 2 4 2,6 d m 3 V 73,62...dm 3 74 l 3 b) Pallon pinta-ala on A 4 2,6 dm 2 84 ,94...dm 2 85 dm 2 Muovia kuluu siis 85 dm2. b) 85 dm2 Vastaus: a) 74 l 238. Kuulan säde r Tilavuus on 12,16 cm 6,08 cm 0,0608 m 2 4 0,0608 m 3 V 0,0009414...m 3 3 248 Avaruuskappaleita massa tiheys tilavuus kg 0,0009414...m 3 3 m 7, 2567...kg 7257 g 7708 Vastaus: 7257 g 239. Hahmotellaan tilannekuva pakkauksesta. 3,5 cm 21 cm Pallolla ja lieriöllä on sama säde r = 3,5 cm. Pallojen tilavuus yhteensä on siis V pallot 4 3,5 cm 3 3 538,783...cm 3 3 249 Avaruuskappaleita Lieriön korkeus on 21 cm, joten tilavuus on V lieriö 3,5 cm 2 21 cm 808,174...cm 3 Tyhjän tilan osuus on siis V lieriö V pallot V lieriö 808,174...cm 3 538,783...cm 3 808,174...cm 3 0,33333... 33 % Vastaus: 33 % 240. Juustokupu on puolipallo, jonka säde r Puolipallon ala on 19,0 cm 9,50 cm 2 9,50 cm 4 9,50 cm 2 A 2 567,05...cm 2 567 cm 2 Muovia tarvitaan siis 567 cm2. Vastaus: 567 cm2 250 Avaruuskappaleita 241. Saippuakuplan säde r 3,0 cm . Kokonaisen kuplan eli pallon tilavuus on 4 3,0 cm 3 113,09...cm 3 V 3 Kupla putoaa lattialle, jolloin muodostuu puolipallo. Merkitään puolipallon sädettä x. Kokonaisella kuplalla ja muodostuvalla puolipallolla on sama tilavuus, joten saadaan yhtälö 1 4x 3 113,09... 2 3 4x 3 113,09... 6 6 4x 3 678,58... : 4 x 3 54 x 3,779... x 3,8 Puolipallon säde x = 3,8 cm. Vastaus: 3,8 cm 251 Avaruuskappaleita 242. Merkitään kuution sivun pituutta kirjaimella x. Kuution tilavuus on 160 cm3, joten saadaan x 3 160 x 3 160 x 5,428... Kuution sivun pituus on siis x = 5,428… cm, joten yhden tahkon pintaala on x2. Koska kuutiossa on kuusi tahkoa, niin kokonaispinta-ala on A 6x2 6 5,428... cm 2 176,833... cm 2 Merkitään pallon sädettä kirjaimella r. Pallon tilavuus on myös 160 cm3, joten saadaan 4 3 r 160 3 3 4r 3 480 : 4 480 4 480 r 3 3,367... 4 r3 252 Avaruuskappaleita Pallon säde r = 3,367… cm, joten pallon pinta-ala on A 4r 2 4 3,367... cm 2 142,527... cm 2 Verrataan pallon pinta-alaa kuution pinta-alaan Apallo Akuutio 142,527... cm 2 0,8059... 80,59... % 81 % 2 176,833... cm Vastaus: 81 % 253 Avaruuskappaleita 243. Merkitään lieriön pohjan sädettä r ja korkeutta h. Koska lieriöllä ja pallolla on sama halkaisija, pallon säde on myös r. V lieriö r 2 h r 4r 3 3 r V pallo Tilavuudet ovat yhtäsuuret eli V lieriö V pallo 4 r 3 :r 2 r h 3 4 r 3 4 r h 3 r 2 3 2 Muovin menekki riippuu kappaleiden pinta-aloista. A pallo 4r 2 Alieriö Apohjat Avaippa 2r 2 2rh 2r 2 2r 8r 2 2r 3 2 254 4r 3 h Avaruuskappaleita Verrataan lieriön pinta-alaa pallon pinta-alaan Alieriö Apallo 8r 2 2r 3 2 4r 2 8 r 2 2 3 4r 2 8 2 3 4 1,1666... Lieriön ala on 1,1666…-kertainen, joten muovia tarvitaan siihen 16,66… % ≈ 17 % enemmän. Vastaus: 17 % 255 Avaruuskappaleita 244. Muovin menekki riippuu kappaleen pinta-alasta. Hahmotellaan kuva poijusta. Kartion korkeus on 65 cm ja puolipallon 70 cm 35 cm . halkaisija 70 cm, joten säde r s 2 65 cm Kartion pinta-alaa varten tarvitaan sivujanan pituus. Merkitään kartion sivujanaa s. 35 cm Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan s 2 65 2 35 2 s 2 5450 s 5450 s 73,824... Koska s >0, niin s = 73,824… cm. Kartion vaipan ala on A vaippa 35 cm 73,824...cm 8117,38...cm 2 Puolipallon ala on Apuolipallo 4 35 cm 2 7696,90...cm 2 2 256 Avaruuskappaleita Kartion ja puolipallon yhteispinta-ala on 8117,38...cm 2 7696,90...cm 2 15814 ,287... cm 2 1,5814287... m 2 1,6 m 2 Vastaus: 1,6 m2 245. a) Olkoon pallon alkuperäinen säde r, jolloin kasvanut säde on 1,2r. Pallon pinta-alat alussa ja lopussa ovat Aalussa 4r 2 Alopussa 4 1,2r 2 5,76r 2 Verrataan pinta-aloja keskenään Alopussa Aalussaa 5,76r 2 1,44 2 4r Pallon ala 1,44-kertaistuu eli se kasvaa 44%. 257 Avaruuskappaleita b) Olkoon alkuperäinen säde r, jolloin kasvanut säde on 1,5r. Pallon pinta-alat alussa ja lopussa ovat Aalussa 4r 2 Alopussa 4 1,5r 2 9r 2 Verrataan pinta-aloja keskenään Alopussa Aalussa 9r 2 2, 25 2 4r Pallon ala 2,25-kertaistuu eli se kasvaa 125%. Vastaus: a) 44 % b) 125 % 258 Avaruuskappaleita 246. Hahmotellaan tilannekuva. Kartion pohjan säde on 15 cm ja korkeus 24 cm. Merkitään kartion sisällä olevan suurimman mahdollisen pallon sädettä r ja kartion sivujanaa s. 24 - r s 24 r 15 Kuvassa on kaksi kolmiota, jotka ovat yhdenmuotoiset kk-lauseen nojalla (huippukulmat samat sekä molemmissa suorakulma). Vastinsivujen suhteista saadaan verranto r 24 r s 15 Sivujana s saadaan Pythagoraan lauseella sisälle muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta s 2 15 2 24 2 s 2 801 s 801 s 28,301... Koska s >0, niin s = 28,301… cm. 259 Avaruuskappaleita Sijoitetaan s 28,301... verrantoyhtälöön 24 r r 15 28,301... 28,301... r 360 15r 43,301...r 360 : 43,301... r 360 8,3137... 43,301... Pallon tilavuus on siis 4 8,3137... cm 3 V 3 2406,98...cm 3 2,40698... dm 3 2,4 dm 3 Vastaus: 2,4 dm3 260 Avaruuskappaleita 247. Hahmotellaan tilannekuva. Kysytty etäisyys on muodostuvan sektorin kaaren pituus b. 6370 km 23,5 23,5 2 6370 km b 360 2612,67...km päiväntasaaja b Kauriin kääntöpiiri 2610 km Vastaus: 2610 km 248. Hahmotellaan tilannekuva. Maapallon säde R = 6370 km. 22° N143°W R 8 22 R 8° E143°W Tarkastellaan kuvaan muodostunutta punaista sektoria. Sen kaaren pituus b1 on lentotukialuksen kulkema matka. Sektorin keskuskulma on 22° + 8°= 30°. 261 Avaruuskappaleita 30 2R 360 1 2 6370 km 12 3335,324... km b1 R b1 30° R Sukellusvene seuraa laivaa 1,5 km syvyydessä. Tarkastellaan sektoria, jonka kaaren pituus b2 on sukellusveneen kulkema matka. 30 2 R 1,5 km 360 1 2 6370 km 1,5 km 12 1 2 6368,5 km 12 3334,538... km b2 b2 R – 1,5 30° Matkojen ero on b1 b2 3335,324... km - 3334,538... km 0,785... km 0,8 km Vastaus: 0,8 km 262 R – 1,5 Avaruuskappaleita N 249. Hahmotellaan tilannekuva. Satelliitti on 30000 km korkeudessa suoraan päiväntasaajan yläpuolella. Maapallon säde R = 6370 km. W 6370 km Näkyvyysalue muodostuu tangenttien väliin. Pohjoisen leveysasteen määrää kulma α. Lasketaan kulma α muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta. cos 6370 km 30000 km 6370 km cos 6370 km 36370 km 80,012... Vastaus: Kysytty leveyspiiri on 80 pohjoista leveyttä. 263 E S 30000 km Avaruuskappaleita 250. Laiva lähtee Agadirista, joka sijaitsee 30° pohjoista leveyttä ja 10° läntistä pituutta. Laiva kulkee pitkin samaa 30. leveyspiiriä, kunnes saapuu Jacksonvilleen, joka sijaitsee 83° läntistä pituutta. Molemmat pituuspiirit ovat läntistä pituutta, joten pituuspiirien ero on siis 83 10 73 . Tämä kulma on maapallon sisään muodostuvan sektorin keskuskulma. Sektorin kaaren pituus on laivan kulkema matka b. r r 73° Jacksonville: 30°N83°W b 30° R 30° R Agadir: 30°N10°W Lasketaan ensin pikkuympyrän eli 30° leveyspiirin säde r. Maapallon sisään muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan cos 30 r R r 6370 6370 r 6370 cos 30 cos 30 r 5516,58... ( km) 264 Avaruuskappaleita Laivan kulkema matka on siis sen sektorin kaaren pituus, jonka keskuskulma on 73° ja säde r = 5516,58… km. Sektorin kaaren pituus b on 73 2 5516,58... km 360 7028,623... km b 7029 km Vastaus: 7029 km 251. Viljami liikkuu vuorokaudessa matkan, jonka vastaa r-säteisen ympyrän kehää. Hahmotellaan kuva maapallosta. Maapallon säde on 6370 km. Oulu sijaitsee 65. leveysasteella. r 6370 km Oulu 25 65 6370 km Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan r 6370 6370 r 6370 sin25 2692,07... sin25 Vuorokaudessa (24 h) kuljettu matka on siis 2 2692,07... km 16914,82...km . 265 Avaruuskappaleita Nopeus on v km km 16914 ,82...km 704 ,78... 705 h h 24 h Vastaus: 705 km h 252. Kurpitsan halkaisija on 43,0 cm, joten säde r a) Kuoren pinta-ala on 43,0 cm 21,5 cm 2 Apallo 4 21,5 cm 2 5808,80...cm 2 58,1 dm 2 b) Kurpitsan tilavuus on 4 21,5 cm 3 V 41,629...dm 3 41,6 dm 3 3 Vastaus: a) 58,1 dm2 b) 41,6 dm3 266 Avaruuskappaleita 5,0 cm 2,5 cm . 2 Annos sisältää kaksi palloa, joten annoksen tilavuus on 253. Pallon halkaisija on 5,0 cm, joten säde r Vpallot 4 2,5 cm 3 2 130,89...cm 3 0,13089... dm 3 0,13089... l 3 Annoksen hinta on 2,00 €, joten litrahinta on 2,00 € € € 15, 27... 15 0,13089...l l l Vastaus: 15 €/l 254. Merkitään pallon sädettä r. Pallon tilavuus on 125 cm3, joten saadaan 4r 3 125 3 3 4r 3 375 : 4 375 4 375 r 3 3,1017... 3,10 4 r3 Pallon säde on siis r ≈ 3,10 cm. Vastaus: 3,10 cm. 267 Avaruuskappaleita 255. Hahmotellaan kuva. Helsinki sijaitsee 60. leveyspiirillä. Kun kuljetaan suoraan itään, kuljetaan 60. leveyspiirillä. Merkitään tämän leveyspiirin sädettä kirjaimella r. Lasketaan tämän leveyspiirin pituus eli r – säteisen ympyrän kehän pituus. Maapallon säde R = 6370 km. r 30 Helsinki R 60 R Maapallon sisään muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan r 6370 r 6370 sin30 r 3185 sin30 Kuljettu matka on näin ollen 2r 2 3185 km 20011,94...km 20000 km . Vastaus: 20000 km 268 Avaruuskappaleita 256. Ilmapallon säde r = 1,6 m = 16 dm. Pallon tilavuus on 4r 3 4 16 dm 3 17157, 28...dm 3 . V 3 3 Ilman tiheys on 1, 29 g . dm 3 massa tiheys tilavuus g 3 1,29 17157 , 28 ... dm dm 3 22132,8...g 22,1 kg Vastaus: 22,1 kg 269 Kertausosan ratkaisut Kertausosa 1. Kulma α on 37° suurempi kuin kulma eli 37 . Koska kulmat α ja β ovat vieruskulmia, niiden summa on 180° eli 37 2 180 180 143 |: 2 71,5 Siis 37 71,5 37 108,5 Vastaus: 108,5, 71,5 2. Kuvaan merkityt kulmat ovat samankohtaisia kulmia. Koska suorat s ja t ovat yhdensuuntaisia, samankohtaiset kulmat ovat yhtä suuria eli 3x 24 104 5x 3x 5x 104 24 8x 128 |: 8 x 16 270 Kertausosan ratkaisut 3. Merkitään kolmion lyhintä sivua kirjaimella x. Pisin sivu on siis 3x ja toiseksi pisin sivu x + 15 cm. Kolmion piiri on 120 cm eli x 3x x 15 120 5x 105 :5 x 21 Pisin sivu on siis 3x 3 21 cm 63 cm . Toiseksi pisin x 15 cm 21 cm 15 cm 36 cm . Lyhin sivu x = 21 cm. Vastaus: 63 cm, 36 cm , 21 cm 4. Suunnikkaan kahden kulman suhde on 2 : 5. Merkitään kulmien suuruuksia 2x ja 5x. Suunnikkaan kulmien summa on 360° ja vastakkaiset kulmat ovat yhtäsuuret, joten saadaan yhtälö 2 x 2 x 5x 5x 360 14 x 360 x 271 : 14 360 25,714... 14 Kertausosan ratkaisut Kulmien suuruudet siis ovat 2 x 2 25,714... 51,4285... 51 5x 5 25,714... 128,571... 129 Vastaus: Kulmat ovat 51° ja 129° (2 kpl kumpaakin). 5. Suorakulmion kulmat ovat kaikki suoria, joten 3 90 4 90 : 4 22,5 Suorakulmion lävistäjät ovat yhtäpitkät. Lisäksi lävistäjät puolittavat toisensa. Tarkastellaan suorakulmiosta tiettyä kohtaa, joka on tasakylkinen kolmio. 3 Kolmion kolmas kulma on ristikulmana. 3 Kolmion kulmien summa on 180°, joten saadaan yhtälö 3 3 6 6 22,5 135 180 180 180 180 45 Vastaus: 22,5, 45 272 Kertausosan ratkaisut 6. Janat AB ja DE ovat yhdensuuntaisia. D E 52 cm 72 cm C x A 61,2 cm B Kolmiot ABC ja ECD ovat yhdenmuotoiset (kk-lause), koska kulmat C ristikulmina yhtäsuuret, kulmat E ja A samankohtaisina kulmina yhtäsuuret. Merkitään pisteen C korkeutta kirjaimella x. Yhdenmuotoisista kolmioista saadaan vastinsivujen suhteena verranto 52 72 x 61,2 72 x 3182,4 |: 72 x 44 ,2 Pöydän korkeus on siis 52 cm + 44,2 cm = 96,2 cm ≈ 96 cm. Vastaus: 96 cm 273 Kertausosan ratkaisut 7. Hahmotellaan tilannekuva. Suorakulmaisen kolmion kateettien pituudet ovat 5,0 m ja 4,0 m. Merkitään sisään piirretyn neliön sivua kirjaimella x. C x E 4,0 m x A B D 5,0 m Kolmiot ABC ja DBE ovat yhdenmuotoiset (kk-lause), koska molemmissa 90° kulma, kulma B yhteinen. Vastinsivut ovat siis verrannolliset, joten saadaan 5 5x 5x 5x 9x x 4 x 4 5 x 20 4 x 20 |: 9 2,222... 2,2 Vastaus: 2,2 m 274 m Kertausosan ratkaisut 8. Koska AD : DC =1 : 3, niin merkitään sivun AD pituutta kirjaimella a. Tällöin sivun DC pituus on 3a. Janojen AB ja DE etäisyys on 18 cm. Merkitään pisteen C etäisyyttä (kolmion DEC korkeus) janasta DE kirjaimella x. C 3a x E D a 18 cm A 62 cm B Kolmiot ABC ja DEC ovat yhdenmuotoiset (kk-lause), koska kulmat A ja D ovat samankohtaisina kulmina yhtäsuuret, molemmissa kolmioissa on kulma C. Vastinsivut ovat verrannolliset eli x x 18 x x 18 x x 18 4x 4x x 3a 3a a 3a 4 a 3 4 3x 18 3x 54 54 275 Kertausosan ratkaisut Kolmion ABC korkeus on x + 18 cm = 54 cm + 18 cm = 72 cm. Kolmion ala on 62 c m 72 c m 2 2232 c m 2 A 22, 32 dm 2 0, 22 m 22 dm 2 2 Vastaus: 0,22 m2 9. Kootaan annetut tiedot taulukkoon. Merkitään vaimon pituutta luonnollisessa koossa kirjaimella x. Pituus kuvassa (cm) 8,8 7,8 Pituus luonnossa (cm) 187 x Pituudet kuvassa ja luonnossa ovat suoraan verrannolliset (vastinsivujen suhteet ovat samat) eli 8,8 187 7,8 x 8,8x 1458,6 : 8,8 x 165,75 166 ( cm ) Vastaus: Vaimon todellinen pituus on 166 cm. 276 Kertausosan ratkaisut 10. Urheilukentän ala kartalla on 20 cm2. Olkoon ala luonnossa (todellinen ala) A. Kartan mittakaava k 1 . Pinta-alojen suhde on mittakaavan neliö eli 2000 2 20 1 A 2000 20 1 A 4000000 A 80000000 Ala on A =80 000 000 cm2 = 0,8 ha. Vastaus: 0,8 ha 2 11. Kahden yhdenmuotoisen kuvion mittakaava k . Merkitään 5 pienemmän kuvion alaa A1 ja suuremman ala A2. Koska pinta-alojen suhde on mittakaavan neliö, niin saadaan A1 2 A2 5 A1 4 A 2 25 277 2 Kertausosan ratkaisut Pienempi kuvio on suuremmasta kuviosta 4 16 16% 25 100 Vastaus: 16 % 12. Olkoon esimerkiksi kuvan leveys ennen suurennusta s, jolloin leveys suurennuksen jälkeen on 1,25s. Merkitään kuvan pinta-alaa alussa A1 ja lopussa A2. Kootaan tiedot taulukkoon. Leveys s 1,25s Ala A1 A2 Valokuvat ovat yhdenmuotoisia, joten mittakaavan neliö on pinta-alojen suhde eli 2 A s 1 A2 1, 25s 2 A 1 1 A2 1, 25 A 1 1 1,5625 A 2 A 2 1,5625 A1 278 Kertausosan ratkaisut Suurennuksen jälkeen kuva on 1,5625-kertainen vanhaan nähden eli sen koko kasvaa 56,25 % 56 %. Vastaus: 56 % 13. Kuvan suorakulmaisesta kolmiosta saadaan Pythagoraan lauseella 12 cm x 2 9,5 2 12 2 x x 2 53,75 x 53,75 7,331... Koska x >0, niin x = 7,331… cm ≈ 7,3 cm. Vastaus: 7,3 cm 279 9,5 cm Kertausosan ratkaisut 14. Merkitään suorakulmaisen kolmion toista kateettia kirjaimella x. Toinen kateetti on tällöin x – 3,0 cm. Hypotenuusan pituus on 22 cm, joten Pythagoraan lauseella saadaan x 2 x 3,0 2 22 2 x 2 x 3,0 x 3,0 484 x 2 x 2 3,0 x 3,0x 9,0 484 2 x 2 6,0x 475 0 6,0 ( 6,0 ) 2 4 2 ( 475 ) x 4 6,0 3836 4 x 6,0 3836 16,983... 4 x tai 6,0 3836 13,983... 4 Koska x > 0, niin x = 16,983… cm. Kateetit ovat siis x = 16,983… cm ≈ 17 cm ja x – 3,0 cm = 16,983… cm – 3,0 cm = 13,983… cm ≈ 14 cm Vastaus: 17 cm, 14 cm 280 Kertausosan ratkaisut 15. Hahmotellaan kuva. Sisäänkäynnissä on portaikon päälle suunniteltu luiska, jonka pituus on 2,4 m. Luiskan pää on 2,3 m päässä ovesta. Merkitään portaikon korkeutta kirjaimella x. 2,4 m Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan Pythagoraan lauseella x x 2 2,3 2 2,4 2 x 2 0,47 x 0,47 0,685... Koska x >0, niin x = 0,685… m ≈0,69 m Vastaus: 0,69 m 16. a) Kolmio on suorakulmainen, joten 17 cm 25 cm 47,156... 47 cos 281 2,3 m Kertausosan ratkaisut b) Kolmio on suorakulmainen, joten 5, 4 m x x sin 35 5,4 m sin 35 x x : sin35 5, 4 m 9,4146... m 9,4 m sin 35 Vastaus: a) 47° b) 9,4 m 17. Suorakulmaisen kolmion kateettien pituudet ovat 12 cm ja 18 cm. Merkitään kolmion kulmia α, ja 90°. Hahmotellaan kuva kolmiosta. Suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 12 cm 18 cm tan 12 cm 56,3099... 56 12 cm 18 cm 33,690... 34 tan Suorakulmaisen kolmion kolmas kulma on 90°. Vastaus: Suoran kulman lisäksi kulmat 56° ja 34°. 282 α β 18 cm Kertausosan ratkaisut 18. Majakan huippu on 15 m korkeudessa. Laivat ovat vastakkaisilla puolilla siten, että toisesta laivasta huippu näkyy 12° kulmassa ja toisesta 8,5° kulmassa. Hahmotellaan tilannekuva. 15 m 12° 8,5° y x Merkitään toisen laivan etäisyyttä majakasta kirjaimella x ja toisen etäisyyttä y. Laivojen välinen etäisyys on tällöin x + y. Muodostuvista suorakulmaisista kolmiosta saadaan 15 m x x x tan 8,5 15 m 15 m 100,367... m x tan8,5 tan 8,5 15 m y y y tan 12 15 m 15 m y 70,569... m tan12 tan 12 Etäisyys x + y = 100,367… m + 70,569… m = 170,9367… m ≈ 170 m Vastaus: 170 m 283 Kertausosan ratkaisut 19. Tasakylkisen kolmion huippukulma on 42° ja korkeus 11 cm. Korkeusjana puolittaa huippukulman ja kannan. Huippukulman puolikas 42 on 21 . Merkitään kannan pituutta 2x ja kyljen pituutta y. 2 y 42° 11 cm 11 cm 21° y x 2x Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan t an 21 x 11 11 x 11 tan 21 4, 2225... Koska korkeusjana puolitti kannan, niin koko kannan pituus on siis 2x 2 4 , 2225... cm 8,445... cm 8,4 cm . Tasakylkisen kolmion kyljen pituus y saadaan myös suorakulmaisesta kolmiosta cos 21 11 y y cos 21 11 y y : cos 21 11 11,7825... cos 21 284 Kertausosan ratkaisut Kyljen pituus on siis y = 11,7825… cm ≈ 12 cm. Vastaus: Kylkien pituus 12 cm ja kanta 8,4 cm 20. Piirretään mallikuva. Merkitään puun pituutta kirjaimella x. x 8,5° 2,5 m Tilanteesta muodostuu suorakulmainen kolmio, jossa α = 90°-8,5°=81,5°. 2,5 x x cos 81,5 2,5 cos 81,5 x α x : cos 81,5 2,5 16,91367... cos 81,5 Puun pituus on x=16,91367… m ≈ 17 m. Vastaus 17 m 285 x 2,5 m Kertausosan ratkaisut 21. a) Lasketaan ensi kolmion korkeus x. Suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 3,4m x 2 3,4 2 5,3 2 x 5,3 m x 2 16,53 x 16,53 4 ,0657... Koska x >0, niin x =4,0657… m Kolmion ala on siis A 3,4 m 4,0657... m 6,9117... m 2 6,9 m 2 2 b) 77 mm 118° h α 85 mm Kuviossa oleva kulma 180 118 62 . Lasketaan ensin kolmion korkeus h. 286 Kertausosan ratkaisut Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan h 77 77 77 sin 62 h h 67,98696... sin 62 Kysytyn kolmion ala on A 85 mm 67,98696... mm 2889,4... mm 2 28,894... cm 2 29 cm 2 2 Vastaus: a) 6,9 m2 b) 29 cm2 22. Tasasivuisen kolmion korkeus on 12,0 cm. Kaikki kulmat ovat 60°. Merkitään kolmion kantaa lausekkeella 2x. Koska korkeusjana puolittaa kannan, on kannan puolikas x. 12,0 cm 60° 2x Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 12,0 x x x tan 60 12,0 12,0 x 6,9282... tan 60 tan 60 287 12,0 cm 60° x Kertausosan ratkaisut Kolmion kanta on siis 2 x 2 6,9282... cm 13,856... cm . Kolmion ala on A 13,856... cm 12,0 cm 83,1384... cm 2 83,1 cm 2 2 Vastaus: 83,1 cm2 23. Merkitään suorakulmaisen kolmion toista kateettia kirjaimella x. Kateettien pituusero on 5,0 cm, joten toinen kateetti on esimerkiksi x – 5,0 cm. Suorakulmaisen kolmion kateetit ovat samat kuin kolmion kanta ja korkeus. Koska kolmion ala A = 38 cm2, niin saadaan A 38 x x 5,0 38 2 x 2 5,0x 38 2 x 2 5,0 x 76 x 2 5,0x 76 0 288 2 Kertausosan ratkaisut 5,0 ( 5,0 )2 4 1 ( 76 ) x 2 5,0 329 x 2 5,0 329 5,0 329 11,569... tai x 6,569... x 2 2 Koska x>0, niin x = 11,569… cm. Kateetit ovat siis x = 11,569… cm ≈ 12 cm x – 5,0 cm = 11, 569… cm – 5,0 cm =6,569… cm ≈ 6,6 cm. Vastaus: Kateetit ovat 12 cm ja 6,6 cm. 24. Merkitään kolmion kantaa kirjaimella x ja korkeutta kirjaimella h. Kannan ja korkeuden summa on 23 cm eli x + h = 23 h = 23 – x 289 Kertausosan ratkaisut Koska kolmion ala on 45 cm2, niin saadaan yhtälö x 23 x 45 2 x 2 23x 90 2 x 2 23x 90 0 23 232 4 ( 1) ( 90 ) x 2 23 169 2 23 13 2 x 23 13 23 13 18 tai x 5 2 2 Kolmion kanta x = 5,0 cm tai x = 18 cm Vastaus: 5,0 cm tai 18 cm 290 Kertausosan ratkaisut 25. Merkitään tasakylkisen kolmion korkeutta kirjaimella h. Huippukulma on 28° ja kanta 44 cm. 28° h Korkeusjana puolittaa huippukulman ja kannan. 28 Huippukulman puolikas on 14 ja kannan 2 44 cm puolikas on 22 cm . 2 44 cm 14° Muodostuu suorakulmainen kolmio, josta saadaan h 22 h h h tan 14 22 22 h 88, 237... tan 14 tan 14 Kolmion pinta-ala on A 44 cm 88,237... cm 1941, 2... cm 2 19 dm 2 2 Vastaus: 19 dm2 291 22 cm Kertausosan ratkaisut 26. a) Lasketaan suunnikkaan korkeus h muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta. h 3,2 dm Kolmion kulma 180 135 45 . 135° α 4,9 dm Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan h 3,2 3, 2 h 3, 2 sin 45 2, 2627... sin 45 Nelikulmion ala on A 4 ,9 dm 2,2627... dm 11,087... dm 2 11 dm 2 b) Kyseessä on tasakylkinen puolisuunnikas, koska kantakulmat ovat yhtäsuuret. Tilanteesta muodostuu suorakulmainen kolmio, josta voidaan laskea puolisuunnikkaan korkeus h. h t an 65 16, 5 16, 5 h tan 65 16, 5 35, 384... 292 115 cm - 82 cm 16,5 cm 2 65° h Kertausosan ratkaisut Puolisuunnikkaan pinta-ala on 35,384... cm 82 cm 115 cm 2 35,384... cm 197 cm 2 3485,35... cm 2 A 35 dm 2 Vastaus: a) 11 dm2 b) 35 dm2 27. Merkitään suorakulmion (huoneen) leveyttä kirjaimella x. Pituus on tällöin x – 5,0 m. Suorakulmion (huoneen) ala on 84 m3 eli x x 5,0 84 x 2 5,0 x 84 0 5,0 ( 5,0 )2 4 1 ( 84 ) x 2 5,0 361 5,0 19 x 2 2 x 5,0 19 12 tai 2 Koska x >0, niin x = 12 m 293 x 5,0 19 7 2 Kertausosan ratkaisut Tällöin pituus on x – 5,0 m= 12 m – 5,0 m= 7,0 m. Vastaus: Mitat ovat 12 m ja 7,0 m. 28. Hahmotellaan puolisuunnikkaan kuva. Merkitään yhdensuuntaisista sivuista lyhyempää kirjaimella x. Erisuuntaisista sivuista toinen on kohtisuorassa yhdensuuntaisia sivuja vastaan. Tämän sivun pituus on myös x (puolisuunnikkaan korkeus). Yhdensuuntaisten sivujen pituusero on 3,0 m, joten toisen pituus on x + 3,0m. x x x 3,0 m Pinta-ala on 162 m2, joten saadaan x x x 3,0 162 2 x 2 x 3,0 324 2 x 2 3,0 x 324 0 2 :2 x 2 1,5x 162 0 1,5 1,5 2 4 1 ( 162 ) x 2 1,5 650, 25 x 2 1,5 25,5 1,5 25,5 x 12 tai x 13,5 2 2 294 Kertausosan ratkaisut 12 m Koska x >0, niin x = 12 m. y Tällöin toinen yhdensuuntainen sivu on x + 3,0 m=15 m. Merkitään puolisuunnikkaan viimeistä sivua kirjaimella y. 12 m 12 m 3,0 m Sivu y saadaan muodostuneesta suorakulmaisesta kolmiosta Pythagoraan lauseella y 2 12 2 3,0 2 y 2 153 y 153 12,369... Koska y >0, niin y = 12,369… m ≈ 12,4 m. Vastaus: Sivut ovat 12 m, 12 m, 12,4 m ja 15 m. 295 Kertausosan ratkaisut 29. Sormuksen halkaisija d = 1,8 cm =18 mm, joten sen kehän pituus on p d 18 mm 56,548...mm Kehälle mahtuu 2,0 mm timantteja 56,548...mm 28,27... 28 kappaletta. 2,0 mm Vastaus: 28 kpl 30. Merkitään ympyrän sädettä kirjaimella r. Ympyrän ala on 36 cm2, joten r 2 36 : r2 36 r 36 3,385... cm Kehän pituus p on p 2 3, 385...c m 21,26...cm 21c m Vastaus: 21 cm 296 Kertausosan ratkaisut 31. Kolmio on tasasivuinen. Tasasivuisen kolmion sisään piirretty ympyrä sivuaa kolmion sivuja niiden puolessavälissä. Kolmion sivun pituus on 12 cm ja kaikki kulmat ovat 60°. Kolmion huippukulma on siis myös 60. Korkeusjana puolittaa kannan ja huippukulman. 12 cm 6 cm ja Kannan puolikas on 2 60 huippukulman puolikas 30 . 2 6 cm 12 cm r Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan r 6 r 6 t an 30 3, 464... tan30 Ympyrän ala on A r 2 3,464... cm 2 37,69...cm 2 38 cm 2 Vastaus: 38 cm2 297 Kertausosan ratkaisut 32. Olkoon ympyrän säde r, jolloin sen ala A = r 2 . Tätä alaa vastaa 360 asteen keskuskulma. Ympyrän sektorin alaa 250 cm2 vastaa 30 asteen keskuskulma. Keskuskulma ja vastaava sektorin ala ovat suoraan verrannollisia, joten 30 250 2 360 r 30r 2 90000 : 30 r2 3000 r 3000 30,90... Ympyrän säde r >0, joten r = 30,90…cm ≈ 31 cm. Vastaus: 31 cm 298 Kertausosan ratkaisut 33. Koko ympyrän kehää p vastaa 360 asteen keskuskulma ja 4,2 dm sektorin kaaren pituutta vastaa 15 asteen keskuskulma. Kaaren pituus ja kaarta vastaavan sektorin keskuskulman suuruus ovat suoraan verrannolliset. 4 , 2 dm 15 p 360 15 p 1512 dm : 15 p 100,8 dm p 100 dm Merkitään ympyrän sädettä kirjaimella r, jolloin p 2r 100,8 dm 2r : ( 2 ) r 100,8 dm 16,04... dm 16 dm 2 Vastaus: säde 16 dm, kehän pituus 100 dm 299 Kertausosan ratkaisut 34. Sektorin kaaren pituus on sama kuin ympyrän säde r = 75 cm. Sektorin keskuskulmaa vastaa siis kaari, jonka pituus on 75 cm. 360 asteen keskuskulmaa vastaa koko ympyrän kehä p p 2 75 cm 471,23...cm Koska keskuskulma ja vastaava kaaren pituus ovat suoraan verrannolliset, niin saadaan 360 75 471,23... 471, 23... 27000 :471,23... 57,29... 57 Vastaus: 57° 35. Ympyrän säde r = 25 mm. Sektorin keskuskulma on 100°. Koska sektorin keskuskulma on alle 180°, segmentin ala saadaan vähentämällä sektorin alasta keskuskolmion ala. Sektorin ala Asektori 100 25 2 545,415...mm 2 360 300 100° 25 mm Kertausosan ratkaisut Keskuskolmio on tasakylkinen. Korkeusjana puolittaa huippukulman (sektorin keskuskulman) ja kannan. Huippukulman puolikas on 100 50 . 2 50° Lasketaan ensin keskuskolmion korkeus h ja kannan puolikas a. 25 mm h h |25 25 h 25 cos 50 16,069... mm cos 50 a |25 25 a 25 sin 50 a 19,1511... mm sin 50 Keskuskolmion kanta on 2a, joten ala on 2ah ah 2 19,1511... mm 16,069... mm Akolmio 307,75... mm 2 301 a Kertausosan ratkaisut Segmentin ala on Asegmentti Asektori Akolmio 545,415... mm 2 307,75... mm 2 237,662...mm 2 240 mm 2 Vastaus: 240 mm2 36. Ympyrän säde r = 13 m. Merkitään pisteen P etäisyyttä ympyrän keskipisteestä kirjaimella x. Jana x puolittaa tangenttikulman. Tangenttikulman puolikas on 35 17,5 . 2 13 m 17,5° P Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 13 |x x x sin 17,5 13 |: sin 17,5 13 x 43, 23...m sin 17,5 sin 17,5 Pisteen P etäisyys kehästä on x – r = 42,23… m – 13 m = 30,23… m ≈ 30 m Vastaus: 30 m 302 x Kertausosan ratkaisut 37. Hahmotellaan tilannekuva. Merkitään lähetysalueen ulottuvuutta yhteensuuntaan kirjaimella b ja radiomaston korkeutta kirjaimella h = 35 m = 0,035 km. Maapallon säde R = 6370 km. Merkitään lähetysaöueen ulottuvuutta (kaaren pituutta) vastaavan keskuskulman suuruutta α. h 6370 km b α 6370 km Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 6370 6370 0,035 cos 0,999... cos 0,1899... Lähetysalue ulottuu kaaren b päähän. b 0,1899... 2 6370 km 21,116... km 21 km 360 Vastaus: 21 km 303 Kertausosan ratkaisut 38. Hahmotellaan tilannekuva. Maapallon säde 6370 km. Sukkula on 350 km korkeudella. Merkitään näkyvyysaluetta eli kaaren pituutta b ja tätä vastaavaa keskuskulmaa 2α. Lasketaan keskuskulman puolikas α muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta. 6370 km 350 km α b 6370 6370 350 6370 cos 6720 cos 0,9479... 18,573... cos Koko näkyvyysaluetta vastaava keskuskulma 2α on koko maapallon keskuskulmasta (360°) prosentteina 2 2 18,573... 0,103... 10 % 360 360 Vastaus 10 % 304 Kertausosan ratkaisut 39. Hahmotellaan tilannekuva. Teatterin halkaisija on 62 m, joten säde 62 m r 31 m . 2 x 31 m b 150 m β Ville α x Ville seisoo 150 m päässä teatterista Lyhin reitti teatterin ympäri koostuu kahdesta suorasta x ja ympyrän kaaresta b. Kaaren pituuden b laskemiseksi tarvitaan ensin keskuskulmat α ja . Suorien osien pituus saadaan muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta. 150 m + 31 m = 181 m x 31 181 2 2 2 x 2 1812 312 α x 31800 2 x 31 m x 31800 x 178,325... m Lasketaan kulman α suuruus muodostuneesta suorakulmaisesta kolmiosta. 31 181 cos 0,1712... cos 80,138... Ympyrän kehää pitkin kuljettavaa matkaa vastaa keskuskulma 360 2 360 2 80,138... 199,723... 305 Kertausosan ratkaisut Kaaren b pituus on b 199,723... 2 31 m 108,06... m 360 Koko matkan pituus on b 2 x 108,06...m 2 178,325...m 464,711...m 460 m Vastaus: 460 m 40. Piirretään tilannekuva. Pallon halkaisija on 38 cm, joten säde 38 cm r 19 cm . Hyttysen (pisteen) etäisyys pallon kehästä on 35 cm. 2 Hyttynen näkee pallosta kaaren b verran. 19 cm hyttynen 35 cm α b 306 Kertausosan ratkaisut Lasketaan ensin kaaren puolikasta vastaavan keskuskulman α suuruus muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta. 19 35 19 19 cos 54 cos 0,3518... cos 69,39... Koko hyttysen näkökenttää vastaava keskuskulma on 2α = 2 · 69,39…° = 138,79…°. Näkökentän keskuskulma on koko ympyrän keskuskulmasta (360°) prosentteina 138,79... 0,385... 39 % 360 Vastaus: 39 % 307 Kertausosan ratkaisut 41. Merkitään purkin (lieriön) pohjaympyrän sädettä x. Purkin korkeus h on yhtä suuri kuin pohjan säde eli h = x . Tilavuus on x x V Ap h x 2 x x 3 Koska purkkiin mahtuu 1,2 dl = 0,12 l kalaa, sen tilavuus V= 0,12 dm3 = 120 cm3. V 120 x 3 120 : x3 120 x 3 120 3,367...cm Pohjan halkaisija on siis 2r 2 3,367...cm 6,7355... cm 6,7 cm Vastaus: 6,7 cm 308 Kertausosan ratkaisut 42. Hahmotellaan kuva. Särmiön pohja on neliö,jonka sivun pituus on 3,0 dm. Särmiön korkeus on 5,0 dm. Merkitään pohjaneliön lävistäjää x ja avaruuslävistäjää l. Pohjaan muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan x 2 3,0 2 3,0 2 l x x 2 18 3,0 dm x 18 x 4 , 242... Koska x >0, niin x= 4,242… dm. Toisesta muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan l 2 x 2 5,0 2 l 2 4 , 242...2 25 l 2 43 l 43 6,557... Koska l >0, niin l = 6,557… dm ≈ 6,6 dm. Vastaus: 6,6 dm 309 5,0 dm 3,0 dm Kertausosan ratkaisut 43. Merkitään jääkuution särmää kirjaimella x. Kuutio painaa 16,1 g. Jään tiheys on 0,917 kg/l. Koska tiheys massa massa , tilavuus . tiheys tilavuus Jääkuution tilavuus on siis 16,1 g 0,0161 k g 0,01755...dm 3 17,55...cm 3 kg kg 0,917 0,917 dm 3 dm 3 Jos särmän pituus on x, niin kuution tilavuus on x3 eli x 3 17,55... x 2,599... x 2,60 Särmä x ≈ 2,60 cm. Vastaus: 2,60 cm 310 Kertausosan ratkaisut 44. Hahmotellaan kuva. Merkitään kuution sivun pituutta 2x, jolloin lieriön säde on x. Kuution ja lieriön korkeudet ovat samat eli 2x. 2x x Lieriön tilavuus on Vlieriö x 2 2x 2x 3 . 2x Kuution tilavuus on Vkuutio 2 x 3 8 x 3 Lieriön tilavuus kuution tilavuudesta on V lieriä 2x 3 2 0,7853... 79% 3 8 V lkuutio 8x Vastaus: 79 % 311 Kertausosan ratkaisut 45. Pohjana oleva säännöllinen 8-kulmio voidaan jakaa 8 samanlaiseen, 360 tasakylkiseen kolmioon. Kolmion huippukulma on 45 . 8 Säännöllisen 8- kulmion sivun pituus on 3,4 cm, joka on sama kuin tasakylkisen kolmion kanta. Kolmion korkeusjana puolittaa kannan ja huippukulman. Kannan puolikas on 3,4 cm 1,7 cm ja huippukulman puolikas on 2 45 22,5 . 2 22,5 22,5 x 1,7 cm Merkitään kolmion korkeutta x. Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 1,7 cm x 1,7 cm x 4 ,104...cm tan22,5 tan22,5 Kolmion ala on Akolmio 3,4 cm 4 ,104... cm 6,9770... cm 2 . 2 Pohjan ala on tällöin A 8 Akolmio 8 6,9770... cm 2 55,8166... cm 2 312 1,7 cm Kertausosan ratkaisut Koska vaippa muodostuu kahdeksasta suorakulmiosta, joiden kanta on 3,4 cm ja korkeus 10,2 cm, on kokonaispinta-ala Akoko 2 Apohja 8 Asuorakulmio 2 55,8166...cm 2 8 3,4 cm 10,2 cm 389,07...cm 2 390 cm 2 Vastaus: 390 cm2 46. Ympyräkartion korkeus h = 12 dm Pohjaympyrän halkaisija on 8,0 dm, joten säde 8,0 dm r 4 ,0 dm . 2 s h Tilavuus on V r h 2 3 4 ,0 dm 12 dm 2 3 r 201,06... dm 3 200 dm 3 Vaipan alan laskemiseksi tarvitaan sivujanan s pituus. Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan s2 h2 r 2 s 2 12 2 4 2 s 2 160 s 160 12,64... dm 313 Kertausosan ratkaisut Vaipan ala on Av rs 4 ,0 dm 12,64... dm 158,95..dm 2 160 dm 2 Vastaus: Tilavuus on 200 dm3 ja vaipan ala 160 dm2. 47. Kartion pohja on säännöllinen viisikulmio, jonka sivun pituus on 4,1 m. Korkeus h = 6,4 m. Hahmotellaan kuva kartiosta. Vaipan pinta-alaa varten tarvitaan sivutahkoina olevien tasakylkisten kolmioiden korkeus. Merkitään tätä kirjaimella s. Merkitään pyramidin sisälle muodostuvan suorakulmaisen kolmion toista kateettia kirjaimella x. Pohja voidaan jakaa viideksi keskenään samanlaiseksi kolmioksi. Tällöin jokaisen 360 kolmion huippukulma on 72 . 5 Kolmion korkeusjana x puolittaa huippukulman ja kannan. Huippukulman puolikas on 72 36 . 2 314 s h x 4,1 m x α 4,1 m : 2= 2,05 m Kertausosan ratkaisut Ratkaistaan ensin kateetin x pituus. Pohjalle muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 2,05 | x x x tan 36 2,05 |: tan 36 tan 36 x 2,05 2,821... m tan 36 Sivutahkon korkeus s saadaan Pythagoraan lauseella toisesta suorakulmaisesta kolmiosta s2 h2 x 2 s 2 6,4 2 2,821... 2 s 2 48,921... s 48,921... 6,994... m Sivutahkokolmion ala on Ak 4 ,1 m 6,994...m 14 ,338... m 2 2 Pyramidin vaippa koostuu viidestä kolmiosta, joten ala on Av 5 Ak 5 14 ,338... m 2 71,692... m 2 72 m 2 Vastaus: 72 m2 315 Kertausosan ratkaisut 48. Ympyrän säde r = 5,4 dm. Sektorin keskuskulma on 170°. Lasketaan ensin sektorin kaaren pituus eli ympyräkartion pohjan kehän pituus. b 170 2 5,4 dm 16,0221...dm 360 Merkitään pohjaympyrän sädettä kirjaimella x. Tällöin 2 πx 16,0221... :( 2π) 16,0221... 2π x 2,55 ( dm) x Kartion sivujana ja alkuperäisen ympyräsektorin säde ovat yhtä suuret. Kartion korkeus h saadaan kartion sisälle muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta Pythagoraan lauseella. 5,4 dm h 2,55 dm h 2 2,55 2 5,4 2 h 2 5,4 2 2,55 2 h 2 22,6575 h 22,6575 4 ,759... dm Koska h >0, niin h = 4,759… dm. Kartion tilavuus on V r 2h 3 2,55 dm 2 4 ,759... dm 3 Vastaus: 32 dm3 316 32,412... dm 3 32 dm 3 Kertausosan ratkaisut 49. Samppanjalasin suuaukon säde r 6,1 cm 3,05 cm . 2 Lasin tilavuus on 12 cl. Muutetaan tilavuus kuutiosenttimetreiksi. 12 cl = 1,2 dl = 0,12 l = 0,12 dm3 = 120 cm3 Lasi on ympyräpohjainen kartio, jonka tilavuus on siis 120 cm3. Saadaan yhtälö r 2 h V 3 3,05 2 h 120 | 3 3 3,05 2 h 360 |: 3,05 2 360 h 3,05 2 h 12,318... cm Koko lasin korkeus on siis 12,318… cm + 6,8 cm = 19,111… cm≈ 19 cm Vastaus: 19 cm 317 Kertausosan ratkaisut 50. Ympyräkartion pohjan halkaisijan ja korkeuden suhde on 2 : 3. Merkitään kartion pohjan halkaisijaa merkinnällä 2a. Kartion korkeus on tällöin 3a. Pohjan säde r = 2a a 2 s Kartion vaipan alaa varten tarvitaan sivujanan s pituus. a Kartion tilavuus on V 3a r 2 h 3 a 2 3 a 3 a 3 Koska tilavuus on 1200 cm3, saadaan yhtälö a 3 1200 |: a3 1200 a 3 1200 a 3 381,97... a 7, 255... cm 318 Kertausosan ratkaisut Kartion sisään muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan Pythagoraan lauseella sivujanan s pituus. s 2 a 2 3a 2 s a 9a 2 2 s 10a 2 s 2 3a 2 s 10a 2 a s 10 7,255... 2 s 526,44... s 22,944... Koska s >0, niin s = 2,944… cm. Vaipan ala on Av rs 7, 255... cm 22,944... cm 523,002...cm 2 520 cm 2 Vastaus: 520 cm2 319 Kertausosan ratkaisut 51. Rantapallon tilavuus on 33,0 l = 33,0 dm3. Merkitään pallon sädettä kirjaimella r. Saadaan yhtälö V 33, 0 dm 3 4 r 3 33, 0 3 4 r 3 99, 0 3 : 4 9 9, 0 4 99, 0 r3 1, 9897... 4 r3 Pallon säde on siis r= 1,9897… dm. Muovin menekki riippuu pallon alasta. Pallon ala on A 4r 2 4 1,9897... dm 2 49,7538... dm 2 49,8 dm 2 Muovia siis tarvitaan 49,8 dm2. Vastaus: 49,8 dm2 320 Kertausosan ratkaisut 52. Kuution sisällä on suurin mahdollinen pallo Merkitään kuution sivua kirjaimella x, joten x pallon säde r 2 Kuution ja pallon pinta-alat ovat Akuutio 6 x 2 2 A pallo x x2 4 4 x 2 4 2 Pallon alan suhde kuution pinta-alaan on A pallo Akuutio Vastaus: 6 x 2 6x 2 6 0,52 321 0,52 x r 2 x Kertausosan ratkaisut 53. Valaisimen sisäsäde on 16 cm ja ulkosäde on siis 16 cm + 0,2 cm =16,2 cm 2,0 mm Valaisimen tilavuus on Vvalaisin Vulko Vsisä 4 16, 2 cm 3 4 16 cm 3 3 3 4 4251,528 cm 3 4 4096 cm 3 3 3 651,4741... cm 0,6514741... dm 3 Lasin tiheys on 2,5 kg/dm3 , joten valaisin painaa siis 2 ,5 kg 3 0 , 6514741 ... dm 1,6286... kg 1,6 kg dm 3 Vastaus: 1,6 kg 322 16 cm Kertausosan ratkaisut 54. Maapallon säde on 6370 km. Kysytty etäisyys on kuvaan muodostuneen sektorin (keskuskulma 23,5°+23,5°=47°) kaaren pituus b. Kravun kääntöpiiri b 6370 km 23,5 23,5 47 2 6370 km 360 5225,34... km 5230 km Kauriin kääntöpiiri b Vastaus: 5230 km 55. Lasketaan kannateltavan aineksen tilavuus. Tanko on ympyrälieriö, jonka pituus on 1,5 m=150 cm ja halkaisija 1,9 1,9 cm 0,95 cm . cm. Tangon säde on 2 Tangon tilavuus on siis V tanko 0,95 cm 2 150 cm 425,293... cm 3 . Tangon päissä olevien pallojen säde on 14 cm, joten pallojen tilavuus on V pallot 4 14 cm 3 2 22988,08... cm 3 3 323 Kertausosan ratkaisut Yhteistilavuus on siis V Vtanko Vpallot 425, 293... cm 3 22988,08... cm 3 23413,37... cm 3 23,41337... dm 3 Metallin tiheys on 7,8 kg/dm3, joten tanko painaa 23,41337... dm 3 7,8 kg 182,624... kg 180 kg dm 3 Vastaus: 180 kg 56. Merkitään pallon sädettä kirjaimella r. Tällöin lieriön pohjan halkaisija on 2r eli pallon halkaisija. Lieriön pohjaympyrän säde ja pallon säde ovat siis r. Lieriön korkeus h = 2r. Pallo siis juuri mahtuu lieriöön. 2r Lieriön tilavuus on Vlieriö Apohja h r 2 2r 2r 3 324 2r r Kertausosan ratkaisut Pallon tilavuus on Vpallo 4r 3 . 3 Pallon tilavuuden suhde lieriön tilavuuteen on Vpallo Vlieriö Vastaus: 4r 3 4r 3 1 4 2 3 3 3 3 2r 6 3 2r 2 3 325 Harjoituskoe 1 1. a) Kulma β ja 80°:een kulma ovat samankohtaisia kulmia. Koska suorat l ja m ovat yhdensuuntaisia, β = 80°. Kolmion kulmien summa on 180°. 35 80 180 180 35 80 65 Kulmat α ja γ ovat vieruskulmia. 180 180 180 65 115 b) Kulma γ ja 20°:een kulma ovat samankohtaisia kulmia. Koska suorat l ja m ovat yhdensuuntaisia, γ = 20°. Kulmat γ ja α muodostavat yhdessä 90°:een kulman. 90 90 90 20 70 Kulmat α ja β ovat samankohtaisia kulmia. Koska suorat l ja m ovat yhdensuuntaisia, β = 70°. Vastaus: a) α = 115°, β = 80° b) α = 70°, β = 70° 326 Harjoituskokeiden ratkaisut 2. a) Merkitään lyhintä matkaa rannalta saareen kirjaimella x. x 2 x 20 100 2x 80 |: 2 x 40 m 100 m 20 m x 650 m b) Saaren säteen pituus on r Reijon kodin etäisyys saaren keskipisteestä on 20 m 10 m . 2 r 10 m 40 m 10 m + 40 m + 50 m = 100 m. 50 m Reijo Merkitään kysytyn kulman puolikasta kirjaimella α. 10 m 10 0,1 100 5,739... 100 m sin Tangenttikulma on 2 11,47... 11 . 327 α Harjoituskokeiden ratkaisut c) Kun sataa 8 mm, veden pinta järvessä nousee siis h =8 mm = 0,8 cm = 0,08 dm = 0,008 m. Järven pinta-ala on suorakulmion ala, josta on poistettu saaren pinta-ala eli ympyrän ala. Suorakulmion ala on Asuorakulmio 650 m 100 m 65000m 2 Ympyrän ala Aympyrä r 2 10 m 2 314 ,15...m 2 Järven pinta-ala on siis A Asuorakulmio Aympyrä 65000 m 2 314 ,15... m 2 64685,84... m 2 Tilavuus kasvaa siis V Ah 64685,84...m 2 0,008 m 517,486...m 3 520 m 3 Muutetaan tilavuus litroiksi. 520 m3 = 520 000dm3 = 520 000 l Vastaus: a) 40 m b) 11° c) 520000 l 328 Harjoituskokeiden ratkaisut 3. a) Pizza jaetaan ikävuosien suhteessa 15:7. Ympyrän (pizzan) keskuskulma jakautuu siis tässä suhteessa. Merkitään Susannan saaman palan keskuskulmaa merkinnällä 15x. Lassin palan keskuskulma on tällöin 7x. 15x 7x 360 22 x 360 |: 22 x 16,36... 15x 15 16,36... 245,45... 245 7x 7 16,36... 114 ,54... 115 b) Säde r = 15 cm Susannan palan reunan pituus on 245,45... 2 15 cm 64,259...cm 64 cm 360 Vastaus: a) Susanna 245°, Lassi 115° 329 b) 64 cm Harjoituskokeiden ratkaisut 4. Merkitään laivan etäisyyttä vuoresta alussa kirjaimella x ja lopussa kirjaimella y. Hahmotellaan tilannekuva. 730 m v u o r i 20° 42° x y laiva alussa laiva lopussa Etäisyys alussa saadaan muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta. 730 | x x x tan 20 730 |: tan 20 tan 20 730 tan 20 x 2005,658... m x Etäisyys lopussa saadaan toisesta muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta. 730 | y y y tan 42 730 |: tan 42 730 y tan 42 y 810,74... m tan 42 330 Harjoituskokeiden ratkaisut Laivan on kuljettava matka on x – y. x y 2005,658... m 810,74... m 1194,911...m 1,2 km Vastaus: 1,2 km 5. Vohvelikartion korkeus h = 12,5 cm ja suuaukon säde 5,0 cm r 2,5 cm . 2 Merkitään kartion sivujanan pituutta kirjaimella s. a) Tilavuus on V r 2 h 2,5 cm 2 12,5 cm 3 81,812... cm 3 82 cm 3 82 cm3 = 0,082 dm3= 0,082 l =0,82 dl 331 3 r = 2,5 cm s h = 12,5 cm Harjoituskokeiden ratkaisut b) Vaipan alan laskemiseksi tarvitaan kartion sivujanan pituus s. Kartion sisään muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan s2 h2 r 2 s 2 12,5 cm 2 2,5 cm 2 s 2 162,5 cm 2 s 162,5 cm s 12,747...cm Koska s > 0, niin s = 12,747… cm. Vaipan ala on A rs 2,5 cm 12,747... cm 100,119...cm 2 100 cm 2 b) 100 cm3 Vastaus: a) 0,82 dl 332 Harjoituskokeiden ratkaisut 6. Kirjan 1. painoksen tehtävänannossa on virheitä. Rakennuksen mittojen esitteessä pitäisi olla 40 mm × 25 mm ja rakennuksen pohjapinta-alan luonnossa 10 m2. a) Rakennus on suorakulmio, jonka mitat esitteessä ovat 40 mm × 25 mm. Lasketaan rakennuksen pinta-ala esitteessä. Aesite 40 mm 25 mm 1000 mm 2 10 cm 2 Muutetaan rakennuksen todellinen pinta-ala samaan yksikköön (cm2). Aluonto 10 m 2 1000 dm 2 100000 cm 2 . Merkitään mittakaavaa kirjaimella k. Pinta-alojen suhde on yhtä suuri kuin mittakaavan neliö eli k2 Aesite Aluonto 10 cm 2 k 100000 cm 2 2 1 10000 1 k 10000 k 0,01 k2 Koska mittakaava on positiivinen luku, k = 0,01 = 333 1 = 1 : 100 100 Harjoituskokeiden ratkaisut b) Mitat luonnossa ovat 40 mm · 100 = 4000 mm = 4,0 m 25 mm · 100 = 2500 mm = 2,5 m Vastaus: a) Mittakaava on 1 : 100 7. b) Mitat ovat 4,0 m × 2,5 m. a) Merkitään suoraa matkaa kirjaimella x. Suorakulmaisesta kolmiosta saadaan koulu 1 km x 2 2 2 12 x2 5 2 km x 5 2,236... Koska x >0, niin x = 2,236… km ≈ 2,2 km. Suoraan metsän läpi kulkeva matka on 2,2 km. b) Pidempi matka s =2 km+ 1 km = 3 km. Aikaa matkaan kuluu t = 30 min = 0,5 h. Nopeus v x s 3 km km 6 t 0,5 h h 334 koti Harjoituskokeiden ratkaisut Polkua pitkin (metsän poikki, samalla nopeudella) aikaa kuluu s 2, 236... km t 0,3726...km 22,36...min 22 min km v 6 h Vastaus: a) 2,2 km b) 22 min satelliitti 8. Piirretään tilannekuva. Maapallon säde on 6370 km. Merkitään satelliitin etäisyyttä maanpinnasta kirjaimella x, ja etäisyyttä maan keskipisteestä kirjaimella y. Maapallo näkyy 86° kulmassa (tangenttikulma). Merkitään tangenttikulman puolikasta α. 86° x y 6370 km 6370 km 86 43 2 Ratkaistaan etäisyys y muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta. 6370 | y y y sin 43 6370 |: sin 43 sin 43 6370 sin 43 y 9340,19... km α y y 335 6370 Harjoituskokeiden ratkaisut Satelliitin etäisyys maanpinnasta on x y 6370 km 9340,19... km 6370 km 2970,19... km 2970 km b) Merkitään kysyttyä etäisyyttä kirjaimella b. Ratkaistaan ensin kaarta b vastaava keskuskulma . satelliitti Koska kolmion kulmien summa on 180°, saadaan yhtälö 43° b 43 90 180 180 133 47 6370 km Kaaren b pituus on siis 47 2 6370 km 360 5225,34... km b 5230 km Vastaus: a) 2970 km b) 5230 km 336 Harjoituskokeiden ratkaisut Harjoituskoe 2 1. a) Kolmio on suorakulmainen, joten sin30 x 6,5 cm x 6,5 cm sin30 x 3,25 cm 3,3 cm b) Sisäkkäin olevat kolmiot ovat yhdenmuotoisia (kk-lause): yksi yhteinen kulma ja samankohtaiset kulmat, jotka ovat kuvaan merkittynä, ovat yhtä suuret. Yhdenmuotoisuuden nojalla saadaan siis vastinsivujen suhteena x 7, 0 x 5,0 10,0 10,0 x 7,0 x 35 3,0 x 35 x 11,66... x 12 cm Vastaus: a) 3,3 cm b) 12 cm 337 Harjoituskokeiden ratkaisut 2. a) Koska mittakaava on 1:50000, on kartalla 2,8 cm pituus luonnossa 50000 2,8 cm 14000 cm 1,4 km b) Suon pinta-ala kartalla on 1,0 cm2. Olkoon suon ala luonnossa A. Koska yhdenmuotoisten kuvioiden pinta-alojen suhde on mittakaavan neliö, saadaan 2 1,0 1 A 50000 1,0 1 A 50000 2 A 2500000000 cm 2 Ala on siis luonnossa 2500000000 cm2 = 25 ha. 3. Hahmotellaan tilannekuva. torni x 26,3 ikkuna 12,2 8,20 m y Merkitään tornin etäisyyttä ikkunasta kirjaimella y ja tornin korkeutta ikkunan tasosta yläreunaan kirjaimella x. 338 Harjoituskokeiden ratkaisut Muodostuvista suorakulmaisista kolmioista saadaan 8, 20 y 8,20 y 37,926... tan12,2 tan12,2 tan26,3 x 37,926... x 37,926... tan26,3 18,744... Tornin korkeus on siis x 8, 20 m 18,744... m 8,20 m 26,944... m 26,9 m Vastaus: 26,9 m 339 Harjoituskokeiden ratkaisut 4. Hahmotellaan tilannekuva. Tuulilasin pyyhkimen leveys on 350 mm – 100 mm = 250 mmm. 350 mm 100 mm Tummennettu ala on yhden pyyhkijän puhdistama ala. Aiso sektori 125 125 35 cm 2 1336, 26...cm 2 360 Apieni sektori 125 10 cm 2 109,08...cm 2 360 Kysytty ala on tällöin Aiso sektori Apieni sektori 1336, 26...cm 2 109,08...cm 2 1227,184... cm 2 12 dm 2 Vastaus: 12 dm2 340 Harjoituskokeiden ratkaisut 5. Maapallon säde on 6370 km. Merkitään kysyttyä satelliitin korkeutta kirjaimella x. Helsingin ja Lontoon etäisyys 1900 km, on kuvaan merkitty kaaren pituus. 6370 km Tätä kaaren pitutta vastaa ympyrän keskuskulma . α x Keskuskulma ja vastaava kaaren pituus ovat suoraan verrannollisia suureita. Koska 360 astetta vastaa koko ympyrän kehän pituus, niin verrannolla saadaan 1900 360 2 6370 12740 684000 17,089... Kuvaan muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 6370 x 6370 6370 x 6370 cos17,089... 6370 x 6370 cos17,089... x 294 , 25... x 290 cos17,089... Satelliitin on oltava 290 km korkeudessa. Vastaus 290 km 341 1900 km Harjoituskokeiden ratkaisut 6. Puolipallon halkaisija on 100 cm, joten säde r Puolipallon tilavuus on 100 cm 50 cm . 2 1 4 50 cm V 261,79...dm 3 2 3 3 dm 3 l Jos virtausnopeus on 0,35 0,35 , padan täyttymiseen kuluu s s 261,79... dm 3 747,99...s dm 3 0,35 s 12,5 min 12 min 28 s Vastaus: 12,5 min 7. Hahmotellaan tilannekuva. Teltta on neliöpohjainen pyramidi, jonka pohjan sivun pituus on 3,2 m ja sivusärman pituus 2,7 m. Pyramidin sivutahko on siis tasakylkinen kolmio, jonka korkeus olkoon x. Merkitään pyramidin eli teltan korkeutta kirjaimella h. 2,7 m h x 1,6 m 3,2 m 342 Harjoituskokeiden ratkaisut Pyramidin sivutahkoon muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan x 2 1,6 2 2,7 2 x 2 4 ,73 x 4 ,73 2,174... Koska x >0, niin x = 2,174… m. Pyramidin sisälle muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan h 2 1,6 2 x 2 h 2 1,6 2 2,174...2 h 2 2,17 h 2,17 1,473... Koska h >0, niin h = 1,473… m Pyramidin (teltan) tilavuus on V A pohja h 3 3,2 m 2 1,473...m 3 5,028...m 3 5,0 m 3 Vastaus: 5,0 m3 343 Harjoituskokeiden ratkaisut Harjoituskoe 3 1. a) Kartan mittakaava on 1 : 50000. Lenkin pituus kartalla oli 28 cm. Merkitään lenkin pituutta luonnossa kirjaimella x. Kootaan annetut tiedot taulukkoon. Pituus kartalla (cm) 1 28 Pituus luonnossa (cm) 50 000 x Yhdenmuotoisuuden perusteella pituudet ovat suoraan verrannollisia (vastinosien suhde on sama kuin mittakaava) eli 1 50000 28 x x 28 50000 x 1400000 x =1 400 000 cm = 14 000 m = 14 km b) Hiihtonopeus oli v 5,0 t km , joten aika h s 14 km 2,8 h 2 h 48 min v 5 km/h Vastaus: a) 14 km b) 2 h 48 min 344 Harjoituskokeiden ratkaisut 2. a) Merkitään tasakylkisen kolmion korkeutta kirjaimella h. Korkeusjana puolittaa kannan. 6,0 m Kanna puolikas on 3,0 m . 2 5,0 m 5,0 m h Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 6,0 m h 2 32 52 h 2 52 32 h 2 16 h 4 Koska h >0, niin h = 4 m Kolmion ala on A 6,0 m 4 ,0 m 12,0 m 2 . 2 b) Merkitään puolisuunnikkaan korkeutta kirjaimella h. 12,3 cm Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta voidaan laskea korkeus h. 6,4 cm h 52° 16,7 cm h |6,4 6,4 h 6,4 sin 52 sin 52 h 5,0432... 345 Harjoituskokeiden ratkaisut Puolisuunnikkaan ala on A 16,7 cm 12,3 cm 5,0432... cm 73,127... cm 2 73 cm 2 2 Vastaus: a) 12 m2 3. b) 73 cm2 Ympyrän muotoisen piirakan halkaisija on 22,8 cm, joten säde 22,8 cm r 11,4 cm . 2 a) Piirakan ala on A r 2 11,4 cm 2 408, 28...cm 2 408 cm 2 b) Palan keskuskulma on 15°, joten palan pinta-ala (sektorin ala) on A1 15 11,4 cm 2 17,011... cm 2 . 360 Taikinareunan leveys on 1,8 cm, joten marjaosan säde r2 = 11,4 cm – 1,8 cm = 9,6 cm. Marjaosan pinta-ala on siis A2 15 9,6 cm 2 12,063... cm 2 . 360 346 Harjoituskokeiden ratkaisut Marjaosan osuus prosentteina koko palan alasta on A 2 12,063... 0,709... 71 % A1 17,011... Vastaus: a) 408 cm2 4. b) 71% a) Hahmotellaan tilannekuva. Merkitään lipputangon pituutta kirjaimella x. Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan x 55° x |7,0 7,0 7,0 tan 55 x x 9,997... x 10 (m) 7,0 m tan 55 347 Harjoituskokeiden ratkaisut b) Suorakulmion sivujen pituuksien suhde on 1 : 3. Merkitään lyhyempää sivua kirjaimella x. Pidempi sivu on tällöin 3x. 3x Koska suorakulmion piiri on 25 cm, saadaan yhtälö x x 3x x 3x x 3x 25 8x 25 |: 8 25 x 3,125 8 Lyhyempi sivu on siis x= 3,125 cm ≈ 3,1 cm, joten pidempi sivu on 3x 3 3,125 cm 9,375 cm 9,4 cm . Vastaus: a) 10 m b) 3,1 cm ja 9,4 cm 348 Harjoituskokeiden ratkaisut 5. Merkitään kolmion hypotenuusaa kirjaimella y ja pidempää kateettia kirjaimella x. Lyhyempi kateetti on tällöin x – 6,5 cm. y x – 6,5 cm Koska kolmion pinta-ala on 55,8 cm2, niin saadaan x x x 6,5 55,8 | 2 2 x x 6,5 111,6 x 2 6,5x 111,6 0 6,5 6,5 2 4 1 111,6 x 2 1 6,5 488,65 x 2 x 14 ,302.... tai x 10,79... Koska sivunpituus x > 0, niin x = 14,302… cm ≈ 14 cm. Toinen kateetti on tällöin x –6,5 cm = 14,302… cm – 6,5 cm =7,802… cm ≈7,8 cm. 349 Harjoituskokeiden ratkaisut Hypotenuusa saadaan Pythagoraan lauseella y 2 14 ,302...2 7,802...2 y 14 ,302...2 7,802...2 y 265,45 y 16,29... Koska y >0, niin y = 16,29… cm ≈ 16 cm. Vastaus: Kateetit ovat 14 cm, 7,8 cm ja hypotenuusa 16 cm. 6. Piirretään mallikuva. Maapallon säde on 6370 km. Lentäjä näkee lentokoneesta kaaren b. Lasketaan ensin kaarta b vastaava keskuskulma α. Muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta saadaan 6370 6370 10,5 6370 cos 6380,5 3,287... cos 350 6370 km α b 10,5 km Harjoituskokeiden ratkaisut Kaaren b pituus on b 3,287... 2 3670 km 210,57... km . 360 Kaaren pituuden suhde koko maapallon kehään on 210,57... km 0,0091... 0,913% 2 3670 km Vastaus: 0,913 % 7. Piirretään mallikuva. Lauran pituus on 160 cm = 1,6 m. Merkitään kysyttyä etäisyyttä puun juurelta lintutornille kirjaimella x. E C Laura 160 cm 13,9 m A B 38,0 m 25,5 m D x Kolmiot ABC ja ADE yhdenmuotoiset (kk-lause), koska kummassakin suora kulma ja kulma A on yhteinen. 351 Harjoituskokeiden ratkaisut Yhdenmuotoisissa kuvioissa vastinosat ovat verrannolliset, joten 13,9 1,6 38 25,5 1,6 38 x 12,3 38 23,9 38 x 12,338 x 38 23,9 467,4 12,3x 908,2 12,3x 440,8 x 35,837... Etäisyys x= 35,837… m ≈ 35,8 m. Vastaus: 35,8 m 8. Merkitään pyramidin pohjaneliön sivua kirjaimella x. Pyramidin korkeus h = 4,5 cm. Merkitään sivutahkon (kolmion) korkeutta kirjaimella y h x 352 y x Harjoituskokeiden ratkaisut a) Lasketaan pohjaneliön sivun pituus. Lävistäjä on 2,0 cm, joten Pythagoraan lauseella saadaan x 2 x 2 2,0 2 2,0 cm x 2 x 4 ,0 |: 2 2 x 2 2 ,0 x x 2,0 x 1,414... Koska x >0, niin x = 1,414… cm. Tilavuus on 1 1 1 V x x h x 2h 1,414... cm 2 4 ,5 cm 3 cm 3 3 3 3 a) Pohjan pinta-ala Apohja x 2 1,414... cm 2 2,0 cm2. Pyramidin sivutahkot (4kpl) ovat tasakylkisiä kolmioita. y x 353 Harjoituskokeiden ratkaisut Lasketaan sivutahkokolmion korkeus y kartion sisään muodostuvasta suorakulmaisesta kolmiosta. Pythagoraan lauseella saadaan 1,414... y 4 ,5 2 y 2 20,75 y 4 ,55... 2 2 2 y h x 2 Koska y >0, niin y = 4,55… cm. Yhden sivutahkokolmion ala A xy 1,414... cm 4 ,55... cm 3,221... cm 2 . 2 2 Kartion kokonaispinta-ala Akoko Apohja 4 A 2 cm 2 4 3, 221...cm 2 14 ,884...cm 2 15 cm 2 Vastaus: a) 3,0 cm3 b) 15 cm2 354 Harjoituskokeiden ratkaisut 9. Koska lieriön poikkileikkaus (pystysuunnassa) on neliö, ovat pohjan halkaisija ja lieriön korkeus yhtä suuret. Merkitään pohjan halkaisijaa ja korkeutta 2r , joten lieriön pohjaympyrän säde on r. 2r 2r Lieriön tilavuus on 57,0 l = 57,0 dm3, joten saadaan A ph V r 2h 57 r 2 2r 57 2r 3 57 |: 2 57 r3 2 57 r 3 2,085... 2 Pohjan säde on r = 2,085… dm =20,85… dm ≈ 20,9 dm. Korkeus on siis 2r 2 2,085...dm 4 ,171... dm 41,71... cm 41,7 cm Vastaus: pohjan säde 20,9 cm, korkeus 41,7 cm 355 Extrat Säännölliset monikulmiot 1. a) Koska kolmio on säännöllinen, sen kaikki kulmat ovat yhtä suuria (ja sivut yhtä pitkiä). Kolmion kulmien suuruus on siis 60°. Kolmion kärjistä piirretyt janat puolittavat aina vastaisen sivun. Koska kolmio on säännöllinen, janat puolittavat tällöin myös kulmat eli β α β 60 30 . 2 Säännöllisen kolmion sisälle muodostuu pienempi kolmio. Koska kolmion kulmien summa on 180°, saadaan yhtälö 180 2 30 180 180 60 120 356 Extrat b) Viisikulmion (n =5) kulmien summa on n 2 180 5 2 180 540 . Viisikulmion yhden kulman suuruus on siis 540 108 . 5 Koska viisikulmio on säännöllinen, sen kaikki sivut ovat yhtä pitkät. Tällöin viisikulmion sisään muodostuva kolmio on tasakylkinen, joten sen kantakulmat 108° α ovat yhtä suuret. α Kolmion kulmien summa on 180°, joten viisikulmion sisään muodostuvasta kolmiosta saadaan 108 180 2 180 108 2 72 |: 2 36 357 α Extrat c) Säännöllinen kuusikulmio muodostuu kuudesta samanlaisesta kolmiosta. α Kolmioiden huiput ovat samassa pisteessä ja ne muodostavat yhdessä täysikulman eli 6 360 |: 6 60 Vastaus: a) 120° 2. b) 36° c) 60° Kuusikulmion (n =6) kulmien summa on n 2 180 6 2 180 720 . Säännöllisen kuusikulmion kulmat ovat kaikki yhtä suuria, joten yhden 720 kulman suuruus on 120 . 6 Koska säännöllisen kuusikulmion kaikki sivut ovat yhtä pitkiä, kolmio BDC on tasakylkinen. Tällöin kolmion kantakulmat ovat yhtä suuret. β A C β α 120° D 358 B Extrat Kolmion kulmien summa on 180°, joten saadaan 2 120 180 2 180 120 2 60 |: 2 30 A Jana AB puolittaa kuusikulmion, joten 120 60 , 2 C γ sillä kulma B on 120 ° D Tällöin 60 30 30 . Vastaus: α = 30° 359 α B Extrat Yksikkömuunnokset 3. a) 0,567 m = 5,67 dm =56,7 cm b) 1 m = 0,1 dam = 0,01 hm = 0,001 km c) 1,07 dm = 10,7 cm d) 1,07 dm = 0,107 m 4. a) 1,5 m2 = 0,015 a b) 11 m2 = 0,11 a =0,0011 ha c) 1,73265 km2 = 173,265 ha = 17326,5 a d) 1,73265 m2 = 173,265 dm2 = 17 326,5 cm2 = 1 732 650 mm2 360 Extrat 5. a) 1,7 m3 = 1 700 dm3 b) 1,73 m3 = 1730 dm3 = 1 730 000 cm3 c) 5,6002 m3 = 0,005 6002 dam3 = 0,000 005 6002 hm3 = 5,6002 10-6 hm3 = 5,6002 10-9 km3 d) 0,056 m3 = 56 dm3 = 56 000 cm3 = 56 000 000 mm3 6. a) 6 dl = 0,6 l b) 7,96 l = 79,6 dl c) 17 ml = 1,7 dl = 0,17 dl d) 0,37 dl = 3,7 cl 361 Extrat 7. a) 27 m3 = 27000 dm3 = 27000 l b) 0,54 dm3 = 0,54 l = 5,4 dl c) 17 ml = 1,7 cl = 0,17 dl = 0,017 l = 0,017 dm3 = 17 cm3 d) 38 l = 38 dm3 = 0,038 m3 = 0,000 038 dam3 8. a) 4 hm = 400 m b) 5 a = 500 m2 = 50 000 dm2 c) 450 cl = 45 dl = 4,5 l d) 46,7 dm3 = 0,0467 m3 362
© Copyright 2024