Eksamensoppgave i MA2401/MA6401 Geometri: LF

Like dokumenter
Eksamensoppgave i MA2401/MA6401 Geometri

MA2401 Geometri Vår 2018

MA2401 Geometri Vår 2018

MA2401 Geometri Vår 2018

Morleys teorem, Eulerlinja og nipunktsirkelen

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

Eksamensoppgave i MA1202/MA6202 Lineær algebra med anvendelser

MA2401 Geometri Vår 2018

Eksamensoppgave i MA1101 Grunnkurs i analyse

Eksamensoppgave i TMA4150 Algebra

Eksamensoppgave i ST1201/ST6201 Statistiske metoder

Eksamensoppgave i TMA4110/TMA4115 Calculus 3

MA2401 Geometri Vår 2018

MA2401 Geometri Vår 2018

MA2401 Geometri Vår 2018

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

R1 kapittel 6 Geometri Løsninger til kapitteltesten i læreboka

Eksamensoppgave i SØK1004 Statistikk for økonomer

MA2401 Geometri Vår 2018

Eksamensoppgave i ST1201/ST6201 Statistiske metoder

Eksamensoppgave i TMA4320 Introduksjon til vitenskapelige beregninger

Eksamensoppgave i TMA4240 / TMA4245 Statistikk

NORGES INFORMASJONSTEKNOLOGISKE HØGSKOLE

Eksamensoppgave i MA1201 Lineær algebra og geometri

Eksamensoppgave i TMA4240 Statistikk

Eksamensoppgave i MA1103 Flerdimensjonal analyse

Geometri R1. Test, 1 Geometri

Eksamensoppgave i TMA4140 Diskret matematikk

Eksamensoppgave i SØK1001 Matematikk for økonomer

Eksamensoppgave i ST0103 Brukerkurs i statistikk

Bevis i Geometri. 23. April, Kristian Ranestad Matematisk Institutt, Universitetet i Oslo

Eksamensoppgave i SØK1004 Statistikk for økonomer

Trekanter er mangekanter med tre sider. Vi skal starte med å bli kjent med verktøyet som brukes til å tegne mangekanter.

Eksamensoppgave i Løsningsskisse TMA4240 Statistikk

Eksamensoppgave i MA0002 Brukerkurs i matematikk B - LØSNING

5.4 Konstruksjon med passer og linjal

Eksamensoppgave i TMA4115 Matematikk 3

Eksamensoppgave i SØK1001 Matematikk for økonomer

Eksamensoppgave i ST1201/ST6201 Statistiske metoder

Eksamensoppgave i TMA4140 Diskret matematikk

Eksamensoppgave i TMA4245 Statistikk

HILBERTS AKSIOMSYSTEM FOR PLANGEOMETRI MAT4510/3510

Geometri R1, Prøve 2 løsning

Eksamensoppgave i TMA4140 Diskret matematikk

Eksamensoppgave i TMA4240 Statistikk

1.9 Oppgaver Løsningsforslag

Eksamensoppgave i SØK1001 Matematikk for økonomer

R1 kapittel 6 Geometri Løsninger til innlæringsoppgavene

Eksamensoppgave i MA1102/6102 Grunnkurs i analyse II

Mellomprosjekt i MAT4010: Trekanter i planet

Eksamensoppgave i SØK1002 Mikroøkonomisk analyse

Eksamensoppgave i PED3544 Matematikkproblemer

Eksamensoppgave i SØK2103 Økonomiske perspektiver på politiske beslutninger

Der oppgaveteksten ikke sier noe annet, kan du fritt velge framgangsmåte.

3.4 Geometriske steder

MA-132 Geometri Torsdag 4. desember 2008 kl Tillatte hjelpemidler: Alle trykte og skrevne hjelpemidler. Kalkulator.

Eksamensoppgave i ST1201/ST6201 Statistiske metoder

Eksamen REA3022 R1, Våren 2009

1 Å konstruere en vinkel på 60º

b, og de er dermed like lange. 3) Ettersom trekantene er kongruente, er alle rettvinklet, og vinklene mellom sidekantene i det ytre området er 90.

Geometri R1, Prøve 1 løsning

Løsningsforslag kapittel 3

Eksamensoppgave i MA0002 Brukerkurs i matematikk B - LØSNING

Eksamensoppgave i SØK Statistikk for økonomer

Eksamensoppgave i TMA4240 Statistikk

Eksamensoppgave i SØK1001 Matematikk for økonomer

Eksamensoppgave i TMA4135 Matematikk 4D: Løysing

Eksamensoppgåve i TMA4240 / TMA4245 Statistikk

Eksamensoppgave i SØK1011 Markeder og markedssvikt

Eksamensoppgave i TMA4265 Stokastiske Prosesser

Eksamensoppgåve i ST1201/ST6201 Statistiske metoder

5.5.1 Bruk matriseregning til å vise at en rotasjon er produktet av to speilinger. Løsningsforslag + + = =

Eksamensoppgave i SOS1000 Innføring i sosiologi

( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2.9 Løsningsforslag til oppgavene i avsnitt Løsningsforslag. a. b.

Løsning eksamen R1 våren 2009

Eksamensoppgave i IFUD1025 Programmering i Java

Eksamensoppgave i SØK1000 Innføring i samfunnsøkonomi

Eksamensoppgave i TMA4245 Statistikk

MA2401 Geometri Vår 2018

Eksamen REA3022 R1, Våren 2011

Eksamensoppgave i MA0301 Elementær diskret matematikk løsningsforslag

Eksamensoppgave i ST0103 Brukerkurs i statistikk

Institutt for matematiske fag EKSAMEN i MA-132 Geometri Torsdag 4. desember 2008 kl Oppgave 1

Eksamen REA 3022 Høsten 2012

Eksamensoppgave i MA0301 Elementær diskret matematikk løsningsforslag

R Geometri. I Figuren viser et trapes ABCD, hvor CAB 30, DBC 40, BDC 30. Geometri. Løsningsskisse

GEOMETRI I PLANET KRISTIAN RANESTAD

Eksamensoppgave i FIN3006 / FIN8606 Anvendt tidsserieøkonometri

Eksamensoppgave i TKT4124 Mekanikk 3

Hyperbolsk geometri. Aksiomatikk og modeller

Eksamensoppgave i SØK3515 / SØK8615 Mikro og paneldataøkonometri

Fagdag 1 - R1. Torsdag Geometri og vektorregning Johansen og Ulven

Eksamensoppgave i MA1101/MA6101 Grunnkurs i analyse I. LØSNINGSFORSLAG

Eksamen REA3022 Matematikk R1. Nynorsk/Bokmål

R2 kapittel 1 Vektorer Løsninger til kapitteltesten i læreboka

1.14 Oppgaver. Løsningsforslag

Eksamensoppgave i SØK3514 Anvendt økonometri

R1 eksamen høsten 2015

Eksamensoppgave i SOS1016 Sosiologi og samfunn

Eksamensoppgave i TMA4122,TMA4123,TMA4125,TMA4130 Matematikk 4N/M

Transkript:

Institutt for matematiske fag Eksamensoppgave i MA2401/MA6401 Geometri: LF Faglig kontakt under eksamen: Christian Skau Tlf: 979 65 057 Eksamensdato: 14. mai 2018 Eksamenstid (fra til): 09:00-13:00 Hjelpemiddelkode/Tillatte hjelpemidler: D: Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemidler tillatt. Bestemt, enkel kalkulator tillatt: Casio fx-82es PLUS, Citizen SR-270X, Hewlett Packard HP30S Målform/språk: bokmål Antall sider: 9 Antall sider vedlegg: 0 Informasjon om trykking av eksamensoppgave Originalen er: 1-sidig 2-sidig sort/hvit farger skal ha flervalgskjema Dato Kontrollert av: Sign Merk! Studenter finner sensur i Studentweb. Har du spørsmål om din sensur må du kontakte instituttet ditt. Eksamenskontoret vil ikke kunne svare på slike spørsmål.

MA2401/MA6401 Geometri Side 1 av 9 Oppgave 1 I 1765 oppdaget Euler et teorem vedrørende trekanter innen euklidsk geometri som Euklid hadde oversett. I den matematiske litteraturen er termen Eulerlinjen knyttet til denne oppdagelsen. Gi en kortfattet beskrivelse (uten bevis) av hva Euler oppdaget, gjerne ved hjelp av en figur. Løsning: Gitt trekanten ABC. La O være omsenteret (skjæringspunkt mellom midtnormalene til sidene i ABC), la G være sentroiden (skjæringspunktet mellom medianene i ABC) og la H være ortosenteret til ABC (skjæringspunktet mellom høydene i ABC). Da ligger O, G og H på en rett linje ( Eulerlinjen ) og GH = 2OG (eventuelt OH = 3OG). Se figur 1. Figur 1: Figur som viser Eulerlinjen. Oppgave 2 La G = (P, L) være en hyberbolsk geometri. Hvilke av følgende utsagn er korrekte? (Du trenger ikke begrunne svarene.) (a) Ingen trekanter kan omskrives av en sirkel. (b) Det finnes trekanter som ikke tillater en innskreven sirkel. (c) Dersom to trekanter er formlike, så er de kongruente. (d) Dersom l, m og n er tre distinkte linjer slik at l m og m n, så vil l n.

Side 2 av 9 MA2401/MA6401 Geometri Løsning (a) Ikke korrekt. (b) Ikke korrekt. (c) Korrekt. (d) Ikke korrekt. I de følgende oppgavene, der G = (P, L) er en nøytral geometri, kan man fritt benytte etter behov følgende teoremer og resultater: lineært par-teoremet, tverrstangsteoremet, scalene-ulikheten, ytre-vinkel-teoremet, alternerende-indre-vinkel (AIV) teoremet og likebent-trekant-teoremet. Bruk gjerne figurer for å illustrere resonnementene i besvarelsene til oppgavene. Oppgave 3 I denne oppgaven er G = (P, L) en nøytral geometri. a) La trekantene ABC og DEF stå i følgende forhold til hverandre: AC = DF, ACB = DF E, ABC = DEF. Vis at ABC = DEF. b) La l L, P P, P / l. Vis at det finnes en entydig linje m L slik at P m og m l. c) La l L, P P, P / l. Vis at det finnes n L slik at P n og n l. Løsning: a) Figur 2 viser hva som er antatt likt i trekantene ABC og DEF. Dersom man kan vise at BC = EF, så vil ABC = DEF følge fra SAS. Anta ad absurdum at BC EF. Uten tap av generalitet kan vi anta at BC > EF. Avsett et punkt P på BC slik at CP = EF (linjalpostulatet) og trekk segmentet AP (se skravert segment i figuren). Da er AP C = DEF ifølge SAS, og altså er AP C = DEF. Siden AP C er ytre vinkel til ABP, så er µ( AP C) > µ( ABP ) = µ( ABC) = µ( DEF ). Dette er en motsigelse til AP C = DEF, og altså må BC = EF. Følgelig er ABC = DEF.

MA2401/MA6401 Geometri Side 3 av 9 Figur 2: Figur til oppgave 3 a). b) Vi viser først eksistensen av m. La Q og Q være to distinkte punkter på l som vist i figur 3. Det finnes et punkt R på motsatt side av l enn P slik at Q QP = Q QR dette følger av gradskivepostulatet. Velg et punkt P på QR slik at QP = QP (linjalpostulatet). La m = P P, og la {F } = P P l altså er F skjæringspunktet mellom l og P P, som finnes av planseparasjonspostulatet. Dersom Q = F, så er m l siden Q F P og Q F P begge er 90 idet de danner et lineært par. Dersom F QQ (slik som i figuren) så er F QP = F QP ifølge SAS, og altså QF P = QF P. Men da er begge vinklene rette siden de danner et lineært par, og følgelig m l. Tilsvarende resonnerer man dersom F Q Q. Entydighet av m: Anta ad absurdum at det finnes to linjer m og m slik at P m og P m, og slik at m l og m l se figur 4. La F og F være de to fotpunktene, altså skjæringspunktene mellom l og henholdsvis m og m. Da har P F F en ytre vinkel ved F som er rett, dvs 90. Det strider mot ytre-vinkelteoremet, siden P F F er en rett vinkel. Altså er entydigheten av m bevist. c) Nedfell en normal m fra P på l, som vi så at var mulig i b). Konstruer en linje n gjennom P som er normal til m (gradskivepostulatet), som vist i figur 5. Da er n l av AIV.

Side 4 av 9 MA2401/MA6401 Geometri Figur 3: Figur til eksistensbeviset i oppgave 3 b). Figur 5: Figur til oppgave 3 c).

MA2401/MA6401 Geometri Side 5 av 9 Figur 4: Figur til entydighetsbeviset i oppgave 3 b). Oppgave 4 a) Vis at i nøytral geometri så vil en linje l skjære en sirkel γ = C(O, r) i høyst to punkter. b) Vis at dersom linjen l er tangent til sirkelen γ = C(O, r) i punktet P så vil OP l. Løsning: a) La γ = C(O, r) være en sirkel, og la l være en linje. Anta ad absurdum at l skjærer γ i tre distinkte punkter A, B, C. Vi kan uten tap generalitet anta at A B C. Nå er OA = OB = OC = r. Ved likebent-trekant-teoremet anvendt to ganger så er de tre vinklene i figur 6 markert med α like. På samme vis gir to anvendelser av likebent-trekant-teoremet at de tre vinklene i figur 7 markert β er like. Dette medfører α = β. Da må α = 90 = β, siden α og β danner et lineært par. Dette strider mot at det finnes en entydig normal fra O på l. Følgelig kan l skjære γ i høyst to punkter.

Side 6 av 9 MA2401/MA6401 Geometri Figur 6: Figur til oppgave 4a). Figur 7: Figur til oppgave 4a). b) Må vise at OP l. Nedfell en normal fra O til l og kall fotpunktet Q som vist i figur 8. Det er nok å vise at Q = P. Anta ad absurdum P Q. Velg et punkt R på l slik at P Q R og P Q = QR (linjalpostulatet). Da er OP Q = ORQ ved SAS. Da er r = OP = OR, og altså ligger R på γ. Dette er en motsigelse til at P er det eneste punktet som ligger på både l og γ. Følgelig er P = Q, og derfor er l OP. Oppgave 5 La G = (P, L) være en nøytral geometri. Denne oppgaven omhandler to utsagn som er sanne i euklidsk geometri, men ikke nødvendigvis i nøytral geometri, nemlig det euklidske parallellpostulat og Proclusaksiomet: Det euklidske parallellpostulat: dersom P P, l L, P entydig m L slik at P m og m l. / l, så finnes det en Proclusaksiomet: dersom l og l er parallelle linjer og t er en linje slik at t l og t l, så vil t l. a) Vis at det euklidske parallellpostulatet sammen med aksiomene for nøytral geometri medfører at Proclusaksiomet er oppfylt. b) Motsatt, vis at Proclusaksiomet sammen med aksiomene for nøytral geometri medfører at det euklidske parallellpostulatet er oppfylt.

MA2401/MA6401 Geometri Side 7 av 9 Figur 8: Figur til oppgave 4 b). Løsning: a) Anta ad absurdum at t skjærer l i punktet P og at t ikke skjærer l, dvs. at t l. Da er l og t to distinkte linjer gjennom P som er parallelle til l. Dette motsier det euklidske parallellpostulatet, og altså må t l. b) Gitt linjen l og et punkt P slik at P l. Ifølge oppgave 2c) eksisterer det en parallell n til l som går gjennom P. Anta ad absurdum at det finnes en annen linje m som er parallell med l og som går gjennom P se figur 9. Ifølge Proclus-aksiomet så må m skjære l siden n l og m n (siden P m n). Dette strider mot at m er antatt å være parallell med l. Følgelig er n den eneste parallellen til l som går gjennom P, og altså er det euklidske parallellpostulat oppfylt. Oppgave 6 Anta at vinkelsummen til alle trekantene i en nøytral geometri har samme verdi, r. Vis at da må r = 180. Løsning: La ABC være en vilkårlig trekant, og la D være et punkt i det indre av segmentet BC som vist i figur 10. Ifølge hypotesen anvendt på trekantene ABC, ABD og ADC får man: (α 1 + α 2 ) + β + γ = r (1) α 1 + β + δ 1 = r (2) α 2 + δ 2 + γ = r. (3)

Side 8 av 9 MA2401/MA6401 Geometri Figur 9: Figur til oppgave 5 b). Nå er δ 1 + δ 2 = 180 ifølge lineært par-teoremet. Adderer man (2) og (3), får man derfor (α 1 + α 2 ) + β + γ + 180 = 2r. (4) Ved å kombinere (4) med (1), får man at altså må r = 180. r + 180 = 2r,

MA2401/MA6401 Geometri Side 9 av 9 Figur 10: Figur til oppgave 6.