Rozwiązanie

Czy patyk zmieści się w pudełku — zadanie otwarte z przekątną prostopadłościanu

Do weryfikacji

Zadanie otwarte z uzasadnieniem: jak sprawdzić, czy przedmiot zmieści się w pudełku, korzystając z przekątnej.

Zadanie

Pudełko ma kształt prostopadłościanu o wymiarach 6060 cm ×\times 3030 cm ×\times 4040 cm. Czy zmieści się w nim prosty patyk o długości 7070 cm? Uzasadnij odpowiedź.

To typowe zadanie otwarte: samo „tak” nie daje punktów. Punkty są za uzasadnienie.

Dane

WielkośćOznaczenieWartość
Krawędzie pudełkaaa, bb, cc6060 cm, 3030 cm, 4040 cm
Długość patyka—7070 cm

Najdłuższy odcinek, jaki mieści się w prostopadłościanie, to jego przekątna. Patyk zmieści się wtedy i tylko wtedy, gdy jest od niej krótszy.

Rysunek niedostępny.

Rys. Przekątna prostopadłościanu, oznaczona literą d, łączy dwa przeciwległe wierzchołki i przechodzi przez wnętrze bryły. To najdłuższy odcinek, jaki się w niej mieści.

Wzory

Przekątna prostopadłościanu:

d=a2+b2+c2d = \sqrt{a^2 + b^2 + c^2}

Tok rozwiązania

  1. Kwadrat przekątnej: d2=602+302+402=3600+900+1600=6100d^2 = 60^2 + 30^2 + 40^2 = 3600 + 900 + 1600 = 6100
  2. Kwadrat długości patyka: 702=490070^2 = 4900
  3. Porównanie. Skoro 4900<61004900 < 6100, to 70<d70 < d: 702<d2⇒70<d70^2 < d^2 \quad \Rightarrow \quad 70 < d
  4. Patyk jest krótszy od przekątnej, więc zmieści się w pudełku ustawiony wzdłuż przekątnej.

Wynik

Tak, patyk się zmieści. Przekątna pudełka jest dłuższa niż 7070 cm, bo 702=490070^2 = 4900, a d2=6100d^2 = 6100.

Jeśli chcesz podać samą długość przekątnej, oszacuj ją bez kalkulatora:

782=6084792=624178^2 = 6084 \qquad 79^2 = 6241

Skoro 6084<6100<62416084 < 6100 < 6241, to dd jest między 7878 cm a 7979 cm, czyli około 7878 cm.

Jak to zapisać na egzaminie

Wystarczą trzy elementy: wzór na przekątną, obliczenie d2=6100d^2 = 6100 i zdanie porównujące z 702=490070^2 = 4900 wraz z odpowiedzią. Nie musisz wyciągać pierwiastka — porównanie kwadratów jest pełnym uzasadnieniem i szybciej się liczy bez kalkulatora.

Typowy błąd

Porównuj kwadraty, nie przybliżenia. Zaokrąglony pierwiastek w środku rozwiązania zamienia dowód w zgadywanie.

Źle: d=60+30+40=130d = 60 + 30 + 40 = 130 cm (dodane krawędzie zamiast ich kwadratów).

Źle: d=602+302=4500d = \sqrt{60^2 + 30^2} = \sqrt{4500} (to przekątna ściany, a nie bryły — pominięta trzecia krawędź).

Źle: „6100≈78\sqrt{6100} \approx 78, czyli patyk się mieści” bez pokazania, skąd bierze się 7878 — brak uzasadnienia oszacowania.

Dobrze: d2=6100d^2 = 6100, 702=490070^2 = 4900, więc 70<d70 < d i patyk się mieści.

Źródło

Podstawa programowa kształcenia ogólnego z matematyki — szkoła podstawowa, klasy IV–VIII · Rozporządzenie MEN z 14 lutego 2017 r. (Dz.U. 2017 poz. 356), zm. Dz.U. 2024 poz. 996 — geometria przestrzenna, szacowanie · publikacja 2024-06-28 · Dokument źródłowy

Stan: do weryfikacji

Sprawdź, czy pamiętasz wzory

Najpierw przypomnij sobie odpowiedź, a dopiero potem odwróć kartę.

No cards available in this deck.

Ćwicz w zestawie