Guide til TI-Nspire CAS

Rumgeometri

Vektorer i rummet: længde, afstand og vinkel

I rummet har vektorer tre koordinater, men du regner med dem på samme måde som i planen.

Længde

∣a⃗∣=a12+a22+a32|\vec{a}|=\sqrt{a_1^2+a_2^2+a_3^2}

Vinkel

cos⁡v=a⃗⋅b⃗∣a⃗∣⋅∣b⃗∣\cos v=\frac{\vec{a}\cdot\vec{b}}{|\vec{a}|\cdot|\vec{b}|}

Eksempel

A(1, 2, 0), B(4, 0, 3) og C(3, 4, 2). Find |AB| og vinklen mellem AB og AC.

|AB| ≈ 4,69 og vinklen ≈ 60,50°

Sådan gør du i TI-Nspire CAS

  1. Åbn en Lommeregner side

    Opret et nyt dokument med ctrl + N og vælg Tilføj Lommeregner.

    TI-Nspire tom Lommeregner side
  2. Find vektorerne

    Træk startpunktet fra slutpunktet. Gem dem med :=, så du kan genbruge dem.

    ab:=[4,0,3]-[1,2,0]
    ac:=[3,4,2]-[1,2,0]
    → [3,-2,3]
    → [2,2,2]
    
    TI-Nspire vektorerne AB og AC i rummet
  3. Længde og afstand

    norm giver længden og dermed afstanden mellem A og B.

    norm(ab)
      (ctrl+enter)
    → sqrt(22)
    → 4.69042
    
    TI-Nspire længden af AB = √22 ≈ 4,69042
  4. Vinkel mellem vektorerne

    Brug formlen med dotP og norm i grader.

    arccos(dotP(ab,ac)/(norm(ab)*norm(ac)))
    → 60.5038
    
    TI-Nspire vinklen mellem AB og AC = 60,5038 grader
  5. Husk at slette variablerne

    Slet ab og ac med DelVar, når du er færdig med opgaven.

Krydsprodukt og planens ligning

Krydsproduktet af to vektorer står vinkelret på dem begge. Derfor bruger du det til at finde en normalvektor og opstille en plans ligning.

Plan

a(x−x0)+b(y−y0)+c(z−z0)=0a(x-x_0)+b(y-y_0)+c(z-z_0)=0

Areal

T=12∣a⃗×b⃗∣T=\frac12|\vec{a}\times\vec{b}|

Illustration af krydsproduktet a × b som vektor vinkelret på a og b

Eksempel

Find en ligning for planen gennem A(1, 2, 0), B(4, 0, 3) og C(3, 4, 2).

x − z − 1 = 0

Sådan gør du i TI-Nspire CAS

  1. Åbn en Lommeregner side

    Opret et nyt dokument med ctrl + N og vælg Tilføj Lommeregner.

    TI-Nspire tom Lommeregner side
  2. Beregn krydsproduktet

    crossP giver en normalvektor til planen.

    crossP([3,-2,3],[2,2,2])
    → [-10,0,10]
    
    TI-Nspire crossP der giver normalvektoren [−10, 0, 10]
  3. Opstil planens ligning

    Brug normalvektoren og punktet A. Du må gerne dividere med 10 eller −10 for at få pænere tal.

    expand(-10*(x-1)+0*(y-2)+10*(z-0))
    → -10*x+10*z+10
    
    TI-Nspire planens ligning −10x + 10z + 10
  4. Areal af trekant ABC

    Det halve af krydsproduktets længde.

    1/2*norm(crossP([3,-2,3],[2,2,2]))
    → 5*sqrt(2)
    
    TI-Nspire areal af trekant 5√2

Linjer, skæringspunkter og afstande

En linje i rummet skrives med en parameterfremstilling. Du kan finde, hvor den skærer en plan, og hvor langt et punkt er fra planen.

Linje

(xyz)=(x0y0z0)+t(r1r2r3)\begin{pmatrix}x\\y\\z\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}x_0\\y_0\\z_0\end{pmatrix}+t\begin{pmatrix}r_1\\r_2\\r_3\end{pmatrix}

Afstand

dist=∣ax1+by1+cz1+d∣a2+b2+c2\text{dist}=\frac{|ax_1+by_1+cz_1+d|}{\sqrt{a^2+b^2+c^2}}

Vinkel linje/plan

sin⁡v=∣r⃗⋅n⃗∣∣r⃗∣⋅∣n⃗∣\sin v=\frac{|\vec{r}\cdot\vec{n}|}{|\vec{r}|\cdot|\vec{n}|}

Eksempel

Linjen l går gennem (1, 0, 2) med retningsvektor (2, 1, −1). Find skæringspunktet med planen x − z − 1 = 0.

(7/3, 2/3, 4/3)

Sådan gør du i TI-Nspire CAS

  1. Åbn en Lommeregner side

    Opret et nyt dokument med ctrl + N og vælg Tilføj Lommeregner.

    TI-Nspire tom Lommeregner side
  2. Indsæt linjen i planens ligning

    Indsæt x = 1 + 2t, y = t og z = 2 − t i planens ligning og løs for t.

    solve((1+2*t)-(2-t)-1=0, t)
    → t = 2/3
    
    TI-Nspire solve der giver t = 2/3
  3. Find punktet

    Sæt t ind i parameterfremstillingen.

    [1,0,2]+2/3*[2,1,-1]
    → [7/3,2/3,4/3]
    
    TI-Nspire skæringspunktet (7/3, 2/3, 4/3)
  4. Afstand fra punkt til plan

    Indsæt punktet P(5, 5, 5) i afstandsformlen.

    abs(5-5-1)/sqrt(1^2+0^2+(-1)^2)
    → sqrt(2)/2
    
    TI-Nspire afstand fra punkt til plan √2/2
  5. Vinkel mellem linje og plan

    Brug arcsin, da vinklen måles mellem linjen og planen.

    arcsin(abs(dotP([2,1,-1],[1,0,-1]))/(norm([2,1,-1])*norm([1,0,-1])))
    → 60.
    
    TI-Nspire vinkel mellem linje og plan 60 grader

Kuglens ligning og tangentplan

En kugle med centrum C og radius r har ligningen (x − x₀)² + (y − y₀)² + (z − z₀)² = r². Tangentplanen i et punkt har CP som normalvektor.

Kugle

(x−x0)2+(y−y0)2+(z−z0)2=r2(x-x_0)^2+(y-y_0)^2+(z-z_0)^2=r^2

Eksempel

Kuglen har centrum C(1, −2, 3) og radius 3. Find tangentplanen i Q(3, −1, 5).

2x + y + 2z − 15 = 0

Sådan gør du i TI-Nspire CAS

  1. Åbn en Lommeregner side

    Opret et nyt dokument med ctrl + N og vælg Tilføj Lommeregner.

    TI-Nspire tom Lommeregner side
  2. Tjek at punktet ligger på kuglen

    Indsæt punktet i venstresiden. Giver det r² = 9, ligger punktet på kuglen.

    (3-1)^2+(-1+2)^2+(5-3)^2
    → 9
    
    TI-Nspire tjek af punkt på kugle giver 9
  3. Opstil tangentplanen

    Normalvektoren er CQ = Q − C.

    [3,-1,5]-[1,-2,3]
    expand(2*(x-3)+1*(y+1)+2*(z-5))
    → [2,1,2]
    → 2*x+y+2*z-15
    
    TI-Nspire tangentplanen 2x + y + 2z − 15
EKSAMENSOPGAVER

Øv dig på eksamensopgaver

Regn dem selv først — løsningen og svaret kan du afsløre, når du er klar.