Hoeken en afstanden > Van 3D naar 2D
123456Van 3D naar 2D

Antwoorden van de opgaven

Opgave V1
a

In de richting `vec(AD)` .

b

Vanuit het middelpunt van de cirkel loodrecht op de zijden.

c

Bijvoorbeeld de driehoek met hoekpunten de top `T` , het midden van `BC` en het midden van `AD` .

Opgave 1
a

Het probleem wordt dan tweedimensionaal.

b

Bekijk het zijvlak `BCT` met `Q` het midden van `BC` . In `Delta BQT` geldt `QT = sqrt(20^2 - 10^2) = sqrt(300)` .

c

Omdat `|TM| =|TS|-|MS|= sqrt((sqrt(300))^2-10^2) -r= sqrt(200)-r` .

d

Omdat `/_MTR=/_QTS` en `/_MRT=/_QST` , dus alle hoeken zijn gelijk.

e

Vanwege de gelijkvormigheid van de driehoeken `QST` en `MRT` is: `r/10 = (sqrt(200) - r)/(sqrt(300))` . Hieruit volgt `r ~~ 5,18` .

Opgave 2

Je weet dat `cos(/_Q)=|QT|/|QS|=10/sqrt(300)=1/sqrt(3)` , dus `/_Q~~54,74` .

Tevens is `/_MQS=1/2/_Q` , en `tan(/_MQS)=|MS|/|QS|=r/10` .

Dus `r=10*tan(1/2/_Q)~~5,18` .

Opgave 3
a

Je krijgt zo een tweedimensionale voorstelling van de afstand tussen de bol en de ribben.

b

Teken driehoek `ACT` met de juiste afmetingen met hoogtelijn `TS` er in.
Het middelpunt `M` ligt `~~5,18` cm boven `S` .

c

Teken een lijn door `M` en bijvoorbeeld loodrecht op `AT` .
Deze lijn snijdt de cirkel in `K` en `AT` in `L` .
Je moet dan `|KL| = |ML| - |MK| ~~ |ML| - 5,18` berekenen.

d

Zie de figuur bij c.

Je ziet dat driehoeken `MLT` en `AST` gelijkvormig zijn. Dus je kunt zeggen `|ML|/|MT|=|AS|/|ST|` .

Je weet dat `|AT|=20` en `|AS|=sqrt(200)` . Je weet ook dat `|MT|=sqrt(200)-r` en je hebt al eerder berekend dat `r~~5,18` .

Invullen levert  `(|ML|)/(sqrt(200)-5,18)=sqrt(200)/20` , waaruit volgt `|ML| ~~ 6,34` en `|KL| ~~ 1,16` .

Opgave 4
a
b

Zie de figuren bij a.

c

Zie de figuur bij het antwoord op deelvraag b.

Je weet algauw dat `|TS|=sqrt(6^2-3,6^2)=4,8` . Je ziet ook dat driehoek `SBT` gelijkvormig is met driehoek `YBL` . Zo kan je met `|BS|/|TS|=|BY|/|LY|` achterhalen dat `|LY|=3,6/4,8*2,5=1,875` . Tot slot kan je de breedte van de kamer bepalen met `|XY|=7,2-2*|LY|=3,45` .

d

Zie de figuur bij het antwoord op b.

Je weet al dat `|TS|=sqrt(6^2-3,6^2)=4,8` . Je ziet ook dat driehoek `SRT` gelijkvormig is met driehoek `ZRN` . Zo kan je met `|RS|/|TS|=|RZ|/|NZ|` achterhalen dat `|RZ|=10/4,8*2,5~~5,21` . Tot slot kan je de breedte van de kamer bepalen met `|SZ|=10-|RZ|=4,79` .

Opgave 5
a

Op de uitslag heeft driehoek `ABT` een grondvlak `|AB|` met een geschaalde breedte van `3,6` cm en hoogte van `3` cm. `|BC|` is geschaald `5` cm, enzovoorts.

b

Oppervlakte driehoek `ABT=1/2*7,2*4,8=17,28` .

Oppervlakte driehoek `BCT=1/2*10*6=30` .

Nou is `|TC|=sqrt(10^2+6^2)=sqrt(136)` , dus de hoogte van driehoek `CDT` is `sqrt(136-3,6^2)=sqrt(123,04)` .

De oppervlakte driehoek `CDT=1/2*sqrt(123,04)*7,2~~39,93` .

De oppervlakte van het dak is dus `17,28+2*30+39,93=117,21` m².

Opgave 6
a

Je ziet algauw dat `|AC|=sqrt(10^2+10^2)=sqrt(200)=10sqrt(2)` . Met de top `T` op `x=0` liggen `A` en `B` daar `1/2|AC|` aan weerszijden van op de `x` -as, dus `A=(text(-)5sqrt(2),0)` en `C=(5sqrt(2),0)` .

b

`CT` heeft de vergelijking `y=text(-)(2sqrt(2))/5x+4` . De middelloodlijn van `CT` heeft richtingscoëfficiënt `(5sqrt(2))/4` , en gaat door `((5sqrt(2))/2, 2)` .

Zo kom je op de vergelijking voor de middelloodlijn: `y=(5sqrt(2))/4x-4,25` .

c

`x=0` invullen in de vergelijking voor de middelloodlijn geeft `y=text(-)4,25` . Dus `M=(0; text(-)4,25)` .

d

De straal is de afstand `|MT|=4+4,25=8,25` .

Opgave 7

De hoek die je wilt berekenen staat loodrecht op lijn `MC` . Voor hoek `alpha` die lijn `MC` maakt met de `x` -as geldt `tan(alpha)=text(-)4,25/(5sqrt(2))` . Hieruit volgt `alpha~~text(-)31^@` .

De hoek die de cirkelboog met de `x` -as maakt is `text(-)31^@+90^@=59^@` .

Opgave 8
a

In beide driehoeken is `/_T` hetzelfde, en er zit een rechte hoek in, dus de derde hoek is bij beiden meteen ook gelijk. Dus de driehoeken zijn gelijkvormig.

b

De verhouding die je bekijkt is `|TC|/|TO|=|TM|/|TS|` .

Je weet dat `|TO|=4` . Verder is:

`|TC|=sqrt((5sqrt(2))^2+4^2)=sqrt(66)`

`|TS|=1/2 |TC|=1/2 sqrt(66)`

Dus `|TM|=|TC|/|TO|*|TS|=sqrt(66)/4*1/2sqrt(66)=66/8=8,25` .

Opgave 9
a

Maak een hulplijn in het verlengde van `BC` . Maak op deze hulplijn een loodlijn door `G` , en noem het snijpunt `S` . Je hebt nu twee rechthoekige driehoeken `CSG` en `BSG` .

Allereerst bekijk je driehoek `CSG` . Hierbij is `|CS|=1,5` , en dus is `|GS|=sqrt(6^2-1,5^2)=sqrt(33,75)` .

In driehoek `BSG` zie je dat `|BS|=2,5` , dus `|BG|=sqrt(2,5^2+33,75)=sqrt(40)=2sqrt(10)` .

b

Bekijk doorsnede `ADGF` . Hierbij is `|AF|=|BG|=2sqrt(10)` . Verder doe je hetzelfde als bij a: je maakt een hulplijn in het verlengde van `AD` , je zet hier een loodlijn op door `G` en je noemt het snijpunt `P` .

Dan is `|GP|=sqrt(40-1,5^2)=sqrt(37,75)` , en `|AG|=sqrt(37,75+2,5^2)=sqrt(44)=2sqrt(11)` .

c

Door gelijkvormigheid is `|BE|=|BG|=2sqrt(10)` .

Cosinusregel: `40=16+36-2*4*6*cos(/_BAE)` , ofwel `cos(/_BAE)=1/4` en `/_BAE~~75,52^@` .

d

In driehoek `AGC` heb je al bepaald dat `|AG|=2sqrt(11)` .
Je weet dat `|GC|=6` . Verder is `|AC|=sqrt(4^2+1^2)=sqrt(17)` .
Voor `/_AGC` gebruik je weer de cosinusregel:

`17=44+36-2*2sqrt(11)*6*cos(/_AGC)` , ofwel `cos(/_AGC)=63/(24sqrt(11))` , en dus `/_AGC~~37,68^@` .

Opgave 10

Er is een snelle en intuïtieve manier om dit aan te tonen. Neem alle zijvlakken `ABFE` , `BCGF` , etc., en leg deze direct naast elkaar. De vorm die je krijgt is een parallellogram.

Trek nu een lijn op willekeurige hoogte `x` tussen de onderste lijn en bovenste lijn van het parallellogram. De lengte van deze lijn is gelijk aan de omtrek van de doorsnede. Het spreekt vanzelf dat deze lijn altijd dezelfde lengte heeft.

Opgave 11
a

De richtingscoëfficiënt van `BC` is `text(-)1/2` , en het snijpunt met de `y` -as is `(0, 4)` .
Zo is `BC` : `y=text(-)1/2x+4` .

De richtingscoëfficiënt van de middelloodlijn is `2` , en hij gaat door het punt `(4, 2)` . De vergelijking van de middelloodlijn is dus `y=2x-6` .

b

Het snijpunt van de middelloodlijn met de `x` -as is `(3, 0)` , en dat is het middelpunt van de cirkel. De straal is dus `8-3=5` .

Opgave 12
a

Bekijk in het `Oxy` -stelsel alleen de rechter cirkel. Trek een lijn op hoogte `y=4` . Deze lijn snijdt de cirkel in `C` , en ook in `S(6, 4)` .

Trek nu een lijn loodrecht op de `x` -as, door `S` . Het snijpunt van deze lijn met de `x` -as is `P(6, 0)` . Je ziet nu dat het gevraagde vloeroppervlak gelijk is aan `2*6*12=144` m².

b

Bekijk eerst de rechter cirkel. Noem de hoek die de cirkel maakt met de `y` -as `/_C` . Dan is de hoek die de twee cirkels in `C` met elkaar maken `2 * /_C` .

Nu is `/_C` gelijk aan de hoek die lijn `CM_2` maakt met de `x` -as, want de raaklijn door `C` staat loodrecht op `CM_2` . Dus `tan(/_C)=4/3` , en `/_C~~53,13^@` .

De hoek die de twee cirkels met elkaar maken in `C` is dus `106,26^@` .

Opgave 13

Er zijn twee opties om een zo groot mogelijk schilderij de bestelbus in te krijgen: diagonaal liggend, of diagonaal staand. Je bekijkt welke van de twee een grotere oppervlakte zou hebben.

Een diagonaal liggend schilderij heeft een lengte `sqrt(2^2+1,3^2)=sqrt(5,69)` en breedte `1,6` , dus een oppervlakte van `1,6*sqrt(5,69)~~3,8` m².

Een diagonaal staand schilderij heeft lengte `sqrt(2^2+1,6^2)=sqrt(6,56)` en breedte `1,3` , dus een oppervlakte van `1,3*sqrt(6,56)~~3,3` m².

Het grootste schilderij dat erin past heeft dus een oppervlakte van ongeveer `3,8` m².

Opgave 14
a

Dit los je op door driehoek `EGH` te bekijken en de cosinusregel te gebruiken.

In vierhoeken `ADHE` en `CDHG` kun je `|EH|` en `|HG|` bepalen: `|EH|=|HG|=sqrt(4^2+3^2)=5` . Verder is `|EG|=|AC|=sqrt(4^2+4^2)=sqrt(32)` .

Nu is `32=25+25-2*5*5*cos(/_EHG)` , ofwel `cos(/_EHG)=18/50` en dus is `/_EHG~~68,90^@` .

b

Schets driehoek `EGH` , met de hoogtelijn door `G` . Noem het snijpunt van `EH` en de hoogtelijn `S` . Uit het antwoord bij a weet je `/_H~~68,90^@` , en `|HG|=5` .

`sin(/_H)=|GS|/|HG|` geeft `|GS|=5*sin(/_H)~~4,66` .

Opgave 15
a

Middelpunt `M(0, 9)` en de straal is `3` . Dus de vergelijking is `x^2+(y-9)^2=9` .

b

Maak een schets van de situatie. `B` is op een hoogte van `8` dm boven de grond. Trek een lijn loodrecht op `MD` door `B` , en noem het snijpunt `S` . Dan is `|MS|=1` , en `|BS|=sqrt(9^2-1^2)~~8,94` dm.

c

Maak een schets van de situatie. De afstand van `B` tot `PD` is zo groot mogelijk als `BM` loodrecht op `PD` staat. Trek een lijn loodrecht op het verlengde van `AP` door `B` . Noem het snijpunt `R` .

Dan is `|BR|=9` , en `|AR|=sqrt(18^2-9^2)=9sqrt(3)` . Je ziet dan dat `|PA|=9sqrt(3)-9~~6,59` dm.

(bron: examen havo wiskunde B1,2 in 1999, tweede tijdvak)

Opgave 16
a

Maak een schets van de situatie (foto 4) waarin `AC` een rechte lijn is. Trek ook een loodrechte lijn op de muur door het punt `A` . Het snijpunt van deze lijn met de muur noem je `S` . Je weet dat `|BS|=280-250=30` cm en `|CS|=120` cm.

Er geldt `|AS|=sqrt(100^2-30^2)=sqrt(9100)` en daarmee is `|AC|=sqrt(9100+120^2)~~153,30` cm.

b

Noem de hoek van de cirkelboog die `A` aflegt `alpha` . Dan is `cos(180^@-alpha)=30/100` , dus `alpha~~107,46^@` .

De lengte van de cirkelboog is dan `(pi*alpha*|AB|)/180~~187,55` cm.

c

Maak een schets van de situatie. Trek een loodrechte lijn op de muur door `A` . Noem het snijpunt van deze lijn met de muur `P` . Dan is `|BP|=20` cm en `|AP|=sqrt(100^2-20^2)~~97,98` cm.

d

Maak een schets van de situatie. Trek een loodlijn op `AB` door `C` , en noem het snijpunt `Q` . Dan is `|CQ|=a` , en in driehoek `BCQ` is  `sin(beta)=a/90` , en dus is `a=90sin(beta)` .

e

`a=90sin(beta)` , dus `sin(beta)=45/90=1/2` , en `beta=30^@` .

Noem de afstand van punt `A` tot de muur `b` . Dan is `sin(beta)=b/|AB|` , en dus `b=100*1/2=50` cm.

(bron: examen havo wiskunde B1,2 in 1994, tweede tijdvak)

Opgave 17
a

Het midden van `EF` is punt `S` . `Delta PSQ` is rechthoekig met rechthoekszijden `|PS| = 3` en `|SG|=sqrt(3^2+6^2)=sqrt(45)` . Dus `|PG| = sqrt(3^2+45)~~7,3` .

b

Je bekijkt de vierhoek `BGQP` . Deze vierhoek is een gelijkbenig trapezium. Verder is:

`|BG|=sqrt(6^2+6^2)=6sqrt(2)` en `|PQ|=|PB|=|QG|=sqrt(3^2+3^2)=3sqrt(2)` .

Trek een loodlijn op `BG` door `P` . Noem het snijpunt `S` . Dan is `|BS|=(3sqrt(2))/2` . In driehoek `PBS` is `sin(/_BPS)=|BS|/|PB|=1/2` , dus `/_BPS=30^@` .

En dus `/_BPQ=30+90=120^@` .

c

`P(0, 3)` en `Q(6, 3)` . Het midden van `CD` is `T(6, 0)` .

Teken een lijn door `T` en loodrecht op `PQ` , het snijpunt is `U` .

`TU` is het gevraagde lijnstuk.

d

Zie de figuur in het antwoord bij c.
`PQ` : `y = x + 3` en `TU` : `y = text(-)x + 6` .
Snijpunt `U` is `(1,5; 4,5)` .
De gevraagde lengte is `|TU|=sqrt(4,5^2+4,5^2)~~6,4` .

e

Het middelpunt van de cirkel is het snijpunt van de middelloodlijnen van `PQ` en `QR` . De middelloodlijn van `PQ` heeft de vergelijking `y=text(-)x+6` . De middelloodlijn van `QR` heeft de vergelijking `x=4,5` . Middelpunt `M` heeft dus de coördinaten `(4,5; 1,5)` .

De straal van de cirkel is `|PM|=sqrt(1,5^2+4,5^2)=sqrt(22,5)` .

De vergelijking van de cirkel is dus `(x-4,5)^2+(y-1,5)^2=22,5` .

f

Bekijk driehoek `PQM` . Hierin is `|PQ|=3sqrt(2)` , en `|PM|=|QM|=sqrt(22,5)` .

Cosinusregel `|PQ|^2=|PM|^2+|QM|^2-2*|PM|*|QM|*cos(/_M)` geeft `cos(/_M)=27/45=3/5` .

Zo vind je `/_M~~53,13^@` en de cirkelbooglengte tussen `P` en `Q` is dus `(pi*53,13*sqrt(22,5))/180~~4,40` .

(naar: examen havo wiskunde B1,2 in 2000)

Opgave 18
a

Zie de figuur. De afstand tussen `DE` en vierhoek `AGHB` is `sqrt(16^2-5^2)~~15,2` cm.

b

Zie de figuur. Voor de hoek `/_CDK` geldt `10^2=16^2+16^2-2*16*16*cos(/_CDK)` , ofwel `cos(/_CDK)=412/512` . Zo vind je `/_CDK~~36,42^@` .

Eén zo'n doos kan dus `360/36,42~~9,88` keer rond om een volle cirkel te maken. Om de hele kaas in te pakken heb je dus minstens `10` dozen nodig.

c

Om de afstand van `D` naar lijn `CK` te bepalen, moet je eerst de cosinusregel gebruiken om `|CK|` te achterhalen:

`|CK|^2=13^2+13^2-2*13*13*cos(36,42^@)` , dus `|CK|=8,125` .

Zo vind je dat de afstand van `D` naar `CK` is `sqrt(13^2-4,0625^2)~~12,35` .

d

`BHKC` is een gelijkbenig trapezium. Het mooie daaraan is dat als je één hoek weet, je meteen ook alle andere hoeken weet.

In dit trapezium zijn `|BH|=10` , `|CK|=8,125` , en `|BC|=|HK|=3sqrt(2)` . Trek een lijn vanuit `C` loodrecht op `BH` , en noem het snijpunt `S` . Dan is `|BS|=0,9375` , en `cos(/_B)=0,9375/(3sqrt(2))` , dus `/_B~~77^@` . Hiermee is ook `/_H=77^@` , en daarbij `/_C=/_K=180^@-77^@=103^@` .

(bron: examen havo wiskunde B1,2 in 2001, tweede tijdvak)

Opgave 19
a

Afgerond `57` cm.

b

`x^2+y^2=6800`

c

Afgerond `144` cm.

d

Ongeveer `75^@` .

(naar: examen wiskunde B1,2 in 2000)

Opgave 20
a

`|TU|=4sqrt(2)`

b

`/_AMF=109,5^@`

c

`2sqrt(6)`

d

Ongeveer `9,36` .

verder | terug