Processing math: 100%

28. Vierkantsvergelijkingen

28 Intro

Opgave 1

Intro

Van even grote regelmatige zeshoeken kun je een aaneensluitende tegelvloer maken. Van vierkante tegels en van regelmatige driehoekige tegels natuurlijk ook. Maar je kunt ook een 'gemengde' tegelvloer maken van driehoekige en vierkante tegels door elkaar. Kijk maar in het plaatje.

Ontwerp een gemengde tegelvloer. Je kunt de applet Archimedische vlakvullingen van het Freudenthal Instituut gebruiken. Spoor in jouw ontwerp de symmetrieassen en de draaipunten op.

 

Opgave 2

Intro


Rond 1975 maakte de Britse wis- en natuurkundige Roger Penrose naam met aaneensluitende tegelvloeren waarin geen enkele symmetrie voorkwam. Deze Penrose-betegelingen bestaan slechts uit twee soorten tegels: vliegers en pijlen.

Maak met de vliegers en pijlen op je werkblad een Penrose-betegeling. Je mag samenwerken met klasgenoten.

 

 

De tegels die je hebt gebruikt voor de Penrosebetegeling, worden gemaakt op basis van de regelmatige vijfhoek en zijn diagonalen. Zie figuur hoe dat gaat.
Zowel de vlieger als de pijl zijn opgebouwd uit bijzondere gelijkbenige driehoeken. Voor deze driehoeken geldt namelijk dat de verhouding tussen een been en de basis gelijk is aan 12+125. Het getal 12+125 is een bijzonder verhoudingsgetal dat veel voorkomt in de (bouw)kunst en de natuur en een grootse rol speelt in de wiskunde. Het is namelijk het verhoudingsgetal dat hoort bij de gulden snede. We noemen 12+125 daarom het gulden getal en noteren het kort als φ (spreek uit 'fie'). Verderop in het hoofdstuk komen we terug op het gulden getal.

 

 

 

Het Parthenon

De gulden snede wordt gezien als een "mooie" verhouding. Daarom wordt de gulden snede veel gebruikt in de architectuur. Zo is deze verhouding terug te vinden in piramides en in het Parthenon. Ook in schilderijen kom je de gulden snede tegen. Zo wordt de horizon vaak niet in het midden maar op gulden snede hoogte geschilderd.

 

 

 

 

 

 

Wil je experimenteren met Penrose-betegelingen, kijk dan eens naar de applet
Spelen met Penrose van School of Computer Science, University of Waterloo.

28.1 Terugblikken

Opgave 3

Terugblikken

Probeer alle oplossingen van de volgende vergelijkingen te vinden. Soms moet je
dat doen door gewoonweg te proberen, soms heb je ook een methode gehad
om de oplossingen te vinden. (Niet elke vergelijking heeft oplossingen.)

a. \(2x=7\)

b. \(2x+7=4x+1\)

c. \(x^2=16\) (twee antwoorden!)

d.
\((x+6)^2=16\)
\(x+6=...\)    of     \(x+6=...\)
\(x=...\)    of     \(x=...\)

e. \(x^2=‐16\)

f. \(x^2=7\)

g. \((x+5)^2=7\)

h. \(x^2=x\)

i. \(x^2=‐x\)

j. \(x^2=2x\)

k. \(\frac{1}{x}=\frac{1}{7}\)

l. \(\frac{1}{x+1}=\frac{1}{7}\)

m. \(\frac{1}{x}=\frac{2}{7}\)

n. \(\frac{1}{x}=7\)

o. \(\frac{2}{x}=7\)

p. \(\frac{2}{x}=\frac{4}{7}\)

q. \(\sqrt{x}=7\)

r. \(\sqrt{x}=‐7\)

s. \(\sqrt{x+1}=7\)

t. \(\frac{1}{x^2}=7\)

 

Opgave 4

Terugblikken

De vergelijking\( (x+6)^2=16\) uit opgave 3d kun je zonder haakjes schrijven en op \(0\) herleiden.

a. Doe dat.

Als je het goed gedaan hebt, krijg je de vergelijking: \(x^2+12x+20=0\).
In 19 - Ontbinden heb je vergelijkingen van deze vorm opgelost door ze te ontbinden, dat wil zeggen door ze als een product te schrijven. Daarbij maak je een plaatje.

 

b. Neem over en vul in.
\(x^2+12x+20=(........)(........)\)

c. Voor welke \(x\) is \(x^2+12x+20=0\)?

 

Opgave 5

Terugblikken

Om \(x^2+5x−24\) te ontbinden, maak je een plaatje. Je zoekt twee getallen waarvan het product \(‐24\) is en de som (de twee getallen opgeteld) \(5\).

a. Maak het onderstaande lijstje van paren gehele getallen met product \(‐24\) af.
\(1⋅‐24=‐24\)
\(2⋅‐12=‐24\)
\(............\)

b. Ontbind \(x^2+5x−24\) en los op: \(x^2+5x−24=0\).

 

Opgave 6

Terugblikken

Los de volgende vergelijkingen op door ontbinden. Teken eventueel plaatjes op klad.

a. \(x^2+3x−4=0\)

b. \(x^2+2x−24=0\)

c. \(x^2+10x+24=0\)

d. \(x^2+4x=0\)

 

Opgave 7

Terugblikken


Los de volgende vergelijkingen op door ontbinden. Herleid eerst op \(0\). Soms
moet je eerst (zoals bijvoorbeeld bij de derde vraag) nog een factor buiten
haakjes brengen of er door delen.

a. \(x^2+2x=48\)

b. \(x^2=2x\)

c.
\(2x^2+4x−6=0\)
\(2(x^2+.............)=0\)

d. \(‐x^2+4=‐60\)

e. \(3x^2=15x+150\)

f. \((x−1)(x+3)=117\)

(hint: Werk eerst de haakjes weg.)

g. \(x^3+2x^2−3x=0\)

h. \(x^5=4x^4\)

i. \((x+1)^2=x+3\)

j. \(x^4+4x^3+4x^2=0\)

 

28.2 Kwadraatafsplitsen

Opgave 8

In opgave 3g heb je de vergelijking (x+5)2=7 opgelost. De oplossingen zijn 5+7 en 57. Als je de haakjes in de vergelijking wegwerkt en op 0 herleidt, vind je: x2+10x+18=0. Deze vergelijking kun je niet oplossen door ontbinden omdat er geen paar gehele getallen te vinden is waarvan het product 18 en de som 10 is. Haakjes wegwerken, werkt hier dus averechts.

Als je de vergelijking x2+10x+18=0 op wilt lossen, moet je proberen de vorm (x+5)2=7 terug te vinden. Hoe je zoiets aanpakt, bekijken we in deze paragraaf.

Kwadraatafsplitsen

De maten (in m) van een L-vormig gazon staan in de figuur.

a. Druk de oppervlakte van de figuur in \(x\) uit.

b. Bereken voor welke \(x\) de oppervlakte van het gazon \(7\) m2 is.

c. En ook voor welke \(x\) de oppervlakte van het gazon \(16\) m2 is.

Er is ook een waarde voor \(x\) zó, dat de oppervlakte van het gazon \(10\) m2 is.
Die waarde van \(x\) kun je niet vinden door de vergelijking \(x^2+6x=10\) op \(0\) te herleiden en te ontbinden.

d. Reken na dat \(‐3+\sqrt{19}\) aan de vergelijking \(x^2+6x=10\) voldoet.

De vraag is: hoe vind je dat getal \(‐3+\sqrt{19}\)?
Dat bekijken we in het volgende.

We vullen het L-vormige gazon aan tot een vierkant gazon.

e. Wat is de oppervlakte van het stuk dat erbij is gekomen?

f. Druk de zijden en daarna de oppervlakte van het grote vierkant in \(x\) uit.

De oppervlakte van de L-vorm is het verschil in oppervlakte van twee vierkanten.

g.
Neem over en vul in.
\(x^2+6x=(x+3)^2−...\)

De vergelijking \(x^2+6x=10\) lossen we nu als volgt op.

\(x^2+6x\) \(=\) \(10\)

x2+6x vervangen door (x+3)2−9

\((x+3)^2−9\) \(=\) \(10\)

PLUS 9

\((x+3)^2\) \(=\) \(19\)

Verder oplossen

\(x=‐3+\sqrt{19}\) of \(x=‐3−\sqrt{19}\)  

 

h. Los op soortgelijke wijze op: \(x^2+6x=11\).

 

Opgave 9

Kwadraatafsplitsen

Bij \(x^2+10x\) kunnen we een plaatje maken. De poten van de L zijn even lang.

a. Hoe lang (uitdrukken in \(x\))?

b. Wat is de oppervlakte van het kleine vierkant waarmee je de L-vorm aanvult tot het grote vierkant?


De L-vorm is het verschil van twee vierkanten: \(x^2+10x=(x+5)^2−25\).
We gebruiken dit bij het oplossen van de vergelijking \(x^2+10x+20=0\).

 

\(x^2+10x+20=0\)

\(x^2+10x\) vervangen door \((x+5)^2−25\)

\((x+5)^2−25+20=0\)

Vereenvoudigen

\((x+5)^2−5=0\)

PLUS 5

\((x+5)^2=5\)  

 

c. Geef de oplossingen van de vergelijking \(x^2+10x+20=0\).

d. Schrijf de vergelijking \(x^2+10x+20=0\) in de vorm \((x+5)^2=.....\).

e. Geef de oplossingen van de vergelijking \(x^2+10x−12=0\).

 

Opgave 10

Kwadraatafsplitsen

We bekijken de vorm \(x^2+12x\). Denk hier een plaatje bij zoals getekend is.

a. Neem over en vul in: \(x^2+12x=(x+.....)^2−.....\).

b. Los op: \(x^2+12x=4\).

c. Los op: \(x^2+12x+4=0\).

We hebben steeds de oppervlakte van een L-vorm geschreven als het verschil in oppervlakte van twee vierkanten, bijvoorbeeld \(x^2+10x=(x+5)^2−25\).
We gebruiken dit bij het oplossen van vergelijkingen.

 

We hebben steeds de oppervlakte van een L-vorm geschreven als het verschil in oppervlakte van twee vierkanten, bijvoorbeeld x2+10x=(x+5)225.
We gebruiken dit bij het oplossen van vergelijkingen.

Voorbeeld
Los op:

x2+10x+12 = 0

x2+10x vervangen door (x+5)225

(x+5)225+12 = 0

Vereenvoudigen

(x+5)213 = 0

PLUS 13

(x+5)2 = 13  
x=5+13 of x=513  

 


x2+10x vervangen door (x+5)225, noemen we kwadraatafsplitsen

 

Opgave 11

Kwadraatafsplitsen

Splits het kwadraat af. (De eerste is als voorbeeld voorgedaan.)

a. \(x^2−20x=(x−10)^2−100\)

b. \(x^2−7x=(x−3\frac{1}{2})^2−...\)

c. \(x^2−8x\)

d. \(x^2+11x\)

e. \(x^2−21x\)

f.\( x^2+x\)

g. \(x^2−x\)

 

28.3 Vierkantsvergelijking oplossen

Voorbeelden

Drie voorbeelden

Voorbeeld 1
Los op:

x2+3x = 7x+10

op 0 herleiden

x24x10 = 0

kwadraatafsplitsen

(x2)2410 = 0

PLUS 14

(x2)2 = 14  
x=2+14 of x=214  


Voorbeeld 2
Los op:

2x2+12x = 10x20

op 0 herleiden

2x2+2x+20 = 0

delen door 2

x2+x+10 = 0

kwadraatafsplitsen

(x+12)214+10 =

0

MIN934
(x+12)2 = 934

De vergelijking heeft geen oplossingen, want voor elke x geldt: (x+12)20!


Voorbeeld 3
Los op:

(x+1)2 = 2x2(x+3)

haakjes wegwerken

x2+2x+1 = 2x2x3

op 0 herleiden

0 = x23x4

kwadraatafsplitsen

(x112)22144 = 0

PLUS 614

(x112)2 = 614=254  
x112=254=52=212 of x112=212  
x=4 of x=1  

Vanaf de derde regel had je ook zo verder kunnen gaan:

(x4)(x+1) = 0

verder oplossen

x=4    of x=1  

Opgave 12

Vierkantsvergelijking oplossen


Los de volgende vergelijkingen op.

a. \(‐x^2+3x=4x−5\)

b. \(2x^2=4x+6\)

c. \((x+1)^2=‐(x+2)+7\)

d. \(x^2+5x+3=0\)

e. \(3x^2+6x+9=0\)

f. \(‐2x^2−4x=20\)

g. \((2x)^2=4x−1\)

 

28.4 Kruislings vermeningvuldigen

Opgave 13

Als je twee repen chocolade met drie man deelt, krijgt elk 23 reep, dus 233=2.


Als je een breuk met de noemer vermenigvuldigt, krijg je de teller.


Dus:

1733=17

7x+1(x+1)=7

Kruislings vermenigvuldigen

Neem over en vul de uitkomst in.

a. \(\frac{2x+1}{x}⋅x=......\)

b. \(\frac{3}{2x+3}⋅(2x+3)=.....\)

 

Opgave 14

Kruislings vermenigvuldigen

Los de volgende vergelijkingen op.

a. \(\frac{2x+1}{x}=3\)

(hint: Vermenigvuldig beide kanten met \(x\).)

b. \(\frac{2x+3}{x+1}=4\)

c. \(\frac{x^2+1}{x^2−2}=2\)

d. \(\frac{x−1}{x}=x+3\)

 

Opgave 15

Voorbeeld
We lossen de volgende vergelijking op:

x+1x = xx+2         

 

MAAL x

x+1 = x2x+2

 

MAAL (x+2)

(x+1)(x+2) = x2

 

HAAKJES WEG

x2+3x+2 = x2

 

MIN x2

3x+2 = 0

 

MIN 2

3x = 2

 

DELEN DOOR 3

x = 23  

 

Om de noemers kwijt te raken, hebben we eerst met x vermenigvuldigd en
daarna met x+2. Het gaat sneller, als je in één keer zowel met x als met
x+2, dus met x(x+2) vermenigvuldigt:

x+1x = xx+2       

 

MAAL x(x+2)

(x+1)(x+2) = x2

 

Dit noemen we kruislings vermenigvuldigen.

 


ab=cd dan:   ad=bc

 

Dit zie je dus in, door beide kanten met bd te vermenigvuldigen.

Dus:

x+1x = xx+2     

 

kruislings vermenigvuldigen

(x+1)(x+2) = x2  
Kruislings vermenigvuldigen

Los ook de volgende vergelijkingen op.
Laat zonodig een \(\sqrt{\space}\)-teken in je antwoord staan.

a. \(\frac{4}{x+1}=\frac{2}{x−1}\)

b. \(\frac{x}{2x+1}=\frac{x+1}{x−1}\)

c. \(\frac{x+1}{x}=\frac{4x}{x+1}\)

d. \(\frac{3}{2x−2}=\frac{1}{1−x}\)


Het is altijd verstandig om de oplossingen die je gevonden hebt te controleren
door in te vullen. Dat is in sommige gevallen niet eenvoudig, zoals bij de
vergelijking in opgave 15b.


Bij de vergelijking in opgave 15d heb je \(x=1\) als oplossing gevonden.

e. Waarom is \(x=1\) geen oplossing van deze vergelijking?

 

  • Noemers mogen niet \(0\) zijn.

  • Door kruislings te vermenigvuldigen werk je noemers weg.

  • De vergelijking na kruislings vermenigvuldigen kan dus getallen als oplossing hebben waarvoor de oorspronkelijke vergelijking geen betekenis heeft.


Ga bij gebroken vergelijkingen daarom na welke getallen een noemer \(0\) maken.
Voor dergelijke getallen heeft de vergelijking geen betekenis. Bij de vergelijking uit opgave 15d is dat \(x=1\).


f. Welke getallen zijn dat bij de vergelijking uit opgave 15b? En bij opgave 15c?

g. Welke waarden voor \(x\) maken een noemer van de vergelijking \(\frac{1}{x^2−x}=\frac{1}{x}\)gelijk aan \(0\)?

h. Los de vergelijking \(\frac{1}{x^2−x}=\frac{1}{x}\) op.

 

 

Opgave 16

Kruislings vermenigvuldigen

In de Intro is de gulden snede genoemd. De gulden snede is een bijzondere verhouding. Voor een lijnstuk dat volgens de gulden snede in twee stukken is verdeeld, geldt:
groot : klein = hele lijnstuk : groot.

Stel dat de lengte van het kleinste stuk 1 is. De lengte van het grootste stuk noemen we \(x\).

a. Laat zien dat geldt: \(\frac{x}{1}=\frac{x+1}{x}\).

De positieve oplossing van deze vergelijking noemen we het gulden getal.

b. Los deze vergelijking op en bepaal zo het gulden getal.

 

28.5 Cirkels

Opgave 17

Cirkels

De heren Kuier en Verstappen wonen allebei aan de Kanaaldijk. Kuier bij hectometerbordje \(6,7\) en Verstappen bij bordje \(11,4\). Bij bordje \(9,6\) staat café ‘t Trefpunt, waar Kuier en Verstappen elkaar regelmatig treffen.

Hoe ver woont Kuier van het café? En hoe ver Verstappen?

 

Opgave 18

Cirkels

a.
Wat is de afstand op de getallenlijn van \(‐5\) en \(‐3\)?
En van \(‐3\) en \(1\)?
En van \(1\) en \(4\)?

b. Welke twee getallen liggen op afstand \(4\) van \(‐3\)?

De afstand van een getal \(x\) tot \(‐3\) op de getallenlijn is groter dan \(2\) en kleiner dan \(5\).

c. Neem de getallenlijn over en kleur het gebied waar \(x\) kan liggen.

Om de afstand van \(‐3\) en \(4\) uit te rekenen, moet je \(‐3\) van \(4\) aftrekken:
\(4−(‐3)=7\). De afstand van \(2\) tot \( \sqrt{5}\) op de getallenlijn is \(\sqrt{5}−2\) en niet
\(2−\sqrt{5}\).

d. Schrijf de afstand van\( \sqrt{5}\) en \(7\), van \( \sqrt{5}\) en \(‐7\) en van \(‐7\) en \( \sqrt{5}\) op.

Om de afstand van \(x\) en \(4\) op de getallenlijn op te schrijven moeten we twee gevallen onderscheiden.

e.
Neem over en vul uitdrukkingen in \(x\) in.
Als \(x>4\), dan is de afstand van \(x\) tot \(4\) .........
Als \(x<4\), dan is de afstand van \(x\) tot \(4\) .........

 


Voor getallen \(a\) en \(b\) op de getallenlijn geldt:
de afstand van \(a\) tot \(b\) is:
\(a−b\) als \(a>b\),
\(b−a\) als \(a<b\).

 

Neem over en vul in.

f.
Als \(x>0\), dan is de afstand van \(x\) tot \(0\) .........
Als \(x<0\), dan is de afstand van \(x\) tot \(0\) .........

 

Opgave 19

Cirkels

In een assenstelsel zijn vijf roosterpunten getekend.

a. Bereken met de stelling van Pythagoras de afstand van \(A\) tot de oorsprong \(O(0,0)\).

b. Laat zien dat \(A\), \(B\), \(C\), \(D\) en \(E\) alle even ver van de oorsprong \(O\) afliggen.

c. Wat krijg je als je alle punten tekent die op afstand \(\sqrt{50}\) van \(O\) afliggen?

 

 

 

 

 

 

Opgave 20

Cirkels

Er zijn vier plaatjes getekend, met telkens een punt \((x,y)\) in een andere positie
ten opzichte van de oorsprong \(O\).

De afstand van \((x,y)\) tot de oorsprong noemen we \(r\). Bij de driehoek linksboven
is \(x\) negatief en \(y\) positief, dus de lengten van de rechthoekszijden zijn: \(‐x\) en \(y\).
Er geldt dus: \((‐x)^2+y^2=r^2\).

a. Schrijf op je werkblad bij de onderste twee plaatjes de lengtes van de
rechthoekszijden. (Dus: \(x\), \(‐x\), \(y\) of \(‐y\)).

b. Leg uit (met de stelling van Pythagoras) dat je in alle vier de gevallen het
verband \(x^2+y^2=r^2\) krijgt.

 

Opgave 21

Cirkels


De cirkel met straal \(r\) en middelpunt \(O\) heeft als vergelijking: \(x^2+y^2=r^2\).

 

Voorbeeld
De punten die afstand \(\sqrt{50}\) tot \(O\) hebben (zie opgave 19) vormen een cirkel met
vergelijking \(x^2+y^2=50\).

 

a. Neem het rooster over en teken \(P(‐2,4)\).

\(C\) is de cirkel met vergelijking \(x^2+y^2=20\).

b. Laat zien dat \(P\) aan de vergelijking van \(C\) voldoet.
Wat is de straal van \(C\)?

c. Teken de cirkel.

d. Bereken de coördinaten van de snijpunten van \(C\) met de \(x\)-as.

 

 

Opgave 22

Cirkels

a.
Neem het rooster over en teken twee cirkels met \(O\) als middelpunt. Het punt \((2,2)\) ligt op de ene cirkel en \((‐3,4)\) op de andere.

b. Geef van beide cirkels een vergelijking.

 

 

 

 

 

 

Opgave 23

Cirkels

\(C\) is de cirkel met vergelijking \(x^2+y^2=25\).

a. Wat is de straal van \(C\)?

b. Neem het rooster over en teken \(C\).

c. Geef zes roosterpunten die op \(C\) liggen.

\(k\) is de lijn met vergelijking \(y=x\).

d. Teken \(k\) in het rooster erbij.

e. Bereken de coördinaten van de snijpunten van \(k\) met \(C\).

\(m\) is de lijn met vergelijking \(y=x+1\).

f. Teken \(m\) in het rooster erbij.


De snijpunten van \(m\) en \(C\) kun je zo aflezen. Je kunt ze ook berekenen. Hoe dat
gaat, zie je in het onderstaande voorbeeld.


Voorbeeld
De eerste coördinaat van een snijpunt noemen we \(a\). Omdat het snijpunt op \(m\)
ligt, kunnen we zeggen: de tweede coördinaat is \(a+1\).
Dus \((a , a+1)\) is het snijpunt. Omdat \((a , a+1)\) op \(C\) ligt geldt:
\(a^2+(a+1)^2=25\).

 

g. Los deze vergelijking in \(a\) op en schrijf de coördinaten van de snijpunten op.

\(n\) is de lijn met vergelijking \(y=2x+5\).

h. Teken \(n\) in het rooster erbij.

i. Bereken met een vergelijking de snijpunten van \(n\) met \(C\).

Er is precies één punt dat aan de vergelijking \(x^2+y^2=0\) voldoet.

j. Welk?

k. Hoeveel punten voldoen aan de vergelijking \(x^2+y^2=‐4\)?

 

De grafiek bij de vergelijking x2+y2=c is:

  • een cirkel met straal c als c>0,

  • het punt O(0,0) als c=0,

  • helemaal niets als c<0.

 

Opgave 24

Cirkels

a. Neem het rooster over en teken de punten \(A(‐4,‐1)\), \(B(2,3)\) en \(C(2,‐1)\).

b. Wat is de afstand van \(A\) tot \(C\)? En van \(B\) tot \(C\)?

c. Wat is de afstand van \((‐101,2)\) tot \((87,2)\)?

d. Wat is de afstand van \((a,2)\) tot \((b,2)\) als \(a>b\)? Geef een uitdrukking in \(a\) en \(b\). (Zie opgave 18.)
En als \(a<b\)?

 

Opgave 25

Cirkels


Hier zie je vier keer de cirkel met middelpunt \(M(2,‐1)\) en straal \(\sqrt{13}\) getekend.
Telkens is ook een punt \(P(x,y)\) op de cirkel aangegeven en daarbij een
rechthoekige driehoek getekend. De positie van het punt ten opzichte van \(M\) is
steeds anders.

In het plaatje linksboven is \(y>‐1\), dus de verticale rechthoekszijde is
\(y−‐1=y+1\). De horizontale rechthoekszijde is \(2−x\), want \(x<2\).

a. Schrijf op je werkblad in de andere gevallen de lengtes van de
rechthoekszijden op, uitgedrukt in \(x\) of \(y\).

In het plaatje linksboven geldt: \((2−x)^2+(y+1)^2=13\).

b. Waarom geldt: \((2−x)^2=(x−2)^2\) voor elke waarde van \(x\)?



In alle vier de gevallen volgt met behulp van de stelling van Pythagoras:
\(​(x−2)^2+(y+1)^2=13\).
Dit is de vergelijking van de cirkel met als middelpunt \((2,‐1)\) en straal \(\sqrt{13}\).

 

In het assenstelsel is die cirkel getekend.

c. Neem de figuur over en teken daarin de lijn \(x=3\).

d. Bereken de coördinaten van de snijpunten van de lijn en de cirkel.

e. Bereken ook de coördinaten van de snijpunten van de cirkel met de \(x\)-as. (Laat de wortels in je antwoord staan.)

 

 

 

 

Opgave 26

Cirkels

a. Teken in een assenstelsel de cirkel met middelpunt \(M(‐3,1)\) en straal \(3\).

b. Kies een punt op de cirkel dat rechts onder \(M\) ligt en geef het aan met \(P(x,y)\).

c. Teken een rechthoekige driehoek met \(P\) en \(M\) als hoekpunten. Doe het zo dat de rechthoekszijden evenwijdig met roosterlijnen zijn.

d. Druk de lengte van elke rechthoekszijde in \(x\) en \(y\) uit.

e. Schrijf met behulp van de stelling van Pythagoras een verband tussen \(x\) en \(y\) op.

 

Opgave 27

Cirkels

In het plaatje staan vier cirkels met hun middelpunt getekend. Op elke cirkel is
een punt aangegeven.

Geef van elke cirkel een vergelijking.

 

De cirkel met straal r en middelpunt (a,b) heeft als vergelijking:
(xa)2+(yb)2=r2.

 

Opgave 28

Cirkels

Teken in een assenstelsel de cirkels met vergelijking:

\((x−7)^2+(y−6)^2=4\),
\((x+2)^2+(y−6)^2=4\),
\((x+2)^2+(y−1)^2=5\),
\((x−7)^2+y^2=5\).

 

Opgave 29

Cirkels

\(C\) is de cirkel met vergelijking \((x−4)^2+(y−2)^2=10\).
\(k\) is de lijn met vergelijking \(y=x+2\).

a. Teken \(C\) en \(k\) in een assenstelsel.

b. Bereken de coördinaten van de snijpunten van \(k\) en \(C\). (Als je niet weet hoe
je dat aan moet pakken, kijk dan nog eens naar opgave 23.)

 

De vergelijking \((x−4)^2+(y−2)^2=10\) noemen we de middelpuntsvorm van \(C\). Uit de vergelijking kun je het middelpunt en de straal van de cirkel onmiddellijk aflezen.

 

c. Werk de haakjes weg in \((x−4)^2+(y−2)^2=10\) en schrijf zo eenvoudig mogelijk.


Uit de vergelijking die je nu hebt, kun je niet meteen de straal en het middelpunt van de cirkel aflezen.

 

Opgave 30

Cirkels

De grafiek van de vergelijking \(x^2+y^2+10x−12y=39\) stelt een cirkel voor.
We zoeken de middelpuntsvorm.

a. Splits het kwadraat af van \(x^2+10x\). En van \(y^2−12y\).

b. Schrijf met behulp van de twee antwoorden \(x^2+y^2+10x−12y=39\) in de middelpuntsvorm.

c. Wat is het middelpunt en wat is de straal?

 

Opgave 31

Cirkels

\(x^2+y^2+4x−5y+8=0\) is de vergelijking van een cirkel.

Bepaal het middelpunt en de straal.

 

28.7 Gemengde opgaven

Opgave 32

Gemengde opgaven


\(C\) is de cirkel met vergelijking \(x^2+y^2−6x−6y+1=0\).

a. Schrijf de vergelijking in de middelpuntsvorm.

b. Teken de cirkel \(C\) in een assenstelsel.

\(k\) is de lijn \(3x−y+5=0\).

c. Teken de lijn \(k\) in het assenstelsel van opgave b.

d. Bereken de coördinaten van de snijpunten van \(k\) en \(C\).

 

Opgave 33

Gemengde opgaven

Van een vierkant stuk karton van \(60\) bij \(60\) cm wordt een bakje gemaakt.
Eerst worden bij alle hoeken vierkantjes van \(x\) bij \(x\) cm afgeknipt.
Daarna worden de zijkanten omhoog gevouwen. Je krijgt zo een bakje.

a. Bereken \(x\) als de bodem van het bakje \(500\) cm2 is.

b. Bereken \(x\) als de oppervlakte van alle zijkanten samen even groot zijn als de oppervlakte van de bodem.

 

 

 

Opgave 34

Gemengde opgaven

Los de volgende vergelijkingen in \(x\) op.

a. \(\frac{2}{x+1}=\frac{x}{x+3}\)

b. \(\frac{2}{x^2+x}=\frac{1}{x+1}\)

 

Opgave 35

Gemengde opgaven

Een loodgieter maakt een goot uit platen zink van \(6\) dm breed. De capaciteit \(C\) van de goot is het aantal liter water dat de goot per meter kan bevatten.
Als hij de goot \(1\frac{1}{2}\) dm hoog maakt, dan \(C=45\).

a. Reken dat na.

We geven de hoogte, in dm, van de goot aan met \(x\).

b. Druk \(C\) uit in \(x\).

c. Bereken voor welke \(x\) geldt: \(C=20\).

 

 

Opgave 36

Gemengde opgaven

In de figuur kun je in de grote en in de kleine rechthoekige driehoek een uitdrukking voor \(\text{tan} (\text{α})\) opschrijven (met \(x\) erin).

a. Doe dat.

b. Schrijf nu een vergelijking voor \(x\) op en los deze vergelijking op.

 

 

 

Opgave 37

Gemengde opgaven

Van een vierkant van \(6\) bij \(6\) cm worden hoeken weggeknipt en wel zo, dat je een rechthoek overhoudt. Die is in het plaatje gekleurd.

a. Laat zien dat de oppervlakte van de gekleurde rechthoek gelijk is aan: \(‐2x^2+12x\).

b. Bereken voor welke \(x\) de oppervlakte van de gekleurde rechthoek gelijk is aan \(2\).

 

 

 

 

Opgave 38

Gemengde opgaven

Een grasveld van \(4\) bij \(4\) meter wordt aan drie zijden begrensd door een border die overal \(x\) meter breed is.

a. Voor welke \(x\) is de oppervlakte van de border gelijk aan de oppervlakte van het grasveld?

b. Voor welke \(x\) is de oppervlakte van het grasveld twee keer zo groot als de oppervlakte van de border?

 

 

 

28.8 Eindpunt

Kwadraatafsplitsen

Uit onderstaande plaatjes volgt:

        x2+6x                       =                               (x+3)2                9
        oppervlakte                                oppervlakte             oppervlakte
        L-vorm                                grote vierkant          oker vierkant

 

x2+6x vervangen door (x+3)29 noemen we kwadraatafsplitsen.

Voorbeelden
x210x=(x5)225
x2+7x=(x+312)21214

Vierkantsvergelijkingen oplossen

Vierkantsvergelijkingen kun je oplossen door ontbinden in factoren of kwadraatafsplitsen.

Voorbeeld
Los op:

x2+35=12x 

 

        op 0 herleiden

 x212x+35=0

 

        ontbinden in factoren

(x7)(x5)=0  
x=7    of     x=5  

 


Voorbeeld
Los op:

x2+12x=9

 

       kwadraatafsplitsen

(x+6)236=9

 

       PLUS 36

(x+6)2=45  
x+6=45    of     x+6=45  
x=6+35    of     x=635  

 


Voorbeeld
Los op:

x23x4=0

 

        kwadraatafsplitsen

(x112)22144=0

       

        PLUS 614

(x112)2=614  
x112=212    of     x112=212  
x=4    of     x=1  

Kruislings vermenigvuldigen

We weten dat pqq=p en pqr=prq.
Hieruit volgt: als abcd dan ad=bc.
Dit noemen we kruislings vermenigvuldigen.


Voorbeeld
De vergelijking 22x=x3x22x lossen we op met kruislings vermenigvuldigen.

22x=x3x22x

 

       kruislings vermenigvuldigen

2(x22x)=(2x)(x3)

 

       haakjes uitwerken

2x24x=x2+5x6

 

       op 0 herleiden

3x29x+6=0

       

       delen door 3

x23x+2=0

 

       ontbinden

(x1)(x2)=0  
x=1    of     x=2  

Maar x=2 voldoet niet (delen door 0).

Cirkels

De cirkel met straal r en middelpunt (a,b) heeft als vergelijking: (xa)2+(yb)2=r2.
We noemen de vergelijking (xa)2+(yb)2=r2 de middelpuntsvorm van de cirkel.


Als a=b=0, dan krijg je de cirkel met vergelijking x2+y2=r2.
Het middelpunt van deze cirkel ligt in de oorsprong O(0,0).


Voorbeeld
Met behulp van kwadraatafsplitsen bepalen we het middelpunt en de straal van
de cirkel met vergelijking x2+y2+6x4y=12.
(x+3)29+(y2)24=12
(x+3)2+(y2)2=25
Dus het middelpunt is (3,2) en de straal 5.


Voorbeeld
Door invullen bepalen we de coördinaten van het snijpunt van de lijn y=x+2
met de cirkel x2+y2+2x4y=0.
x2+(x+2)2+2x4(x+2)=0
2x2+2x4=0
x2+x2=0
(x+2)(x1)=0

x=2

of

x=1

y=2+2=0

 

y=1+2=3

De snijpunten zijn (2,0) en (1,3).

28.9 Extra opgaven

Extra opgave 1

Extra opgaven

Probeer alle oplossingen van de volgende vergelijkingen te vinden. Soms moet je dat doen door gewoonweg te proberen, soms heb je ook een methode gehad om de oplossingen te vinden. (Niet elke vergelijking heeft oplossingen.)

a. \(\frac{2}{x}=\frac{x−5}{7}\)

b. \(2x^2+x=5x+7\)

c. \(‐x^2+5x+5=0\)

d. \(\frac{1}{(x+1)^2}=\frac{4}{25}\)

e. \((x+1)^2+(x+3)^2=4x^2\)

f. \(3x^2−6x+12=0\)

g. \(x=\sqrt{x+2}\)

h. \(x^2+x=35\frac{3}{4}\)

i. \(\sqrt{x+1}=7\)

j. \(\frac{1}{x^2}=\frac{2}{x^2+3x}\)

 

Extra opgave 2

Extra opgaven

Gegeven de cirkel met middelpunt \((‐2,1)\) en straal \(\sqrt{5}\).

a. Neem het assenstelsel over, geef minstens vier roosterpunten van de cirkel aan en teken de cirkel.

\(k\) is de lijn door \((‐3,‐1)\) en \((‐2,2)\).

b. Teken \(k\).

c. Bereken de coördinaten van de snijpunten van \(k\) met de cirkel. Geef exacte waarden.

 

Extra opgave 3

Extra opgaven

Gegeven is de cirkel met middelpunt \((2,1)\) en straal \(3\).

a. Teken de cirkel in een assenstelsel.

De lijn \(y=3\) snijdt de cirkel in \(A\) en \(B\).

b. Bereken de lengte van lijnstuk \(AB\).

 

Extra opgave 4

Extra opgaven

De L-vormige kamer heeft een oppervlakte van \(40\) m2.

Stel een vergelijking voor \(x\) op en bereken \(x\).

 

 

 

 

 

 

Oker

Opgave 6-S

Terugblikken


a. Controleer de onderstaande berekening.

b. Voer net zo'n berekening uit met achtereenvolgens: \(x+4\), \(y+10\), \(z+11\), \(p+1\).

c. Bedenk zelf nog een paar andere voorbeelden.

d. Kun je een algemene regel geven?

 

Opgave 7-S

Terugblikken

Los de volgende vergelijkingen op door ontbinden. Herleid eerst op \(0\).

a. \(x^2−4x=21\)

b. \((x+2)(x−6)=9\)

c. \(x^3=4x^2+21x\)

 

Opgave 12-S

Vierkantsvergelijking oplossen


Bekijk de vierkantsvergelijkingen \(ax^2+bx+c=0\) en \(cx^2+bx+a=0\) (met
\(a\) en \(c\) niet nul). In de tweede vergelijking staan de coëfficiënten precies in omgekeerde volgorde.

Onderzoek wat het verband is tussen de oplossingen van deze vergelijkingen.

 

Opgave 32-S

Gemengde opgaven

a. Teken de punten \(A(‐5,0)\) en \(B(5,0)\) in een assenstelsel.

We gaan punten \(P\) zoeken waarvoor hoek \(APB\) recht is.

b. Geef de punten \(P\) op de \(y\)-as aan die deze eigenschap hebben.

c. Teken het punt \(W(4,3)\) in het rooster.

Het lijkt erop dat dit ook een punt met deze eigenschap is. Dit kun je natuurlijk
niet door meten bepalen (dan kun je alleen maar nagaan of die hoek ongeveer
recht is).

d.
Bereken \(WA\) (de afstand van \(W\) tot \(A\)) en \(WB\).
Geef exacte antwoorden (gebruik een wortel).

e. Hoe kun je nu met behulp van \(WA\), \(WB\) en \(AB\) precies berekenen dat
hoek \(AWB\) recht is?

f. Teken nu (op grond van symmetrie) nog wat punten \(P\) waarvoor hoek \(APB\)
recht is.


Misschien heb je wel een indruk waar de punten \(P\) liggen waarvoor hoek \(APB\)
recht is.


We nemen nu een willekeurig punt \(P(x,y)\). De afstand van \(P\) tot \(A\) is
\(\sqrt{(x+5)^2+y^2}\).

g. Geef een formule voor de afstand van \(P\) tot \(B\).

h. Leg uit dat de punten \(P(x,y)\) waarvoor geldt dat hoek \(APB\) recht is,
voldoen aan: \((x+5)^2+y^2+(x−5)^2+y^2=100\).

De vergelijking van opgave h is een vergelijking van een cirkel.

i. Laat dat zien door de haakjes weg te werken en te vereenvoudigen.

 

Je hebt nu aangetoond: alle punten \(P\) waarvoor hoek \(APB\) recht is, liggen op een cirkel met \(AB\) als middellijn. Dit resultaat staat in de wiskunde bekend als de stelling van Thales. Er is ook een meetkundig bewijs van de stelling te geven.

Thales van Milete leefde van 624 tot 547 v. Chr. Hij is bekend als een van de zeven wijzen. Het verhaal gaat dat hij de Egyptische koning verbaasde door de hoogte van een piramide af te leiden uit de lengte van haar schaduw.

 

 

 

 
  • Het arrangement 28. Vierkantsvergelijkingen is gemaakt met Wikiwijs van Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, maakt en deelt.

    Auteur
    VO-content
    Laatst gewijzigd
    2021-10-04 17:19:40
    Licentie

    Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding-GelijkDelen 4.0 Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding en publicatie onder dezelfde licentie vrij bent om:

    • het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
    • het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
    • voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.

    Meer informatie over de CC Naamsvermelding-GelijkDelen 4.0 Internationale licentie.

    Aanvullende informatie over dit lesmateriaal

    Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:

    Toelichting
    Dit thema valt onder de arrangeerbare leerlijn van de Stercollecties voor wiskunde voor vwo leerjaar 3. De volgende onderdelen worden behandeld: kwadraatsafsplitsen, vierkantsvergelijkingen oplossen, kruislings vermenigvuldigen en cirkels.
    Leerniveau
    VWO 2; HAVO 1; VWO 1; HAVO 3; VWO 3; HAVO 2;
    Leerinhoud en doelen
    Derde graads vergelijking oplossen; Verbanden en formules; Vergelijkingen en ongelijkheden; Rekenen/wiskunde;
    Eindgebruiker
    leerling/student
    Moeilijkheidsgraad
    gemiddeld
    Trefwoorden
    arrangeerbaar, cirkels, kruislings vermenigvuldigen, kwadraatsafsplitsingen, stercollectie, vergelijkingen, vierkantsvergelijkingen oplossen, vwo 3, wiskunde

    Gebruikte Wikiwijs Arrangementen

    Wiskunde Wageningse Methode OUD. (2018).

    28. Beslissen

    https://maken.wikiwijs.nl/120689/28__Beslissen

  • Downloaden

    Het volledige arrangement is in de onderstaande formaten te downloaden.

    Metadata

    LTI

    Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI koppeling aan te gaan.

    Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.

    Arrangement

    IMSCC package

    Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.

    Voor developers

    Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op onze Developers Wiki.