Aula di Scienze

Aula di Scienze

Persone, storie e dati per capire il mondo

Speciali di Scienze
Materie
Biologia
Chimica
Fisica
Matematica
Scienze della Terra
Tecnologia
I blog
Sezioni
Come te lo spiego
Science News
Podcast
Interviste
Video
Animazioni
L'esperto di matematica
L'esperto di fisica
L'esperto di chimica
Chi siamo
Cerca
L'esperto di matematica

Due problemi geometrici sui limiti

Mery chiede un aiuto riguardo a due problemi geometrici che comportano l'applicazione dei limiti.
leggi
Ricevo da Mery la seguente domanda:
 
Caro professore, mi aiuterebbe a impostare i problemi n.450 e n.451 di pagina u183?
La ringrazio
 
Le rispondo così:
 
Cara Mery,
nel primo problema i punti \(C\) e \(D\) del quadrante di cerchio \(OAB\) di raggio \(OA=r\) sono tali che l’angolo \(AOD\) è il doppio dell’angolo \(x=AOC\). Posto che \(C^\prime \) e \(D^\prime\) sono le proiezioni di \(C\) e \(D\) su \(OA\), si richiede di valutare
\[\underset{D\to A}{\mathop{\lim }}\,\frac{D'A}{C'A}\quad \quad \underset{D\to A}{\mathop{\lim }}\,\frac{D'C'}{C'A}\quad .\]
La trigonometria elementare ci consente di scrivere:
                                      \[D'A=r-r\cos 2x\quad C'A=r-r\cos x\quad D'C'=r\cos x-r\cos 2x\]
pertanto:
\[\underset{D\to A}{\mathop{\lim }}\,\frac{D'A}{C'A}=\underset{x\to 0}{\mathop{\lim }}\,\frac{1-\cos 2x}{1-\cos x}=\underset{x\to 0}{\mathop{\lim }}\,\frac{2{{\sin }^{2}}x}{{{x}^{2}}}\cdot \frac{{{x}^{2}}}{1-\cos x}=2\cdot 2=4\]
\[\underset{D\to A}{\mathop{\lim }}\,\frac{D'C'}{C'A}=\underset{x\to 0}{\mathop{\lim }}\,\frac{\cos x-\cos 2x}{1-\cos x}=\underset{x\to 0}{\mathop{\lim }}\,\frac{-2{{\cos }^{2}}x+\cos x+1}{1-\cos x}=\]
\[=\underset{x\to 0}{\mathop{\lim }}\,\frac{\left( 1-\cos x \right)\left( 2\cos x+1 \right)}{1-\cos x}=\underset{x\to 0}{\mathop{\lim }}\,\left( 2\cos x+1 \right)=3\quad .\]
Nel secondo problema, le corde \(AC\) e \(AD\) della semicirconferenza di diametro \(AB=2r\) sono tali che l’angolo \(COD\) misura \(\pi/3\), e la semiretta \(AE\) è tangente in \(A\) alla semicirconferenza. Detto \(x\) l’angolo \(EAC\), si tratta di esprime in funzione di esso l’area \(S(x)\) del triangolo \(CAD\) e quindi valutare
\[\underset{D\to B}{\mathop{\lim }}\,\frac{S\left( x \right)}{C{{D}^{2}}}\quad .\]
Innanzitutto osserviamo che, per il teorema della corda, \(CD=r\) e anche che l’angolo al centro sotteso dalla corda \(AC\) è \(2x\) (si osservi il triangolo rettangolo \(OAH\), essendo \(OH\) l’asse di \(AC\)) e quindi, sempre per il teorema della corda, anche l’angolo \(ADC\) è pari a \(x\). La corda \(AD\) sottende un angolo al centro pari a \(2x+\pi/3\), per cui si ha:
                                                         \[AD=2r\sin \left( x+\frac{\pi }{6} \right)\]
L’area del triangolo \(CAD\) si può dunque calcolare in questo modo:
           \[S\left( x \right)=\frac{1}{2}CD\cdot AD\cdot \sin x={{r}^{2}}\sin x\cdot \sin \left( x+\frac{\pi }{6} \right)\]
per cui, osservando che \(D\to B\) implica \(x\to \pi /2\), si ha:
\[\underset{D\to B}{\mathop{\lim }}\,\frac{S\left( x \right)}{C{{D}^{2}}}=\underset{x\to \frac{\pi }{2}}{\mathop{\lim }}\,\frac{{{r}^{2}}\sin x\cdot \sin \left( x+\pi /6 \right)}{{{r}^{2}}}=\]
\[=\underset{x\to \frac{\pi }{2}}{\mathop{\lim }}\,\sin x\cdot \sin \left( x+\pi /6 \right)=\sin \left( \frac{2}{3}\pi \right)=\frac{\sqrt{3}}{2}\quad .\]
Massimo Bergamini

Devi completare il CAPTCHA per poter pubblicare il tuo commento