39. a ve b pozitif gerçek sayılar olmak üzere dik koordinat düzleminde y = -√3x ve y = ax + b doğruları ile x-ekseni arasında kalan bölge eşkenar üçgen biçimindedir. Bu eşkenar üçgenin alanı 36√3 birimkaredir. Buna göre a • b çarpımı kaçtır?
KULLANILAN KURAL / FORMÜL:
- Doğruların x-ekseni ile kesişme noktaları bulunur.
- Bölgede oluşan üçgenin alanı hesaplanır.
- Eşkenar üçgen özellikleri kullanılır.
- Dik koordinat düzleminde, iki doğrunun ve x-ekseni arasında kalan bölgenin alanı bulunur.
ÇÖZÜM ADIMLARI:
Adım 1 — Doğruların x-ekseni ile kesişim noktaları:
-
İlk doğru: y = -\sqrt{3}x
X ekseni için y=0 olduğunda:
0 = -\sqrt{3}x \Rightarrow x=0. Burası orijindir.
-
İkinci doğru: y = ax + b , a,b >0
X ekseni için:
0 = ax + b \Rightarrow x = -\frac{b}{a} .
Çünkü b > 0 ve a > 0, o halde x = -\frac{b}{a} < 0.
Adım 2 — Doğruların kesişim noktası:
y = -\sqrt{3}x ve y = ax + b doğrularını eşitleyelim:
-\sqrt{3}x = ax + b \implies (-\sqrt{3} - a) x = b \implies x = \frac{b}{-(\sqrt{3} + a)} = - \frac{b}{\sqrt{3} + a}
Bu x değeri negatif.
Bu x değerini kullanarak kesişim noktası y’si:
y = -\sqrt{3} \times \left(- \frac{b}{\sqrt{3} + a}\right) = \frac{b \sqrt{3}}{\sqrt{3} + a}
Adım 3 — Üçgenin köşeleri:
-
A = (0, 0) (orijin, çünkü y=-√3x doğrusunun x-eksenini kestiği nokta)
-
B = \left(-\frac{b}{a}, 0\right) (y = ax + b doğrusunun x-ekseni ile kesişimi)
-
C = \left(- \frac{b}{\sqrt{3} + a}, \frac{b \sqrt{3}}{\sqrt{3} + a}\right) (doğruların kesişim noktası)
Adım 4 — Üçgen alanını hesapla:
Üçgenin tabanı: AB doğrusu
|AB| = \left|0 - \left(-\frac{b}{a}\right)\right| = \frac{b}{a}
Yükseklik: C noktasının y koordinatı (çünkü C’nin x koordinarı tabanın üzerinde değil, doğrudan yüksekliği y eksenindeki fark olarak alabiliriz):
h = \frac{b \sqrt{3}}{\sqrt{3} + a}
Alan formülü:
\text{Alan} = \frac{1}{2} \times \text{taban} \times \text{yükseklik} = \frac{1}{2} \times \frac{b}{a} \times \frac{b \sqrt{3}}{\sqrt{3} + a} = \frac{b^2 \sqrt{3}}{2a(\sqrt{3} + a)}
Adım 5 — Eşkenar üçgen olması:
Eşkenar üçgende tüm kenarlar eşittir.
Üçgenin kenarlarını bulalım:
= \sqrt{\left(\frac{b}{\sqrt{3} + a}\right)^2 + \left(\frac{b \sqrt{3}}{\sqrt{3} + a}\right)^2} = \frac{b}{\sqrt{3} + a} \sqrt{1 + 3} = \frac{b}{\sqrt{3} + a} \times 2 = \frac{2b}{\sqrt{3} + a}
- BC = \sqrt{\left(- \frac{b}{\sqrt{3} + a} + \frac{b}{a}\right)^2 + \left(\frac{b \sqrt{3}}{\sqrt{3} + a} - 0\right)^2}
= \sqrt{\left(\frac{b}{a} - \frac{b}{\sqrt{3} + a}\right)^2 + \left(\frac{b \sqrt{3}}{\sqrt{3} + a}\right)^2}
Bu karmaşık ancak eşkenar olması için tüm kenarlar eşit olmalı, yani:
AB = AC
denklemini kullanalım:
\frac{b}{a} = \frac{2b}{\sqrt{3} + a} \implies \frac{1}{a} = \frac{2}{\sqrt{3} + a} \implies (\sqrt{3} + a) = 2a \implies \sqrt{3} = a
Yani a = \sqrt{3} .
Adım 6 — Alanı yerine koy ve b için çöz:
Alan 36√3 verilmişti.
Alan formülü:
36 \sqrt{3} = \frac{b^2 \sqrt{3}}{2 a (\sqrt{3} + a)}.
a = \sqrt{3} olduğundan:
36 \sqrt{3} = \frac{b^2 \sqrt{3}}{2 \sqrt{3} (\sqrt{3} + \sqrt{3})} = \frac{b^2 \sqrt{3}}{2 \sqrt{3} (2 \sqrt{3})} = \frac{b^2 \sqrt{3}}{2 \sqrt{3} \times 2 \sqrt{3}}.
Çarpımları sadeleştirelim:
2 \sqrt{3} \times 2 \sqrt{3} = 4 \times 3 = 12.
O halde:
36 \sqrt{3} = \frac{b^2 \sqrt{3}}{12} \implies 36 \sqrt{3} \times 12 = b^2 \sqrt{3}.
Hesaplayalım:
432 \sqrt{3} = b^2 \sqrt{3}
Her iki tarafı \sqrt{3} ye bölelim:
432 = b^2 \implies b = \sqrt{432} = \sqrt{144 \times 3} = 12 \sqrt{3}
Adım 7 — Sonuç:
a = \sqrt{3}, b = 12 \sqrt{3} olduğuna göre,
a \times b = \sqrt{3} \times 12 \sqrt{3} = 12 \times (\sqrt{3} \times \sqrt{3}) = 12 \times 3 = 36.
CEVAP: A) 36
Başka soruların olursa sormaktan çekinme! 