MAP4C Ch2 Geometry.pdf - lieff

122 downloads 3399 Views 8MB Size Report
MAP4C Ch2анаGeometry.notebook. 1. January 23, 2013 ... answer to the lowest number of decimals in any measurement. e.g. Given the length of a room is ...
MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Unit 2 ­ Geometry Day 1 ­ Area Applications Learning goals:

Solve area problems involving composite shapes

Due now

NA

AGENDA

Review of Formulas and Conversions Investigate Mini­golf hole (p. 67) Example 1 Use Trigonometry

MSIP / Home Learning:  Read pp. 60 ­ 66 pp. 71­74 #5­6, (7 or 8), 10, 12, 13

1

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

2

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Recall... p. 60 ­ Imperial ­ Metric Conversions

Distance

p. 63

Volume

3

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

p. 61 ­ Area

4

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Significant digits

When dealing with decimal measurements, you must round your final  answer to the lowest number of decimals in any measurement.

e.g. Given the length of a room is 10.8m and the width is 7.78m, when  calculating the area, your answer is only accurate when rounded to ONE  decimal place. 7.78 m

A = 84.0 m2 10.8 m

e.g. Given a triangular table has base 6.30 ft and height 4.125 feet,  when  calculating the area, your answer is only accurate when rounded to TWO  decimal places. 4.125 ft A = 12.99 ft2

6.30 ft

5

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

p. 67

6

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

7

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

`

Solution

The mini­golf hole consists of: • a trapezoid with height 2.3 m, top 1.2 m and bottom 2.1 m • a trapezoid with top 1.8 m and bottom 4.6 m • a rectangle with length 4.6 m and width 2.5 m • a circle with radius 1.25 m

NOTE: trapezoids should be oriented so that the top and bottom are parallel

8

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

2.5m

Acircle = πr2 ÷ 2

1.2m

          = 3.14m x 1.252m ÷ 2           = 2.45 m2

Atrap1 = (1.2 + 2.1) x 2.3 ÷ 2          = 3.795          = 3.8 m2 Arect = L x W       = 4.6m x 2.5m       = 11.5 m2

9

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

y

h x

January 23, 2013

b = (4.6 ­ 1.8) ÷ 2    = 1.4m

h2 = y2 ­ x2     = 2.52 ­ 1.42     = 4.29

h = √4.29    = 2.1

Atrap1 = (top + bottom) x h ÷ 2        = (1.8 + 4.6) x 2.1 ÷ 2        = 6.7 m2

Atotal = 2.5 + 11.5 + 6.7 + 3.8 = 24.5 m2

10

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

3

Atotal = 24.5 m2

11

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Example 1

12

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Solution

h x

1) Find the hroof 2) Aroof 3) Awall 4) Adoor 5) Calculate Aroof + Awall ­ Adoor .

1. The height of the roof is the length of the side opposite the 22° angle.

Use              tan θ = h ÷ x

Atriangle = b x h ÷2

                 tan 22° = h ÷ 4.265     4.265 x tan 22° = h                           h = 1.723 m

           = 8.53 x 1.723 ÷2            = 7.35 m2

13

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Awall = L x W         = 8.53 x 5.75         ≈ 49.05 m2 Adoor = L x W          = 33.5 in x 81.5 in          = 2730.3 in2

We need to convert this to m2. 1 in = 2.54 cm = 0.0254 m 1 in2 = (0.0254)2 m2 So 2730.3 in2 = 2730.3 x (0.0254)2 m2                          = 1.8 m2

Atotal = Aroof + Awall ­ Adoor         = 7.35 + 49.05 ­ 1.8         = 54.6 m2 The carpenters will need 54.6 m2 of pressboard for the wall of the house.

14

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

Ch2 Geometry

January 23, 2013

Day 2 ­ 2.2 Working With Composite Objects

Learning goals: Find the volume and Surface Area of composite objects Due now pp. 71­74 #5­6, (7 or 8), 10, 12, 13 AGENDA

Example 1 Example 2

MSIP / Home Learning: 

Finding V and SA of a cylinder Finding V and SA of a composite object Read Examples 2­3 on pp. 78­81 Follow this format when solving problems Complete pp. 81­85 #3­5, 12, 15, 17­18 Also see examples on pp. 64­65

Youtube ­ 4­Layer Pentagonal Prism

15

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

16

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

17

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Example 1)

18

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Net for a cylinder

19

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Solution

a) The formula for volume of a cylinder is V = πr2h    = π x 2.52 x 5    = 98.17...    ≈ 98 ft3

The shrink wrap covering it will equal the surface area. SA = (area of ends) + (area of lateral surface)       = 2πr2 + 2πrh       = 2π(2.5)2 + 2π(2.5)(5)       = 39.25 + 78.5       = 117.75       ≈ 118 ft2 ∴ 118 ft2 of shrink wrap are required.

20

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

b) SA = (area of lateral surface / side)       = 2πrh       = 2π(2.5)(5)       = 78.5

If the ends do not need to be covered, only 79 ft2 of shrink wrap is required.

c)  1 ft = 0.3048 m So 1 ft2 = (0.3048 m)2 = 0.09290304 m2 To convert from ft2 to m2 we multiply by 0.09290304

79 x 0.09290304 = 7.339... So 8 m2 of shrink wrap are required.

NOTE: The answer in the book is 7 m2. What is the problem with this?

21

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Example 2)

22

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Method 1 The shed is a triangular prism mounted on top of a rectangular prism. Find the volume of each one and add them. V = (volume of triangular prism) + (volume of rectangular prism)     = (area of triangular front) x (height) + (area of base) x (height)     = (1/2 x L x ht) x w + (L x w) x hr

ht

hr

w

w

ht L

L

23

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Solution (p. 79)

width

24

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

To convert from cm3 to m3, divide by 1 000 000

25

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Method 2 The volume of any prism with identical top and bottom, and parallel edges is A = (area of base) x (height) The shed can be viewed as a pentagonal prism. Find the area of the 'base' ­ the front wall, and multiply it by the width. so A = (Arect + Atri) x w         = (L x hr + 1/2 x L x ht) x w

ht

hr

w

L

26

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Example 2 cont'd

27

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Faces: • 2 roof panels (rectangles) • front + back (triangle + rectangle) • 2 sides (identical rectangles) • floor (rectangle)

Full solution p. 80

slant height

174.0 cm

s

s2

s2

s slant height

28

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

`

29

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

30

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

Geometry ­ Day 3­4

January 23, 2013

2.3 Optimizing Areas and Perimeters

Due now: pp. 81­85 #3­5, 12, 15, 17­18

Learning goals:

AGENDA

Solve 2­D optimization problems

Investigation ­ Finding Maximum Areas and Minimum Perimeters Example 1 Finding Dimensions of Optimal Rectangles Optimizing With Constraints Example 2

Toothpicks pp. 87­ top 88 Graphing calculator emulator pp. 88­89

MSIP / Home Learning:  pp. 94 ­ 96 #1, (2­5)ac, 9, 13, 15­16, 19

A gardener wants to determine the greatest rectangular area that can be  enclosed by a given length of edging. A dog breeder wants to find the rectangle  with a given area that has the least perimeter. Both are  optimization problems.

31

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

32

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

First 20 mins:

With a partner, complete one of the following Investigations:

pp. 87­88 using manipulatives (toothpicks) pp. 88­89 using Graphing calculator emulator START­>All Programs­>Math­>TI Virtual Calculator OR Desktop­>Math­>TI Virtual Calculator

33

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Part A ­ Maximum Area

Part B ­ Minimum Perimeter

34

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Recall from Grade 9... For a 2­ or 4­sided enclosure, a square is the optimal* shape.

However, for a 3­sided enclosure, a rectangle with L = 2W is optimal*!

W

W

L = 2W

* minimizes perimeter for a given area, OR maximizes area for a given perimeter.

35

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

Example 1

January 23, 2013

Finding Dimensions of Optimal Rectangles

36

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

Example 2)

January 23, 2013

Optimizing With Constraints

37

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Solution a) Create a table to show all dimensions that will give an area of 40m2.  Length (m)

Width (m)

 Perimeter (m) (L + 2W)

Area (m2)



40

81 

40



20

42 

40



10

24 

40

5



21 

40 





18 

40

10 



18 

40

20 



24 

40

40 



42 

40

The minimum perimeter, if the dimensions must be whole numbers, is 18,  which occurs when the dimensions are L=8m and W=5m or L=10m and W= 4m.

38

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

b) If the dimensions can be decimals, find the  dimensions of a rectangle with L = 2W.

39

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Example 3) Enclosing Non­Rectangular Areas

HINT: The perimeter will be 900m. Let P =  900 and solve for the unknown dimension.

Square Circle P = 4s C = 2πr

A = s2 A = πr2

40

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

Unit 2 Geometry

Learning goals:

January 23, 2013

Day 5 ­ 2.4 Optimizing Area and Perimeter  Using a Spreadsheet

Students will calculate Area and Perimeter Students will create and analyze a scatter plot Students will convert measurements

AGENDA Investigation Part A ­ Maximum Area for a Given Perimeter Part B ­ Minimum Perimeter for a Given Area Reflect

MSIP / Home Learning:  pp. 101 – 102 #1, 7, 8

41

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Debrief ­ 2.4 Spreadsheets

Part A

What are the dimensions of the pen with maximum area? Is it possible to build a pen with a larger area?

8.0m x 8.0m = 26.2 ft x 26.2 ft No ­ a square maximizes area.

Part B

What are the dimensions of the pen with minimal perimeter? 5.0m x 4.8m s = √24 = 4.8989 Is it possible to build a pen with a smaller perimeter?

P = 4(4.8989) = 19.60

p. 102

42

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Minds On

Think about the different shapes and sizes of cans.

What is the purpose behind...

a tuna can? a soup can? an energy drink? others?

Dropping the Maple Leaf ham 'puck' at centre ice, Maple Lieff Gardens

43

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

Unit 2 ­ Geometry

January 23, 2013

Day 6 ­ 2.5 Dynamic Investigations of Optimal Measurements

Due now:

Investigate Handout / p. 110 pp. 101 – 102 #1, 7, 8

Due Wed:

Rewrite Prep p. 57#1­6 (by Wed.)

Learning goals:

Students will identify figures with minimum surface area Students will identify figures with maximum volume

AGENDA

Option Sheets Food Drive Inquiry (Geometer's Sketchpad Challenge) 1, 2 Minimizing Surface Area 3, 4 Maximizing Volume

44

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Geometer's Sketchpad Challenge

1. Copy and complete the following table 2. Complete the Inquiry on pp. 103­104 and record your findings

#

Shape

Smallest  Largest  Possible  Possible  Surface  Volume Area (cm^3) (cm^2)

Rectangular 

1 prism

NA

2 Cylinder

NA

Rectangular 

3 Prism

Dim 1 (cm)

Dim 2 (cm)

Dim 3 (cm)

NA

NA

NA 4 Cylinder 2.5 DynamicVolumeInvestigations.gsp

NA

2.5 DynamicVolumeInvestigations_done.gsp

45

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Geometer's Sketchpad Challenge

1. Copy and complete the following table 2. Complete the Inquiry on pp. 103­104 and record your findings

#

Shape

Smallest  Largest  Possible  Possible  Surface  Volume Area (cm^3) (cm^2)

Rectangular 

Dim 1 (cm)

Dim 2 (cm)

1 prism

NA

L = 

W = 

2 Cylinder

NA

r = 

h = 

Rectangular 

3 Prism

NA

L =

W = 

4 Cylinder

NA

r =

h = 

Dim 3 (cm)

H = NA

H =  NA

46

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

Unit 3 ­ Geometry

Learning goals:

AGENDA

January 23, 2013

Day 7 ­ 2.6 Optimizing Volume and Surface Area

Students will... compute dimensions that minimize SA compute dimensions that maximize V

Investigate Example 1 Example 2

Minimize the SA of a Rectangular Prism Optimizing Rectangular Prisms Optimizing Other Objects

MSIP / Home Learning:  pp. 110 ­ 112 #1, 3, 7, 11, 12

1) Download file to M: or USB drive 2) Open GSP (Desktop­>Math) 3) Click File ­> Open

47

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Unit 2 ­ Geometry Day 7 ­ 2.6 Optimizing V and SA

Due now: pp. 105 Investigate Due Wed: Rewrite Prep p. 57#1­6 (by Wed.)

Learning goals:

AGENDA

Determine the dimensions of optimal figures (with restrictions)

Warm up: 1000cm3 cuboid Optimizing Rectangular Prisms Optimizing with Constraints Optimizing a Cylinder

MSIP / Home Learning: pp. 110­112 #1­5, 11­13

48

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Investigate Minimize the Surface Area of a Rectangular Prism

Work with a partner. Find the dimensions of 3 boxes with volume 1000cm3. All the boxes must be rectangular prisms. Calculate the surface area of each box.

Which of your boxes box has the least surface area? What are its dimensions?

Class' least SA: L: W: H:

49

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Among all rectangular prisms (cuboids) with a given surface area, a cube has the maximum volume.

Among all rectangular prisms with a given volume, a cube has the minimum surface area

50

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

To find the dimensions of an object (3­D) with restrictions:

1. Start with the formula corresponding to the given information (SA or V). 2. Sub in the given value, plus any other restrictions, and solve for one dimension. 3. Find all dimensions. 4. Perform any necessary calculations.

51

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Example 1 Optimizing Rectangular Prisms

Solution

a) The formula for SA of a cube is SA = 6s2

V = s3

b) The formula for volume of a cube is V = s3

SA = 6s2

52

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Example 2 Optimizing Other Objects

Solution V = πr2h so 350 = πr2h

But in the optimal cylinder, h = 2r

53

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

54

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

1. Enter equations:

y = 350      πx2

z = 2πx2 + 2πxy

2. Set up graph.

3. Plot graph and  determine minimum  point.

55

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

1. Enter equations:

y = 350      πx2

z = 2πx2 + 2πxy

2. Set up graph.

3. Plot graph and  determine minimum  point.

56

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Unit 3 ­ Geometry Day 8 ­ 2.7 Optimizing Surface Area Using a Spreadsheet

Learning goals:

AGENDA

Students will calculate Surface Area Students will create and analyze a scatter plot

Complete pp. 115­118 Answer Q. #1­12 NOTE: For #6 & 8  you will need to fill past row A23. Refer to the §2.4 Handout

MSIP / Home Learning:  Complete pp. 115­118 pp. 110­112 #1­5, 11­13

57

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook Due now:

January 23, 2013

2.6 pp. 110­112 #1­5, 11­13

Questions?

58

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

Due now:

January 23, 2013

2.6 pp. 110­112 #1­5, 11­13

Questions?

Review pp. 120 ­ 122 #1, 2, 4ab, 7, 8, (9­10)ac, 11, 12, 15, 17, 18

59

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

Key Concepts: Chapter 2 ­ Geometry

2.1 Area Applications Find the area of composite shapes (2D)

A mailbox consists of a semi­cylinder on top of a square­based  rectangular prism. The width is 15 cm and the length is 45 cm. a) Find the area of the door at one end. b) Find the volume and surface area.

60

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

2.2 Composite Objects Find the SA and V of composite objects (3D)

61

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

2.3/2.4 Optimizing Area and Perimeter (Rectangles)

For 2 or 4­sided, optimal is a square For 3­sided, optimal has  L = 2W (long side) = 2 x (short side)

Ex) The CPHS athletic department is going to build a skating rink out of some  old 2x4s they found in the wood shop. What are the optimal dimensions if...

a) They want a 144m2 ice surface? What length of 2x4s is required for the border? b) They have 80m of 2x4s to create a border, but will be building the rink along one of the exterior walls (3 sides)? What is the area of the rink?

62

MAP4C Ch2 ­ Geometry.notebook

January 23, 2013

2.5­2.7 Optimal Measurements For fixed SA, use SA = 6s2 Cuboid:  For fixed V, use V = s3 Cylinder:

For fixed V, h = 2r then use SA = 2πrh + 2πr2

You will not be tested on spreadsheets. Ex 1a) What are the optimal dimensions of a cuboid tetra pack that will hold 512ml of Crimson Cow energy drink? How much waxed cardboard is required to construct one tetra­pack?

Crimson Cow

Ex 1b) What are the optimal dimensions of a cylindrical can that will hold the same amount? How much aluminum is required to construct one can?

Crimson Cow

Ex 1c) Which can costs less to manufacture if waxed cardboard (tetra pack) costs $0.04/cm2 and aluminum costs $0.05/cm2?

Review pp. 120 ­ 122 #1, 2, 4ab, 7, 8, (9­10)ac, 11, 12, 15, 17, 18

63

Attachments

2.5 DynamicVolumeInvestigations.gsp 2.5 DynamicVolumeInvestigations_done.gsp