Esame di Stato liceo scientifico – Anno 2023 – Quesito 5

Determinare l’equazione della retta tangente alla curva di equazione \Large y=\sqrt{25-x^2} nel suo punto di ascissa 3, utilizzando due metodi diversi.

Svolgimento primo metodo:

Data la funzione \Large y=\sqrt{25-x^2}, calcoliamo l’ordinata del punto di ascissa 3:

\Large f(3)=\sqrt{25-3^2}

\Large f(3)=\sqrt{25-9}=\sqrt{16}=4

Calcoliamo la derivata della funzione:

\Large y=\sqrt{25-x^2}=\Large (25-x^2)^{\frac{1}{2}}

\Large y'=\frac{1}{2} (25-x^2)^{\frac{1}{2}-1}\cdot (-2x)

\Large y'=-x\cdot(25-x^2)^{-\frac{1}{2}}

\Large y'=\frac{-x}{(25-x^2)^{\frac{1}{2}}}

\Large y'=-\frac{x}{\sqrt{25-x^2}}

Il coefficiente angolare m della retta tangente alla funzione nel suo punto di ascissa 3 vale:

\Large m= f'(3)=-\frac{3}{\sqrt{25-3^2}}

\Large m=f'(3)=-\frac{3}{\sqrt{16}}=-\frac{3}{4}

Quindi considerando il punto di tangenza T(3, 4) e il coefficiente angolare m=-3/4, l’equazione della retta tangente è:

\Large y-y_0=m(x-x_0)

\Large y-4=-\frac{3}{4}(x-3)

\Large y=-\frac{3}{4}x+\frac{9}{4}+4

\Large y=-\frac{3}{4}x+\frac{25}{4}

Svolgimento secondo metodo:

La curva \Large y=\sqrt{25-x^2} rappresenta una semicirconferenza di centro O(0, 0) e di raggio r=5. Infatti elevando al quadrato ambo i membri otteniamo:

\Large y^2=(\sqrt{25-x^2})^2

\Large y^2=25-x^2

\Large x^2+y^2=5^2

che è appunto l’equazione di una circonferenza di centro O(0, 0) e raggio r=5.

Procediamo come segue: calcoliamo il coefficiente angolare della retta OT:

\Large m_{OT}=\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}

\Large m_{OT}=\frac{4-0}{3-0}=\frac{4}{3}

Ora il coefficiente angolare della retta tangente al punto T, essendo la stessa perpendicolare a OT, sarà l’antireciproco del coefficiente angolare della retta OT e cioè:

\Large m=-\frac{1}{\frac{4}{3}}=-\frac{3}{4}

Ora, come abbiamo fatto in precedenza, non ci resta che scrivere l’equazione della tangente al punto T(3, 4) e di coefficiente m=-3/4:

\Large y-y_0=m(x-x_0)

\Large y-4=-\frac{3}{4}(x-3)

\Large y=-\frac{3}{4}x+\frac{9}{4}+4

\Large y=-\frac{3}{4}x+\frac{25}{4}

che risulta essere la stessa dell’equazione trovata con il primo metodo.

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