Verilen soruyu adım adım, kısa ve öz bir şekilde çözelim:
- 1. Karenin Bir Kenar Uzunluğunu Bulma:
- 2. Madeni Paranın Yarıçapını Bulma:
- 3. Madeni Paranın Üst Yüzey Alanını Bulma:
Kibrit çöpleriyle oluşturulan karesel bölgenin çevre uzunluğu $(32x - 48)$ birimdir. Bir karenin çevresi, bir kenar uzunluğunun 4 katıdır. Karenin bir kenar uzunluğuna $a$ diyelim:
$4a = 32x - 48$
Her iki tarafı 4'e bölerek $a$'yı buluruz:
$a = \frac{32x - 48}{4} = 8x - 12$
Şekilde görüldüğü gibi, kare içerisine yerleştirilen 4 adet özdeş madeni para, karenin bir kenarı boyunca iki paranın çapı kadar yer kaplar. Yani, karenin bir kenar uzunluğu, iki madeni paranın çapının toplamına eşittir. Bir madeni paranın yarıçapına $r$ dersek, çapı $2r$ olur.
$a = 2 \times (2r) = 4r$
Bulduğumuz $a$ değerini yerine yazalım:
$4r = 8x - 12$
Her iki tarafı 4'e bölerek $r$'yi buluruz:
$r = \frac{8x - 12}{4} = 2x - 3$
Madeni paranın üst yüzeyi daire biçimindedir. Bir dairenin alanı $\pi r^2$ formülü ile hesaplanır. Soruda $\pi$ yerine 3 almamız istenmiştir.
$Alan = \pi r^2$
$Alan = 3 \times (2x - 3)^2$
Önce parantez içindeki ifadeyi açalım: $(A - B)^2 = A^2 - 2AB + B^2$ formülünü kullanarak:
$(2x - 3)^2 = (2x)^2 - 2(2x)(3) + (3)^2 = 4x^2 - 12x + 9$
Şimdi bu ifadeyi 3 ile çarpalım:
$Alan = 3 \times (4x^2 - 12x + 9)$
$Alan = 12x^2 - 36x + 27$
Bu cebirsel ifade, madeni paralardan birinin birimkare cinsinden üst yüzünün alanını vermektedir.
Cevap D seçeneğidir.