Egzamin gimnazjalny 2016 - matematyka
Zadanie 3. (1pkt) Z cyfr \(2\), \(3\) i \(5\) Ania utworzyła wszystkie możliwe liczby trzycyfrowe o różnych cyfrach. Które z poniższych zdań jest prawdziwe?
A. Wszystkie liczby utworzone przez Anię są nieparzyste.
B. Wszystkie liczby utworzone przez Anię są mniejsze od \(530\).
C. Dwie liczby utworzone przez Anię są podzielne przez \(5\).
D. Wśród liczb utworzonych przez Anię są liczby podzielne przez \(3\).
Wyjaśnienie:
Krok 1. Zapisanie wszystkich liczb trzycyfrowych.
Z cyfr \(2\), \(3\) i \(5\) możemy utworzyć następujące liczby:
$$235, 253, 325, 352, 523, 532$$
Krok 2. Weryfikacja każdej z odpowiedzi.
Prześledźmy teraz każdą z odpowiedzi:
Odp. A. Wszystkie liczby utworzone przez Anię są nieparzyste
Komentarz: To nieprawda, bo tylko dwie liczby są parzyste.
Odp. B. Wszystkie liczby utworzone przez Anię są mniejsze od \(530\)
Komentarz: To nieprawda, bo liczba \(532\) jest większa od \(530\).
Odp. C. Dwie liczby utworzone przez Anię są podzielne przez \(5\).
Komentarz: To prawda, dwie liczby a mianowicie \(235\) oraz \(325\) są podzielne przez \(5\).
Odp. D. Wśród liczb utworzonych przez Anię są liczby podzielne przez \(3\)
Komentarz: To nieprawda, bo suma cyfr każdej z liczb jest równa \(10\), czyli liczby te nie są podzielne przez \(3\).
Zadanie 4. (1pkt) Dane są liczby:
I. \(25^{41}\)
II. \(125^{41}\)
III. \(2^{862}\)
IV. \(5^{431}\)
Która z tych liczb jest największa?
A. I
B. II
C. III
D. IV
Wyjaśnienie:
Aby ustalić która z liczb jest największa musimy sprowadzić liczby albo do wspólnego wykładnika potęgi, albo wspólnej podstawy potęgi. Generalnie wszystkie liczby poza trzecią możemy sprowadzić do podstawy równej \(5\). Trzecią liczbę możemy natomiast porównać z czwartą, sprowadzając je do wspólnego wykładniki potęgi.
Krok 1. Porównanie trzeciej i czwartej liczby.
Trzecia liczba jest równa:
$$2^{862}=4^{431}$$
To oznacza, że czwarta liczba, czyli \(5^{431}\), jest na pewno większa od liczby trzeciej. Wiemy to, bo udało nam się sprowadzić obydwie te liczby do wspólnego wykładnika potęgi równego \(431\), więc większa będzie ta liczba, która ma większą podstawę potęgi.
Krok 2. Porównanie pierwsze, drugiej i czwartej liczby.
Wiemy już, że druga liczba na pewno nie jest największa. Pozostałe trzy liczby możemy sprowadzić do wspólnej podstawy potęgi:
$$25^{41}=5^{82} \\
125^{41}=5^{123} \\
5^{431}$$
Widzimy więc wyraźnie, że zdecydowanie największa będzie liczba \(5^{431}\), bo przy wspólnej podstawie ma ona największy wykładnik potęgi.
Zadanie 7. (1pkt) Dane są liczby \(a\) i \(b\) takie, że \(2\lt a\lt3\) oraz \(-1\lt b\lt1\).
Oceń prawdziwość podanych zdań.
Iloraz \(\frac{b}{a}\) jest zawsze dodatni.
Różnica \(b-a\) jest zawsze dodatnia.
Odpowiedź
1) FAŁSZ
2) FAŁSZ
Wyjaśnienie:
Krok 1. Ocena prawdziwości pierwszego zdania.
Z informacji wynika, że pierwsza liczba jest na pewno dodatnia. Druga liczba może być dodatnia lub ujemna (tego nie wiemy). W związku z tym pierwsze zdanie jest fałszem, bo nie mamy pewności że iloraz \(\frac{b}{a}\) jest dodatni. Jeśli \(b\) jest ujemne, a może takie być, to ułamek ten będzie ujemny.
Krok 2. Ocena prawdziwości drugiego zdania.
Drugie zdanie jest także fałszem, bo różnica \(b-a\) będzie zawsze ujemna. Przykładowo jak \(b=0\) oraz \(a=2,5\), to \(b-a=-2,5\).
Zadanie 11. (1pkt) Na rysunku przedstawiono wykres pewnej funkcji.
Oceń prawdziwość podanych zdań.
Funkcja przyjmuje wartość największą dla argumentu \(4\).
Funkcja przyjmuje wartość \(0\) dla czterech argumentów.
Odpowiedź
1) FAŁSZ
2) PRAWDA
Wyjaśnienie:
Krok 1. Ocena prawdziwości pierwszego zdania.
Pierwsze zdanie jest fałszem, bo dla argumentu \(x=4\) funkcja przyjmuje wartość najmniejszą, a nie największą (dokładnie rzecz ujmując będzie to \(y=-4\)).
Krok 2. Ocena prawdziwości drugiego zdania.
Drugie zdanie jest prawdą, funkcja rzeczywiście przyjmuje wartość równą \(0\) dla czterech argumentów, co widać chociażby po tym, że funkcja czterokrotnie przecina ona oś iksów.
Zadanie 12. (1pkt) W układzie współrzędnych narysowano sześciokąt foremny o boku \(2\) tak, że jednym z jego wierzchołków jest punkt \((0,0)\), a jeden z jego boków leży na osi \(x\) (rysunek).
Współrzędne wierzchołka \(K\) tego sześciokąta są równe:
A. \((3, \sqrt{3})\)
B. \((\sqrt{3}, 3)\)
C. \((\sqrt{3}, \frac{\sqrt{3}}{2})\)
D. \((3, \frac{\sqrt{3}}{2})\)
Wyjaśnienie:
Krok 1. Sporządzenie rysunku pomocniczego.
W sześciokącie foremnym wszystkie kąty wewnętrzne mają miarę \(120°\). Wykorzystując własności kątów możemy sobie narysować następujący szkic:
Wiemy, że kąt \(BAK\) ma miarę \(60°\), bo jest to kąt przyległy do kąta \(120°\), a suma miar kątów przyległych jest równa \(180°\). To z kolei oznacza, że powstał nam klasyczny trójkąt o mierze kątów \(30°, 60°, 90°\) z którego własności musimy teraz skorzystać.
Krok 2. Wyznaczenie długości odcinków \(AB\) oraz \(BK\).
Zgodnie z własnościami trójkątów \(30°, 60°, 90°\) możemy zapisać, że długość odcinka \(AB\) jest dwa razy krótsza od długości przeciwprostokątnej, czyli:
$$|AB|=2:2=1$$
Dłuższa przyprostokątna jest o \(\sqrt{3}\) razy większa od krótszej przyprostokątnej, zatem:
$$|BK|=a\sqrt{3}=1\cdot\sqrt{3}=\sqrt{3}$$
Krok 3. Zapisanie współrzędnych punktu \(K\).
Współrzędną iksową stanowi suma długości boku sześcianu oraz długości dolnej podstawy trójkąta, zatem:
$$x=2+1=3$$
Współrzędna iksowa jest równa długości odcinka \(BK\), zatem:
$$y=\sqrt{3}$$
To oznacza, że współrzędne punktu \(K\) są następujące:
$$K=(3;\sqrt{3})$$
Zadanie 13. (1pkt) Do sześciokąta foremnego o boku długości \(2\) (przedstawionego na poniższym rysunku) dorysowujemy kolejne takie same sześciokąty. Umieszczamy je tak, jak na rysunku, aby każdy następny sześciokąt miał z poprzednim dokładnie jeden wspólny wierzchołek oraz by jeden bok każdego sześciokąta leżał na osi \(x\). Poniżej przedstawiono dorysowane, zgodnie z tą regułą, sześciokąty, które ponumerowano kolejnymi liczbami naturalnymi.
Oceń prawdziwość podanych zdań.
Pierwsza współrzędna wierzchołka \(L\) w drugim sześciokącie jest równa \(6\).
Pierwsza współrzędna wierzchołka \(M\) w \(n\)-tym sześciokącie jest równa \(4n-2\).
Odpowiedź
1) PRAWDA
2) PRAWDA
Wyjaśnienie:
Krok 1. Sporządzenie rysunku pomocniczego.
W sześciokącie foremnym wszystkie kąty wewnętrzne mają miarę \(120°\). Wykorzystując własności kątów możemy sobie narysować następujący szkic:
Wiemy, że kąt \(BAK\) ma miarę \(60°\), bo jest to kąt przyległy do kąta \(120°\), a suma miar kątów przyległych jest równa \(180°\). To z kolei oznacza, że powstał nam klasyczny trójkąt o mierze kątów \(30°, 60°, 90°\) z którego własności musimy teraz skorzystać, aby obliczyć długość odcinka \(AB\). To pozwoli nam powiedzieć jak szeroki jest cały sześciokąt.
Krok 2. Wyznaczenie długości odcinka \(AB\).
Zgodnie z własnościami trójkątów \(30°, 60°, 90°\) możemy zapisać, że długość odcinka \(AB\) jest dwa razy krótsza od długości przeciwprostokątnej, czyli:
$$|AB|=2:2=1$$
Krok 3. Wyznaczenie szerokości sześciokąta.
Patrząc na rysunek możemy powiedzieć, że szerokość naszego sześciokąta to długość podstawy plus długości odcinków \(CD\) oraz \(AB\). Odcinek \(CD\) jest równy odcinkowi \(AB\), więc możemy zapisać że szerokość sześciokąta (czyli odcinek \(CB\)) wynosi:
$$1+2+1=4$$
Krok 4. Wyznaczenie pierwszej współrzędnej wierzchołka \(L\) i ocena prawdziwości pierwszego zdania.
Wróćmy do naszego rysunku szkicowego i spróbujmy ustalić jaka jest pierwsza współrzędna wierzchołka \(L\). To będzie tak naprawdę odcinek o długości dwóch szerokości sześciokątów, pomniejszony o odcinki \(CD\) oraz \(LE\). W związku z tym możemy zapisać, że pierwsza współrzędna wierzchołka \(L\) jest równa:
$$4\cdot2-2=6$$
Tym samym wiemy już, że pierwsze zdanie jest prawdą.
Krok 5. Wyznaczenie wzoru na pierwszą współrzędną wierzchołka \(M\) i ocena prawdziwości drugiego zdania.
W poprzednim kroku wyznaczyliśmy pierwszą współrzędną prawej części dolnej podstawy drugiego sześciokąta. Teraz musimy ustalić jaka będzie ta współrzędna nie dla drugiego sześciokąta, a dla \(n\)-tego. Co to zmieni w naszych obliczeniach? Tak jak przed chwilą mnożyliśmy szerokość sześciokąta przez \(2\) (bo mieliśmy drugi sześciokąt), tak teraz musimy pomnożyć go przez \(n\) (bo mamy \(n\)-ty sześciokąt). To oznacza, że wartość tej współrzędnej będzie wyrażać się wzorem:
$$4\cdot n-2$$
To oznacza, że drugie zdanie jest prawdą.
Zadanie 15. (1pkt) Na rysunku przedstawiono siatkę nietypowej sześciennej kostki do gry. Rzucamy jeden raz taką kostką.
Oceń prawdziwość podanych zdań.
Prawdopodobieństwo wyrzucenia nieparzystej liczby oczek jest \(2\) razy większe niż prawdopodobieństwo wyrzucenia parzystej liczby oczek.
Prawdopodobieństwo wyrzucenia liczby oczek mniejszej od \(3\) jest równe \(\frac{5}{6}\).
Odpowiedź
1) PRAWDA
2) PRAWDA
Wyjaśnienie:
Krok 1. Ocena prawdziwości pierwszego zdania.
Pierwsze zdanie jest prawdą, a wynika to z tego, że ścianek z liczbami nieparzystymi mamy dwa razy więcej niż tych z liczbami parzystymi (są cztery nieparzyste cyfry oraz dwie parzyste). To właśnie sprawia, że prawdopodobieństwo wyrzucenia liczby nieparzystej jest dwukrotnie większe.
Krok 2. Ocena prawdziwości drugiego zdania.
Drugie zdanie jest prawdą. Pięć z sześciu ścianek daje nam wynik mniejszy od \(3\), zatem prawdopodobieństwo wyrzucenia wyniku mniejszego od \(3\) jest równe \(\frac{5}{6}\).
Zadanie 17. (1pkt) Punkty \(E\) i \(F\) są środkami boków \(BC\) i \(CD\) kwadratu \(ABCD\) (rysunek).
Oceń prawdziwość podanych zdań.
Pole trójkąta \(FEC\) stanowi \(\frac{1}{8}\) pola kwadratu \(ABCD\).
Pole czworokąta \(DBEF\) stanowi \(\frac{3}{8}\) pola kwadratu \(ABCD\).
Odpowiedź
1) PRAWDA
2) PRAWDA
Wyjaśnienie:
Krok 1. Obliczenie pola kwadratu \(ABCD\).
Jeżeli założymy, że kwadrat ma bok o długości \(a\), to pole kwadratu będzie równe:
$$P_{ABCD}=a^2$$
Krok 2. Obliczenie pola trójkąta \(FEC\).
Skoro bok kwadratu ma długość \(a\), to odcinki \(FC\) oraz \(CE\) mają długość \(\frac{1}{2}a\), bo są to połowy poszczególnych boków kwadratu. Podstawiając te dane do klasycznego wzoru na pole trójkąta otrzymamy:
$$P_{FEC}=\frac{1}{2}\cdot\frac{1}{2}a\cdot\frac{1}{2}a \\
P_{FEC}=\frac{1}{8}a^2$$
Krok 3. Ocena prawdziwości pierwszego zdania.
Porównując te dwa wyniki otrzymane w pierwszym i drugim kroku widzimy, że nasz trójkąt \(FEC\) faktycznie stanowi \(\frac{1}{8}\) pola kwadratu \(ABCD\), czyli pierwsze zdanie jest prawdą.
Krok 4. Obliczenie pola czworokąta \(DBEF\) i ocena prawdziwości drugiego zdania.
Pole tego czworokąta policzymy nieco sprytniej. Nasz czworokąt \(DBEF\) jest tak naprawdę wynikiem odjęcia od pola dużego trójkąta \(DBC\) pola małego trójkąta \(FEC\). Możemy więc matematycznie zapisać, że:
$$P_{DBEF}=P_{DBC}-P_{FEC}$$
Pole trójkąta \(DBC\) jest równe połowie pola kwadratu, a pole trójkąta \(FEC\) obliczyliśmy w poprzednim kroku, zatem:
$$P_{DBEF}=\frac{1}{2}a^2-\frac{1}{8}a^2 \\
P_{DBEF}=\frac{4}{8}a^2-\frac{1}{8}a^2 \\
P_{DBEF}=\frac{3}{8}a^2$$
W związku z tym drugie zdanie jest także prawdą, bo faktycznie pole czworokąta \(DBEF\) stanowi \(\frac{3}{8}\) pola kwadratu \(ABCD\).
Zadanie 19. (1pkt) Każdy bok kwadratu \(ABCD\) podzielono na \(3\) równe części i połączono kolejno punkty podziału, w wyniku czego otrzymano ośmiokąt (rysunek).
Które z poniższych zdań jest prawdziwe?
A. Ośmiokąt jest foremny
B. Wszystkie boki ośmiokąta mają taką samą długość
C. Każdy kąt wewnętrzny ośmiokąta ma miarę \(135°\)
D. Obwód ośmiokąta jest większy od obwodu kwadratu \(ABCD\)
Wyjaśnienie:
Wprowadźmy sobie kilka oznaczeń i zaznaczmy odpowiednie kąty:
Trójkąt \(AEF\) (oraz pozostałe trójkąty w rogach) są na pewno trójkątami równoramiennymi prostokątnymi, stąd też wiemy że kąty ostre w tych trójkątach mają miarę \(45°\).
Idąc dalej, możemy zauważyć że powstały nam pary kątów przyległych. Skoro suma kątów przyległych ma być równa \(180°\), to kąty przyległe do kątów o mierze \(45°\) muszą mieć \(180°-45°=135°\), co zostało oznaczone na rysunku.
To oznacza, że prawidłowa będzie trzecia odpowiedź, czyli że każdy kąt wewnętrzny ośmiokąta ma miarę \(135°\).
Przy okazji warto wyjaśnić sobie skąd wiemy, że pozostałe odpowiedzi są błędne. Jeżeli oznaczymy sobie odcinki \(AE\) oraz \(AF\) jako \(a\), to z własności trójkątów \(90°, 45°, 45°\) wynika, że odcinek \(EF\) ma długość \(a\sqrt{2}\). Wyraźnie więc widzimy, że w ośmiokącie są różne długości boków. To wyklucza więc odpowiedzi A (bo ośmiokąt foremny musi mieć jednakowe długości boków), wyklucza to też odpowiedź B i wyklucza to odpowiedź D, bowiem \(a\sqrt{2}\lt a+a\).
Zadanie 21. (2pkt) Jedenaście piłeczek, ponumerowanych kolejnymi liczbami naturalnymi od \(1\) do \(11\), wrzucono do pudełka. Janek, nie patrząc na piłeczki, wyjmuje je z pudełka. Ile najmniej piłeczek musi wyjąć Janek, aby mieć pewność, że przynajmniej jedna wyjęta piłeczka jest oznaczona liczbą parzystą? Odpowiedź uzasadnij.
Odpowiedź
Janek musi wyjąć przynajmniej \(7\) piłeczek.
Wyjaśnienie:
Krok 1. Ustalenie liczby parzystych i nieparzystych piłeczek.
Liczb parzystych będzie łącznie pięć: \(2,4,6,8,10\)
Liczb nieparzystych będzie łącznie sześć: \(1,3,5,7,9,11\)
Krok 2. Wyznaczenie liczby piłeczek potrzebnych do wyciągnięcia.
Naszym zadaniem jest wylosowanie piłki z liczbą parzystą. W najgorszym możliwym wariancie Janek będzie losował od samego początku liczby nieparzyste. Aby mieć więc pewność, że wylosowana liczba jest parzysta, musimy wylosować przynajmniej \(7\) piłeczek, bo nawet jak sześć pierwszych liczb to będą numery nieparzyste, to siódmy będzie musiał już być parzysty, bo tylko takie zostaną wtedy w puli.
Wyjaśnienie punktacji:
Przyznaj sobie:
0 pkt
• Gdy brakuje jakiegokolwiek postępu prowadzącego do rozwiązania zadania.
1 pkt
• Gdy podasz poprawną odpowiedź, ale jej w żaden sposób nie uzasadnisz.
ALBO
• Gdy zauważysz, że można najpierw wyjmować wszystkie piłki z nieparzystymi numerami.
2 pkt
• Gdy otrzymasz oczekiwany wynik i go uzasadnisz.
Zadanie 22. (3pkt) Uczniowie klas trzecich pewnego gimnazjum pojechali na wycieczkę pociągiem. W każdym zajętym przez nich przedziale było ośmioro uczniów. Jeśli w każdym przedziale byłoby sześcioro uczniów, to zajęliby oni o \(3\) przedziały więcej. Ilu uczniów pojechało na tę wycieczkę?
Odpowiedź
Na wycieczkę pojechało \(72\) uczniów.
Wyjaśnienie:
Krok 1. Wprowadzenie poprawnych oznaczeń.
\(x\) - liczba ośmioosobowych przedziałów
\(8x\) - liczba uczniów w pociągu z ośmioosobowymi (bo w każdym przedziale jest ośmiu uczniów)
\(x+3\) - liczba sześcioosobowych przedziałów
\(6(x+3)\) - liczba uczniów w pociągu z sześcioosobowymi przedziałami
Krok 2. Obliczenie liczby przedziałów ośmioosobowych.
Liczba uczniów jest niezmienna, więc między wartościami \(8x\) oraz \(6(x+3)\) możemy postawić znak równości. To pozwoli nam obliczyć niewiadomą \(x\), czyli liczbę przedziałów ośmioosobowych.
$$8x=6(x+3) \\
8x=6x+18 \\
2x=18 \\
x=9$$
To oznacza, że jest dziewięć przedziałów ośmioosobowych.
Krok 3. Obliczenie liczby uczniów.
Skoro wiemy, że było dziewięć przedziałów ośmioosobowych, to znaczy, że uczniów było:
$$9\cdot8=72$$
Wyjaśnienie punktacji:
Przyznaj sobie:
0 pkt
• Gdy brakuje jakiegokolwiek postępu prowadzącego do rozwiązania zadania.
1 pkt
• Gdy wprowadzisz poprawne oznaczenia w taki sposób, że masz tylko jedną niewiadomą \(x\) (Krok 1.).
ALBO
• Gdy zapiszesz jedno z dwóch równań z których da się stworzyć układ równań np. \(\frac{x}{8}=y\) lub \(\frac{x}{6}=y+3\), gdzie \(x\) to liczba uczniów, natomiast \(y\) to liczba zajętych przedziałów.
2 pkt
• Gdy zapiszesz odpowiednie równanie np. \(8x=6(x+3)\).
ALBO
• Gdy zbudujesz poprawny układ równań np. \(\frac{x}{8}=y\) lub \(\frac{x}{6}=y+3\), gdzie \(x\) to liczba uczniów, natomiast \(y\) to liczba zajętych przedziałów.
3 pkt
• Gdy otrzymasz oczekiwany wynik.
Zadanie 23. (3pkt) Pojemnik z kremem ma kształt walca o promieniu podstawy \(4cm\) i wysokości \(4,5cm\). Po jego otwarciu okazało się, że krem wypełnia tylko wyżłobioną w pojemniku półkulę o promieniu \(3cm\). Ile razy objętość tej półkuli jest mniejsza od objętości walca?
Odpowiedź
Objętość półkuli jest czterokrotnie mniejsza od objętości walca.
Wyjaśnienie:
Krok 1. Obliczenie objętości walca.
Promień podstawy walca jest równy \(r=4cm\), wysokość wynosi \(h=4,5cm\), zatem objętość walca jest równa:
$$V_{w}=πr^2\cdot h \\
V_{w}=π4^2\cdot4,5 \\
V_{w}=16π\cdot4,5 \\
V_{w}=72π[cm^3]$$
Krok 2. Obliczenie objętości półkuli.
Oczywiście wzoru jako takiego na objętość półkuli nie mamy, ale znając wzór na objętość kuli \(V_{k}=\frac{4}{3}πr^3\) możemy pomnożyć całość przez \(\frac{1}{2}\) i otrzymamy wtedy objętość półkuli. Z racji tego iż półkula ma promień o długości \(r=3cm\), to jej objętość będzie równa:
$$V_{p}=\frac{1}{2}\cdot\frac{4}{3}πr^3 \\
V_{p}=\frac{1}{2}\cdot\frac{4}{3}π\cdot3^3 \\
V_{p}=\frac{1}{2}\cdot\frac{4}{3}π\cdot27 \\
V_{p}=\frac{1}{2}\cdot36π \\
V_{p}=18π[cm^3]$$
Krok 3. Obliczenie stosunku objętości walca do objętości półkuli.
Znając obydwie objętości bez problemu możemy odpowiedzieć ile razy objętość półkuli jest mniejsza od objętości walca:
$$\frac{V_{w}}{V_{p}}=\frac{72π\;cm^3}{18π\;cm^3}=4$$
To oznacza, że objętość półkuli jest czterokrotnie mniejsza od objętości walca.
Wyjaśnienie punktacji:
Przyznaj sobie:
0 pkt
• Gdy brakuje jakiegokolwiek postępu prowadzącego do rozwiązania zadania.
1 pkt
• Gdy obliczysz poprawnie objętości walca (Krok 1.).
ALBO
• Gdy obliczysz poprawnie objętości półkuli lub kuli (Krok 2.).
2 pkt
• Gdy obliczysz poprawnie objętości walca i półkuli lub walca i kuli (Krok 1. i 2.).
3 pkt
• Gdy otrzymasz oczekiwany wynik.