Matura poprawkowa z matematyki (poziom podstawowy) - Sierpień 2015
Arkusz maturalny zawiera 25 zadań zamkniętych oraz 9 zadań otwartych. Łącznie do zdobycia jest 50 punktów, a sugerowany maksymalny czas rozwiązywania to 170 minut.
W przypadku zadań zamkniętych musisz wybrać jedną z czterech odpowiedzi ABCD. Zadania otwarte rozwiąż na kartce papieru, a następnie przydziel sobie za nie odpowiednią liczbę punktów zgodnie z punktacją, która wyświetli się na ekranie. Zadania otwarte mają dodatkowo możliwość podejrzenia proponowanego rozwiązania, tak abyś mógł/a jak najrzetelniej przyznać sobie punkty za zadanie.
Jeżeli nie masz pewności jak rozwiązać dane zadanie, to możesz je opuścić i wrócić niego w dowolnej chwili. Kiedy uzupełnisz wszystkie zadania kliknij w przycisk zakończ. Na ekranie pojawi Ci się wtedy liczba zdobytych punktów oraz będziesz mieć możliwość przejrzenia swoich odpowiedzi wraz z pełnymi rozwiązaniami krok po kroku. Jeżeli jesteś gotowy/a to możesz przejść do pierwszego zadania.
Zadanie 1. (1pkt) Jeśli \(a=\frac{3}{2}\) i \(b=2\), to wartość wyrażenia \(\frac{a\cdot b}{a+b}\) jest równa:
Zadanie 2. (1pkt) Dany jest prostokąt o wymiarach \(40cm\times100cm\). Jeżeli każdy z dłuższych boków tego prostokąta wydłużymy o \(20\%\), a każdy z krótszych boków skrócimy o \(20\%\), to w wyniku obu przekształceń pole tego prostokąta:
Zadanie 3. (1pkt) Liczba \(\frac{9^5\cdot5^{9}}{45^5}\) jest równa:
Zadanie 4. (1pkt) Liczba \(\sqrt{\frac{9}{7}}+\sqrt{\frac{7}{9}}\) jest równa:
Zadanie 5. (1pkt) Wartość wyrażenia \(\log_{5}0,04-\frac{1}{2}\log_{25}5\cdot \log_{25}1\) jest równa:
Zadanie 6. (1pkt) Wartość wyrażenia \((a+5)^2\) jest większa od wartości wyrażenia \((a^2+10a)\) o:
Zadanie 7. (1pkt) Na jednym z poniższych rysunków przedstawiono interpretację geometryczną układu równań \begin{cases}
x+3y=-5 \\
3x-2y=-4
\end{cases}
Wskaż ten rysunek:
Zadanie 8. (1pkt) Najmniejszą liczbą całkowitą spełniającą nierówność \(2(x-2)\le4(x-1)+1\) jest:
Zadanie 9. (1pkt) Rozwiązaniem równania \(x^2(x+1)=x^2-8\) jest:
Zadanie 10. (1pkt) Funkcja \(f\) jest określona wzorem \(f(x)=\frac{2x-8}{x}\) dla każdej liczby rzeczywistej \(x\neq0\). Wówczas wartość funkcji \(f(\sqrt{2})\) jest równa:
Zadanie 11. (1pkt) Parabola o wierzchołku \(W=(-3,5)\) i ramionach skierowanych w dół może być wykresem funkcji określonej wzorem:
Zadanie 12. (1pkt) Wykres funkcji liniowej \(y=2x-3\) przecina oś \(Oy\) w punkcie o współrzędnych:
Zadanie 13. (1pkt) Wierzchołek paraboli będącej wykresem funkcji kwadratowej \(y=f(x)\) ma współrzędne \((2,2)\). Wówczas wierzchołek paraboli będącej wykresem funkcji \(g(x)=f(x+2)\) ma współrzędne:
Zadanie 14. (1pkt) Wszystkie dwucyfrowe liczby naturalne podzielne przez \(7\) tworzą rosnący ciąg arytmetyczny. Dwunastym wyrazem tego ciągu jest liczba:
Zadanie 15. (1pkt) Ciąg liczbowy określony jest wzorem \(a_{n}=\frac{2^n-1}{2^n+1}\), dla \(n\ge1\). Piąty wyraz tego ciągu jest równy:
Zadanie 16. (1pkt) Sinus kąta ostrego \(α\) jest równy \(\frac{3}{4}\). Wówczas:
Zadanie 17. (1pkt) W trójkącie prostokątnym o długościach przyprostokątnych \(2\) i \(5\) cosinus większego z kątów ostrych jest równy:
Zadanie 18. (1pkt) Pole rombu o boku \(6\) i kącie rozwartym \(150°\) jest równe:
Zadanie 19. (1pkt) W okręgu o środku \(O\) dany jest kąt o mierze \(50°\), zaznaczony na rysunku.
Miara kąta oznaczonego na rysunku literą \(α\) jest równa:
Zadanie 20. (1pkt) Współczynnik kierunkowy prostej, na której leżą punkty \(A=(-4,3)\) oraz \(B=(8,7)\), jest równy:
Zadanie 21. (1pkt) Punkt \(S=(2,-5)\) jest środkiem odcinka \(AB\), gdzie \(A=(-4,3)\) i \(B=(8,b)\). Wtedy:
Zadanie 22. (1pkt) Dany jest trójkąt prostokątny o długościach boków \(a,b,c\), gdzie \(a\lt b\lt c\). Obracając ten trójkąt wokół prostej zawierającej dłuższą przyprostokątną o kąt \(360°\) otrzymujemy bryłę, której objętość jest równa:
Zadanie 23. (1pkt) Przekątna przekroju osiowego walca, którego promień podstawy jest równy \(4\) i wysokość jest równa \(6\), ma długość:
Zadanie 24. (1pkt) W grupie jest \(15\) kobiet i \(18\) mężczyzn. Losujemy jedną osobę z tej grupy. Prawdopodobieństwo tego, że będzie to kobieta, jest równe:
Zadanie 25. (1pkt) Ile jest wszystkich liczb czterocyfrowych, większych od \(3000\), utworzonych wyłącznie z cyfr \(1, 2, 3\), przy założeniu, że cyfry mogą się powtarzać, ale nie wszystkie z tych cyfr muszą być wykorzystane?
Zadanie 26. (2pkt) Rozwiąż równanie \(\frac{2x-4}{x}=\frac{x}{2x-4}\), gdzie \(x\neq0\) i \(x\neq2\).
Przyznaj sobie samodzielnie punkty, zgodnie z proponowaną punktacją
Wyjaśnienie punktacji:
Przyznaj sobie:
0 pkt
• Gdy brakuje jakiegokolwiek postępu prowadzącego do rozwiązania zadania.
1 pkt
• Gdy doprowadzisz to równanie do postaci równania kwadratowego (patrz: Krok 1.).
2 pkt
• Gdy otrzymasz oczekiwany wynik.
Wyjaśnienie:
Krok 1. Wymnożenie na krzyż poszczególnych wartości.
Rozwiązywanie równania najprościej jest chyba zacząć od mnożenia na krzyż, choć jeśli wolimy to możemy standardowo wymnożyć obie strony najpierw przez \(x\), a potem przez \(2x-4\). Finalnie dojdziemy do tego samego:
$$(2x-4)\cdot(2x-4)=x\cdot x \\
(2x-4)^2=x^2 \\
4x^2-16x+16=x^2 \\
3x^2-16x+16=0$$
Krok 2. Rozwiązanie powstałego równania kwadratowego.
Współczynniki: \(a=3,\;b=-16,\;c=16\)
$$Δ=b^2-4ac=(-16)^2-4\cdot3\cdot16=256-192=64 \\
\sqrt{Δ}=\sqrt{64}=8$$
$$x_{1}=\frac{-b-\sqrt{Δ}}{2a}=\frac{-(-16)-8}{2\cdot3}=\frac{16-8}{6}=\frac{8}{6}=\frac{4}{3} \\
x_{2}=\frac{-b+\sqrt{Δ}}{2a}=\frac{-(-16)+8}{2\cdot3}=\frac{16+8}{6}=\frac{24}{6}=4$$
Z racji tego, iż żadne z rozwiązań nie wyklucza się z założeniami z treści zadania, to obydwa są poprawne. To równanie ma więc dwa rozwiązania: \(x=\frac{4}{3}\) oraz \(x=4\).
Zadanie 27. (2pkt) Mamy dwa pudełka: w pierwszym znajduje się \(6\) kul ponumerowanych kolejnymi liczbami od \(1\) do \(6\), a w drugim – \(8\) kul ponumerowanych kolejnymi liczbami od \(1\) do \(8\). Losujemy po jednej kuli z każdego pudełka i tworzymy liczbę dwucyfrową w ten sposób, że numer kuli wylosowanej z pierwszego pudełka jest cyfrą dziesiątek, a numer kuli wylosowanej z drugiego – cyfrą jedności tej liczby. Oblicz prawdopodobieństwo, że utworzona liczba jest podzielna przez \(11\).
Przyznaj sobie samodzielnie punkty, zgodnie z proponowaną punktacją
Wyjaśnienie punktacji:
Przyznaj sobie:
0 pkt
• Gdy brakuje jakiegokolwiek postępu prowadzącego do rozwiązania zadania.
ALBO
• Gdy wykonasz wszystkie kroki, ale otrzymasz wynik większy od \(1\).
1 pkt
• Gdy obliczysz liczbę wszystkich zdarzeń elementarnych (patrz: Krok 1.)
ALBO
• Gdy obliczysz liczbę wszystkich zdarzeń sprzyjających (patrz: Krok 2.)
2 pkt
• Gdy otrzymasz oczekiwany wynik.
Wyjaśnienie:
Krok 1. Obliczenie liczby wszystkich zdarzeń elementarnych.
Z treści zadania wynika, że pierwszą cyfrę możemy wylosować na \(6\) sposobów, a drugą na \(8\) sposobów. Zgodnie z regułą mnożenia oznacza to, że wszystkich możliwych kombinacji będzie:
$$|Ω|=6\cdot8=48$$
Krok 2. Obliczenie liczby zdarzeń sprzyjających.
Zdarzeniem sprzyjającym są liczby podzielne przez \(11\), czyli:
$$11,22,33,44,55,66$$
Łącznie jest to \(6\) liczb, zatem \(|A|=6\).
Krok 3. Obliczenie prawdopodobieństwa.
$$P(A)=\frac{|A|}{|Ω|}=\frac{6}{48}=\frac{1}{8}$$
Zadanie 28. (2pkt) Rozwiąż nierówność \(20x\ge4x^2+24\).
Przyznaj sobie samodzielnie punkty, zgodnie z proponowaną punktacją
Wyjaśnienie:
Krok 1. Doprowadzenie nierówności do postaci ogólnej.
Aby móc w ogóle zacząć obliczać deltę, to po lewej stronie nierówności musimy mieć postać ogólną typu \(ax^2+bx+c\), a po prawej zero. Zatem przenosimy wszystko na lewą stronę i otrzymujemy:
$$20x\ge4x^2+24 \\
-4x^2+20x-24\ge0$$
Jeśli jesteśmy spostrzegawczy, to możemy podzielić obie strony równania przez \(4\), a jeszcze lepiej byłoby podzielić przez \(-4\). Dzięki temu będziemy wykonywali dalsze działania na nieco mniejszych liczbach i pozbędziemy się minusa przed \(x^2\). Nie jest to jednak zabieg konieczny, więc jeśli tego nie dostrzeżesz, to nic się nie stanie. Pamiętaj tylko, że dzieląc nierówności przez wartość ujemną zmieniamy jej znak! Po podzieleniu obydwu stron przez \(-4\) otrzymamy więc:
$$x^2-5x+6\le0$$
Krok 2. Obliczenie miejsc zerowych wielomianu.
Współczynniki: \(a=1,\;b=-5,\;c=6\)
$$Δ=b^2-4ac=(-5)^2-4\cdot1\cdot6=25-24=1 \\
\sqrt{Δ}=\sqrt{1}=1$$
$$x_{1}=\frac{-b-\sqrt{Δ}}{2a}=\frac{-(-5)-1}{2\cdot1}=\frac{5-1}{2}=\frac{4}{2}=2 \\
x_{2}=\frac{-b+\sqrt{Δ}}{2a}=\frac{-(-5)+1}{2\cdot1}=\frac{5+1}{2}=\frac{6}{2}=3$$
Krok 3. Szkicowanie wykresu paraboli.
Wiemy, że ramiona paraboli będą skierowane do góry, bo współczynnik \(a\) jest większy od zera. Zaznaczamy na osi liczbowej wyznaczone przed chwilą miejsca zerowe (kropki będą zamalowane, bo w nierówności wystąpił znak \(\le\)) i szkicujemy naszą parabolę:
Krok 4. Odczytanie rozwiązania.
Interesują nas wartości mniejsze od zera, zatem rozwiązaniem tego równania będzie przedział \(x\in\langle2;3\rangle\).
Zadanie 29. (2pkt) Kąt \(α\) jest ostry i spełnia równość \(tgα+\frac{1}{tgα}=\frac{7}{2}\). Oblicz wartość wyrażenia \(sinα\cdot cosα\).
Przyznaj sobie samodzielnie punkty, zgodnie z proponowaną punktacją
Wyjaśnienie punktacji:
Przyznaj sobie:
0 pkt
• Gdy brakuje jakiegokolwiek postępu prowadzącego do rozwiązania zadania.
1 pkt
• Gdy doprowadzisz równanie do postaci \(\frac{sin^2α+cos^2α}{sinα\cdot cosα}=\frac{7}{2}\) albo innej podobnej.
ALBO
• Gdy rozwiązując zadanie za pomocą rysunku trójkąta prostokątnego zapiszesz, że \(tgα+\frac{1}{tgα}=\frac{c^2}{ab}\).
ALBO
• Gdy obliczysz wartość jedną z wartości: \(sinα=\sqrt{\frac{7+\sqrt{33}}{14}}\) lub \(cosα=\frac{4}{\sqrt{98+14\sqrt{33}}}\).
2 pkt
• Gdy otrzymasz oczekiwany wynik.
Wyjaśnienie:
Pamiętając o tym, że \(tgα=\frac{sinα}{cosα}\) możemy całość rozpisać w następujący sposób:
$$tgα+\frac{1}{tgα}=\frac{7}{2} \\
tgα+1:tgα=\frac{7}{2} \\
\frac{sinα}{cosα}+1:\frac{sinα}{cosα}=\frac{7}{2} \\
\frac{sinα}{cosα}+1\cdot\frac{cosα}{sinα}=\frac{7}{2} \\
\frac{sinα}{cosα}+\frac{cosα}{sinα}=\frac{7}{2}$$
Sprowadzamy teraz ułamki do wspólnego mianownika, by móc je do siebie dodać:
$$\frac{sinα\cdot sinα}{cosα\cdot sinα}+\frac{cosα\cdot cosα}{sinα\cdot cosα}=\frac{7}{2} \\
\frac{sin^2α}{cosα\cdot sinα}+\frac{cos^2α}{sinα\cdot cosα}=\frac{7}{2} \\
\frac{sin^2α+cos^2α}{sinα\cdot cosα}=\frac{7}{2}$$
Z jedynki trygonometrycznej wiemy, że \(sin^2α+cos^2α=1\), zatem:
$$\frac{1}{sinα\cdot cosα}=\frac{7}{2} \\
1=\frac{7}{2}\cdot sinα\cdot cosα \quad\bigg/\cdot\frac{2}{7} \\
sinα\cdot cosα=\frac{2}{7}$$
Zadanie 30. (2pkt) Wykaż, że dla wszystkich nieujemnych liczb rzeczywistych \(x\), \(y\) prawdziwa jest nierówność \(x^3+y^3\ge x^2y+xy^2\).
Przyznaj sobie samodzielnie punkty, zgodnie z proponowaną punktacją
Wyjaśnienie punktacji:
Przyznaj sobie:
0 pkt
• Gdy brakuje jakiegokolwiek postępu prowadzącego do rozwiązania zadania.
1 pkt
• Gdy zapiszesz nierówność w postaci \((x-y)(x^2-y^2)\ge0\) lub \((x-y)(x^2-2xy+y^2)\ge0\).
2 pkt
• Gdy otrzymasz oczekiwany wynik.
Wyjaśnienie:
Na samym początku przenieśmy wszystkie wyrazy na lewą stronę:
$$x^3+y^3\ge x^2y+xy^2 \\
x^3-x^2y-xy^2+y^3\ge0$$
Teraz spróbujmy wyłączyć przed nawias odpowiednio \(x^2\) oraz \(y^2\):
$$x^2(x-y)-y^2(x-y)\ge0 \\
(x^2-y^2)(x-y)\ge0$$
Ze wzorów skróconego mnożenia wiemy, że \(x^2-y^2=(x+y)(x-y)\), zatem:
$$(x+y)(x-y)(x-y)\ge0 \\
(x+y)(x-y)^2\ge0$$
Skoro \(x\) oraz \(y\) są nieujemnymi liczbami rzeczywistymi, to wartość w pierwszym nawiasie jest na pewno dodatnia lub równa zero. W drugim nawiasie niezależnie od tego czy liczba w nawiasie jest dodatnia czy ujemna, to po podniesieniu jej do potęgi drugiej wynik będzie dodatni lub równy zero. Mamy więc iloczyn dwóch liczb nieujemnych, a ten jest na pewno większy lub równy zero, co należało udowodnić.
Zadanie 31. (2pkt) W prostokącie \(ABCD\) punkt \(P\) jest środkiem boku \(BC\), a punkt \(R\) jest środkiem boku \(CD\). Wykaż, że pole trójkąta \(APR\) jest równe sumie pól trójkątów \(ADR\) oraz \(PCR\).
Przyznaj sobie samodzielnie punkty, zgodnie z proponowaną punktacją
Wyjaśnienie punktacji:
Przyznaj sobie:
0 pkt
• Gdy brakuje jakiegokolwiek postępu prowadzącego do rozwiązania zadania.
1 pkt
• Gdy obliczysz pola "małych trójkątów" w zależności od długości \(a\) oraz \(b\) (patrz: Krok 2.)
ALBO
• Gdy obliczysz, że pole trójkąta \(APR\) jest stanowi \(\frac{3}{8}\) pola prostokąta.
ALBO
• Gdy obliczysz, że suma pól \(P_{ADR}+P_{PCR}\) stanowi \(\frac{3}{8}\) pola prostokąta.
ALBO
• Gdy przedłużysz prostą \(AR\) oraz bok \(BC\), zaznaczysz punkt przecięcia się tych prostych np. jako \(M\) i zauważysz, że \(P_{APR}=P_{RPM}\).
2 pkt
• Gdy otrzymasz oczekiwany wynik.
Wyjaśnienie:
Krok 1. Sporządzenie rysunku poglądowego.
Oznaczmy sobie na rysunku poszczególne długości odcinków:
Krok 2. Obliczenie pól trójkątów \(ADR\), \(PCR\) oraz \(ABP\), a także prostokąta \(ABCD\).
$$P_{ADR}=\frac{1}{2}\cdot\frac{1}{2}a\cdot b=\frac{1}{4}ab \\
P_{PCR}=\frac{1}{2}\cdot\frac{1}{2}a\cdot\frac{1}{2}b=\frac{1}{8}ab \\
P_{ABP}=\frac{1}{2}\cdot a\cdot\frac{1}{2}b=\frac{1}{4}ab \\
P_{ABCD}=ab$$
Krok 3. Obliczenie pola trójkąta \(APR\).
Pole trójkąta \(APR\) obliczymy odejmując od pola prostokąta pola trzech trójkątów, zatem:
$$P_{APR}=P_{ABCD}-P_{ADR}-P_{PCR}-P_{ABP} \\
P_{APR}=ab-\frac{1}{4}ab-\frac{1}{8}ab-\frac{1}{4}ab \\
P_{APR}=ab-\frac{2}{8}ab-\frac{1}{8}ab-\frac{2}{8}ab \\
P_{APR}=ab-\frac{5}{8}ab \\
P_{APR}=\frac{3}{8}ab$$
Krok 4. Zakończenie dowodzenia.
Suma pól trójkątów \(ADR\) oraz \(PCR\) jest równa:
$$P_{ADR}+P_{PCR}=\frac{1}{4}ab+\frac{1}{8}ab=\frac{3}{8}ab$$
Otrzymany wynik jest dokładnie taki sam jak wyznaczone pole trójkąta \(APR\) w trzecim kroku, a to kończy nasz dowód.
Zadanie 32. (4pkt) Wyznacz równanie osi symetrii trójkąta o wierzchołkach \(A=(-2,2)\), \(B=(6,-2)\), \(C=(10,6)\).
Przyznaj sobie samodzielnie punkty, zgodnie z proponowaną punktacją
Wyjaśnienie punktacji:
Przyznaj sobie:
0 pkt
• Gdy brakuje jakiegokolwiek postępu prowadzącego do rozwiązania zadania.
1 pkt
• Gdy obliczysz długości dwóch boków trójkąta (patrz: Krok 1.)
ALBO
• Gdy obliczysz współrzędne środka odcinka \(AC\), czyli \(D=(4;4)\) (patrz: Krok 2.).
ALBO
• Gdy obliczysz współczynnik kierunkowy prostej \(AC\), czyli \(a=\frac{1}{3}\).
ALBO
• Gdy napiszesz, że poszukiwaną osią symetrii jest symetralna odcinka \(AC\).
2 pkt
• Gdy obliczysz współrzędne środka odcinka \(AC\), czyli \(D=(4;4)\) oraz gdy obliczysz współczynnik kierunkowy prostej \(AC\), czyli \(a=\frac{1}{3}\).
ALBO
• Gdy uzasadnisz (wskazując, że jest to trójkąt równoramienny), dlaczego poszukiwaną osią symetrii jest symetralna odcinka \(AC\).
3 pkt
• Gdy zapiszesz równanie osi symetrii w postaci prostej przechodzącej przez dwa punkty \(B=(6;-2)\) oraz \(D=(4;4)\) (patrz: Krok 3.).
ALBO
• Gdy obliczysz obliczysz współrzędne środka odcinka \(AC\), czyli \(D=(4;4)\) oraz wyznaczysz współczynnik kierunkowy symetralnej odcinka \(AC\), czyli \(a=-3\).
ALBO
• Gdy obliczysz obliczysz współrzędne środka odcinka \(AC\), czyli \(D=(4;4)\) oraz zapiszesz, że poszukiwana oś symetrii przechodzi przez punkt \(B\).
4 pkt
• Gdy otrzymasz oczekiwany wynik.
Wyjaśnienie:
Krok 1. Sporządzenie rysunku poglądowego.
Zaznaczmy sobie w układzie współrzędnych trzy punkty podane w treści zadania oraz dorysujmy oś symetrii tego trójkąta:
Skąd wiemy, że ta oś symetrii przechodzi przez wierzchołek \(B\)? Skoro trójkąt ma jedną oś symetrii (a tak wynika z treści zadania) to spodziewamy się, że jest to trójkąt równoramienny. Już po rysunku szkicowym widać, że parą ramion równej długości będą ramiona \(AB\) oraz \(BC\), a więc w takim przypadku symetralna będzie przechodzić przez wierzchołek \(B\). Jeśli jednak nie jesteśmy co do tego przekonani, to zawsze możemy sprawdzić długości każdego z boków, używając wzoru na długość odcinka w układzie współrzędnych:
$$|AB|=\sqrt{(x_{B}-x_{A})^2+(y_{B}-x_{A})^2} \\
|AB|=\sqrt{(6-(-2))^2+(-2-2)^2}=\sqrt{64+16}=\sqrt{80} \\
|BC|=\sqrt{(10-6)^2+(6-(-2))^2}=\sqrt{16+64}=\sqrt{80} \\
|AC|=\sqrt{(10-(-2))^2+(6-2)^2}=\sqrt{144+16}=\sqrt{160}$$
Teraz już jesteśmy pewni, że jest to trójkąt równoramienny i że na pewno istnieje tylko jedna oś symetrii, która przechodzi przez punkt \(B\).
Krok 2. Wyznaczenie współrzędnych punktu \(D\).
Punkt \(D\) jest środkiem odcinka \(AC\), bo wysokość trójkąta równoramiennego dzieli jego podstawę na dwa równe odcinki. Tak więc aby wyznaczyć współrzędne tego punktu \(D\) skorzystamy ze wzorów na środek odcinka:
$$x_{D}=\frac{x_{A}+x_{C}}{2}=\frac{-2+10}{2}=\frac{8}{2}=4 \\
y_{D}=\frac{y_{A}+y_{C}}{2}=\frac{2+6}{2}=\frac{8}{2}=4$$
W związku z tym współrzędnymi naszego punktu są \(D=(4;4)\).
Krok 3. Wyznaczenie równania osi symetrii trójkąta.
Znajomość współrzędnych punktu \(D\) znacznie ułatwia znalezienie równania osi symetrii, bo wystarczy że skorzystamy ze wzoru na równanie prostej przechodzącej przez dwa punkty. Prostą przechodzącą przez dwa punkty \(B=(6;-2)\) oraz \(D=(4;4)\) możemy opisać następującym równaniem:
$$(y-y_{B})(x_{D}-x_{B})-(y_{D}-y_{B})(x-x_{B})=0 \\
(y-(-2))(4-6)-(4-(-2))(x-6)=0 \\
(y+2)(-2)-6(x-6)=0 \\
-2y-4-6x+36=0 \\
-2y-6x+32=0 \\
-2y=6x-32 \quad\bigg/:(-2)\\
y=-3x+16$$
Zadanie 33. (4pkt) Podstawą ostrosłupa \(ABCDS\) jest prostokąt, którego boki pozostają w stosunku \(3:4\), a pole jest równe \(192\) (zobacz rysunek). Punkt \(E\) jest wyznaczony przez przecinające się przekątne podstawy, a odcinek \(SE\) jest wysokością ostrosłupa. Każda krawędź boczna tego ostrosłupa jest nachylona do płaszczyzny podstawy pod kątem \(30°\). Oblicz objętość ostrosłupa.
Przyznaj sobie samodzielnie punkty, zgodnie z proponowaną punktacją
Wyjaśnienie punktacji:
Przyznaj sobie:
0 pkt
• Gdy brakuje jakiegokolwiek postępu prowadzącego do rozwiązania zadania.
1 pkt
• Gdy obliczysz długości boków prostokąta znajdującego się w podstawie \(|AB|=12\) oraz \(|BC|=16\) (patrz: Krok 2.).
2 pkt
• Gdy obliczysz długość przekątnej prostokąta znajdującego się w podstawie \(|AC|=20\) (patrz: Krok 3.).
3 pkt
• Gdy obliczysz wysokość ostrosłupa \(|SE|=\frac{10\sqrt{3}}{3}\) (patrz: Krok 4.).
4 pkt
• Gdy otrzymasz oczekiwany wynik.
Wyjaśnienie:
Krok 1. Sporządzenie rysunku poglądowego.
Wprowadźmy sobie proste oznaczenia. Skoro stosunek boków prostokąta ma wynosić \(3:4\), to niech bok \(AB=3x\) oraz \(BC=4x\). Przy okazji zaznaczmy na rysunku kluczowy kąt nachylenia krawędzi bocznej do płaszczyzny podstawy. Całość będzie więc wyglądać w następujący sposób:
Krok 2. Wyznaczenie długości odcinków \(AB\) oraz \(BC\).
Skorzystamy tutaj z informacji, że pole prostokąta w podstawie jest równe \(192\). Zatem:
$$3x\cdot4x=192 \\
12x^2=192 \\
x^2=16 \\
x=4$$
Długości odcinków \(AB\) i \(BC\) wynoszą więc:
$$|AB|=3x=3\cdot4=12 \\
|BC|=4x=4\cdot4=16$$
Krok 3. Obliczenie długości odcinka \(AE\).
Do wyznaczenia długości wysokości ostrosłupa przyda nam się znajomość długości odcinka \(AE\). Jest to dokładnie połowa przekątnej \(AC\). Obliczmy więc z Twierdzenia Pitagorasa najpierw długość odcinka \(AC\):
$$|AB|^2+|BC|^2=|AC|^2 \\
12^2+16^2=|AC|^2 \\
144+256=|AC|^2 \\
|AC|^2=400 \\
|AC|=20$$
Tak jak powiedzieliśmy sobie, odcinek \(AE\) jest równy połowie odcinka \(AC\), zatem:
$$|AE|=\frac{1}{2}|AC| \\
|AE|=\frac{1}{2}\cdot20 \\
|AE|=10$$
Krok 4. Wyznaczenie wysokości ostrosłupa.
Spójrzmy na kluczowy trójkąt \(AES\). Skorzystamy tutaj z funkcji trygonometrycznych, a dokładniej z tangensa. Skoro krawędź boczna jest nachylona do płaszczyzny podstawy pod kątem \(30°\), to:
$$tg30°=\frac{|SE|}{|AE|} \\
\frac{\sqrt{3}}{3}=\frac{|SE|}{10} \\
|SE|=\frac{10\sqrt{3}}{3}$$
Wysokość naszego ostrosłupa jest więc równa \(\frac{10\sqrt{3}}{3}\).
Krok 5. Obliczenie objętości ostrosłupa.
Znamy już wszystkie potrzebne miary, więc możemy przejść do obliczenia objętości bryły:
$$P_{p}=192 \\
H=\frac{10\sqrt{3}}{3} \\
\\
V=\frac{1}{3}P_{p}\cdot H \\
V=\frac{1}{3}\cdot192\cdot\frac{10\sqrt{3}}{3} \\
V=64\cdot\frac{10\sqrt{3}}{3} \\
V=\frac{640\sqrt{3}}{3}$$
Zadanie 34. (5pkt) Funkcja kwadratowa \(f\) określona jest wzorem \(f(x)=ax^2+bx+c\). Zbiorem rozwiązań nierówności \(f(x)\gt0\) jest przedział \((0,12)\). Największa wartość funkcji \(f\) jest równa \(9\). Oblicz współczynniki \(a\), \(b\) i \(c\) funkcji \(f\).
Przyznaj sobie samodzielnie punkty, zgodnie z proponowaną punktacją
Wyjaśnienie punktacji:
Przyznaj sobie:
0 pkt
• Gdy brakuje jakiegokolwiek postępu prowadzącego do rozwiązania zadania.
1 pkt
• Gdy wyznaczysz miejsca zerowe funkcji: \(x_{1}=0\) oraz \(x_{2}=12\) (patrz: Krok 1.).
ALBO
• Gdy zapiszesz, że drugą współrzędną wierzchołka paraboli jest \(y=9\) (patrz: Krok 1.).
2 pkt
• Gdy zapiszesz współrzędne wierzchołka, czyli \(W=(6;9)\) (patrz: Krok 1.).
ALBO
• Gdy zapiszesz wzór funkcji w postaci iloczynowej \(y=a\cdot x\cdot(x-12)\).
3 pkt
• Gdy zapiszesz wzór w postaci kanonicznej \(y=a(x-6)^2+9\) (patrz: Krok 2.).
ALBO
• Gdy zapiszesz wzór w postaci iloczynowej \(y=a\cdot x\cdot(x-12)\) oraz obliczysz współrzędne wierzchołka: \(W=(6;9)\).
ALBO
• Gdy zapiszesz, że współczynnik \(c=0\) (bo \(f(0)=0\)) oraz zapiszesz jedno z równań, które wynika z podstawienia do wzoru funkcji współrzędnych wierzchołka lub punktu przecięcia się z osią \(Ox\) niebędącego początkiem układu współrzędnych np. \(36a+6b=9\) lub \(144a+12b=0\).
4 pkt
• Gdy zapiszesz, że współczynnik \(c=0\) (bo \(f(0)=0\)) oraz zapiszesz układ składający się z dwóch równań: \(36a+6b=9\) oraz \(144a+12b=0\).
ALBO
• Gdy wyznaczysz, że współczynnik \(a=-\frac{1}{4}\) (patrz: Krok 3.).
5 pkt
• Gdy otrzymasz oczekiwany wynik.
Wyjaśnienie:
Krok 1. Sporządzenie rysunku poglądowego.
Musimy się zastanowić jak będzie wyglądać nasza parabola.
Wniosek I - Skoro funkcja przyjmuje wartości dodatnie (\(f(x)\gt0\)) tylko w przedziale \((0;12)\), to musi być to parabola z ramionami skierowanymi do dołu (patrz rysunek). Nie ma innej możliwości.
Wniosek II - Czym jest natomiast przedział \((0;12)\)? Kiedy rozwiązujemy standardową nierówność i podajemy jej rozwiązania, to zawsze na krańcach przedziałów znajdują się tak naprawdę miejsca zerowe (które obliczamy np. z delty albo z postaci iloczynowej). Nie inaczej jest tutaj, zatem z tego przedziału możemy odczytać, że funkcja ta przecina oś \(Ox\) w punktach \(x_{1}=0\) oraz \(x_{2}=12\) (patrz rysunek).
Wniosek III - Jakie współrzędne ma wierzchołek paraboli? Skoro największa wartość funkcji jest równa \(9\), to jedną współrzędną (\(y=9\)) już znamy. Wiemy też, że wierzchołek paraboli znajduje się dokładnie po środku, między miejscami zerowymi. Zatem współrzędne wierzchołka to \(W=(6;9)\).
Krok 2. Zapisanie wzoru funkcji przy użyciu współrzędnych wierzchołka paraboli.
Dzięki trzeciemu wnioskowi z pierwszego kroku jesteśmy w stanie zapisać równanie tej paraboli w postaci kanonicznej. Funkcję o wierzchołku w punkcie \(W=(p;q)\) możemy opisać wzorem:
$$y=a(x-p)^2+q \\
y=a(x-6)^2+9$$
Krok 3. Wyznaczenie współczynnika \(a\).
Wiemy, że parabola przechodzi między innymi przez punkt \((0;0)\), zatem możemy podstawić współrzędne tego punktu do wyznaczonego przed chwilą wzoru i tym samym obliczyć wartość współczynnika \(a\):
$$0=a\cdot(0-6)^2+9 \\
0=a\cdot(-6)^2+9 \\
0=36a+9 \\
36a=-9 \\
a=-\frac{9}{36}=-\frac{1}{4}$$
Krok 4. Sprowadzenie wzoru funkcji do postaci ogólnej.
Podstawiając wyznaczony współczynnik \(a=-\frac{1}{4}\) do wzoru z kroku drugiego, będziemy tak naprawdę znać już pełny wzór naszej funkcji:
$$y=-\frac{1}{4}(x-6)^2+9$$
To jednak nie koniec, bo zgodnie z treścią zadania musimy przedstawić wzór tej funkcji w postaci ogólnej typu \(f(x)=ax^2+bx+c\) i wypisać poszczególne współczynniki. Zatem:
$$y=-\frac{1}{4}(x-6)^2+9 \\
y=-\frac{1}{4}(x^2-12x+36)+9 \\
y=-\frac{1}{4}x^2+3x-9+9 \\
y=-\frac{1}{4}x^2+3x$$
Poszukiwanymi współczynnikami są więc: \(a=-\frac{1}{4}, b=3, c=0\).
Poprzednie
Zakończ
Następne
Jeśli nie podzieliłam całej funkcji na początku przez -4 i wspólczynnik A został mi ujemny to wtedy ramiona paraboli są skierowane w dół i też jest to prawidłowe?
Domyślam się, że chodzi o zadanie 28 ;) Tak, można zrobić to bez dzielenia przez -4, wtedy parabola będzie odwrotna do tego co u mnie, ale koniec końców wyniki wyjdą jednakowe ;)