Matura próbna z matematyki (poziom podstawowy) - Operon 2016
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) Druga potęga liczby \(\begin{split}\frac{\sqrt[3]{-\frac{1}{8}}\cdot4^{-\frac{1}{4}}}{0,25}\end{split}\) jest równa:
Zadanie 2. (1pkt) Wiadomo,że \(log_{5}50=a\) i \(log_{5}2=b\). Zatem:
Zadanie 3. (1pkt) W listopadzie pensja pana Jana była o \(10\%\) większa niż w październiku. W grudniu pensja pana Jana zmalała i wynosiła o \(40\%\) mniej niż w październiku. Średnia arytmetyczna pensji pana Jana w październiku, listopadzie i grudniu była:
Zadanie 4. (1pkt) Zbiór rozwiązań nierówności \((x-2)(2+x)\lt0\) to:
Zadanie 5. (1pkt) Równanie \(\begin{split}\frac{-3(9-x^2)(x+3)}{x(x+3)}=0\end{split}\):
Zadanie 6. (1pkt) Liczba \(a\) spełniająca warunek \(\frac{2+\sqrt{3}}{a+1}=\frac{1}{2-\sqrt{3}}\) jest równa:
Zadanie 7. (1pkt) Układ równań \(\begin{cases}y=(m+2)x+2m\\(2m-1)x-m=y\end{cases}\) opisuje w układzie współrzędnych na płaszczyźnie dwie proste równoległe. Zatem liczba \(m\) jest równa:
Zadanie 8. (1pkt) Suma pierwiastków równania \((x-2)(x+1)(x-3)=0\) jest równa:
Zadanie 9. (1pkt) Na rysunku przedstawiono wykres funkcji \(f\).
Najmniejszą wartością funkcji \(g(x)=f(-x)\) w przedziale \(\langle-4,-1\rangle\) jest liczba:
Zadanie 10. (1pkt) Dwusieczna kąta, pod którym przecinają się proste \(y=x-1\) i \(y=-x+1\), przechodzi przez punkt:
Zadanie 11. (1pkt) W tabeli podano wartości funkcji liniowej \(f(x)=ax+b\) dla wybranych trzech elementów należących do dziedziny funkcji.
Zatem:
Zadanie 12. (1pkt) Funkcja liniowa \(f\) jest określona wzorem \(f(x)=ax+b\) dla \(b=-3\) oraz \(ab\lt0\). Wynika z tego, że funkcja \(f\):
Zadanie 13. (1pkt) Dziedziną funkcji \(f\) określonej wzorem \(f(x)=(x-1)^2+2\) jest zbiór \(\langle-2,+\infty)\). Zbiorem wartości tej funkcji jest:
Zadanie 14. (1pkt) Funkcja \(g\) jest opisana wzorem \(g(x)=3^{x-1}+1\). Miejscem zerowym funkcji \(h(x)=g(x+1)-4\) jest liczba:
Zadanie 15. (1pkt) Ile liczb całkowitych należy do zbioru rozwiązań nierówności \(x-1\le\frac{x(x-1)-x^2}{2}\le1\)?
Zadanie 16. (1pkt) Suma wszystkich liczb naturalnych dodatnich podzielnych przez \(5\) i mniejszych od \(400\) jest równa:
Zadanie 17. (1pkt) Dany jest ciąg arytmetyczny \((a_{n})\) określony dla \(n\ge1\) i taki, że \(a_{1}+a_{2}+a_{3}=18\). Wtedy:
Zadanie 18. (1pkt) Ciąg \((a_{n})\) jest określony wzorem \(a_{n}=\sqrt{n-2}\) dla \(n\ge2\). Ile wyrazów tego ciągu jest mniejszych od \(2\)?
Zadanie 19. (1pkt) Ciąg \((a,2,c)\) jest geometryczny. Iloczyn wyrazów tego ciągu jest równy:
Zadanie 20. (1pkt) W trójkącie prostokątnym kąty ostre mają miary \(α,β\), przeciwprostokątna ma długość \(13\), oraz \(sinα+sinβ=\frac{17}{13}\) i \(sinα-sinβ=\frac{7}{13}\). Wynika z tego, że:
Zadanie 21. (1pkt) Kąt \(α\) jest kątem ostrym takim, że \(sin^2α-cos^2α=\frac{1}{2}\). Zatem:
Zadanie 22. (1pkt) Punkty \(G\) i \(H\) są środkami okręgów. Punkt \(E\) leży na okręgu o środku w punkcie \(G\), punkt \(F\) leży na okręgu o środku w punkcie \(H\) oraz \(|GH|=3\) i \(|EF|=8\) (patrz rysunek).
Wtedy pole koła ograniczonego okręgiem o środku w punkcie \(H\) jest większe od pola koła ograniczonego okręgiem o środku w punkcie \(G\) o:
Zadanie 23. (1pkt) Przekątna \(AC\) dzieli trapez \(ABCD\) na dwa trójkąty prostokątne równoramienne oraz \(|\sphericalangle BAD|=|\sphericalangle ADC|=90°\). Najkrótszy bok trapezu ma długość \(a\). Zatem najdłuższy bok ma długość:
Zadanie 24. (1pkt) Okrąg o promieniu \(3\) jest wpisany w trójkąt prostokątny. Punkt styczności dzieli przeciwprostokątną na odcinki długości \(5\) i \(12\). Obwód tego trójkąta jest równy:
Zadanie 25. (1pkt) Punkty \(A,M,B\) są współliniowe (punkt \(M\) leży między punktami \(A\) i \(B\)) i takie, że \(A=(-23,-9)\), \(B=(17,21)\) oraz \(|MB|=3|AM|\). Iloczyn współrzędnych punktu \(M\) jest równy:
Zadanie 26. (2pkt) Rozwiąż nierówność \(x(x-1)\gt2(x+1)-4\).
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, a w dalszej części zadania popełnisz błędy (patrz: Krok 2.).
ALBO
• Gdy błędnie wyznaczysz miejsca zerowe funkcji (np. w wyniku błędu rachunkowego przy liczeniu delty), ale dalszy tok rozwiązywania będzie poprawny.
2 pkt
• Gdy otrzymasz oczekiwany wynik (w postaci zapisanego przedziału lub w formie graficznej).
Wyjaśnienie:
Krok 1. Doprowadzenie nierówności do postaci ogólnej.
Zanim zaczniemy liczyć deltę, to musimy wykonać odpowiednie działania i przenieść wszystkie wyrazy na lewą stronę, zatem:
$$x(x-1)\gt2(x+1)-4 \\
x^2-x\gt2x+2-4 \\
x^2-3x+2\gt0$$
Krok 2. Obliczenie miejsc zerowych wielomianu.
Współczynniki: \(a=1,\;b=-3,\;c=2\)
$$Δ=b^2-4ac=(-3)^2-4\cdot1\cdot2=9-8=1 \\
\sqrt{Δ}=\sqrt{1}=1$$
$$x_{1}=\frac{-b-\sqrt{Δ}}{2a}=\frac{-(-3)-1}{2\cdot1}=\frac{3-1}{2}=\frac{2}{2}=1 \\
x_{2}=\frac{-b+\sqrt{Δ}}{2a}=\frac{-(-3)+1}{2\cdot1}=\frac{3+1}{2}=\frac{4}{2}=2$$
Krok 3. Szkicowanie wykresu paraboli.
Z racji tego, iż współczynnik kierunkowy \(a\) jest dodatni, to parabola będzie mieć ramiona skierowane do góry. Zaznaczamy więc na osi wyznaczone miejsca zerowe \(x=1\) oraz \(x=2\) (kropki będą niezamalowane, bo w nierówności wystąpił znak \(\gt\)) i rysujemy parabolę:
Krok 4. Odczytanie rozwiązania.
Szukamy wartości większych od zera, czyli tych które znajdują się nad osią. To oznacza, że rozwiązaniem tej nierówności jest suma przedziałów:
$$x\in(-\infty;1)\cup(2;+\infty)$$
Zadanie 27. (2pkt) Wykaż, że jeżeli \(x\gt y\) i \(2(x-1)(x+1)-2y(2x-y)=-1\), to \(x-y=\frac{\sqrt{2}}{2}\).
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 doprowadzisz równanie do postaci typu \((x-y)^2=\frac{1}{2}\) lub podobnej polegającej na zwinięciu wyrażenia przy pomocy wzorów skróconego mnożenia.
2 pkt
• Gdy przeprowadzisz pełne dowodzenie.
Wyjaśnienie:
Wymnażając poszczególne jednomiany otrzymamy:
$$2(x-1)(x+1)-2y(2x-y)=-1 \\
2(x^2-1)-4xy+2y^2=-1 \\
2x^2-2-4xy+2y^2=-1 \\
2x^2-4xy+2y^2=1 \\
2(x^2-2xy+y^2)=1 \\
x^2-2xy+y^2=\frac{1}{2} \\
(x-y)^2=\frac{1}{2} \\
x-y=\sqrt{\frac{1}{2}} \\
x-y=\frac{1}{\sqrt{2}} \\
x-y=\frac{1\cdot\sqrt{2}}{\sqrt{2}\cdot\sqrt{2}} \\
x-y=\frac{\sqrt{2}}{2}$$
Zadanie 28. (2pkt) Dany jest półokrąg oparty na średnicy \(AB\). Punkt \(C\) leży na półokręgu, punkt \(D\) leży na średnicy, odcinki \(CD\) i \(AB\) są prostopadłe oraz \(|CD|=\sqrt{2}\). Punkt \(D\) dzieli średnicę na odcinki \(a,b\) (patrz rysunek). Wykaż, że \(ab=2\).
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 dostrzeżesz, że kąt \(ACB\) jest prosty i zapiszesz jakieś równanie wynikające z podobieństwa trójkątów.
2 pkt
• Gdy przeprowadzisz pełne dowodzenie.
Wyjaśnienie:
Krok 1. Sporządzenie rysunku pomocniczego.
Spróbujmy narysować trójkąt, który będzie opierał się na średnicy tego półokręgu i będzie miał wierzchołek w punkcie \(C\). Z własności trójkątów wpisanych w okrąg wiemy, że taki trójkąt oparty na średnicy będzie jednocześnie trójkątem prostokątnym.
Krok 2. Dostrzeżenie podobieństwa trójkątów i zakończenie dowodzenia.
Poza tym, że mamy jeden duży trójkąt \(ABC\) to powstały nam dwa prostokątne trójkąty podobne \(ADC\) oraz \(DBC\) (cecha kąt-bok-kąt). Korzystając z tego podobieństwa możemy zapisać, że:
$$\frac{|CD|}{|AD|}=\frac{|BD|}{|CD|} \\
\frac{\sqrt{2}}{a}=\frac{b}{\sqrt{2}}$$
Mnożąc na krzyż otrzymamy:
$$ab=\sqrt{2}\cdot\sqrt{2} \\
ab=2$$
Otrzymaliśmy dokładnie to co mieliśmy wykazać, zatem zadanie możemy uznać za zakończone.
Zadanie 29. (2pkt) Funkcja kwadratowa ma dwa miejsca zerowe. Jednym z nich jest liczba \(-3\). Wierzchołek paraboli, będącej wykresem tej funkcji, znajduje się w punkcie \((-1,-8)\). Wyznacz wzór tej funkcji.
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 wartość współczynnika \(a\) (patrz: Krok 2.).
ALBO
• Gdy obliczysz, że drugim miejscem zerowym jest \(x=1\).
2 pkt
• Gdy otrzymasz oczekiwany wynik.
Wyjaśnienie:
Krok 1. Zapisanie wzoru funkcji w postaci kanonicznej.
Znając współrzędne wierzchołka paraboli \(W=(p;q)\) możemy zapisać wzór funkcji w postaci kanonicznej:
$$f(x)=a(x-p)^2+q$$
W naszym przypadku \(W=(-1,-8)\) zatem:
$$f(x)=a(x-(-1))^2+(-8) \\
f(x)=a(x+1)^2-8$$
Do pełnego wzoru brakuje nam jeszcze znajomości współczynnika \(a\).
Krok 2. Wyznaczenie współczynnika \(a\).
Do wyznaczenia współczynnika \(a\) wykorzystamy informację o miejscu zerowym tej funkcji. Skoro dla \(x=-3\) funkcja przyjmuje wartość równą \(0\) (bo \(x=-3\) jest miejscem zerowym), to znaczy że:
$$a\cdot(-3+1)^2-8=0 \\
a\cdot(-2)^2-8=0 \\
4a-8=0 \\
4a=8 \\
a=2$$
Krok 3. Zapisanie wzoru funkcji.
W treści zadania nie mamy podanej informacji w jakiej postaci ma to być wzór. Niemalże od ręki jesteśmy w stanie podać ten wzór w postaci kanonicznej, bo przed chwilą obliczyliśmy że \(a=2\), zatem:
$$f(x)=2\cdot(x+1)^2-8$$
Gdybyśmy chcieli podać ten wzór w postaci ogólnej (czyli tej najpopularniejszej), to należałoby wykonać potęgowanie:
$$f(x)=2\cdot(x+1)^2-8 \\
f(x)=2\cdot(x^2+2x+1)-8 \\
f(x)=2x^2+4x+2-8 \\
f(x)=2x^2+4x-6$$
Zadanie 30. (2pkt) Prosta przechodząca przez początek układu współrzędnych ma jeden punkt wspólny z parabolą \(y=(x-1)^2+1\). Znajdź równanie tej prostej.
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, że delta jest równa \(a^2+4a-4\) (patrz: Krok 3.).
2 pkt
• Gdy otrzymasz oczekiwany wynik.
Wyjaśnienie:
Krok 1. Ułożenie układu równań.
Każdą prostą w układzie współrzędnych możemy opisać wzorem w postaci kierunkowej \(y=ax+b\). Z własności postaci kierunkowej wiemy, że współczynnik \(b\) odpowiada za miejsce przecięcia się prostej z osią igreków. W naszym przypadku prosta przechodzi przez początek układu współrzędnych, zatem \(b=0\). To oznacza, że naszą prostą możemy opisać wzorem \(y=ax\).
Szukamy miejsca przecięcia się prostej z parabolą. Z geometrycznej interpretacji układu równań wiemy, że rozwiązując układ równań składający się ze wzorów dwóch funkcji otrzymamy właśnie miejsce/miejsca przecięcia się wykresów. W związku z tym musimy ułożyć i rozwiązać następujący układ równań:
$$\begin{cases}
y=ax \\
y=(x-1)^2+1
\end{cases}$$
Krok 2. Rozwiązanie układu równań.
Stosując metodę podstawiania otrzymamy:
$$ax=(x-1)^2+1 \\
ax=x^2-2x+1+1 \\
ax=x^2-2x+2 \\
ax-x^2+2x-2=0 \\
-x^2+ax+2x-2=0 \\
-x^2+(a+2)x-2=0$$
Krok 3. Rozwiązanie powstałego równania kwadratowego.
To równanie kwadratowe rozwiążemy dokładnie tak jak każde inne. Musimy tylko uważać na symbole, bo współczynnik \(a\) będzie nam się trochę "dublował" z niewiadomą \(a\):
Współczynniki: \(a=-1,\;b=a+2,\;c=-2\)
$$Δ=b^2-4ac=(a+2)^2-4\cdot(-1)\cdot(-2)=a^2+4a+4-8=a^2+4a-4$$
Teraz musimy skorzystać z bardzo ważnej informacji zaszytej w treści zadania, a mianowicie faktu, iż prosta z parabolą przecinają się tylko w jednym miejscu. Ta informacja mówi nam, że istnieje w takim razie tylko jedno rozwiązanie tego równania kwadratowego, a to z kolei prowadzi nas do wniosku, że w takim razie delta musi być równa \(0\) (bo tylko wtedy równanie kwadratowe ma jedno rozwiązanie). W związku z tym otrzymujemy równanie:
$$a^2+4a-4=0$$
Krok 4. Obliczenie wartości współczynnika \(a\)
Powstało nam więc tak naprawdę drugie równanie kwadratowe \(a^2+4a-4=0\), które tym razem da nam odpowiedź na pytanie - dla jakiego \(a\) delta jest równa \(0\), czyli dla jakiego \(a\) funkcja \(y=ax\) ma jedno miejsce przecięcia się z parabolą \(y=(x-1)^2+1\). Zatem:
Współczynniki: \(a=1,\;b=4,\;c=-4\)
$$Δ=b^2-4ac=4^2-4\cdot1\cdot(-4)=16-(-16)=32 \\
\sqrt{Δ}=\sqrt{32}=\sqrt{16\cdot2}=4\sqrt{2}$$
$$a_{1}=\frac{-b-\sqrt{Δ}}{2a}=\frac{-4-4\sqrt{2}}{2\cdot1}=\frac{-4-4\sqrt{2}}{2}=-2-2\sqrt{2} \\
a_{2}=\frac{-b+\sqrt{Δ}}{2a}=\frac{-4+4\sqrt{2}}{2\cdot1}=\frac{-4+4\sqrt{2}}{2}=-2+2\sqrt{2}$$
Krok 5. Zapisanie równania prostej.
Żadnego z rozwiązań z poprzedniego kroku wykluczyć nie możemy, a to oznacza że warunki tego zadania będą spełniać dwie proste:
$$y=(-2-2\sqrt{2})x \quad\lor\quad y=(-2+2\sqrt{2})x$$
Zadanie 31. (2pkt) Gdy Anka miała tyle lat, ile Danka ma teraz, to była od niej trzy razy starsza. Gdy Danka będzie miała tyle lat, ile Anka ma teraz, Anka będzie miała \(42\) lata. Ile lat ma obecnie każda z dziewcząt?
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 wprowadzisz poprawne oznaczenia i ułożysz dwa równania z których da się później ułożyć układ równań (patrz: Krok 1.).
2 pkt
• Gdy otrzymasz oczekiwany wynik.
Wyjaśnienie:
Krok 1. Wprowadzenie poprawnych oznaczeń i zapisanie równań z treści zadania.
Zadanie jest trochę zagmatwane i wszystko sprowadza się tak naprawdę do poprawnego ułożenia dwóch równań z których stworzymy układ równań. Przyjmijmy, że:
\(a\) - obecny wiek Anki
\(d\) - obecny wiek Danki
\(a-d\) - różnica wieku między Anką i Danką
Teraz ułóżmy pierwsze równanie. Ze zdania "Gdy Anka miała tyle lat, ile Danka ma teraz, to była od niej trzy razy starsza" wynika, że:
$$a-(a-d)=3(d-(a-d))$$
lub też po prostu:
$$d=3(d-(a-d))$$
Drugie równanie wynika ze zdania "Gdy Danka będzie miała tyle lat, ile Anka ma teraz, Anka będzie miała \(42\) lata", czyli:
$$a+(a-d)=42$$
Krok 2. Utworzenie i rozwiązanie układu równań.
Z dwóch równań wyznaczonych w pierwszym kroku powstaje nam układ równań, który musimy po prostu rozwiązać:
$$\begin{cases}
d=3(d-(a-d)) \\
a+(a-d)=42
\end{cases}$$
$$\begin{cases}
d=3(d-a+d) \\
a+a-d=42
\end{cases}$$
$$\begin{cases}
d=3(2d-a) \\
2a-d=42
\end{cases}$$
$$\begin{cases}
d=6d-3a \\
d+42=2a
\end{cases}$$
$$\begin{cases}
5d-3a=0 \\
d=2a-42
\end{cases}$$
Podstawiając \(d=2a-42\) z drugiego równania do pierwszego otrzymamy:
$$5\cdot(2a-42)-3a=0 \\
10a-210-3a=0 \\
7a=210 \\
a=30$$
Znając wiek Anki możemy obliczyć także wiek Danki, podstawiając \(a=30\) do jednego z równań:
$$d=2a-42 \\
d=2\cdot30-42 \\
d=60-42 \\
d=18$$
To oznacza, że Anka ma \(30\) lat, a Danka ma \(18\) lat.
Zadanie 32. (4pkt) Kąt rozwarty rombu ma miarę \(2α\). Suma długości przekątnych rombu jest równa \(68\) oraz \(tgα=2,4\). Oblicz obwód rombu.
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 ułożysz układ równań (patrz: Krok 2.).
2 pkt
• Gdy wyznaczysz długości połowy przekątnych (patrz: Krok 3.).
3 pkt
• Gdy obliczysz długość boku rombu (patrz: Krok 4.).
4 pkt
• Gdy otrzymasz oczekiwany wynik.
Wyjaśnienie:
Krok 1. Sporządzenie rysunku pomocniczego.
W tym zadaniu trzeba pamiętać, że przekątne rombu przecinają się w połowie swojej długości pod kątem prostym oraz że dzielą nam kąty rozwarte na dwie równe miary. W związku z tym całość wyglądać będzie w następujący sposób:
Krok 2. Ułożenie układu równań.
Z treści zadania wiemy, że suma długości przekątnych jest równa \(68\), czyli zgodnie z naszym rysunkiem:
$$2x+2y=68$$
Dodatkowo wiemy, że tangens kąta \(α\) jest równy \(2,4\). Tangens opisuje zależność między przyprostokątną leżącą naprzeciwko kąta \(α\) do przyprostokątnej leżącej przy tym kącie, zatem:
$$tgα=2,4 \\
\frac{y}{x}=2,4$$
I to właśnie z tych dwóch równań możemy ułożyć układ równań:
\begin{cases}
2x+2y=68 \\
\frac{y}{x}=2,4
\end{cases}
Krok 3. Rozwiązanie układu równań.
Najprościej będzie rozwiązać ten układ równań metodą podstawiania. W tym celu możemy wyznaczyć np. wartość igreka z drugiego równania i podstawić go do równania pierwszego:
$$\begin{cases}
2x+2y=68 \quad\bigg/:2 \\
\frac{y}{x}=2,4 \quad\bigg/\cdot x
\end{cases}$$
$$\begin{cases}
x+y=34 \\
y=2,4x
\end{cases}$$
Podstawiając teraz drugie równanie do pierwszego otrzymamy:
$$x+2,4x=34 \\
3,4x=34 \\
x=10$$
Znając wartość \(x=10\) możemy obliczyć brakującą wartość igreka, podstawiając iksa do jednego z równań:
$$10+y=34 \\
y=24$$
Krok 4. Obliczenie długości boku rombu.
Spójrzmy na jeden z czterech trójkątów prostokątnych, które powstały nam w rombie. Korzystając z Twierdzenia Pitagorasa możemy zapisać, że:
$$x^2+y^2=a^2 \\
10^2+24^2=a^2 \\
100+576=a^2 \\
a^2=676 \\
a=26 \quad\lor\quad a=-26$$
Wartość ujemną oczywiście odrzucamy, zatem zostaje nam \(a=26\).
Krok 5. Obliczenie obwodu rombu.
Samo obliczenie obwodu jest już formalnością, bo już wiemy że nasz romb ma cztery boki o długości \(26\), zatem:
$$Obw=4\cdot26 \\
Obw=104$$
Zadanie 33. (4pkt) Punkty \(A=(-4,1)\) i \(C=(-5,5)\) są wierzchołkami trójkąta równoramiennego \(ABC\), w którym \(|AC|=|BC|\). Prosta \(-x-y=0\) jest symetralną boku \(AB\). Oblicz pole tego trójkąta.
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 równanie prostej \(AB\) (patrz: Krok 3.).
2 pkt
• Gdy wyznaczysz współrzędne środka odcinka \(AB\) (patrz: Krok 4.).
3 pkt
• Gdy obliczysz długość odcinka \(AB\) (patrz: Krok 5.) oraz wysokość trójkąta (patrz: Krok 6.).
4 pkt
• Gdy otrzymasz oczekiwany wynik.
Wyjaśnienie:
Krok 1. Sporządzenie rysunku pomocniczego.
Krok 2. Wyznaczenie współczynnika \(a\) prostej \(AB\).
Prosta \(AB\) jest prostopadła do prostej \(CP\). Wiemy, że prosta \(CP\) wyraża się wzorem \(-x-y=0\), czyli \(y=-x\). Aby dwie proste były względem siebie prostopadłe, to iloczyn ich współczynników kierunkowych \(a\) musi być równy \(-1\). Nasza prosta symetralna ma ten współczynnik równy \(-1\) (bo przed iksem nie ma żadnej liczby i stoi minus), zatem prosta \(AB\) ma ten współczynnik równy:
$$a\cdot(-1)=-1 \\
a=1$$
To oznacza, że prosta \(AB\) wyraża się wzorem \(y=1x+b\), czyli \(y=x+b\).
Krok 3. Wyznacznie współczynnika \(b\) prostej \(AB\).
Do wyznaczenia współczynnika \(b\) posłuży nam punkt \(A\), którego współrzędne mamy podane w treści zadania. Podstawiając te współrzędne do wzoru \(y=x+b\) otrzymamy:
$$1=-4+b \\
b=5$$
To oznacza, że prosta \(AB\) jest opisana wzorem \(y=x+5\).
Krok 4. Wyznaczenie współrzędnych punktu \(P\).
Punkt P jest miejscem przecięcia się dwóch prostych, których wzory są nam już znane. To oznacza, że możemy z równań tych prostych ułożyć układ równań, a rozwiązaniem tego układu będą właśnie współrzędne punktu \(P\).
$$\begin{cases}
y=-x \\
y=x+5
\end{cases}$$
Dodając równanie stronami otrzymamy:
$$2y=5 \\
y=\frac{5}{2}$$
Znamy już współrzędną igrekową, teraz musimy obliczyć współrzędną iksową, a zrobimy to podstawiając \(y=\frac{5}{2}\) do jednego z równań:
$$\frac{5}{2}=-x \\
x=-\frac{5}{2}$$
To oznacza, że \(P=\left(-\frac{5}{2};\frac{5}{2}\right)\).
Krok 5. Obliczenie długości odcinka \(AP\) i \(AB\).
Długość odcinka \(AP\) obliczymy ze wzoru na długość odcinka w układzie współrzędnych:
$$|AP|=\sqrt{(x_{P}-x_{A})^2+(y_{P}-y_{A})^2} \\
|AP|=\sqrt{\left(-\frac{5}{2}-(-4)\right)^2+\left(\frac{5}{2}-1\right)^2} \\
|AP|=\sqrt{\left(-\frac{5}{2}+4\right)^2+\left(\frac{5}{2}-1\right)^2} \\
|AP|=\sqrt{\left(\frac{3}{2}\right)^2+\left(\frac{3}{2}\right)^2} \\
|AP|=\sqrt{\frac{9}{4}+\frac{9}{4}} \\
|AP|=\sqrt{\frac{18}{4}} \\
|AP|=\sqrt{\frac{9}{2}} \\
|AP|=\frac{\sqrt{9}}{\sqrt{2}} \\
|AP|=\frac{3}{\sqrt{2}} \\
|AP|=\frac{3\cdot\sqrt{2}}{\sqrt{2}\cdot\sqrt{2}} \\
|AP|=\frac{3\sqrt{2}}{2}$$
Długość odcinka \(AP\) przyda nam się tak naprawdę tylko do tego, aby wyznaczyć długość odcinka \(AB\). Symetralna dzieli bok na dwie równe części, zatem odcinek \(AB\) będzie dwukrotnie dłuższy od odcinka \(AP\), czyli:
$$|AB|=2\cdot|AP| \\
|AB|=2\cdot\frac{3\sqrt{2}}{2} \\
|AB|=3\sqrt{2}$$
Krok 6. Obliczenie długości odcinka \(CP\).
Odcinek \(CP\) jest wysokością naszego trójkąta, czyli miarą którą potrzebujemy do obliczenia pola powierzchni trójkąta. Znamy współrzędne punktu \(C\) oraz \(P\), zatem:
$$|CP|=\sqrt{(x_{P}-x_{C})^2+(y_{P}-y_{C})^2} \\
|CP|=\sqrt{\left(-5-\left(-\frac{5}{2}\right)\right)^2+\left(5-\frac{5}{2}\right)^2} \\
|CP|=\sqrt{\left(-5+\frac{5}{2}\right)^2+\left(5-\frac{5}{2}\right)^2} \\
|CP|=\sqrt{\left(-\frac{5}{2}\right)^2+\left(\frac{5}{2}\right)^2} \\
|CP|=\sqrt{\frac{25}{4}+\frac{25}{4}} \\
|CP|=\sqrt{\frac{50}{4}} \\
|CP|=\frac{\sqrt{50}}{\sqrt{4}} \\
|CP|=\frac{\sqrt{25\cdot2}}{2} \\
|CP|=\frac{5\sqrt{2}}{2}$$
Krok 7. Obliczenie pola trójkąta \(ABC\).
Znamy długość podstawy \(|AB|=3\sqrt{2}\), wiemy też że wysokość trójkąta jest równa \(|CP|=\frac{5\sqrt{2}}{2}\), zatem pole powierzchni tej figury będzie równe:
$$P=\frac{1}{2}\cdot|AB|\cdot|CP| \\
P=\frac{1}{2}\cdot3\sqrt{2}\cdot\frac{5\sqrt{2}}{2} \\
P=\frac{15\cdot2}{2\cdot2} \\
P=\frac{30}{4} \\
P=7\frac{1}{2}$$
Zadanie 34. (5pkt) Ciąg \((x-3,x,y)\) jest ciągiem arytmetycznym. Ciąg \((x,y,2y)\) jest ciągiem geometrycznym o wyrazach dodatnich. Znajdź wyrazy ciągu arytmetycznego oraz wyrazy ciągu geometrycznego.
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 korzystając z własności ciągu geometrycznego ułożysz dwa równania (lub wręcz układ równań) (patrz: Krok 1.).
2 pkt
• Gdy rozwiązując układ równań doprowadzisz do równania z jedną niewiadomą, np. \(y^2-6y=0\) (patrz: Krok 2.).
3 pkt
• Gdy wyznaczysz wartości \(x\) oraz \(y\), odrzucając rozwiązanie \(y=0\) (patrz: Krok 3.).
4 pkt
• Gdy doprowadzisz zadanie do samego końca, ale otrzymany wynik będzie zły jedynie ze względu na błąd rachunkowy.
5 pkt
• Gdy otrzymasz oczekiwany wynik.
Wyjaśnienie:
Krok 1. Ułożenie równań z własności ciągów arytmetycznych i geometrycznych.
Korzystając z własności ciągów arytmetycznych możemy zapisać, że:
$$a_{2}=\frac{a_{1}+a_{3}}{2} \\
x=\frac{x-3+y}{2} \\
2x=x-3+y \\
x=-3+y$$
Korzystając z własności ciągów geometrycznych możemy zapisać, że:
$${a_{2}}^2=a_{1}\cdot a_{3} \\
y^2=x\cdot2y$$
Krok 2. Ułożenie i rozwiązanie układu równań.
Z naszych dwóch równań możemy ułożyć układ równań:
$$\begin{cases}
x=-3+y \\
y^2=x\cdot2y
\end{cases}$$
Podstawiając pierwsze równanie do drugiego otrzymamy:
$$y^2=(-3+y)\cdot2y \\
y^2=-6y+2y^2 \\
y^2-6y=0 \\
y(y-6)=0 \\
y=0 \quad\lor\quad y=6$$
Rozwiązanie \(y=0\) musimy jednak odrzucić, bo zgodnie z warunkiem zadania ciąg geometryczny ma mieć dodatnie wyrazy, a gdy \(y=0\) to ciąg ma na pewno drugi i trzeci wyraz równy \(0\). Zostaje nam więc \(y=6\).
Teraz musimy dokończyć rozwiązywanie układu równań i wyznaczyć wartość iksa. Podstawiając \(y=6\) do dowolnego z równań otrzymamy:
$$x=-3+y \\
x=-3+6 \\
x=3$$
Krok 3. Zapisanie wyrazów ciągu arytmetycznego i geometrycznego.
Pozostała nam już tylko formalność, czyli zapisanie wyrazów obydwu ciągów. Podstawiając \(x=3\) oraz \(y=6\) otrzymamy:
Ciąg arytmetyczny \((x-3,x,y) \Rightarrow (0, 3, 6)\)
Ciąg geometryczny \((x,y,2y) \Rightarrow (3, 6, 12)\)
Poprzednie
Zakończ
Następne