Maj 2019 · Formuła 2015

Matematyka 2019 — poziom rozszerzony — Formuła 2015

W HTML jest już 15 z 15 jednostek arkusza: 0 ma rozwiązanie krok po kroku, a 15 ma odpowiedź w pierwszej redakcji i czeka na wyjaśnienie. Strona pozostaje poza indeksem do czasu ukończenia i recenzji arkusza.

Poziom
Rozszerzony
Kod arkusza
MMA-R1_1P-192
Dokumenty
2

Pierwsze opracowanie · komplet podpunktów

Zadania i odpowiedzi; rozwiązania uzupełniamy

Odpowiedzi porównujemy z zasadami CKE. Pełny tok rozumowania dodajemy osobno; arkusz pozostaje poza indeksem do czasu pełnej recenzji.

Wersja arkusza

MMA-R1_1P-192 · Formuła 2015

Zadanie 11 punktOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuMMA-R1_1P-192 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Dla dowolnych liczb x > 0 , x ≠ 1 , y > 0 , y ≠ 1 wartość wyrażenia log 1 y ⋅ log 1 x ( x )( y ) jest równa A. x⋅ y B. C. −1 D. 1 x⋅ y

Pokaż odpowiedź
Odpowiedź wymaga sprawdzenia zgodności z oficjalnymi zasadami CKE.

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Zadanie 21 punktOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuMMA-R1_1P-192 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Liczba cos 2 105° − sin 2 105° jest równa 3 1 1 3 A. − B. − C. D. 2 2 2 2

Pokaż odpowiedź
Odpowiedź wymaga sprawdzenia zgodności z oficjalnymi zasadami CKE.

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Zadanie 31 punktOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuMMA-R1_1P-192 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Na rysunku przedstawiono fragment wykresu funkcji y = f ( x) , który jest złożony z dwóch półprostych AD i CE oraz dwóch odcinków AB i BC, gdzie A = ( −1, 0 ) , B = (1, 2 ) , C = ( 3, 0 ) , D = ( −4, 3) , E = ( 6, 3) . y 5 4 D 3 E B 2 1 x -5 -4 -3 -2 A -1 0 1 2 3 C 4 5 6 7 -1 Wzór funkcji f to A. f ( x) = x +1 + x −1 B. f ( x ) = x −1 − 2 C. f ( x ) = x −1 + 2 D. f ( x) = x −1 + 2

Pokaż odpowiedź
Odpowiedź wymaga sprawdzenia zgodności z oficjalnymi zasadami CKE.

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Zadanie 41 punktOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuMMA-R1_1P-192 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Zdarzenia losowe A i B zawarte w Ω są takie, że prawdopodobieństwo P ( B ′ ) 1 zdarzenia B ′, przeciwnego do zdarzenia B, jest równe . Ponadto prawdopodobieństwo 1 warunkowe P ( A B ) = . Wynika stąd, że 5 1 4 3 4 A. P ( A ∩ B ) = B. P ( A ∩ B ) = C. P ( A ∩ B ) = D. P ( A ∩ B ) = 20 15 20 5 MMA_1R MMA_1R

Pokaż odpowiedź
Odpowiedź wymaga sprawdzenia zgodności z oficjalnymi zasadami CKE.

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Zadanie 52 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuMMA-R1_1P-192 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Oblicz granicę  9n3 + 11n 2 n2  lim  3 −  n →∞ 7 n + 5n 2 + 3n + 1 3n 2 + 1   Wpisz w poniższe kratki – od lewej do prawej – trzy kolejne cyfry po przecinku rozwinięcia dziesiętnego otrzymanego wyniku. MMA_1R

Pokaż odpowiedź
Ponieważ 11 9+ n2 1 9 n 3 + 11n 2 n lim = lim lim 3 = lim oraz n →∞ 7 n + 5 n 2 + 3n + 1 n →∞ 5 3 1 2 n→∞ 3n + 1 n→∞ 1 7+ + 2 + 3 3+ 2 n n n n 11 5 3 1 a ponadto lim = lim = lim 2 = lim 3 = 0 , n →∞ n n →∞ n n →∞ n n →∞ n więc 11 9+ n 9+0 9 lim = = . 5 3 1 7+ + 2 + 3 7+0+0+0 7 n →∞ n n n 1 Podobnie, wykorzystując to, że lim 2 = 0 , otrzymujemy n →∞ n n2 1 1 1 lim 2 = lim = = . n →∞ 3n + 1 1 3+ 2 3+ 0 3 n →∞ n Zatem istnieją (skończone) obie granice ciągów. Stąd granica różnicy tych ciągów jest równa różnicy ich granic i  9 n 3 + 11n 2 n 2  9 1 20 lim  3 − = − = = 0, ( 952380 ) . n →∞ 7 n + 5 n 2 + 3n + 1 3n 2 + 1  7 3 21 

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Zadanie 63 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuMMA-R1_1P-192 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Rozważamy wszystkie liczby naturalne pięciocyfrowe zapisane przy użyciu cyfr 1, 3 , 5 , 7 , 9, bez powtarzania jakiejkolwiek cyfry. Oblicz sumę wszystkich takich liczb. Odpowiedź: . Nr zadania 5. 6. Wypełnia Maks. liczba pkt 2 3 egzaminator Uzyskana liczba pkt MMA_1R

Pokaż odpowiedź
I sposób Wszystkich liczb spełniających warunki zadania jest tyle, ile permutacji zbioru 5-elementowego, czyli 5!=120 liczb. Zapisując te liczby, jedna pod drugą, można zauważyć, że każda z cyfr – 1, 3, 5, 7, 9 – pojawia się w każdej kolumnie dokładnie 24 razy. Dodając do siebie wszystkie cyfry z kolumny jedności otrzymujemy 24 ⋅ (1 + 3 + 5 + 7 + 9 ) = 24 ⋅ 25 = 600 . Dodając do siebie wszystkie cyfry z kolumny dziesiątek otrzymujemy 10 ⋅ 24 ⋅ (1 + 3 + 5 + 7 + 9 ) = 10 ⋅ 24 ⋅ 25 = 6000 . Dodając do siebie wszystkie cyfry z kolumny setek otrzymujemy 100 ⋅ 24 ⋅ (1 + 3 + 5 + 7 + 9 ) = 100 ⋅ 24 ⋅ 25 = 60000 . Dodając do siebie wszystkie cyfry z kolumny tysięcy otrzymujemy 1000 ⋅ 24 ⋅ (1 + 3 + 5 + 7 + 9 ) = 1000 ⋅ 24 ⋅ 25 = 600000 . Dodając do siebie wszystkie cyfry z kolumny dziesiątek tysięcy otrzymujemy 10000 ⋅ 24 ⋅ (1 + 3 + 5 + 7 + 9 ) = 10000 ⋅ 24 ⋅ 25 = 6000000 . Zatem suma wszystkich rozważanych liczb jest równa 6666600 . Rozwiązanie tą metodą można przedstawić w sposób skrócony (10000 + 1000 + 100 + 10 + 1) ⋅ (1 + 3 + 5 + 7 + 9 ) ⋅ 24 = 11111⋅ 25 ⋅ 24 = 6666600 II sposób Wszystkich liczb spełniających warunki zadnia jest tyle, ile permutacji zbioru 5-elementowego, czyli 5!=120 liczb. Wśród nich są 24 liczby, w których na pierwszej pozycji znajduje się cyfra 1. Obliczymy ich sumę: 10000 ⋅ 24 + 6 ⋅ 3000 + 6 ⋅ 5000 + 6 ⋅ 7000 + 6 ⋅ 9000 + 6 ⋅ 300 + 6 ⋅ 500 + 6 ⋅ 700 + 6 ⋅ 900 + + 6 ⋅ 30 + 6 ⋅ 50 + 6 ⋅ 70 + 6 ⋅ 90 + 6 ⋅ 3 + 6 ⋅ 5 + 6 ⋅ 7 + 6 ⋅ 9 = 399984 Rozważmy następnie 24 liczby, w których na pierwszej pozycji znajduje się cyfra 3. Obliczymy ich sumę: 30000 ⋅ 24 + 6 ⋅1000 + 6 ⋅ 5000 + 6 ⋅ 7000 + 6 ⋅ 9000 + 6 ⋅100 + 6 ⋅ 500 + 6 ⋅ 700 + 6 ⋅ 900 + + 6 ⋅10 + 6 ⋅ 50 + 6 ⋅ 70 + 6 ⋅ 90 + 6 ⋅1 + 6 ⋅ 5 + 6 ⋅ 7 + 6 ⋅ 9 = 866652 Rozważmy z kolei 24 liczby, w których na pierwszej pozycji znajduje się 5. Obliczymy ich sumę: 50000 ⋅ 24 + 6 ⋅1000 + 6 ⋅ 3000 + 6 ⋅ 7000 + 6 ⋅ 9000 + 6 ⋅100 + 6 ⋅ 300 + 6 ⋅ 700 + 6 ⋅ 900 + + 6 ⋅10 + 6 ⋅ 30 + 6 ⋅ 70 + 6 ⋅ 90 + 6 ⋅1 + 6 ⋅ 3 + 6 ⋅ 7 + 6 ⋅ 9 = 1333320 Rozważmy z kolei 24 liczby, w których na pierwszej pozycji znajduje się cyfra 7. Obliczymy ich sumę: 70000 ⋅ 24 + 6 ⋅1000 + 6 ⋅ 3000 + 6 ⋅ 5000 + 6 ⋅ 9000 + 6 ⋅100 + 6 ⋅ 300 + 6 ⋅ 500 + 6 ⋅ 900 + + 6 ⋅10 + 6 ⋅ 30 + 6 ⋅ 50 + 6 ⋅ 90 + 6 ⋅1 + 6 ⋅ 3 + 6 ⋅ 5 + 6 ⋅ 9 = 1799988 Rozważmy wreszcie 24 liczby, w których na pierwszej pozycji znajduje się cyfra 9. Obliczymy ich sumę: 90000 ⋅ 24 + 6 ⋅1000 + 6 ⋅ 3000 + 6 ⋅ 5000 + 6 ⋅ 7000 + 6 ⋅100 + 6 ⋅ 300 + 6 ⋅ 500 + 6 ⋅ 700 + + 6 ⋅10 + 6 ⋅ 30 + 6 ⋅ 50 + 6 ⋅ 70 + 6 ⋅1 + 6 ⋅ 3 + 6 ⋅ 5 + 6 ⋅ 7 = 2266656 Zatem suma wszystkich rozważanych liczb jest równa 6666600 . III sposób Wszystkich liczb spełniających warunki zadnia jest tyle, ile permutacji zbioru 5-elementowego, czyli 5!=120 liczb. Wśród nich jest 12 liczb, w których na pierwszych dwóch pozycjach stoją cyfry 1 i 3. Obliczymy ich sumę: 10000 ⋅ 6 + 30000 ⋅ 6 + 1000 ⋅ 6 + 3000 ⋅ 6 + 4 ⋅ 500 + 4 ⋅ 50 + 4 ⋅ 5 + + 4 ⋅ 700 + 4 ⋅ 70 + 4 ⋅ 7 + 4 ⋅ 900 + 4 ⋅ 90 + 4 ⋅ 9 = 273324. Rozważmy następnie 12 liczb, w których na pierwszych dwóch pozycjach stoją cyfry 1 i 5. Obliczymy ich sumę: 10000 ⋅ 6 + 50000 ⋅ 6 + 1000 ⋅ 6 + 5000 ⋅ 6 + 4 ⋅ 300 + 4 ⋅ 30 + 4 ⋅ 3 + + 4 ⋅ 700 + 4 ⋅ 70 + 4 ⋅ 7 + 4 ⋅ 900 + 4 ⋅ 90 + 4 ⋅ 9 = 404436. Rozważmy następnie 12 liczb, w których na pierwszych dwóch pozycjach stoją cyfry 1 i 7. Obliczymy ich sumę: 10000 ⋅ 6 + 70000 ⋅ 6 + 1000 ⋅ 6 + 7000 ⋅ 6 + 4 ⋅ 300 + 4 ⋅ 30 + 4 ⋅ 3 + + 4 ⋅ 500 + 4 ⋅ 50 + 4 ⋅ 5 + 4 ⋅ 900 + 4 ⋅ 90 + 4 ⋅ 9 = 535548. Rozważmy następnie 12 liczb, w których na pierwszych dwóch pozycjach stoją cyfry 1 i 9. Obliczymy ich sumę: 10000 ⋅ 6 + 90000 ⋅ 6 + 1000 ⋅ 6 + 9000 ⋅ 6 + 4 ⋅ 300 + 4 ⋅ 30 + 4 ⋅ 3 + + 4 ⋅ 500 + 4 ⋅ 50 + 4 ⋅ 5 + 4 ⋅ 700 + 4 ⋅ 70 + 4 ⋅ 7 = 666660. Rozważmy z kolei 12 liczb, w których na pierwszych dwóch pozycjach stoją cyfry 3 i 5. Obliczymy ich sumę: 30000 ⋅ 6 + 50000 ⋅ 6 + 3000 ⋅ 6 + 5000 ⋅ 6 + 4 ⋅100 + 4 ⋅10 + 4 ⋅1 + + 4 ⋅ 900 + 4 ⋅ 90 + 4 ⋅ 9 + 4 ⋅ 700 + 4 ⋅ 70 + 4 ⋅ 7 = 535548. Rozważmy następnie 12 liczb, w których na pierwszych dwóch pozycjach stoją cyfry 3 i 7. Obliczymy ich sumę: 30000 ⋅ 6 + 70000 ⋅ 6 + 3000 ⋅ 6 + 7000 ⋅ 6 + 4 ⋅100 + 4 ⋅10 + 4 ⋅1 + + 4 ⋅ 500 + 4 ⋅ 50 + 4 ⋅ 5 + 4 ⋅ 900 + 4 ⋅ 90 + 4 ⋅ 9 = 666660. Rozważmy następnie 12 liczb, w których na pierwszych dwóch pozycjach stoją cyfry 3 i 9. Obliczymy ich sumę: 30000 ⋅ 6 + 90000 ⋅ 6 + 3000 ⋅ 6 + 9000 ⋅ 6 + 4 ⋅100 + 4 ⋅10 + 4 ⋅1 + + 4 ⋅ 500 + 4 ⋅ 50 + 4 ⋅ 5 + 4 ⋅ 700 + 4 ⋅ 70 + 4 ⋅ 7 = 797772. Rozważmy następnie 12 liczb, w których na pierwszych dwóch pozycjach stoją cyfry 5 i 7. Ich suma jest taka sama jak w poprzednim przypadku: 797772 . Rozważmy z kolei 12 liczb, w których na pierwszych dwóch pozycjach stoją cyfry 5 i 9. Obliczymy ich sumę: 90000 ⋅ 6 + 50000 ⋅ 6 + 9000 ⋅ 6 + 5000 ⋅ 6 + 4 ⋅100 + 4 ⋅10 + 4 ⋅1 + + 4 ⋅ 300 + 4 ⋅ 30 + 4 ⋅ 3 + 4 ⋅ 700 + 4 ⋅ 70 + 4 ⋅ 7 = 928884. Rozważmy wreszcie 12 liczb, w których na pierwszych dwóch pozycjach stoją cyfry 7 i 9. Obliczymy ich sumę: 90000 ⋅ 6 + 70000 ⋅ 6 + 9000 ⋅ 6 + 7000 ⋅ 6 + 4 ⋅100 + 4 ⋅10 + 4 ⋅1 + + 4 ⋅ 300 + 4 ⋅ 30 + 4 ⋅ 3 + 4 ⋅ 500 + 4 ⋅ 50 + 4 ⋅ 5 = 1059996. Zatem suma wszystkich rozważanych liczb jest równa 6666600 . IV sposób Zauważmy, że zbiór wszystkich 120 liczb pięciocyfrowych uzyskanych z cyfr 1, 3, 5, 7, 9 można pogrupować w pary takie, że suma cyfr w rzędach jedności, dziesiątek, setek, tysięcy, i dziesiątek tysięcy jest równa 10, np. 37195 i 73915. Suma każdej takiej pary liczb jest równa 1 111110. Takich par liczb jest ⋅ 5! = 60 . 2 Stąd szukana suma jest równa 6666600 . V sposób Przy dodawaniu rozważanych liczb wykorzystamy fakt, że: - cyfry 1, 3, 5, 7, 9 stojące w rzędzie jedności oznaczają odpowiednio dodawanie liczb 1, 3, 5, 7, 9; - cyfry 1, 3, 5, 7, 9 stojące w rzędzie dziesiątek oznaczają odpowiednio dodawanie liczb 10, 30, 50, 70, 90; - cyfry 1, 3, 5, 7, 9 stojące w rzędzie setek oznaczają odpowiednio dodawanie liczb 100, 300, 500, 700, 900; - cyfry 1, 3, 5, 7, 9 stojące w rzędzie tysięcy oznaczają odpowiednio dodawanie liczb 1000, 3000, 5000, 7000, 9000; - cyfry 1, 3, 5, 7, 9 stojące w rzędzie dziesiątek tysięcy oznaczają odpowiednio dodawanie liczb 10000, 30000, 50000, 70000, 90000. Obliczenie sumy 1 + 3 + 5 + 7 + 9 + 10 + 30 + 50 + 70 + 90 + 100 + 300 + 500 + 700 + 900 + +1000 + 3000 + 5000 + 7000 + 9000 + 10000 + 30000 + 50000 + 70000 + 90000 = 277775 jest równoznaczne z obliczeniem sumy pięciu z rozważanych liczb, przy czym te pięć liczb charakteryzuje własność: w tych pięciu liczbach każda cyfra zajmuje dokładnie 1 raz każdą z pięciu możliwych pozycji w liczbie pięciocyfrowej. Odpowiednie przestawianie cyfr pozwoli rozdzielić zbiór wszystkich rozważanych w zadaniu liczb na 4! rozłącznych podzbiorów 5-elementowych, przy czym w każdym z tych podzbiorów suma wszystkich 5 liczb będzie równa 277775. Zatem suma wszystkich rozważanych w zadaniu liczb jest równa: 4! ⋅ 277775 = 6666600.

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Zadanie 72 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuMMA-R1_1P-192 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Punkt P = (10, 2429) leży na paraboli o równaniu y = 2 x 2 + x + 2219 . Prosta o równaniu kierunkowym y = ax + b jest styczna do tej paraboli w punkcie P. Oblicz współczynnik b. Odpowiedź: . MMA_1R

Pokaż odpowiedź
I sposób Przyjmujemy, że funkcja f jest określona wzorem f ( x) = 2 x 2 + x + 2219. Równanie stycznej do krzywej w punkcie P = ( x0 , f ( x0 )) ma postać: y − f ( x0 ) = f ′( x0 )( x − x0 ). Z danych zadania wynika, że: x0 = 10, f ( x0 ) = f (10) = 2429 . Pochodna funkcji f jest określona wzorem: f ′( x ) = 4 x + 1 . Wartość tej pochodnej dla argumentu x0 = 10 jest równa f ′( x0 ) = f ′(10) = 4 ⋅10 + 1 = 41. Ponieważ f ′( x0 ) = a , zatem a = 41. Na podstawie równania stycznej do krzywej w danym punkcie mamy: y − 2429 = 41( x − 10) , a stąd po przekształceniach otrzymujemy: y = 41x + 2019. Zatem b = 2019. Odpowiedź: Współczynnik b = 2019. II sposób Prosta o równaniu kierunkowym y = ax + b jest styczna do paraboli określonej równaniem  y = ax + b y = 2 x 2 + x + 2219 . Zatem układ równań  2 ma dokładnie jedno  y = 2 x + x + 2219 rozwiązanie. Stąd otrzymujemy: 2 x 2 + x + 2219 = ax + b . Po przekształceniach mamy: 2 x 2 + (1 − a ) x + 2219 − b = 0 . Powyższe równanie musi mieć tylko jedno rozwiązanie w zbiorze liczb rzeczywistych, które jest jednocześnie odciętą punktu styczności paraboli i prostej. Oznacza to, że x0 = 10 (odcięta punktu styczności). Z drugiej strony równanie 2 x 2 + (1 − a ) x + 2219 − b = 0 ma tylko jedno 1− a rozwiązanie w zbiorze liczb rzeczywistych, gdy Δ = 0 i jest ono równe x0 = − , czyli 2⋅2 1− a 10 = − . 2⋅2 Stąd wynika, że a = 41 . Współczynnik b możemy wyznaczyć na trzy sposoby: 1. sposób Podstawiając do równania prostej y = ax + b wartość a = 41 oraz współrzędne punktu P, otrzymujemy 2429 = 41⋅10 + b . Stąd b = 2019. 2. sposób Podstawiając do równania 2 x 2 + (1 − a ) x + 2219 − b = 0 wartość a = 41 , otrzymamy równanie 2 x 2 − 40 x + 2219 − b = 0 . Równanie to ma jedno rozwiązanie, czyli Δ = 0 , a zatem (−40) 2 − 4 ⋅ 2 ⋅ (2219 − b) = 0 . Stąd b = 2019. 3. sposób Podstawiając do równania 2 x 2 + (1 − a) x + 2219 − b = 0 wartości a = 41 i x0 = 10 mamy: 2 ⋅102 − 40 ⋅10 + 2219 − b = 0 . Stąd b = 2019.

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Zadanie 83 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuMMA-R1_1P-192 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Udowodnij, że dla dowolnych dodatnich liczb rzeczywistych x i y, takich że x < y, i dowolnej x+a y dodatniej liczby rzeczywistej a, prawdziwa jest nierówność + > 2. y+a x Nr zadania 7. 8. Wypełnia Maks. liczba pkt 2 3 egzaminator Uzyskana liczba pkt MMA_1R

Pokaż odpowiedź
I sposób Nierówność możemy przekształcić w sposób równoważny x+a y + − 2 > 0, y+a x x ( x + a) + y ( y + a) − 2x ( y + a) > 0, x ( y + a) x 2 + ax + y 2 + ay − 2 xy − 2 ax > 0, x ( y + a) ( x − y) + a ( y − x) > 0 . 2 x ( y + a) Z założenia y > 0 , x > 0 i a > 0 . Zatem y + a > 0 i x > 0 , co oznacza, że mianownik ułamka ( x − y) 2 stojącego po lewej strony otrzymanej nierówności jest dodatni. Kwadrat jest nieujemny, a z założenia x < y wynika, że y − x > 0 , więc a ( y − x ) > 0 . Stąd licznik rozważanego ułamka jest dodatni. W rezultacie otrzymana nierówność jest prawdziwa. To kończy dowód. II sposób Z założenia wynika, że y > 0 , x > 0 i a > 0 . Zatem y + a > 0 . Mnożąc obie strony nierówności x+a y + > 2 przez liczbę dodatnią ( y + a ) x , otrzymujemy y+a x x ( x + a ) + y ( y + a) > 2x ( y + a ) , x 2 + ax + y 2 + ay − 2 xy − 2ax > 0 , ( x − y) + a ( y − x) > 0 . 2 Ta nierówność jest prawdziwa, gdyż ( x − y ) > 0 oraz a ( y − x ) > 0 , bo z założenia x < y 2 i a > 0 . To kończy dowód. III sposób Wykażemy najpierw, że jeżeli licznik i mianownik ułamka większego od 1 zwiększymy o tę samą liczbę dodatnią, to otrzymamy ułamek mniejszy od wyjściowego, gdyż przy założeniu, y+a y że liczby x, y i a są dodatnie, nierówność < jest równoważna kolejno nierównościom x+a x x ( y + a) < y ( x + a) , xy + xa < xy + ya , xa < ya , x< y y 1< , x co jest prawdą. y y+a x+a y x+a y+a Zatem > , więc + > + > 2 , gdyż suma liczby dodatniej i jej x x+a y+a x y+a x+a odwrotności jest co najmniej równa 2. Ta równość zachodzi wtedy i tylko wtedy, gdy tą liczbą y+a jest 1, co w naszym przypadku nie zachodzi, bo równość = 1 oznaczałaby, że x = y , co x+a jest sprzeczne z założeniem x < y . IV sposób x+a y Niech f (a) = + − 2 dla a ≥ 0. y+a x 1⋅ ( y + a ) − 1 ⋅ ( x + a ) y−x Obliczamy f ′(a) = = , zatem f ′( a ) > 0 dla każdego a ≥ 0 , więc ( y + a) ( y + a) 2 2 x y f jest funkcją rosnącą. Wobec tego jeśli a > 0 , to f (a) > f (0) = + − 2 ≥ 0 , bo suma liczby y x dodatniej i jej odwrotności jest równa co najmniej 2. Uwagi x+a y+a 1. Prawdziwość nierówności + > 2 można też uzasadnić, odwołując się do y+a x+a nierówności między średnią arytmetyczną i geometryczną różnych liczb dodatnich x+a y+a i . y+a x+a 2. Uzasadnienie, że funkcja f jest rosnąca w przedziale 0, +∞ ) możemy przeprowadzić bez odwoływania się do rachunku pochodnych. Rozwiązanie może wyglądać następująco. Niech x i y będą dowolnymi dodatnimi liczbami rzeczywistymi takimi, że x < y . Rozważmy x+a y funkcję f określoną wzorem f ( a ) = + − 2 dla każdej liczby rzeczywistej a ≠ − y . Jest y+a x to funkcja homograficzna. Zapiszmy jej wzór w postaci kanonicznej y+a+x− y y x− y y x− y y f (a) = + − 2 = 1+ + −2= + −1. y+a x y+a x y+a x Wykresem tej funkcji jest hiperbola, której asymptotą poziomą jest, w układzie współrzędnych y aOb, prosta o równaniu b = − 1 , natomiast asymptotą pionową jest prosta o równaniu x y a = − y . Ponieważ y > x > 0 , więc > 1 , co oznacza, że asymptota pozioma leży w I i II x ćwiartce układu współrzędnych, zaś asymptota pionowa leży w II i III ćwiartce tego układu. Ponadto x − y < 0 , więc hiperbola, która jest wykresem funkcji f jest obrazem hiperboli A o równaniu b = , gdzie A < 0 , leżącej w II i IV ćwiartce układu współrzędnych, jak na a poniższym rysunku. Wynika stąd, że w przedziale ( − y, +∞ ) funkcja f jest rosnąca. W szczególności jest ona rosnąca w przedziale 0, +∞ ) . Zatem dla każdego argumentu a > 0 prawdziwa jest nierówność x+0 y x y x y f ( a ) > f ( 0 ) . Zauważmy, że f ( 0 ) = + − 2 = + − 2 > 2 − 2 = 0 , gdyż liczby i y+0 x y x y x są dodatnie, różne od 1 i jedna z nich jest odwrotnością drugiej. W efekcie dla każdego argumentu a > 0 prawdziwa jest nierówność x+a y f (a) = + −2>0, y+a x czyli x+a y + > 2. y+a x V sposób x+a y Nierówność + > 2 możemy przekształcić w sposób równoważny mnożąc obustronnie y+a x przez x ( y + a ) , bo z założenia x ( y + a ) jest większe od zera. Otrzymujemy x ( x + a ) + y ( y + a )  2x ( y + a) Przekształcamy otrzymaną nierówność x 2 + xa + y 2 + ya  2 xy + 2 xa , x 2 − 2 xy + y 2  xa − ya , x 2 − 2 xy + y 2  a ( x − y ) , ( x − y)  a ( x − y) . 2 Z założenia x  y i a  0 , zatem a ( x − y )  0 , natomiast kwadrat ( x − y ) jest dodatni. 2 W rezultacie otrzymana nierówność jest prawdziwa. To kończy dowód.

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Zadanie 93 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuMMA-R1_1P-192 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Dany jest trójkąt równoramienny ABC , w którym | AC | = | BC | . Na ramieniu AC tego trójkąta wybrano punkt M ( M ≠ A i M ≠ C ), a na ramieniu BC wybrano punkt N, w taki sposób, że | AM | = | CN | . Przez punkty M i N poprowadzono proste prostopadłe do podstawy AB tego trójkąta, które wyznaczają na niej punkty S i T. Udowodnij, że ST = 12 AB . MMA_1R Nr zadania 9. Wypełnia Maks. liczba pkt 3 egzaminator Uzyskana liczba pkt MMA_1R

Pokaż odpowiedź
I sposób („przystawanie trójkątów – I”) Niech P będzie środkiem podstawy AB tego trójkąta. Poprowadźmy przez punkty M i N proste równoległe do podstawy AB trójkąta, a ich punkty przecięcia z prostą CP oznaczmy odpowiednio K i L. Oznaczmy też x = AM = CN , y = MC , p = AS , q = MK , jak na rysunku. Ponieważ trójkąt ABC jest równoramienny, więc NB = MC = y . Trójkąty ASM i NLC są przystające, gdyż oba są prostokątne, AM = CN oraz BAC = ABC = LNC oraz AMS = 90° − BAC = 90° − LNC = NCL . Podobnie uzasadniamy, że trójkąty MKC i BTN są przystające. Zatem PT = LN = AS = p oraz SP = MK = TB = q . Stąd wynika, że ST = SP + PT = q + p = 12 ⋅ ( 2 p + 2 q ) = 12 ⋅ AB . II sposób („przystawanie trójkątów – II”) Niech P będzie środkiem podstawy AB tego trójkąta. Poprowadźmy przez punkt N prostą równoległą do podstawy AB trójkąta, a punkt jej przecięcia z prostą CP oznaczmy przez L. Oznaczmy też x = AM = CN , p = AS , jak na rysunku. Trójkąty ASM i NLC są przystające, gdyż oba są prostokątne, AM = CN , BAC = ABC = LNC oraz AMS = 90° − BAC = 90° − LNC = NCL . Stąd wynika, że PT = LN = AS = p . Ponieważ trójkąt ABC jest równoramienny, więc AP = BP . Stąd wynika, że ST = SP + PT = ( AP − p ) + p = AP = 12 ⋅ AB . Uwaga Analogiczne rozumowanie możemy przeprowadzić, wychodząc od pary trójkątów przystających MKC i BTN (oznaczenia jak w I sposobie oceniania). III sposób („podobieństwo trójkątów”) Niech P będzie środkiem podstawy AB tego trójkąta. Oznaczmy też x = AM = CN , b = AC = BC , a = AP , jak na rysunku. Ponieważ P jest spodkiem wysokości trójkąta równoramiennego, więc BP = AP = a . Trójkąty ASM i APC są podobne na mocy cechy kkk , ponieważ obydwa są trójkątami prostokątnymi (odcinki SM i PC są równoległe), a kąt PAC jest kątem wspólnym obu trójkątów. Stąd wynika, że AS AP p a = , czyli = . AM AC x b ax ax Stąd p = . Zatem SP = AP − p = a − . b b Ponieważ NT  CP i kąt CBP jest kątem wspólnym, więc na mocy cechy kkk trójkąt BTN jest podobny do trójkąta BPC . Stąd wynika, że BT BP BT a = , czyli = . BN BC b−x b a (b − x ) a ( b − x ) ab − ab + ax ax Stąd BT = , więc PT = BP − BT = a − = = . b b b b Zatem ax ax ST = SP + PT = a − + = a = 12 ⋅ AB . b b To kończy dowód. IV sposób („twierdzenia Talesa”) Niech P będzie środkiem podstawy AB tego trójkąta. Oznaczmy też x = AM = CN , b = AC = BC , a = AP , p = AS , q = PT , jak na rysunku. Ponieważ trójkąt ABC jest równoramienny, a P jest spodkiem jego wysokości, więc BN = MC = b − x i BP = AP = a . Z twierdzenia Talesa otrzymujemy AS SP BT PT = oraz = , AM MC BN NC czyli p a− p a−q q = oraz = . x b−x b−x x Stąd pb − px = ax − px oraz ax − qx = bq − qx , ax ax p= oraz q = . b b Zatem ax ax ST = SP + PT = a − p + q = a − + = a = 12 ⋅ AB . b b To kończy dowód. V sposób („trygonometria”) Oznaczmy α = BAC = ABC , x = AM = CN , y = MC , 2a = AP , jak na rysunku. Wtedy NB = BC − x = AC − x = y oraz ACB = 180° − 2α . Z twierdzenia cosinusów dla trójkąta ABC otrzymujemy AB = AC + BC − 2 ⋅ AC ⋅ BC ⋅ cos (180° − 2α ) , 2 2 2 AB = ( x + y ) + ( x + y ) − 2 ⋅ ( x + y ) ⋅ ( x + y ) ⋅ cos (180° − 2α ) , 2 2 2 AB = 2 ( x + y ) + 2 ⋅ ( x + y ) ⋅ cos 2α , 2 2 2 AB = 2 ( x + y ) (1 + cos 2 α − sin 2 α ) , 2 2 AB = 4 ( x + y ) ⋅ cos 2 α . 2 2 Stąd AB = 2 ( x + y ) ⋅ cos α . Z trójkątów ASM i BTN otrzymujemy AS BT = cos α oraz = cos α , AM BN AS BT = cos α oraz = cos α . x y Stąd AS = x ⋅ cos α oraz BT = y ⋅ cos α . Zatem ST = AB − AS − BT = 2 ( x + y ) ⋅ cos α − x ⋅ cos α − y ⋅ cos α = ( x + y ) ⋅ cos α = 12 ⋅ AB . To kończy dowód. VI sposób („trójkąty równoramienne”) Narysujmy odcinek MZ równoległy do prostej BC taki, że koniec Z tego odcinka leży na podstawie AB trójkąta ABC oraz odcinek NZ. Oznaczmy też x = AM = CN , y = MC , p = AS , q = TB , jak na rysunku. Wtedy kąty odpowiadające AZM i ABC są równe. To oznacza, że trójkąt AZM jest równoramienny. Stąd wynika, że MZ = AM = CN = x . Zatem czworokąt MZNC jest równoległobokiem (jego boki MZ i CN są równoległe i mają równe długości), co oznacza, że ZN = MC = y . To z kolei oznacza, że trójkąt ZBN jest równoramienny. Punkty S i T to spodki wysokości trójkątów równoramiennych, więc AS = SZ = p oraz ZT = TB = q . Stąd ST = SP + PT = q + p = 12 ⋅ ( 2 p + 2q ) = 12 ⋅ AB . To kończy dowód.

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Zadanie 104 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuMMA-R1_1P-192 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Punkt D leży na boku AB trójkąta ABC oraz AC = 16 , AD = 6 , CD = 14 i BC = BD . Oblicz obwód trójkąta ABC. MMA_1R Odpowiedź: . Nr zadania 10. Wypełnia Maks. liczba pkt 4 egzaminator Uzyskana liczba pkt MMA_1R

Pokaż odpowiedź
I sposób Przyjmijmy oznaczenia jak na rysunku. Z twierdzenia cosinusów dla trójkąta ADC otrzymujemy 14 2 = 16 2 + 6 2 − 2 ⋅16 ⋅ 6 ⋅ cos α . Stąd 162 + 62 − 142 1 cos α = = . 2 ⋅16 ⋅ 6 2 Zatem α = 60° . Z twierdzenia cosinusów dla trójkąta ABC otrzymujemy a 2 = 16 2 + ( a + 6 ) − 2 ⋅16 ⋅ ( a + 6 ) ⋅ cos α , 2 1 a 2 = 256 + a 2 + 12a + 36 − 2 ⋅16 ⋅ ( a + 6 ) ⋅ , 2 4a = 196 , a = 49 . Obwód trójkąta ABC jest równy LABC = 16 + 6 + 2 ⋅ 49 = 120 . II sposób Przyjmijmy oznaczenia jak na rysunku. Z twierdzenia cosinusów dla trójkąta ADC otrzymujemy 16 2 = 14 2 + 6 2 − 2 ⋅14 ⋅ 6 ⋅ cos δ . Stąd 142 + 6 2 − 162 1 cos δ = =− . 2 ⋅14 ⋅ 6 7 Zatem  1 1 cos ω = cos (180° − δ ) = − cos δ = −  −  = .  7 7 Z twierdzenia cosinusów dla trójkąta BCD otrzymujemy 142 = a 2 + a 2 − 2 ⋅ a ⋅ a ⋅ cos (180° − 2ω ) , 196 = 2a 2 (1 + cos 2ω ) , 98 98 49 49 a2 = = = = = 492 , a = 49 1 + cos 2ω 1 + 2 cos ω −1 cos ω (7) 2 2 2 1 albo a 2 = a 2 + 142 − 2 ⋅14a ⋅ cos ω , 1 28a ⋅ = 196 , a = 49 , 7 albo z twierdzenia sinusów otrzymujemy a 14 = sin ω sin (180° − 2ω ) sin (180° − 2ω ) = sin 2ω = 2sin ω ⋅ cos ω 4 27 3 24 27 sin (180° − 2ω ) = 2 ⋅ ⋅ = 21 21 441 a 14 = 4 27 4 27 3 2⋅ ⋅ 21 21 21 14 a= = 49. 6 21 Więc obwód trójkąta ABC jest równy LABC = 16 + 6 + 2 ⋅ 49 = 120 . III sposób Przyjmijmy oznaczenia jak na rysunku. Z twierdzenia cosinusów dla trójkąta ADC otrzymujemy 16 2 = 14 2 + 6 2 − 2 ⋅14 ⋅ 6 ⋅ cos δ . Stąd 142 + 6 2 − 162 1 cos δ = =− . 2 ⋅14 ⋅ 6 7 Zatem  1 1 cos ω = cos (180° − δ ) = − cos δ = −  −  = .  7 7 Trójkąt BCD jest równoramienny, więc spodek E wysokości BE tego trójkąta jest środkiem boku CD. Zatem ED cos ω = , a 1 7 = 7 a Stąd a = 49 , więc obwód trójkąta ABC jest równy LABC = 16 + 6 + 2 ⋅ 49 = 120 . IV sposób Poprowadźmy wysokość CF trójkąta ABC i przyjmijmy oznaczenia jak na rysunku. Z twierdzenia cosinusów dla trójkąta ADC otrzymujemy 14 2 = 16 2 + 6 2 − 2 ⋅16 ⋅ 6 ⋅ cos α . Stąd 162 + 62 − 142 1 cos α = = . 2 ⋅16 ⋅ 6 2 Zatem α = 60° . Trójkąt AFC jest więc połową trójkąta równobocznego o boku długości 16. Stąd AF = 8 i CF = 8 3 . W rezultacie DF = AF − AD = 8 − 6 = 2 oraz BF = BD − DF = a − 2 . Z twierdzenia Pitagorasa dla trójkąta BCF otrzymujemy ( ) + ( a − 2) , 2 2 a2 = 8 3 a 2 = 192 + a 2 − 4 a + 4 4a = 196 , a = 49 . Obwód trójkąta ABC jest równy LABC = 16 + 6 + 2 ⋅ 49 = 120 . V sposób Poprowadźmy wysokość CF trójkąta ABC i przyjmijmy oznaczenia jak na rysunku. Z twierdzenia Pitagorasa dla trójkątów AFC i DFC otrzymujemy 16 2 = h 2 + ( x + 6 ) oraz 14 2 = h 2 + x 2 , 2 256 = h 2 + x 2 + 12 x + 36 oraz 196 = h 2 + x 2 , 220 = 196 + 12 x oraz h 2 = 196 − x 2 , 24 = 12 x oraz h 2 = 196 − x 2 , x = 2 oraz h = 196 − 22 = 192 . Zatem BF = BD − DF = a − 2 . Z twierdzenia Pitagorasa dla trójkąta BCF otrzymujemy ( 192 ) + ( a − 2 ) , 2 2 a2 = a 2 = 192 + a 2 − 4 a + 4 4a = 196 , a = 49 . Obwód trójkąta ABC jest równy LABC = 16 + 6 + 2 ⋅ 49 = 120 . VI sposób Przyjmijmy oznaczenia jak na rysunku. Z twierdzenia Stewarta dla trójkąta ABC otrzymujemy 162 ⋅ a + a 2 ⋅ 6 = ( a + 6 ) (14 2 + a ⋅ 6 ) , 6a 2 + 256a = ( a + 6 )( 6a + 196 ) , 3a 2 + 128a = 3a 2 + 116 a + 588 12a = 588 , a = 49 . Obwód trójkąta ABC jest równy LABC = 16 + 6 + 2 ⋅ 49 = 120 . VII sposób Przyjmijmy oznaczenia jak na rysunku. Obliczmy pole trójkąta ADC ze wzoru Herona. 16 + 14 + 6 Połowa obwodu tego trójkąta jest równa p = = 18 , więc 2 PADC = 18 ⋅ (18 − 16 ) ⋅ (18 − 14 ) ⋅ (18 − 6 ) = 18 ⋅ 2 ⋅ 4 ⋅12 = 24 3 . Trójkąt BCD jest równoramienny, więc wysokość h opuszczona na bok CD jest równa h = a 2 − 72 = a 2 − 49 . Zatem 1 ⋅14 a 2 − 49 = 7 a 2 − 49 . PBCD = 2 Ponieważ trójkąty ADC i BCD mają wspólną wysokość opuszczoną z wierzchołka C, więc PADC 6 = , PBCD a czyli 24 3 6 = , 7 a 2 − 49 a 4a 3 = 7 a 2 − 49 . Stąd 48a 2 = 49 ( a 2 − 49 ) , 48a 2 = 49a 2 − 49 2 , a 2 = 492 . Zatem a = 49 . Obwód trójkąta ABC jest równy LABC = 16 + 6 + 2 ⋅ 49 = 120 . VIII sposób Przyjmijmy oznaczenia jak na rysunku. Obliczmy pole trójkąta ADC ze wzoru Herona. 16 + 14 + 6 Połowa obwodu tego trójkąta jest równa p = = 18 , więc 2 PADC = 18 ⋅ (18 − 16 ) ⋅ (18 − 14 ) ⋅ (18 − 6 ) = 18 ⋅ 2 ⋅ 4 ⋅12 = 24 3 . Pola trójkątów ABC i BCD są równe odpowiednio 1 1 PABC = ⋅ ( a + 6 ) ⋅ a ⋅ sin β oraz PBCD = ⋅ a ⋅ a ⋅ sin β . 2 2 Ponieważ, PABC = PBDC + PADC , więc 1 1 ⋅ ( a + 6 ) ⋅ a ⋅ sin β = ⋅ a 2 ⋅ sin β + 24 3 , 2 2 a sin β + 6a sin β = a 2 sin β + 48 3 , 2 a sin β = 8 3 , 8 3 a= sin β 8 3 a= β β 2 sin cos 2 2 4 3 (1) a= . β β sin cos 2 2 Ponieważ trójkąt BCD jest równoramienny, więc wysokość opuszczona na podstawę CD dzieli ten trójkąt na dwa przystające trójkąty prostokątne. Zatem β 7 (2) sin = . 2 a Z jedynki trygonometrycznej otrzymujemy β β 49 (3) cos = 1 − sin 2 = 1 − 2 . 2 2 a Z (1), (2) i (3) otrzymujemy równanie z niewiadomą a 4 3 a= . 7 49 1− 2 a a Stąd 7 49 a⋅ 1− 2 = 4 3 , a a 49 7 1− 2 = 4 3 , a  49  49 1 − 2  = 48 ,  a  492 49 − 2 = 48 , a 492 1= 2 , a a = 492 . 2 Zatem a = 49 . Obwód trójkąta ABC jest równy LABC = 16 + 6 + 2 ⋅ 49 = 120 . IX sposób Poprowadźmy wysokości CF i BE trójkąta BCD i przyjmijmy oznaczenia jak na rysunku. Obliczmy pole trójkąta ADC ze wzoru Herona. 16 + 14 + 6 Połowa obwodu tego trójkąta jest równa p = = 18 , więc 2 PADC = 18 ⋅ (18 − 16 ) ⋅ (18 − 14 ) ⋅ (18 − 6 ) = 18 ⋅ 2 ⋅ 4 ⋅12 = 24 3 . Odcinek CF jest też wysokością trójkąta ADC, więc pole tego trójkąta jest równe PADC = 12 ⋅ AD ⋅ h = 12 ⋅ 6 ⋅ h = 3h . Otrzymujemy zatem 3h = 24 3 , h =8 3 . Z twierdzenia Pitagorasa dla trójkąta CDF otrzymujemy 2 2 2 DF = CD − CF , ( ) =4. 2 2 DF = 142 − 8 3 Stąd DF = 2 . Trójkąt BCD jest równoramienny, więc spodek E wysokości BE tego trójkąta jest środkiem podstawy CD. Zatem DE = 12 ⋅ CD = 12 ⋅14 = 7 . Trójkąty CDF i BDE są podobne, gdyż oba są prostokątne i mają wspólny kąt ostry przy wierzchołku D. Zatem DB CD = , DE DF a 7 = , 14 2 a = 49 . Obwód trójkąta ABC jest równy LABC = 16 + 6 + 2 ⋅ 49 = 120 . X sposób Przyjmijmy oznaczenia jak na rysunku. Z twierdzenia cosinusów dla trójkąta BCD otrzymujemy 142 = a 2 + a 2 − 2 ⋅ a ⋅ a ⋅ cos β . Stąd 2a 2 − 14 2 cos β = . 2a 2 Z twierdzenia cosinusów dla trójkąta ABC otrzymujemy 16 2 = ( a + 6 ) + a 2 − 2 ⋅ ( a + 6 ) ⋅ a ⋅ cos β . 2 Stąd i z poprzednio otrzymanego równania otrzymujemy równanie z jedną niewiadomą a 2a 2 − 142 162 = ( a + 6 ) + a 2 − 2 ⋅ ( a + 6 ) ⋅ a ⋅ 2 , 2a 2 256a = a ( a + 6 ) + a3 − ( a + 6 ) ( 2a 2 − 196 ) , 2 256 a = a 3 + 12 a 2 + 36 a + a 3 − 2 a 3 − 12 a 2 + 196 a + 6 ⋅196 , 24a = 6 ⋅196 , a = 49 . Obwód trójkąta ABC jest równy LABC = 16 + 6 + 2 ⋅ 49 = 120 . XI sposób Poprowadźmy wysokość CF trójkąta BCD i przyjmijmy oznaczenia jak na rysunku. Obliczmy pole trójkąta ADC ze wzoru Herona. 16 + 14 + 6 Połowa obwodu tego trójkąta jest równa p = = 18 , więc 2 PADC = 18 ⋅ (18 − 16 ) ⋅ (18 − 14 ) ⋅ (18 − 6 ) = 18 ⋅ 2 ⋅ 4 ⋅12 = 24 3 . Odcinek CF jest też wysokością trójkąta ADC, więc pole tego trójkąta jest równe PADC = 12 ⋅ AD ⋅ h = 12 ⋅ 6 ⋅ h = 3h . Otrzymujemy zatem 3h = 24 3 , h =8 3 . Pole trójkąta BCD jest więc równe PBCD = 12 ⋅ BD ⋅ h = 12 ⋅ 8 3 ⋅ a = 4 3 ⋅ a . Zapiszmy pole trójkąta ABC, stosując wzór Herona. Połowa obwodu trójkąta ABC jest równa a + 6 + a + 16 p= = a + 11 , 2 więc PABC = ( a + 11)( a + 11 − 16)( a + 11 − a − 6 )( a + 11 − a ) = ( a + 11)( a − 5) ⋅ 5 ⋅11 . Ponieważ PABC = PACD + PBCD , więc otrzymujemy ( a + 11)( a − 5) ⋅ 5 ⋅11 = 24 3 + 4 3 ⋅ a . Obie strony tego równania są dodatnie, więc podnosząc je do kwadratu otrzymujemy równanie równoważne ( a + 11)( a − 5) ⋅ 5 ⋅11 = 1728 + 576a + 48a2 , 55a 2 + 330 a − 3025 = 48a 2 + 576 a + 1728 . 7 a 2 − 246 a − 4753 = 0 . Δ = ( −246 ) − 4 ⋅ 7 ⋅ ( −4753) = 193600 , 2 Δ = 440 , 246 − 440 246 + 440 a= < 0 lub a = = 49 . 14 14 Obwód trójkąta ABC jest równy LABC = 16 + 6 + 2 ⋅ 49 = 120 .

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Zadanie 116 punktówOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuMMA-R1_1P-192 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Dane są okręgi o równaniach x2 + y 2 − 12 x − 8 y + 43 = 0 i x2 + y 2 − 2ax + 4 y + a 2 − 77 = 0 . Wyznacz wszystkie wartości parametru a, dla których te okręgi mają dokładnie jeden punkt wspólny. Rozważ wszystkie przypadki. MMA_1R Odpowiedź: . Nr zadania 11. Wypełnia Maks. liczba pkt 6 egzaminator Uzyskana liczba pkt MMA_1R

Pokaż odpowiedź
I sposób Okrąg o równaniu x 2 + y 2 − 12 x − 8 y + 43 = 0 ma środek punkcie S 1 = ( 6, 4 ) i promień r1 = 3 , a okrąg o równaniu x 2 + y 2 − 2ax + 4 y + a 2 − 77 = 0 ma środek w punkcie S 2 = ( a , − 2 ) i promień r2 = 9 . Ponieważ te okręgi mają dokładnie jeden punkt wspólny, więc odległość pomiędzy środkami okręgów jest równa sumie promieni lub różnicy promieni: S 1 S 2 = r1 + r2 lub S 1 S 2 = r2 − r1 Otrzymujemy zatem równania ( a − 6 ) + 6 2 = 12 lub (a − 6 ) + 62 = 6 2 2 Zatem ( a − 6 ) = 108 lub ( a − 6 ) = 0 2 2 ( Równanie ( a − 6 ) = 108 ma dwa rozwiązania: a = 6 1 + 3 oraz a = 6 1 − 3 , natomiast 2 ) ( ) ( a − 6 ) = 0 ma jedno rozwiązanie a = 6 . Zatem podane okręgi są styczne 2 równanie zewnętrznie dla a = 6 1 + 3 ( ) lub dla a = 6 (1− 3 ) , natomiast są okręgami stycznymi wewnętrznie dla a = 6 . II sposób (wspólna styczna) Okrąg o równaniu x + y − 12 x − 8 y + 43 = 0 ma środek S 1 = ( 6, 4 ) i promień r1 = 3 , a okrąg 2 2 o równaniu x + y − 2ax + 4 y + a − 77 = 0 ma środek S 2 = ( a , − 2 ) i promień r2 = 9 . 2 2 2 Okręgi te mają różne promienie, więc te okręgi mają dokładnie jeden punkt wspólny wtedy i tylko wtedy, gdy mają dokładnie jedną wspólną styczną. Tak jest wtedy i tylko wtedy, gdy odległość środka jednego z tych okręgów od tej stycznej jest równa promieniowi tego okręgu. Jeśli tę wspólną styczną oznaczymy przez k, to wtedy mamy odl ( S1 , k ) = 3 . Odejmując stronami równania okręgów otrzymujemy (12 − 2a ) x + 12 y + a 2 − 120 = 0 . Jest to równanie wspólnej osi potęgowej tych okręgów. Jeśli teraz istnieją takie wartości parametru a, dla których spełniony jest warunek odl ( S1 , k ) = 3 , to wtedy ta oś potęgowa jest jednocześnie wspólną styczną tych okręgów. Otrzymujemy zatem równanie (12 − 2a ) ⋅ 6 + 12 ⋅ 4 + a 2 − 120 = 3, (12 − 2a ) + 122 2 a 2 − 12a = 3 4a 2 − 48a + 288 . Obie strony tego równania są nieujemne, więc podnosząc je do kwadratu otrzymujemy równanie równoważne ( a − 12a ) = 9 ( 4a − 48a + 288) , 2 2 2 a 4 − 24 a 3 + 144a 2 = 36 a 4 − 432 a + 2592 , a 4 − 24 a 3 + 108a 2 + 432 a − 2592 = 0 , a 4 − 12 a 3 + 36 a 2 − 12 a 3 + 144 a 2 − 432 a − 72 a 2 + 864 a − 2592 = 0 , ( ) ( ) ( a 2 a 2 − 12a + 36 − 12a a 2 − 12a + 36 − 72 a 2 − 12a + 36 = 0 , ) ( a − 12a − 72 )( a − 12a + 36 ) = 0 , 2 2 ( a −12a + 36 −108) ( a − 6) = 0 , 2 2 (( a − 6) − 36 ⋅ 3) ( a − 6) = 0 , 2 2 ( a − 6 − 6 3 )( a − 6 + 6 3 ) ( a − 6 ) = 0 . 2 Stąd a = 6 + 6 3 lub a = 6 − 6 3 lub a = 6 . III sposób (równanie kwadratowe z parametrem) Okrąg o równaniu x2 + y 2 − 12 x − 8 y + 43 = 0 ma środek S1 = ( 6, 4 ) i promień r1 = 3 , a okrąg o równaniu x2 + y 2 − 2ax + 4 y + a2 − 77 = 0 ma środek S 2 = ( a , − 2 ) i promień r2 = 9 . Okręgi te mają różne promienie, więc te okręgi mają dokładnie jeden punkt wspólny wtedy i tylko wtedy, gdy układ równań x2 + y 2 − 12 x − 8 y + 43 = 0 i x2 + y 2 − 2ax + 4 y + a2 − 77 = 0 ma dokładnie jedno rozwiązanie. Stąd otrzymujemy kolejno (12 − 2a ) x + 12 y + a 2 − 120 = 0 i x2 + y 2 −12x − 8 y + 43 = 0 ( ) y = 1 − 16 a x + 10 − 12 1 a 2 i x + y − 12 x − 8 y + 43 = 0 . 2 2 Stąd otrzymujemy równanie z niewiadomą x i parametrem a (( ) ) (( ) ) 2 x 2 + 1 − 16 a x + 10 − 12 1 a 2 − 12 x − 8 1 − 1 a x + 10 − 1 a 2 + 43 = 0 , 6 12 4 ( a − 12a + 72 ) x − 4 ( a − 6a − 72a + 864 ) x + a − 144a 2 + 9072 = 0 . 2 2 3 2 4 Ponieważ a 2 − 12a + 72 = ( a − 6 ) + 36 > 0 dla każdego a, więc równanie jest kwadratowe. 2 Zatem układ równań ma dokładnie jedno rozwiązanie wtedy i tylko wtedy, gdy to równanie ma dokładnie jedno rozwiązanie, a tak jest wtedy i tylko wtedy, gdy wyróżnik trójmianu kwadratowego 4 ( a 2 − 12a + 72 ) x 2 − 4 ( a 3 − 6a 2 − 72a + 864 ) x + a 4 − 144a 2 + 9072 jest równy 0. Otrzymujemy więc równanie 4 2 ( a 3 − 6a 2 − 72a + 864 ) − 4 ⋅ 4 ( a 2 − 12a + 72 ) ⋅ ( a 4 − 144a 2 + 9072 ) = 0 , 2 ( a − 6a − 72a + 864 ) − ( a − 12a + 72 ) ⋅ ( a − 144a + 9072 ) = 0 , 3 2 2 2 4 2 −36 a 4 + 864 a 3 − 3888a 2 − 15552 a + 93312 = 0 , −36 a 4 + 864 a 3 − 3888a 2 − 15552 a + 93312 = 0 , a 4 − 24 a 3 + 108a 2 + 432 a − 2592 = 0 , a 4 − 12 a 3 + 36 a 2 − 12 a 3 + 144 a 2 − 432 a − 72 a 2 + 864 a − 2592 = 0 , ( ) ( ( a 2 a 2 − 12a + 36 − 12a a 2 − 12a + 36 − 72 a 2 − 12a + 36 = 0 ,) ) ( a − 12a − 72 )( a − 12a + 36 ) = 0 , 2 2 ( a −12a + 36 −108) ( a − 6) = 0 , 2 2 (( a − 6) − 36 ⋅ 3) ( a − 6) = 0 , 2 2 ( a − 6 − 6 3 )( a − 6 + 6 3 ) ( a − 6 ) = 0 . 2 Stąd a = 6 + 6 3 lub a = 6 − 6 3 lub a = 6 .

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Zadanie 126 punktówOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuMMA-R1_1P-192 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Trzywyrazowy ciąg ( a, b, c ) o wyrazach dodatnich jest arytmetyczny, natomiast ciąg 1 2 1   , ,  jest geometryczny. Oblicz iloraz ciągu geometrycznego.  a 3b 2a + 2b + c  MMA_1R Odpowiedź: . Nr zadania 12. Wypełnia Maks. liczba pkt 6 egzaminator Uzyskana liczba pkt MMA_1R

Pokaż odpowiedź
Zakładamy, że a ≠ 0, b ≠ 0, a + b + c ≠ 0. Ciąg ( a, b, c ) jest ciągiem arytmetycznym, a zatem: a+c b= . 2 1 2 1  Ciąg  , ,  jest ciągiem geometrycznym, a zatem:  a 3b 2a + 2b + c  2  2 1 1   = ⋅ ,  3b  a 2a + 2b + c stąd po przekształceniach otrzymujemy: 9 2 b = a (2a + 2b + c) . 4 Po podstawieniu b otrzymujemy: 2 9a+c 2  a+c   = 2a + 2a ⋅   + ac , 4 2   2  9 a 2 + 2ac + c 2 a 2 + ac ⋅ = 2a 2 + 2 + ac , 4 4 2 9(a 2 + 2ac + c 2 ) = 32a 2 + 16a 2 + 16ac + 16ac Równanie można doprowadzić do postaci: −39a 2 − 14ac + 9c 2 = 0 lub 9c 2 − 14ac − 39a 2 = 0 . Wyróżnik trójmianu kwadratowego −39 a 2 − 14 ac + 9c 2 (a traktujemy jako zmienną) jest równy Δ = 1600c2 , Δ = 40c . Wyróżnik trójmianu kwadratowego 9c 2 − 14 ac − 39 a 2 (c traktujemy jako zmienną) jest równy Δ = 1600a 2 , Δ = 40a . Stąd pierwiastki równań odpowiednio −39 a 2 − 14 ac + 9c 2 = 0 i 9c 2 − 14 ac − 39 a 2 = 0 są równe: 9 1 13 a1 = − c lub a2 = c oraz c1 = − a lub c2 = 3a . 13 3 9 9 13 Rozwiązania a1 = − c i c1 = − a są sprzeczne z założeniem o dodatniości wyrazów ciągu 13 9 arytmetycznego. 2 A zatem b = c lub b = 2a . 3 2 2a 1 Iloraz ciągu geometrycznego jest równy q = 3b = , a zatem q = . 1 3b 3 a 1 Odp.: Iloraz ciągu geometrycznego q = . 3 Uwaga 2 a Możemy też w rozwiązaniu zauważyć, że q = ⋅ i c = 2b − a . 3 b Wówczas otrzymamy równanie kwadratowe: 3q 2 + 8q − 3 = 0 . 1 Wyznaczamy dwa rozwiązania tego równania: q = −3 lub q = . 3 1 Zauważamy, że tylko q = spełnia warunki zadania. 3

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Zadanie 136 punktówOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuMMA-R1_1P-192 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

( ) Wielomian określony wzorem W ( x ) = 2 x3 + m3 + 2 x 2 − 11x − 2 ( 2m + 1) jest podzielny przez dwumian ( x − 2 ) oraz przy dzieleniu przez dwumian ( x + 1) daje resztę 6. Oblicz m i dla wyznaczonej wartości m rozwiąż nierówność W ( x) ≤ 0. MMA_1R Odpowiedź: . Nr zadania 13. Wypełnia Maks. liczba pkt 6 egzaminator Uzyskana liczba pkt MMA_1R

Pokaż odpowiedź
Rozwiązanie składa się z dwóch etapów. Pierwszy etap Wielomian W ( x ) jest podzielny przez dwumian x − 2 , więc 2 jest pierwiastkiem tego wielomianu. Zatem W (2) = 0. Stąd otrzymujemy 16 + 4m3 + 8 − 22 − 4m − 2 = 0, 4 m 3 − 4 m = 0. Przy dzieleniu wielomianu W ( x ) przez dwumian x + 1 otrzymujemy resztę 6, więc W ( −1) = 6. Stąd otrzymujemy −2 + m3 + 2 + 11 − 4m − 2 = 6, m 3 − 4m + 3 = 0. 4m3 − 4m = 0 Rozwiązujemy układ równań  3 m − 4m + 3 = 0. I sposób Z równania 4 m 3 − 4 m = 0 otrzymujemy rozwiązania: m = 0 , m = −1 , m = 1 . Z tych trzech liczb tylko liczba 1 spełnia drugie równanie, zatem liczba 1 jest rozwiązaniem układu równań. II sposób Z równania m 3 − 4 m + 3 = 0 otrzymujemy rozwiązania: m = 1 , m = −1−2 13 , m = −1+2 13 . Z tych trzech liczb tylko liczba 1 spełnia pierwsze równanie, zatem liczba 1 jest rozwiązaniem układu równań. III sposób 4m3 − 4m = 0 Przyrównując lewe strony obu równań  3 otrzymujemy m − 4m + 3 = 0 4m3 − 4m = m3 − 4m + 3  3 4m − 4m = 0 3m3 − 3 = 0  3 4m − 4m = 0 m3 = 1 m = 1  3 i  3 4m − 4m = 0 4m − 4m = 0. Sprawdzamy, czy liczba 1 spełnia jedno z równań: 4m 3 − 4m = 0 4 ⋅13 − 4 ⋅1 = 4 − 4 = 0 lub m 3 − 4m + 3 = 0 13 − 4 ⋅1 + 3 = 4 − 4 = 0 Liczba m = 1 spełnia każde z równań układu, więc jest jedynym rozwiązaniem tego układu. Drugi etap Dla m = 1 nierówność W ( x ) ≤ 0 przyjmuje postać 2 x 3 + 3 x 2 − 11x − 6 ≤ 0. Rozwiązujemy tę nierówność stosując przekształcenia równoważne i otrzymujemy kolejno: ( x − 2 ) ( 2 x 2 + 7 x + 3) ≤ 0, ( ) 2 ( x − 2 )( x + 3 ) x + 12 ≤ 0. Zbiorem rozwiązań nierówności jest ( −∞ , −3 ∪ − 12 , 2 .

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Zadanie 144 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuMMA-R1_1P-192 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

  π  π  1 Rozwiąż równanie ( cos x ) sin  x −  + sin  x +  = sin x .   3  3  2 MMA_1R Odpowiedź: . Nr zadania 14. Wypełnia Maks. liczba pkt 4 egzaminator Uzyskana liczba pkt MMA_1R

Pokaż odpowiedź
I sposób Przekształcamy równanie i otrzymujemy:  π 1 cos x  2 sin x ⋅ cos  = sin x ,  3 2 1 sin x ⋅ cos x − sin x = 0 , 2  1 sin x ⋅  cos x −  = 0 ,  2 1 sin x = 0 lub cos x − = 0 . 2 Rozwiązania to: π π x = kπ lub x = + 2 kπ, lub x = − + 2 kπ , 3 3 gdzie k jest liczbą całkowitą. II sposób Przekształcamy równanie i otrzymujemy:  π 1 cos x  2 sin x ⋅ cos  = sin x ,  3 2 1 sin x ⋅ cos x − sin x = 0 , 2 2 sin x ⋅ cos x − sin x = 0 , sin 2 x − sin x = 0 , 3x x 2 cos ⋅ sin = 0 , 2 2 3x x cos = 0 lub sin = 0 , 2 2 3x π x = + kπ lub = kπ , 2 2 2 π 2 x = + kπ lub x = 2 kπ, gdzie k – liczba całkowita. 3 3 III sposób Przekształcamy równanie i otrzymujemy:  π 1 cos x  2 sin x ⋅ cos  = sin x ,  3 2 1 sin x ⋅ cos x − sin x = 0 , 2 2 sin x ⋅ cos x − sin x = 0 , sin 2 x − sin x = 0 , sin 2 x = sin x , 2 x = x + 2 kπ lub 2 x = π − x + 2 kπ , π 2 x = 2 kπ lub x = + kπ , gdzie k – liczba całkowita. 3 3

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Zadanie 157 punktówOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuMMA-R1_1P-192 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Rozważmy wszystkie graniastosłupy prawidłowe trójkątne o objętości V = 2. Wyznacz długości krawędzi tego z rozważanych graniastosłupów, którego pole powierzchni całkowitej jest najmniejsze. Oblicz to najmniejsze pole. MMA_1R Odpowiedź: . Nr zadania 15. Wypełnia Maks. liczba pkt 7 egzaminator Uzyskana liczba pkt MMA_1R MMA_1R

Pokaż odpowiedź
h a Przyjmijmy oznaczenia jak na rysunku: a – krawędź podstawy, h – wysokość graniastosłupa. Objętość graniastosłupa prawidłowego trójkątnego o krawędzi podstawy a i wysokości h wyraża się wzorem: a2 3 V= ⋅h . 4 Stąd otrzymujemy: a2 3 2= ⋅h . 4 8 Zatem h = 2 . a 3 Pole powierzchni całkowitej graniastosłupa prawidłowego trójkątnego o krawędzi podstawy a i wysokości h jest równe: a2 3 8 Pc = 2 ⋅ + 3⋅ a ⋅ 2 . 4 a 3 Stąd po podstawieniu h i przekształceniach otrzymujemy: a2 3 8 a 2 3 24 a2 3 8 3 Pc = 2 ⋅ + 3⋅ a ⋅ 2 = + = + . 4 a 3 2 a 3 2 a Z geometrycznych warunków zadania wynika, że a ∈ (0; + ∞ ). Zapiszmy pole powierzchni całkowitej graniastosłupa prawidłowego trójkątnego jako funkcję f zmiennej a : a 2 3 8 3 a 3 3 + 16 3 Pc = f (a ) = + = , dla a ∈ (0; + ∞ ). 2 a 2a Wyznaczamy wartość najmniejszą funkcji f w przedziale (0; + ∞). W tym celu obliczmy pochodną funkcji f : f ′(a ) = ( ) 3a 2 3 ⋅ 2a − a 3 3 + 16 3 ⋅ 2 = 4a 3 3 − 32 3 . 4a 2 4a 2 Szukamy miejsc zerowych pochodnej funkcji f : 4a 3 3 − 32 3 = 0. 4a 2 Ustalamy, że a = 2. W przedziale (0; + ∞ ) pochodna funkcji f ma tylko jedno miejsce zerowe a = 2. Ponadto f ′( a ) > 0 dla a ∈ (2; + ∞ ) oraz f ′( a ) < 0 dla a ∈ (0; 2). Wynika stąd, że dla a = 2 funkcja f ma minimum lokalne, które jest jednocześnie najmniejszą wartością funkcji f w przedziale (0, +∞ ), ponieważ funkcja f w przedziale 2, +∞ ) jest rosnąca, a w przedziale ( 0, 2 funkcja f jest malejąca. 8 8 2 2 3 Gdy a = 2, to h = = = = . a2 3 22 3 3 3 Natomiast pole powierzchni całkowitej graniastosłupa jest równe: a 3 3 + 16 3 23 3 + 16 3 24 3 Pc = = = = 6 3. 2a 2⋅2 4 Odp.: Najmniejsze pole powierzchni całkowitej równe 6 3 ma graniastosłup prawidłowy 2 3 trójkątny o wymiarach: krawędź podstawy a = 2 i wysokość h = . 3

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Status redakcyjny

Komplet podpunktów opracowany w HTML

  1. 1

    Ekstrakcja pytań. 15 jednostek zadaniowych zapisano w drafcie redakcyjnym.

  2. 2

    Odpowiedzi i rozwiązania. 15 z 15 jednostek zestawów źródłowych ma odpowiedź; 0 ma również pełny tok rozumowania, a dla 15 pozostaje on do opracowania.

  3. 3

    Weryfikacja. Porównamy całość z oficjalnymi zasadami CKE przed indeksacją.

15 z 15 jednostek zestawów źródłowych ma odpowiedź · 15 bez rozwiązania krok po kroku · bez indeksacji do czasu drugiej recenzji

Dokumenty źródłowe

Oficjalne materiały CKE

PDF-y nie są osadzane ani wczytywane razem ze stroną. Każdy link prowadzi bezpośrednio do dokumentu źródłowego CKE.