Maj 2021 · Formuła 2015

Matematyka 2021 — 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
EMAP-R0-100-2105
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

EMAP-R0-100-2105 · Formuła 2015

Zadanie 11 punktOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-100-2105 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Różnica cos 165° − sin 165° jest równa 3 1 3 A. −1 B. − C. − D. 2 2 2

Pokaż odpowiedź
D

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: 1 pkt – odpowiedź poprawna. 0 pkt – odpowiedź niepoprawna albo brak odpowiedzi.

Zadanie 21 punktOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-100-2105 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Na rysunku przedstawiono fragment wykresu funkcji 𝑓 określonej dla każdej liczby rzeczywistej 𝑥 . 𝑦 3 1 −3𝜋 −2𝜋 −𝜋 0 𝜋 2𝜋 3𝜋 𝑥 Jeden spośród podanych poniżej wzorów jest wzorem tej funkcji. Wskaż wzór funkcji 𝑓 . cos 𝑥+1 A. 𝑓(𝑥) = |cos 𝑥|+1 sin 𝑥+1 B. 𝑓(𝑥) = |sin 𝑥|+1 |cos 𝑥| 2 C. 𝑓(𝑥) = cos 𝑥 2 |sin 𝑥| 2 D. 𝑓(𝑥) = sin 𝑥 2

Pokaż odpowiedź
C 1 Załącznik nr 2 do rozporządzenia Ministra Edukacji Narodowej z dnia 20 marca 2020 r. w sprawie szczególnych rozwiązań w okresie czasowego ograniczenia funkcjonowania jednostek systemu oświaty w związku z zapobieganiem, przeciwdziałaniem i zwalczaniem COVID-19 (Dz.U. poz. 493, z późn. zm.).

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: 1 pkt – odpowiedź poprawna. 0 pkt – odpowiedź niepoprawna albo brak odpowiedzi.

Zadanie 31 punktOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-100-2105 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Wielomian 𝑊(𝑥) = 𝑥 + 81 jest podzielny przez A. 𝑥 − 3 B. 𝑥 + 9 C. 𝑥 − 3√2𝑥 + 9 D. 𝑥 + 3√2𝑥 − 9

Pokaż odpowiedź
C

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: 1 pkt – odpowiedź poprawna. 0 pkt – odpowiedź niepoprawna albo brak odpowiedzi.

Zadanie 41 punktOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-100-2105 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Liczba różnych pierwiastków równania 3𝑥 + |𝑥 − 4| = 0 jest równa A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 EMAP-R0_100 EMAP-R0_100

Pokaż odpowiedź
B ZADANIE OTWARTE (KODOWANE)

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: 1 pkt – odpowiedź poprawna. 0 pkt – odpowiedź niepoprawna albo brak odpowiedzi.

Zadanie 52 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-100-2105 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

2 2 3𝑛+2 − 1−2𝑛 Oblicz granicę lim 2 . → 2𝑛−1 W poniższe kratki wpisz kolejno – od lewej do prawej – cyfrę jedności i pierwsze dwie cyfry po przecinku skończonego rozwinięcia dziesiętnego otrzymanego wyniku. EMAP-R0_100

Pokaż odpowiedź
1 2 5 ZADANIA OTWARTE (NIEKODOWANE) 1. Akceptowane są wszystkie rozwiązania merytorycznie poprawne i spełniające warunki zadania. 2. Jeżeli zdający popełni błędy rachunkowe, które na żadnym etapie rozwiązania nie upraszczają i nie zmieniają danego zagadnienia, lecz stosuje poprawną metodę i konsekwentnie do popełnionych błędów rachunkowych rozwiązuje zadanie, to może otrzymać co najwyżej (𝑛 − 1) punktów (gdzie 𝑛 jest maksymalną możliwą do uzyskania liczbą punktów za dane zadanie).

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: 2 pkt – odpowiedź całkowicie poprawna. 0 pkt – odpowiedź niepełna lub niepoprawna albo brak odpowiedzi.

Zadanie 63 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-100-2105 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

4 Niech log 18 = 𝑐 . Wykaż, że log 4 = . 𝑐−1 Nr zadania 5. 6. Wypełnia Maks. liczba pkt 2 3 egzaminator Uzyskana liczba pkt EMAP-R0_100

Pokaż odpowiedź
Sposób 1. Przekształcamy wyrażenie log 3 4, stosując wzór na zamianę podstawy logarytmu: log 2 4 log 3 4 = log 2 3 Aby doprowadzić do uzyskania w liczniku liczby 4, mnożymy licznik i mianownik ułamka przez 2. Otrzymujemy: 2 ⋅ log 2 4 2 ⋅ log 2 4 4 = = 2 ⋅ log 2 3 log 2 9 log 2 9 Stosujemy wzór na różnicę logarytmów o tych samych podstawach i otrzymujemy: 4 4 4 4 = = = log 2 9 log 2 18 log 2 18 − log 2 2 𝑐 − 1 2 4 Zatem log 3 4 = . To należało wykazać. 𝑐−1 Sposób 2. 4 Podstawiamy log 2 18 = 𝑐 do wyrażenia i zapisujemy mianownik jako różnicę 𝑐−1 logarytmów o podstawie 2: 4 4 = 𝑐 − 1 log 2 18 − log 2 2 Przekształcamy wyrażenie w mianowniku: 4 4 4 2 = = = log 2 18 − log 2 2 log 2 9 2 log 2 3 log 2 3 Stosujemy wzór na zamianę podstawy logarytmu: 2 2 = 1 = 2 log 3 2 = log 3 4 log 2 3 log3 2 4 Zatem = log 3 4 . To należało wykazać. 𝑐−1 Sposób 3. Przekształcamy log 2 18 = log 2 (9 ∙ 2) = log 2 9 + log 2 2 = log 2 9 + 1 = 2 log 2 3 + 1 = 𝑐 𝑐−1 Obliczamy log 2 3 = . Stąd 2 log 2 4 2 4 log 3 4 = = 𝑐−1 = log 2 3 𝑐−1 2 To należało wykazać.

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: Zdający otrzymuje 1 p. 4 gdy podczas przekształcenia wyrażenia log 3 4 lub poprawnie zastosuje wzór na log2 18−1 zamianę podstaw logarytmu lub logarytm ilorazu/iloczynu, lub logarytm potęgi, np.: log 2 4 4 4 log 3 4 = , = , log 3 4 = 2log 3 2 , log 2 18 = log 2 2 + log 2 9 log 2 3 log 2 18 − 1 log 2 18 2 Zdający otrzymuje 2 p. gdy: 4 • przekształci wyrażenie log 3 4 lub lub oba te wyrażenia do takiej postaci, log2 18−1 z której poprzez jednokrotne zastosowanie wzoru na zamianę podstaw logarytmu lub logarytm ilorazu/iloczynu, lub logarytm potęgi oraz ewentualne kilkukrotne przekształcenie wyrażenia wymiernego uzyskuje się tezę ALBO 𝑐−1 • wyznaczy log 2 3 w zależności od 𝑐 : log 2 3 = 2 Zdający otrzymuje 3 p. gdy, stosując poprawną metodę, przeprowadzi pełny dowód. Uwaga: 4 Jeżeli zdający, przy rozpoczęciu przekształcania wyrażenia log 3 4 lub , popełnia log2 18−1 błąd rzeczowy (niepoprawnie zastosuje wzór na zamianę podstaw logarytmu lub logarytm ilorazu/iloczynu, lub logarytm potęgi), lecz w dalszej części rozwiązania każdorazowo stosuje te wzory poprawnie, to może otrzymać za całe rozwiązanie co najwyżej 1 punkt.

Zadanie 73 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-100-2105 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Rozwiąż nierówność: 2𝑥 − 1 2 + 2𝑥 ≤ 1−𝑥 5𝑥 EMAP-R0_100 Odpowiedź: . Nr zadania 7. Wypełnia Maks. liczba pkt 3 egzaminator Uzyskana liczba pkt EMAP-R0_100

Pokaż odpowiedź
Sposób 1. Zakładamy, że 𝑥 ≠ 0 i 𝑥 ≠ 1. Przekształcamy równoważnie podaną nierówność: 2𝑥 − 1 2 + 2𝑥 − ≤0 1−𝑥 5𝑥 10𝑥 2 − 5𝑥 − 2 − 2𝑥 + 2𝑥 + 2𝑥 2 ≤0 5𝑥(1 − 𝑥) 12𝑥 2 − 5𝑥 − 2 ≤0 5𝑥(1 − 𝑥) Stąd dostajemy 2 1 12 (𝑥 − ) (𝑥 + ) (1 − 𝑥) ⋅ 5𝑥 ≤ 0 i 𝑥 ≠ 0 i 𝑥 ≠ 1. 3 4 1 2 Zatem 𝑥 ∈ (−∞, − ⟩ ∪ (0, ⟩ ∪ (1, +∞). 4 3 Sposób 2. Zakładamy, że 𝑥 ≠ 0 i 𝑥 ≠ 1. Przekształcamy równoważnie podaną nierówność: 2𝑥 − 1 2 + 2𝑥 − ≤ 0/∙ (1 − 𝑥)2 (5𝑥)2 1−𝑥 5𝑥 5𝑥(1 − 𝑥)[10𝑥 2 − 5𝑥 − (2 + 2𝑥 − 2𝑥 − 2𝑥 2 )] ≤ 0, 5𝑥(1 − 𝑥)[10𝑥 2 − 5𝑥 − 2 + 2𝑥 2 ] ≤ 0, 1 2 12(1 − 𝑥) (𝑥 + ) (𝑥 − ) 5𝑥 ≤ 0 i 𝑥 ≠ 0 i 𝑥 ≠ 1. 4 3 1 2 Zatem 𝑥 ∈ (−∞, − ⟩ ∪ (0, ⟩ ∪ (1, +∞). 4 3 Sposób 3. 2𝑥−1 2+2𝑥 1. Rozwiązujemy nierówność ≤ 5𝑥 w zbiorze (−∞, 0) ∪ (1, +∞). 1−𝑥 Przekształcamy równoważnie podaną nierówność: 2𝑥 − 1 2 + 2𝑥 − ≤0 /∙ (1 − 𝑥)5𝑥 1−𝑥 5𝑥 (2𝑥 − 1)5𝑥 ≥ (2 + 2𝑥)(1 − 𝑥) 12𝑥 2 − 5𝑥 − 2 ≥ 0 1 2 1 Otrzymujemy 𝑥1 = − , 𝑥2 = oraz 𝑥 ∈ (−∞, − ⟩ ∪ (1, +∞). 4 3 4 2𝑥−1 2+2𝑥 2. Rozwiązujemy nierówność ≤ 5𝑥 w zbiorze (0,1). 1−𝑥 Przekształcamy równoważnie podaną nierówność: 2𝑥 − 1 2 + 2𝑥 − ≤0 /∙ (1 − 𝑥)5𝑥 1−𝑥 5𝑥 (2𝑥 − 1)5𝑥 ≤ (2 + 2𝑥)(1 − 𝑥) 12𝑥 2 − 5𝑥 − 2 ≤ 0 1 2 2 Otrzymujemy 𝑥1 = − , 𝑥2 = oraz 𝑥 ∈ (0, ⟩. 4 3 3 2𝑥−1 2+2𝑥 1 2 Zatem zbiorem rozwiązań nierówności ≤ jest (−∞, − ⟩ ∪ (0, ⟩ ∪ (1, +∞). 1−𝑥 5𝑥 4 3

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: Zdający otrzymuje 1 p. gdy: 2 2𝑥−1 2+2𝑥 12𝑥 −5𝑥−2 • przekształci nierówność ≤ do postaci ≤0 lub 1−𝑥 5𝑥 (1−𝑥)⋅5𝑥 (2𝑥−1)⋅5𝑥−(2+2𝑥)(1−𝑥) (1−𝑥)⋅5𝑥 ≤0 ALBO 2𝑥−1 2+2𝑥 • przekształci nierówność ≤ 5𝑥 , mnożąc obie strony tej nierówności przez 1−𝑥 iloczyn (1 − 𝑥)2 (5𝑥)2 , do postaci 5𝑥 ⋅ (1 − 𝑥)[(2𝑥 − 1) ⋅ 5𝑥 − (2 + 2𝑥) ⋅ (1 − 𝑥)] ≤ 0, gdzie 𝑥 ≠ 0 i 𝑥 ≠ 1 ALBO 2𝑥−1 2+2𝑥 • przyjmie, że 𝑥 ∈ (−∞, 0) ∪ (1, +∞) i przekształci nierówność ≤ 5𝑥 1−𝑥 {mnożąc obie strony nierówności przez iloczyn (1 − 𝑥)5𝑥 } do postaci (2𝑥 − 1) ⋅ 5𝑥 ≥ (2 + 2𝑥)(1 − 𝑥) ALBO 2𝑥−1 2+2𝑥 • przyjmie, że 𝑥 ∈ (0, 1) i przekształci nierówność ≤ 5𝑥 {mnożąc obie strony 1−𝑥 nierówności przez iloczyn (1 − 𝑥)5𝑥 } do postaci (2𝑥 − 1) ⋅ 5𝑥 ≤ (2 + 2𝑥)(1 − 𝑥) Zdający otrzymuje 2p. gdy: 12𝑥2 −5𝑥−2 • przekształci nierówność ≤ 0 lub (1−𝑥)⋅5𝑥 5𝑥 ⋅ (1 − 𝑥)[(2𝑥 − 1) ⋅ 5𝑥 − (2 + 2𝑥) ⋅ (1 − 𝑥)] ≤ 0 do postaci iloczynowej i zapisze 2 1 12 (𝑥 − ) (𝑥 + ) (1 − 𝑥) ⋅ 5𝑥 ≤ 0, gdzie 𝑥 ≠ 0 i 𝑥 ≠ 1 3 4 ALBO • rozwiąże nierówność (2𝑥 − 1)5𝑥 ≥ (2 + 2𝑥)(1 − 𝑥) dla 𝑥 ∈ (−∞, 0) ∪ (1, +∞) i zapisze: 1 𝑥 ∈ (−∞, − ⟩ ∪ (1, +∞) 4 ALBO • rozwiąże nierówność (2𝑥 − 1)5𝑥 ≤ (2 + 2𝑥)(1 − 𝑥) dla 𝑥 ∈ (0, 1) i zapisze: 2 𝑥 ∈ (0, ⟩ 3 ALBO • spełni wymagania za 1 punkt oraz obliczy wszystkie pierwiastki wielomianów 12𝑥 2 − 5𝑥 − 2 i 5𝑥(1 − 𝑥) {albo wielomianów 5𝑥(2𝑥 − 1) i (2 + 2𝑥)(1 − 𝑥) } Zdający otrzymuje 3p. gdy zastosuje poprawną metodę rozwiązania nierówności i otrzyma poprawny wynik: 1 2 𝑥 ∈ (−∞, − ⟩ ∪ (0, ⟩ ∪ (1, +∞). 4 3 Uwagi: 1. Jeśli zdający mnoży obie strony nierówności przez iloczyn mianowników bez rozpatrzenia znaków tego iloczynu, to otrzymuje 0 punktów za całe rozwiązanie. 2. Jeśli zdający nie wyłączy ze zbioru rozwiązań nierówności liczb 𝑥 = 0 i 𝑥 = 1, to otrzymuje za całe rozwiązanie co najwyżej 2 punkty.

Zadanie 83 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-100-2105 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Dany jest trójkąt równoboczny 𝐴𝐵𝐶 . Na bokach 𝐴𝐵 i 𝐴𝐶 wybrano punkty – odpowiednio – 1 𝐷 i 𝐸 takie, że |𝐵𝐷| = |𝐴𝐸| = |𝐴𝐵|. Odcinki 𝐶𝐷 i 𝐵𝐸 przecinają się w punkcie 𝑃 3 (zobacz rysunek). 𝐶 𝐸 𝑃 𝐴 𝐷 𝐵 Wykaż, że pole trójkąta 𝐷𝐵𝑃 jest 21 razy mniejsze od pola trójkąta 𝐴𝐵𝐶 . EMAP-R0_100 Nr zadania 8. Wypełnia Maks. liczba pkt 3 egzaminator Uzyskana liczba pkt EMAP-R0_100

Pokaż odpowiedź
Sposób 1. Trójkąty 𝐴𝐵𝐸 i 𝐵𝐶𝐷 są przystające, gdyż |𝐴𝐵| = |𝐵𝐶|, |∡𝐵𝐴𝐸| = |∡𝐶𝐵𝐷| = 60° oraz |𝐴𝐸| = |𝐵𝐷|. Zatem |∡𝐴𝐵𝐸| = |∡𝐵𝐶𝐷| oraz |∡𝐴𝐸𝐵| = |∡𝐵𝐷𝐶|. Stąd wynika (cecha KKK), że trójkąt 𝐷𝐵𝑃 jest podobny do trójkąta 𝐷𝐶𝐵, a skala tego podobieństwa jest równa |𝐵𝐷| 𝑠= . |𝐶𝐷| Niech |𝐷𝐵| = 𝑎. Wtedy |𝐵𝐶| = 3𝑎 . Z twierdzenia cosinusów dla trójkąta 𝐷𝐵𝐶 otrzymujemy 1 |𝐶𝐷| = √|𝐵𝐷|2 + |𝐵𝐶|2 − 2 ⋅ |𝐵𝐷| ⋅ |𝐵𝐶| ⋅ cos 60° = √𝑎2 + (3𝑎)2 − 2 ⋅ 𝑎 ⋅ 3𝑎 ⋅ = √7𝑎 2 𝑎 1 Zatem 𝑠 = = . 𝑎√7 √7 Pole trójkąta 𝐷𝐵𝐶 jest trzecią częścią pola trójkąta 𝐴𝐵𝐶 , gdyż oba te trójkąty mają wspólną 1 wysokość opuszczoną z wierzchołka 𝐶 oraz |𝐵𝐷| = |𝐴𝐵|. 3 Ponieważ stosunek pól figur podobnych jest równy kwadratowi skali ich podobieństwa, więc 2 2 1 1 1 𝑃Δ𝐷𝐵𝑃 = 𝑠 ⋅ 𝑃Δ𝐷𝐵𝐶 = ( ) ⋅ ⋅ 𝑃Δ𝐴𝐵𝐶 = ⋅𝑃 √7 3 21 Δ𝐴𝐵𝐶 To należało wykazać. Uwagi: 1. Po wyznaczeniu długości |𝐶𝐷| = |𝐵𝐸| można wyznaczyć sinus kąta 𝐷𝐵𝐸 , korzystając z twierdzenia sinusów. Wtedy otrzymujemy |𝐵𝐸| 𝑎 = √3 sin|∡𝐷𝐵𝐸| 2 √3 skąd sin|∡𝐷𝐵𝐸| = , więc 2√7 1 1 √3 3𝑎2 √3 (3𝑎)2 √3 1 1 𝑃Δ𝐷𝐵𝑃 = ⋅ 𝑎 ⋅ ( ⋅ 3𝑎) ⋅ = = ⋅ = ⋅𝑃 2 √7 2√7 28 4 21 21 Δ𝐴𝐵𝐶 2. Długość odcinka 𝐶𝐷 możemy też obliczyć w inny sposób. Poniżej przedstawiamy dwa z tych sposobów: a) Niech 𝑀 oznacza spodek wysokości trójkąta 𝐴𝐵𝐶 opuszczonej z wierzchołka 𝐶. Wtedy 3𝑎√3 1 1 |𝐶𝑀| = oraz |𝑀𝐷| = |𝑀𝐵| − |𝐷𝐵| = ∙ 3𝑎 − 𝑎 = 𝑎 2 2 2 Z twierdzenia Pitagorasa dla trójkąta 𝑀𝐷𝐶 otrzymujemy 2 1 2 3𝑎√3 28 |𝐶𝐷| = √( 𝑎) + ( ) = √ 𝑎2 = 𝑎√7 2 2 4 b) Z twierdzenia Stewarta otrzymujemy (3𝑎)2 ∙ 2𝑎 + (3𝑎)2 ∙ 𝑎 = 3𝑎 ⋅ (|𝐶𝐷|2 + 2𝑎 ∙ 𝑎) 3𝑎 ∙ 2𝑎 + 3𝑎 ∙ 𝑎 = |𝐶𝐷|2 + 2𝑎2 |𝐶𝐷|2 = 7𝑎2 |𝐶𝐷| = 𝑎√7 Sposób 2. Przyjmijmy, że 𝑃Δ𝐴𝐵𝐶 = 𝑆, 𝑃Δ𝐷𝐵𝑃 = 𝑄 , 𝑃Δ𝐴𝑃𝐸 = 𝑌, 𝑃Δ𝐵𝐶𝑃 = 𝑋. W dalszym ciągu rozumowania będziemy wielokrotnie korzystać z faktu, że stosunek pól trójkątów o wspólnej wysokości jest równy stosunkowi długości podstaw, na które ta wysokość jest opuszczona. 𝐶 𝐸 𝑃 𝐴 𝐷 𝐵 1 2 1 2 Zatem 𝑃𝐴𝐵𝐸 = 𝑆 , 𝑃𝐶𝐵𝐸 = 𝑆, 𝑃𝐷𝐵𝐶 = 𝑆, 𝑃𝐴𝐷𝐶 = 𝑆. Ponadto 3 3 3 3 𝑃𝐴𝑃𝐸 1 𝑃𝐷𝐵𝑃 1 = oraz = 𝑃𝐶𝑃𝐸 2 𝑃𝐴𝐷𝑃 2 Otrzymaliśmy więc układ równań 1 𝑄+𝑋 = 𝑆 3 2 2𝑌 + 𝑋 = 𝑆 3 1 { 𝑌 + 3𝑄 = 𝑆 3 Wyznaczając wielkość 𝑋 z pierwszego równania i wielkość 𝑌 z trzeciego oraz wstawiając wyznaczone wielkości do równania drugiego, otrzymujemy: 1 1 2 2 ( 𝑆 − 3𝑄) + ( 𝑆 − 𝑄) = 𝑆 3 3 3 1 𝑆 = 7𝑄 3 1 𝑄= 𝑆 21 To należało wykazać. Sposób 3. Trójkąty 𝐴𝐵𝐸 i 𝐵𝐶𝐷 są przystające, gdyż |𝐴𝐵| = |𝐵𝐶|, |∡𝐵𝐴𝐸| = |∡𝐶𝐵𝐷| = 60° oraz |𝐴𝐸| = |𝐵𝐷|. Zatem |∡𝐴𝐵𝐸| = |∡𝐵𝐶𝐷| oraz |∡𝐴𝐸𝐵| = |∡𝐵𝐷𝐶|. Stąd wynika (cecha KKK), że trójkąt 𝐷𝐵𝑃 jest podobny do trójkąta 𝐷𝐶𝐵. |𝐴𝐸| |𝐷𝑃| 1 Zatem |𝐴𝐵| = |𝐵𝑃| = 3 , więc |𝐵𝑃| = 3|𝐷𝑃| oraz |∡𝐵𝑃𝐷| = 60° . Oznaczmy |𝐷𝑃| = 𝑚. Wtedy |𝐵𝑃| = 3𝑚. 𝐶 2 𝑎 3 𝑎 𝐸 1 𝑎 3 𝑃 3𝑚 𝑚 𝐴 2 𝐷 1 𝐵 𝑎 𝑎 3 3 Z twierdzenia cosinusów dla trójkąta 𝐷𝐵𝑃 otrzymujemy |𝐵𝐷|2 = |𝐷𝑃|2 + |𝐵𝑃|2 − 2 ∙ |𝐷𝑃| ∙ |𝐵𝑃| ∙ cos 60° czyli 1 2 1 ( 𝑎) = 𝑚2 + (3𝑚)2 − 2 ∙ 𝑚 ∙ 3𝑚 ∙ 3 2 Stąd 1 2 𝑎 = 7𝑚2 9 1 2 𝑚2 = 𝑎 63 Pole trójkąta 𝐷𝐵𝑃 jest równe 1 1 √3 3 𝑃𝐷𝐵𝑃 = ⋅ |𝐷𝑃| ∙ |𝐵𝑃| ∙ sin 60° = ⋅ 𝑚 ∙ 3𝑚 ∙ = ⋅ 𝑚2 √3 = 2 2 2 4 2 3 1 1 𝑎 √3 1 = ⋅ 𝑎2 √3 = ⋅ = ⋅𝑃 4 63 21 4 21 𝐴𝐵𝐶 To należało wykazać. Sposób 4. Oznaczmy przez 𝑎 długość boku trójkąta 𝐴𝐵𝐶 . Prowadzimy odcinek 𝐸𝐹 równoległy do boku 𝐴𝐵 trójkąta 𝐴𝐵𝐶 . 𝐶 2 𝑎 3 𝐸 𝐺 𝐹 1 𝑎 𝑃 3 𝐴 2 𝐷 1 𝐵 𝑎 𝑎 3 3 Trójkąty 𝐴𝐷𝐶 i 𝐸𝐺𝐶 są podobne (cecha KKK), więc |𝐸𝐺| |𝐴𝐷| 2 |𝐶𝐺| |𝐶𝐸| 2 = = oraz = = |𝐶𝐸| |𝐴𝐶| 3 |𝐶𝐷| |𝐴𝐶| 3 Stąd 2 2 2 4 2 |𝐸𝐺| = |𝐶𝐸| = ∙ 𝑎 = 𝑎 oraz |𝐶𝐺| = |𝐶𝐷| 3 3 3 9 3 1 Z drugiej równości wynika, że |𝐺𝐷| =|𝐶𝐷|. 3 Trójkąty 𝐷𝐵𝑃 i 𝐺𝐸𝑃 są podobne (cecha KKK), więc 1 |𝐷𝑃| |𝐷𝐵| 3 𝑎 3 = = = |𝐺𝑃| |𝐸𝐺| 4 𝑎 4 9 Zatem 3 3 1 1 |𝐷𝑃| = |𝐷𝐺| = ∙ |𝐶𝐷| = |𝐶𝐷| 7 7 3 7 Trójkąty 𝐷𝐵𝑃 i 𝐷𝐵𝐶 mają wspólną wysokość opuszczoną z wierzchołka 𝐵, więc 𝑃𝐷𝐵𝑃 |𝐷𝑃| 1 1 = = , czyli 𝑃𝐷𝐵𝑃 = 𝑃 . 𝑃𝐷𝐵𝐶 |𝐷𝐶| 7 7 𝐷𝐵𝐶 1 Ponadto 𝑃𝐷𝐵𝐶 = 𝑃 , gdyż trójkąty 𝐷𝐵𝐶 i 𝐴𝐵𝐶 mają wspólną wysokość opuszczoną 3 𝐴𝐵𝐶 1 z wierzchołka 𝐶 i |𝐷𝐵| = |𝐴𝐵|, więc 3 1 1 1 1 𝑃𝐷𝐵𝑃 = 𝑃𝐷𝐵𝐶 = ∙ 𝑃𝐴𝐵𝐶 = 𝑃 . 7 7 3 21 𝐴𝐵𝐶 To należało wykazać. Sposób 5. Oznaczmy przez 𝑎 długość boku trójkąta 𝐴𝐵𝐶 . Prowadzimy odcinek 𝐷𝐹 równoległy do boku 𝐴𝐶 trójkąta 𝐴𝐵𝐶 . Niech 𝐺 oznacza punkt przecięcia odcinków 𝐵𝐸 i 𝐷𝐹 . 𝐶 2 2 𝑎 𝑎 3 3 𝐸 𝐹 1 1 𝑎 𝑃 𝑎 3 𝐺 3 𝐴 2 𝐷 1 𝐵 𝑎 𝑎 3 3 1 Trójkąt 𝐷𝐵𝐹 jest równoboczny, a jego bok ma długość 𝑎. 3 Trójkąty 𝐷𝐵𝐺 i 𝐴𝐵𝐸 są podobne (cecha KKK), więc |𝐷𝐺| |𝐴𝐸| 1 = = |𝐷𝐵| |𝐴𝐵| 3 Stąd 1 1 1 |𝐷𝐺| = ∙ 𝑎= 𝑎 3 3 9 Trójkąty 𝐷𝐺𝑃 i 𝐶𝐸𝑃 są podobne (cecha KKK), więc 1 |𝐷𝑃| |𝐷𝐺| 9 𝑎 1 = = = |𝐶𝑃| |𝐶𝐸| 2 𝑎 6 3 1 Zatem |𝐷𝑃| = |𝐶𝐷|. 7 Trójkąty 𝐷𝐵𝑃 i 𝐷𝐵𝐶 mają wspólną wysokość opuszczoną z wierzchołka 𝐵, więc 𝑃𝐷𝐵𝑃 |𝐷𝑃| 1 1 = = , czyli 𝑃𝐷𝐵𝑃 = 𝑃 . 𝑃𝐷𝐵𝐶 |𝐷𝐶| 7 7 𝐷𝐵𝐶 1 Ponadto 𝑃𝐷𝐵𝐶 = 𝑃 , gdyż trójkąty 𝐷𝐵𝐶 i 𝐴𝐵𝐶 mają wspólną wysokość opuszczoną 3 𝐴𝐵𝐶 1 z wierzchołka 𝐶 i |𝐷𝐵| = |𝐴𝐵|, więc 3 1 1 1 1 𝑃𝐷𝐵𝑃 = 𝑃𝐷𝐵𝐶 = ∙ 𝑃𝐴𝐵𝐶 = 𝑃 . 7 7 3 21 𝐴𝐵𝐶 To należało wykazać. Sposób 6. 2 Oznaczmy przez 𝑎 długość boku trójkąta 𝐴𝐵𝐶 . Wtedy |𝐴𝐷| = |𝐶𝐸| = 𝑎 oraz 3 1 |𝐴𝐸| = |𝐷𝐵| = 𝑎. Prowadzimy odcinek 𝐸𝐹 równoległy do boku 𝐶𝐷 trójkąta 𝐴𝐶𝐷. 3 𝐶 2 𝑎 3 𝐸 1 𝑎 𝑃 3 𝐴 𝐹 𝐷 1 𝐵 2 𝑎 𝑎 3 3 Trójkąty 𝐴𝐹𝐸 i 𝐴𝐷𝐶 są podobne (cecha KKK), więc |𝐸𝐹| |𝐴𝐸| 1 |𝐴𝐹| |𝐴𝐷| 2 = = oraz = = |𝐶𝐷| |𝐴𝐶| 3 |𝐴𝐸| |𝐴𝐶| 3 Stąd 1 2 2 1 2 |𝐶𝐷| oraz |𝐴𝐹| = |𝐴𝐸| = ∙ 𝑎 = 𝑎 |𝐸𝐹| = 3 3 3 3 9 2 7 Zatem |𝐹𝐵| = |𝐴𝐵| − |𝐴𝐹| = 𝑎 − 𝑎 = 𝑎. 9 9 Trójkąty 𝐹𝐵𝐸 i 𝐷𝐵𝑃 są podobne (cecha KKK), więc 1 |𝑃𝐷| |𝐷𝐵| 3 𝑎 3 = = = |𝐸𝐹| |𝐹𝐵| 7 𝑎 7 9 Stąd 3 3 1 1 |𝐷𝑃| = |𝐸𝐹| = ∙ |𝐶𝐷| = |𝐶𝐷| 7 7 3 7 Trójkąty 𝐷𝐵𝑃 i 𝐷𝐵𝐶 mają wspólną wysokość opuszczoną z wierzchołka 𝐵, więc 𝑃𝐷𝐵𝑃 |𝐷𝑃| 1 1 = = , czyli 𝑃𝐷𝐵𝑃 = 𝑃 . 𝑃𝐷𝐵𝐶 |𝐷𝐶| 7 7 𝐷𝐵𝐶 1 Ponadto 𝑃𝐷𝐵𝐶 = 𝑃 , gdyż trójkąty 𝐷𝐵𝐶 i 𝐴𝐵𝐶 mają wspólną wysokość opuszczoną 3 𝐴𝐵𝐶 1 z wierzchołka 𝐶 i |𝐷𝐵| = |𝐴𝐵|, więc 3 1 1 1 1 𝑃𝐷𝐵𝑃 = 𝑃𝐷𝐵𝐶 = ∙ 𝑃𝐴𝐵𝐶 = 𝑃 . 7 7 3 21 𝐴𝐵𝐶 To należało wykazać. Sposób 7. Przez punkt 𝑃 prowadzimy odcinek 𝐺𝐹 równoległy do boku 𝐴𝐶 trójkąta 𝐴𝐵𝐶 . Trójkąt 𝐺𝐹𝐵 jest równoboczny. Oznaczmy długość boku trójkąta 𝐴𝐵𝐶 przez 𝑎 i odcinka 𝐵𝐹 przez 𝑥. 𝐶 2 𝑎 2 3 𝑎 3 𝐹 𝐸 1 𝑥 𝑎 𝑃 3 𝐴 𝐺 𝐷 𝐵 2 𝑎 3 Trójkąty 𝐺𝐵𝑃 i 𝐴𝐵𝐸 są podobne (cecha KKK), więc 1 |𝐺𝑃| |𝐴𝐸| 3 𝑎 1 = = = |𝐺𝐵| |𝐴𝐵| 𝑎 3 1 Stąd |𝐺𝑃| = 𝑥. 3 Trójkąty 𝐺𝐷𝑃 i 𝐴𝐷𝐶 są podobne (cecha KKK), więc |𝐺𝑃| |𝐴𝐶| 𝑎 3 |𝑃𝐷| |𝐺𝑃| = =2 = oraz = |𝐺𝐷| |𝐴𝐷| 𝑎 2 |𝐶𝐷| |𝐴𝐶| 3 2 Stąd |𝐺𝐷| = |𝐺𝑃|, więc 3 2 1 7 |𝐷𝐵| = |𝐺𝐵| − |𝐺𝐷| = 𝑥 − ⋅ 𝑥= 𝑥 3 3 9 1 7 3 Zatem 𝑎 = 9 𝑥, czyli 𝑥 = 7 𝑎 . 3 |𝑃𝐷| |𝐺𝑃| Korzystając z proporcji = , otrzymujemy |𝐶𝐷| |𝐴𝐶| 1 1 3 |𝑃𝐷| 3 𝑥 3 ∙ 7 𝑎 1 = = = |𝐶𝐷| 𝑎 𝑎 7 Trójkąty 𝐷𝐵𝑃 i 𝐷𝐵𝐶 mają wspólną wysokość opuszczoną z wierzchołka 𝐵, więc 𝑃𝐷𝐵𝑃 |𝐷𝑃| 1 1 = = , czyli 𝑃𝐷𝐵𝑃 = 𝑃 . 𝑃𝐷𝐵𝐶 |𝐷𝐶| 7 7 𝐷𝐵𝐶 1 Ponadto 𝑃𝐷𝐵𝐶 = 𝑃 , gdyż trójkąty 𝐷𝐵𝐶 i 𝐴𝐵𝐶 mają wspólną wysokość opuszczoną 3 𝐴𝐵𝐶 1 z wierzchołka 𝐶 i |𝐷𝐵| = |𝐴𝐵|, więc 3 1 1 1 1 𝑃𝐷𝐵𝑃 = 𝑃𝐷𝐵𝐶 = ∙ 𝑃𝐴𝐵𝐶 = 𝑃 . 7 7 3 21 𝐴𝐵𝐶 To należało wykazać. Sposób 8. Przez punkt 𝑃 prowadzimy odcinki 𝑀𝐻 , 𝐺𝐿 i 𝐹𝐾 równoległe do boków – odpowiednio – 𝐴𝐵 , 𝐵𝐶 i 𝐴𝐶 trójkąta 𝐴𝐵𝐶 . Podzieliliśmy w ten sposób trójkąt 𝐴𝐵𝐶 na trzy trójkąty równoboczne 𝐹𝐺𝑃 , 𝑃𝐻𝐾 , 𝑀𝑃𝐿 i trzy równoległoboki 𝐵𝐺𝑃𝐻, 𝑃𝐾𝐶𝐿 i 𝐴𝐹𝑃𝑀 . Oznaczmy pole trójkąta 𝐷𝐺𝑃 przez 𝑥. 𝐶 𝐿 𝑃 𝐾 𝐸 2𝑥 𝑥 𝑀 𝑃 𝐻 𝐹 𝐷 𝐺 𝐴 𝐹 𝐷𝐺 𝐵 |𝐹𝑃| |𝐴𝐸| 1 Trójkąty 𝐹𝐵𝑃 i 𝐴𝐵𝐸 są podobne (cecha KKK). Zatem = = , więc |𝐹𝐵| |𝐴𝐵| 3 1 1 |𝐹𝑃| 1 |𝐹𝑃| = |𝐹𝐵| = |𝐹𝐾|, gdyż trójkąt 𝐹𝐵𝐾 jest równoboczny. Stąd =2. 3 3 |𝑃𝐾| |𝑃𝐻| 1 Tak samo wnioskujemy, że =2. |𝑀𝑃| |𝐹𝑃| |𝐴𝐶| 3 Trójkąty 𝐹𝐷𝑃 i 𝐴𝐷𝐶 są podobne (cecha KKK), więc = |𝐴𝐷| = 2 , a stąd wynika, że |𝐹𝐷| |𝐷𝐺| 1 |𝐹𝐷| =2. Trójkąty 𝐹𝐷𝑃 i 𝐷𝐺𝑃 mają wspólną wysokość opuszczoną z wierzchołka 𝑃, więc 𝑃𝐷𝐺𝑃 |𝐷𝐺| 1 = = , więc 𝑃𝐹𝐷𝑃 = 2𝑥 , skąd 𝑃𝐹𝐺𝑃 = 3𝑥. 𝑃𝐹𝐷𝑃 |𝐹𝐷| 2 Trójkąty równoboczne są podobne, więc stosunek ich pól jest równy kwadratowi skali ich podobieństwa. Zatem 2 𝑃𝐹𝐺𝑃 |𝐹𝑃| 1 =( ) = , więc 𝑃𝑃𝐻𝐾 = 4𝑃𝐹𝐺𝑃 = 4 ∙ 3𝑥 = 12𝑥 𝑃𝑃𝐻𝐾 |𝑃𝐾| 4 oraz 2 𝑃𝑃𝐻𝐾 |𝑃𝐻| 1 =( ) = , więc 𝑃𝑀𝑃𝐿 = 4𝑃𝑃𝐻𝐾 = 4 ∙ 12𝑥 = 48𝑥 𝑃𝑀𝑃𝐿 |𝑀𝑃| 4 Trójkąty 𝐹𝐺𝑃 i 𝐺𝐵𝑃 mają wspólną wysokość opuszczoną z wierzchołka 𝑃, więc 𝑃𝐹𝐺𝑃 |𝐹𝐺| = . Trójkąty 𝑃𝐻𝐾 i 𝐵𝐻𝑃 również mają wspólną wysokość opuszczoną 𝑃𝐺𝐵𝑃 |𝐺𝐵| 𝑃 |𝐾𝐻| z wierzchołka 𝑃, więc 𝑃𝐻𝐾 = . 𝑃𝐵𝐻𝑃 |𝐵𝐻| Zatem, wobec |𝐹𝐺| = |𝑃𝐺| = |𝐵𝐻| oraz |𝐺𝐵| = |𝑃𝐻| = |𝐾𝐻|, otrzymujemy 𝑃𝐹𝐺𝑃 𝑃𝑃𝐻𝐾 |𝐹𝐺| |𝐾𝐻| ⋅ = ⋅ =1 𝑃𝐺𝐵𝑃 𝑃𝐵𝐻𝑃 |𝐺𝐵| |𝐵𝐻| Ponieważ 𝑃𝐺𝐵𝑃 = 𝑃𝐵𝐻𝑃 , więc 𝑃𝐺𝐵𝑃 = 𝑃𝐵𝐻𝑃 = √𝑃𝐹𝐺𝑃 ∙ 𝑃𝑃𝐻𝐾 . Analogicznie otrzymujemy 𝑃𝐾𝑃𝐶 = 𝑃𝑃𝐶𝐿 = √𝑃𝑃𝐻𝐾 ∙ 𝑃𝑀𝑃𝐿 oraz 𝑃𝐴𝐹𝑃 = 𝑃𝐴𝑃𝑀 = √𝑃𝐹𝐺𝑃 ∙ 𝑃𝑀𝑃𝐿 . Zatem 𝑃𝐺𝐵𝑃 = 𝑃𝐵𝐻𝑃 = √3𝑥 ∙ 12𝑥 = 6𝑥, 𝑃𝐾𝑃𝐶 = 𝑃𝑃𝐶𝐿 = √12𝑥 ∙ 48𝑥 = 24𝑥 , 𝑃𝐴𝐹𝑃 = 𝑃𝐴𝑃𝑀 = √3𝑥 ∙ 48𝑥 = 12𝑥 . Pole trójkąta 𝐴𝐵𝐶 jest więc równe 𝑃𝐴𝐵𝐶 = 𝑃𝐹𝐺𝑃 + 𝑃𝑃𝐾𝐻 + 𝑃𝑀𝑃𝐿 + 2𝑃𝐺𝐵𝑃 + 2𝑃𝐾𝑃𝐶 + 2𝑃𝐴𝐹𝑃 = = 3𝑥 + 12𝑥 + 48𝑥 + 2 ∙ 6𝑥 + 2 ∙ 24𝑥 + 2 ∙ 12𝑥 = 147𝑥 Natomiast pole trójkąta 𝐷𝐵𝑃 jest równe 𝑃𝐷𝐵𝑃 = 𝑃𝐷𝐺𝑃 + 𝑃𝐺𝐵𝑃 = 𝑥 + 6𝑥 = 7𝑥 1 1 Wobec tego 𝑃𝐷𝐵𝑃 = 7𝑥 = ⋅ 147𝑥 = 21 𝑃𝐴𝐵𝐶 . 21 To należało wykazać. Sposób 9. Oznaczmy długość boku trójkąta 𝐴𝐵𝐶 przez 𝑎. Umieszczamy trójkąt 𝐴𝐵𝐶 w układzie współrzędnych tak, aby 𝐴 = (0, 0) i 𝐵 = (𝑎, 0), a wierzchołek 𝐶 leżał w pierwszej ćwiartce układu współrzędnych. 𝑦 𝑎√3 𝐶 2 𝑎√3 𝐸 6 𝑃 𝐴 𝐷 𝐵 0 𝑎 𝑎 2 𝑎 𝑥 𝑎 6 2 3 𝑎 𝑎√3 2 1 𝑎 1 𝑎√3 𝑎 𝑎√3 Wtedy 𝐶 = ( , ), 𝐷 = ( 𝑎, 0), 𝐸 = ( ⋅ , ⋅ )=( , ). 2 2 3 3 2 3 2 6 6 Współczynniki kierunkowe prostych 𝐶𝐷 i 𝐵𝐸 są równe 𝑎√3 𝑎√3 −0 −0 √3 𝑎𝐶𝐷 = 𝑎 2 = −3√3 oraz 𝑎𝐵𝐸 = 𝑎6 2 = − 5. − 𝑎 −𝑎 2 3 6 2 Zatem prosta 𝐶𝐷 ma równanie 𝑦 = −3√3 (𝑥 − 𝑎), natomiast prosta 𝐵𝐸 ma równanie 3 √3 𝑦 = − 5 (𝑥 − 𝑎). 2 𝑦 = −3√3 (𝑥 − 3 𝑎) Obliczamy współrzędne punktu 𝑃, rozwiązując układ równań { . Stąd √3 𝑦 = − 5 (𝑥 − 𝑎) 9 √3 9 √3 9 √3 otrzymujemy 𝑥 = 𝑎 oraz 𝑦 = − ( 𝑎 − 𝑎) = 𝑎, więc 𝑃 = ( 𝑎, 𝑎). Zatem 14 5 14 14 14 14 1 √3 1 1 √3 𝑃𝐷𝐵𝑃 2 ∙ |𝐷𝐵| ∙ 14 𝑎 ∙ 𝑎 ∙ 14 𝑎 1 2 3 = 2 = 2 = 𝑃𝐴𝐵𝐶 𝑎 √3 𝑎 √3 21 4 4 1 czyli 𝑃𝐷𝐵𝑃 = 𝑃 . 21 𝐴𝐵𝐶 To należało wykazać. Sposób 10. Trójkąt 𝐴𝐵𝐶 umieszczamy na sieci złożonej z przystających trójkątów równobocznych (jak na rysunku). Punkty 𝐹 , 𝐺 , 𝐻 , 𝑅 , 𝑆 to wybrane węzły sieci. 𝐻 𝐶 𝐸 𝐴 𝑅 𝑆 𝐺 𝑃 𝐷 𝐹 𝐵 Niech jednostką pola będzie pole jednego elementarnego trójkąta sieci. |𝐷𝑃| |𝐷𝐵| 1 Trójkąt 𝐷𝐵𝑃 jest podobny do trójkąta 𝐷𝐴𝐹 (cecha KKK), więc = = 2 . Stąd |𝐹𝐷| |𝐴𝐷| |𝐹𝐷| = 2|𝐷𝑃|, więc |𝐷𝑃| = 1 |𝑃𝐹|. Trójkąty 𝐷𝐵𝑃 oraz 𝑃𝐹𝐵 mają wspólną wysokość 3 𝑃 |𝐷𝑃| 1 1 1 opuszczoną z wierzchołka 𝐵, więc 𝐷𝐵𝑃 = = , czyli 𝑃𝐷𝐵𝑃 = 3 𝑃𝑃𝐹𝐵 = 3 . 𝑃𝑃𝐹𝐵 |𝑃𝐹| 3 Ponieważ 1 1 1 𝑃𝐴𝐵𝐶 = 𝑃𝑃𝑅𝑆 + 𝑃𝐴𝐵𝑆 + 𝑃𝐵𝐶𝑃 + 𝑃𝐶𝐴𝑅 = 𝑃𝑃𝑅𝑆 + 𝑃𝐴𝐹𝐵𝑆 + 𝑃𝐵𝐺𝐶𝑃 + 𝑃𝐴𝑅𝐶𝐻 2 2 2 więc 1 1 1 𝑃𝐴𝐵𝐶 = 1 + ∙4+ ∙4+ ∙4= 7 2 2 2 1 Zatem 𝑃𝐷𝐵𝑃 = 𝑃 . To należało wykazać. 21 𝐴𝐵𝐶

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: Zdający otrzymuje 1 p. gdy: • zapisze, że trójkąty 𝐴𝐵𝐸 i 𝐵𝐶𝐷 (lub 𝐸𝐵𝐶 i 𝐷𝐶𝐴) są przystające ALBO • zapisze, że trójkąty 𝐷𝐵𝑃 i 𝐷𝐶𝐵 (lub 𝐸𝐵𝐴) są podobne lub zapisze odpowiednie proporcje wynikające z tego podobieństwa ALBO • wyznaczy długość odcinka 𝐶𝐷 w zależności od |𝐷𝐵|: |𝐶𝐷| = |𝐷𝐵| ⋅ √7 ALBO • zastosuje twierdzenie o stosunku pól trójkątów o tych samych wysokościach (np. 𝑃 |𝐹𝐷| w sposobie 8. zapisze, że 𝐹𝐷𝑃 = ) 𝑃𝐷𝐺𝑃 |𝐷𝐺| ALBO • umieści trójkąt 𝐴𝐵𝐶 w układzie współrzędnych i wyznaczy współrzędne punktów 𝐷 i 𝐸 w zależności od długości boku trójkąta 𝐴𝐵𝐶 ALBO • narysuje odcinek 𝐷𝐹 równoległy do 𝐴𝐶 (sposób 5.) i zapisze, że trójkąty 𝐷𝐺𝑃 i 𝐶𝐸𝑃 (lub trójkąty 𝐷𝐵𝐺 i 𝐴𝐵𝐸 ) są podobne ALBO • narysuje odcinek 𝐺𝐹 równoległy do 𝐴𝐶 (sposób 7.) i zapisze, że trójkąty 𝐺𝐷𝑃 i 𝐴𝐷𝐶 (lub trójkąty 𝐺𝐵𝑃 i 𝐴𝐵𝐸 ) są podobne ALBO • narysuje odcinek 𝐸𝐹 równoległy do 𝐴𝐵 (sposób 4.) i zapisze, że trójkąty 𝐴𝐷𝐶 i 𝐸𝐺𝐶 (lub 𝐷𝐵𝐶 i 𝐺𝐹𝐶 , lub trójkąty 𝐷𝐵𝑃 i 𝐺𝐸𝑃 ) są podobne ALBO • zapisze, że trójkąty 𝐷𝐵𝑃 i 𝐷𝐴𝐹 są podobne (sposób 10.) lub zapisze odpowiednie proporcje wynikające z tego podobieństwa Zdający otrzymuje 2 p. gdy: • zapisze, że trójkąty 𝐷𝐵𝑃 i 𝐷𝐶𝐵 (lub 𝐸𝐵𝐴) są podobne i obliczy skalę ich 1 podobieństwa: 𝑠 = √7 ALBO • zapisze układ nie więcej niż czterech niezależnych równań liniowych prowadzących do uzasadnienia tezy ALBO • zapisze równanie z dwiema niewiadomymi 𝑚 i 𝑎, np. 1 2 1 (3 𝑎) = 𝑚2 + (3𝑚)2 − 2 ∙ 𝑚 ∙ 3𝑚 ∙ 2 (sposób 3.) oraz zapisze, że pole trójkąta 1 𝐷𝐵𝑃 jest równe 𝑃𝐷𝐵𝑃 = 2 ⋅ |𝐷𝑃| ∙ |𝐵𝑃| ∙ sin 60° ALBO |𝐷𝑃| 1 • wyznaczy stosunek długości odcinka 𝐷𝑃 do długości odcinka 𝐶𝐷 : = (sposoby |𝐶𝐷| 7 4., 5., 6. i 7.) ALBO • zapisze w zależności od 𝑥 = 𝑃𝐷𝐺𝑃 pola trójkątów: 𝐹𝐺𝑃 , 𝑃𝐻𝐾 , 𝑀𝑃𝐿, 𝐷𝐵𝑃 i co najmniej jednego z trójkątów 𝐴𝐹𝑃 (lub 𝐴𝑃𝑀 ), 𝑃𝐾𝐶 (lub 𝑃𝐶𝐿): 𝑃𝐹𝐺𝑃 = 3𝑥 , 𝑃𝑃𝐻𝐾 = 12𝑥 , 𝑃𝑀𝑃𝐿 = 48𝑥 , 𝑃𝐷𝐵𝑃 = 7𝑥, 𝑃𝑃𝐹𝑃 = 6𝑥 , 𝑃𝑃𝐾𝐶 = 24𝑥 (sposób 8.) ALBO √3 • obliczy drugą współrzędną punktu 𝑃 w zależności od przyjętej zmiennej: 𝑦𝑃 = 𝑎 14 (sposób 9.) ALBO 1 • zapisze 𝑃𝐷𝐵𝑃 = 𝑃𝑃𝐹𝐵 i 𝑃𝐴𝐵𝐶 = 𝑃𝑃𝑅𝑆 + 𝑃𝐴𝐵𝑆 + 𝑃𝐵𝐶𝑃 + 𝑃𝐶𝐴𝑅 (sposób 10.) 3 Zdający otrzymuje 3 p. gdy przeprowadzi pełne rozumowanie.

Zadanie 94 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-100-2105 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Ze zbioru wszystkich liczb naturalnych czterocyfrowych losujemy jedną liczbę. Oblicz prawdopodobieństwo zdarzenia polegającego na tym, że wylosowana liczba jest podzielna przez 15, jeśli wiadomo, że jest ona podzielna przez 18. EMAP-R0_100 Odpowiedź: . Nr zadania 9. Wypełnia Maks. liczba pkt 4 egzaminator Uzyskana liczba pkt EMAP-R0_100

Pokaż odpowiedź
Niech 𝐴 oznacza zdarzenie, że wylosowana liczba jest podzielna przez 15. Niech 𝐵 oznacza zdarzenie, że wylosowana liczba jest podzielna przez 18. 𝑃(𝐴∩𝐵) W zadaniu mamy obliczyć prawdopodobieństwo 𝑃(𝐴|𝐵) = . 𝑃 ( 𝐵) Zbiór liczb naturalnych czterocyfrowych zawiera 9000 elementów, zatem |Ω| = 9000. Do zbioru 𝐵 należą liczby: 1008, 1026, 1044, …, 1008 + (𝑛 − 1) ⋅ 18 (gdzie 1008 + (𝑛 − 1) ⋅ 18 ≤ 9999, a liczba naturalna 𝑛 jest liczbą elementów zbioru 𝐵). Ponieważ 9999 − 1008 𝑛≤ + 1 = 500,5 18 więc 𝑛 = 500. Zatem 500 5 1 𝑃(𝐵) = = = . 9000 90 18 Zdarzenie 𝐴 ∩ 𝐵 zachodzi tylko wtedy, gdy wylosowana liczba jest jednocześnie podzielna przez 15 i przez 18, czyli przez 90. Do zbioru 𝐴 ∩ 𝐵 należą zatem liczby: 1080, 1170, 1260, …, 1080 + (𝑚 − 1) ⋅ 90 (gdzie 1080 + (𝑚 − 1) ⋅ 90 ≤ 9999, a liczba naturalna 𝑚 jest liczbą elementów zbioru 𝐴 ∩ 𝐵 ). Ponieważ 9999 − 1080 𝑚≤ + 1 = 100,1 90 więc 𝑚 = 100. Zatem 100 1 𝑃(𝐴 ∩ 𝐵) = = . 9000 90 Z definicji prawdopodobieństwa warunkowego otrzymujemy 1 𝑃(𝐴 ∩ 𝐵) 90 18 1 𝑃(𝐴|𝐵) = = 1 = = . 𝑃(𝐵) 90 5 18

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: Zdający otrzymuje 1 p. gdy: • zapisze liczbę wszystkich zdarzeń elementarnych: |Ω| = 9000 ALBO • zastosuje poprawną metodę zliczania elementów zbioru 𝐵, zawierającego wszystkie liczby naturalne czterocyfrowe podzielne przez 18 (np. poprzez wykorzystanie własności ciągu arytmetycznego, stosowanie cech podzielności liczb całkowitych) ALBO • zastosuje poprawną metodę zliczania elementów zbioru 𝐴 ∩ 𝐵 (np. poprzez wykorzystanie własności ciągu arytmetycznego, stosowanie cech podzielności liczb całkowitych) ALBO • zapisze, że jeżeli 𝐴 jest zdarzeniem polegającym na wylosowaniu liczby podzielnej przez 15, to iloczyn zdarzeń 𝐴 ∩ 𝐵 oznacza wylosowanie liczby podzielnej przez 90 Zdający otrzymuje 2 p. gdy: • obliczy liczbę zdarzeń elementarnych sprzyjających zdarzeniu 𝐵: |𝐵| = 500 ALBO • obliczy liczbę zdarzeń elementarnych sprzyjających zdarzeniu 𝐴 ∩ 𝐵: |𝐴 ∩ 𝐵| = 100 Zdający otrzymuje 3 p. gdy: • obliczy liczbę zdarzeń elementarnych sprzyjających zdarzeniu 𝐵 oraz obliczy liczbę zdarzeń elementarnych sprzyjających zdarzeniu 𝐴 ∩ 𝐵: |𝐵| = 500, |𝐴 ∩ 𝐵| = 100 Zdający otrzymuje 4 p. gdy zastosuje poprawną metodę i obliczy szukane prawdopodobieństwo warunkowe: 18 1 𝑃(𝐴|𝐵) = 90 = 5 . Uwagi: 1. Jeśli zdający rozwiąże zadanie, rozpatrując wszystkie liczby naturalne spełniające warunek 1 ≤ 𝑥 ≤ 9999, to może otrzymać co najwyżej 2 punkty za całe rozwiązanie. 2. Jeśli zdający, wyznaczając, ile jest liczb podzielnych przez 18 lub 15, rozważa, że są one mniejsze niż 9000, to może otrzymać co najwyżej 2 punkty za całe rozwiązanie. |𝐴∪𝐵| 3. Ignorujemy zapis 𝑃(𝐴|𝐵) = |𝐵| , jeżeli z rozwiązania zdającego jednoznacznie wynika, że zliczał wszystkie zdarzenia elementarne sprzyjające iloczynowi tych zdarzeń. 4. Jeżeli w sposobie zliczania elementów zbioru |𝐵| (lub |𝐴 ∩ 𝐵|) opartym na kolejnych wyrazach ciągu arytmetycznego zdający poprawnie ustala pierwszy i ostatni wyraz ciągu oraz różnicę tego ciągu, to przyjmujemy ten sposób zliczania jest poprawny. Jeżeli natomiast błędnie ustali pierwszy lub ostatni wyraz ciągu, lub różnicę tego ciągu, to sposób uznajemy za niepoprawny. Jeżeli zdający podzieli zbiór wszystkich liczb całkowitych czterocyfrowych na rozłączne niepuste podzbiory i zlicza liczby podzielne przez 18 (lub 90) w każdym z tych podzbiorów, to ten sposób uznajemy za poprawny tylko wtedy, gdy popełni błąd w zliczaniu co najwyżej w jednym z tych podzbiorów.

Zadanie 104 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-100-2105 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Prosta przechodząca przez punkty 𝐴 = (8, −6) i 𝐵 = (5, 15) jest styczna do okręgu o środku w punkcie 𝑂 = (0, 0). Oblicz promień tego okręgu i współrzędne punktu styczności tego okręgu z prostą 𝐴𝐵. EMAP-R0_100 Odpowiedź: . Nr zadania 10. Wypełnia Maks. liczba pkt 4 egzaminator Uzyskana liczba pkt EMAP-R0_100

Pokaż odpowiedź
Sposób 1. Wyznaczamy równanie prostej 𝐴𝐵 . Niech 𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏 będzie równaniem kierunkowym prostej 𝐴𝐵 . Punkty 𝐴 i 𝐵 leżą na tej prostej, więc: −6 = 8𝑎 + 𝑏 i 15 = 5𝑎 + 𝑏 Stąd 𝑎 = −7 i 𝑏 = 50. Prosta 𝐴𝐵 ma równanie: – w postaci kierunkowej: 𝑦 = −7𝑥 + 50; – w postaci ogólnej: 7𝑥 + 𝑦 − 50 = 0. Obliczamy odległość punktu 𝑂 od prostej 𝐴𝐵 : |7 ⋅ 0 + 0 − 50| 50 𝑑(𝑂, 𝐴𝐵) = = = √50 = 5√2 √72 + 12 √50 Obliczona odległość jest długością promienia okręgu: 𝑑(𝑂, 𝐴𝐵) = 𝑟 = 5√2. Przez 𝑃 oznaczmy punkt styczności prostej 𝐴𝐵 do okręgu. Prosta 𝑂𝑃 przechodzi przez punkt 𝑂 = (0, 0) i jest prostopadła do prostej 𝐴𝐵 , więc ma 1 równanie: 𝑦 = 𝑥 . 7 Obliczamy współrzędne punktu 𝑃: 1 𝑦= 𝑥 { 7 𝑦 = −7𝑥 + 50 Rozwiązaniem tego układu jest para liczb 𝑥 = 7 i 𝑦 = 1, więc 𝑃 = (7, 1). Sposób 2. Przez układ z okręgiem (1) Wyznaczamy równanie prostej 𝐴𝐵 jak w sposobie 1. Prosta 𝐴𝐵 ma równanie: – w postaci kierunkowej: 𝑦 = −7𝑥 + 50; – w postaci ogólnej: 7𝑥 + 𝑦 − 50 = 0. Obliczamy odległość punktu 𝑂 od prostej 𝐴𝐵 : |7 ⋅ 0 + 0 − 50| 50 𝑑(𝑂, 𝐴𝐵) = = = √50 = 5√2 √72 + 12 √50 Obliczona odległość jest długością promienia okręgu: 𝑑(𝑂, 𝐴𝐵) = 𝑟 = 5√2. Równanie okręgu o środku w punkcie 𝑂 = (0, 0) i promieniu 𝑟 = 5√2 ma postać 𝑥 2 + 𝑦 2 = 50. Przez 𝑃 oznaczmy punkt styczności prostej 𝐴𝐵 do okręgu 𝑥 2 + 𝑦 2 = 50. Obliczamy współrzędne punktu 𝑃: 𝑦 = −7𝑥 + 50 { 2 𝑥 + 𝑦 2 = 50 Rozwiązaniem tego układu jest para liczb 𝑥 = 7 i 𝑦 = 1, więc 𝑃 = (7, 1). Sposób 3. Przez układ z okręgiem (2) Wyznaczamy równanie prostej 𝐴𝐵 jak w sposobie 1. Prosta 𝐴𝐵 ma równanie: – w postaci kierunkowej: 𝑦 = −7𝑥 + 50; – w postaci ogólnej: 7𝑥 + 𝑦 − 50 = 0. Obliczamy odległość punktu 𝑂 od prostej 𝐴𝐵 : |7 ⋅ 0 + 0 − 50| 50 𝑑(𝑂, 𝐴𝐵) = = = √50 = 5√2 √72 + 12 √50 Obliczona odległość jest długością promienia okręgu: 𝑑(𝑂, 𝐴𝐵) = 𝑟 = 5√2. Równanie okręgu o środku w punkcie 𝑂 = (0, 0) i promieniu 𝑟 = 5√2 ma postać 𝑥 2 + 𝑦 2 = 50. Przez 𝑃 oznaczmy punkt styczności prostej 𝐴𝐵 do okręgu 𝑥 2 + 𝑦 2 = 50. Prosta 𝑂𝑃 przechodzi przez punkt 𝑂 = (0, 0) i jest prostopadła do prostej 𝐴𝐵 , więc ma 1 równanie: 𝑦 = 𝑥 . 7 Obliczamy współrzędne punktu 𝑃: 1 𝑦= 𝑥 { 7 𝑥 2 + 𝑦 2 = 50 𝑥=7 𝑥 = −7 Rozwiązaniami tego układu są pary liczb: { oraz { . Ponieważ punkt 𝑦=1 𝑦 = −1 o współrzędnych (−7, −1) nie należy do prostej o równaniu 𝑦 = −7𝑥 + 50, więc 𝑃 = (7, 1). Sposób 4. Wyznaczamy równanie prostej 𝐴𝐵 : 𝑦 = −7𝑥 + 50 (np. jak w sposobie 1.). Obliczamy długość odcinka 𝐴𝐵 : |𝐴𝐵| = √(8 − 5)2 + (−6 − 15)2 = √9 + 441 = √450 = 15√2 Obliczamy pole trójkąta 𝐴𝐵𝑂: 1 1 1 𝑃= |(5 − 8)(0 + 6) − (15 + 6)(0 − 8)| = |−18 + 168| = ∙ 150 = 75 2 2 2 Promień okręgu jest wysokością tego trójkąta poprowadzoną na bok 𝐴𝐵 , więc 2 ∙ 𝑃 2 ∙ 75 150 10 𝑟= = = = = 5√2 |𝐴𝐵| 15√2 15√2 √2 Przez 𝑃 oznaczmy punkt styczności prostej 𝐴𝐵 do okręgu 𝑥 2 + 𝑦 2 = 50. Obliczamy współrzędne punktu 𝑃: 𝑦 = −7𝑥 + 50 { 2 𝑥 + 𝑦 2 = 50 Rozwiązaniem tego układu jest para liczb 𝑥 = 7 i 𝑦 = 1, więc 𝑃 = (7, 1). Sposób 5. Punkt styczności przez pochodną Wyznaczamy równanie prostej 𝐴𝐵 jak w sposobie 1. Prosta 𝐴𝐵 ma równanie: – w postaci kierunkowej: 𝑦 = −7𝑥 + 50; – w postaci ogólnej: 7𝑥 + 𝑦 − 50 = 0. Obliczamy odległość punktu 𝑂 od prostej 𝐴𝐵 : |7 ⋅ 0 + 0 − 50| 50 𝑑(𝑂, 𝐴𝐵) = = = √50 = 5√2 √72 + 12 √50 Obliczona odległość jest długością promienia okręgu: 𝑑(𝑂, 𝐴𝐵) = 𝑟 = 5√2. Równanie okręgu o środku w punkcie 𝑂 = (0, 0) i promieniu 𝑟 = 5√2 ma postać 𝑥 2 + 𝑦 2 = 50. Przez 𝑃 oznaczmy punkt styczności prostej 𝐴𝐵 do okręgu 𝑥 2 + 𝑦 2 = 50. Punkt 𝑃 leży w I ćwiartce układu współrzędnych (ponieważ prosta 𝐴𝐵 przechodzi przez I, II i IV ćwiartkę układu współrzędnych), więc punkt 𝑃 należy do wykresu funkcji 𝑓 określonej wzorem 𝑓(𝑥) = √50 − 𝑥 2 , gdzie 50 − 𝑥 2 > 0. Zatem 𝑃 = (𝑥0 , 𝑓(𝑥0 )), przy pewnym 𝑥0 takim, że 50 − 𝑥02 > 0 oraz 𝑓′(𝑥0 ) = −7. Obliczamy współrzędne punktu 𝑃: −2𝑥 𝑓′(𝑥) = 2√50 − 𝑥 2 −𝑥 −7 = i 50 − 𝑥 2 > 0 √50 − 𝑥 2 Stąd otrzymujemy 𝑥 = 7. Zatem 𝑃 = (7, 𝑓(7)) = (7, 1). Sposób 6. Wyznaczamy równanie prostej 𝐴𝐵 jak w sposobie 1. Przez 𝑃 oznaczmy punkt styczności prostej 𝐴𝐵 do okręgu. Wektor ⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑂𝑃 jest wektorem prostopadłym do prostej 𝐴𝐵 , więc jest postaci [7𝑡, 𝑡], przy pewnym 𝑡 ≠ 0. Zatem punkt 𝑃 ma współrzędne 𝑃 = (7𝑡, 𝑡). Punkt 𝑃 należy do prostej 𝐴𝐵 , więc 7 ⋅ 7𝑡 + 𝑡 − 50 = 0. Stąd 𝑡 = 1 i 𝑃 = (7, 1). Promień okręgu jest zatem równy 𝑟 = |𝑂𝑃| = √72 + 12 = 5√2.

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: Zdający otrzymuje 1 p. gdy: • wyznaczy równanie prostej 𝐴𝐵 , np.: 𝑦 = −7𝑥 + 50 ALBO • obliczy długość odcinka 𝐴𝐵 oraz pole trójkąta 𝐴𝑂𝐵: |𝐴𝐵| = 15√2, 𝑃Δ𝐴𝑂𝐵 = 75 ALBO 1 • wyznaczy równanie prostej prostopadłej do 𝐴𝐵 : 𝑦 = 𝑥 7 Zdający otrzymuje 2 p. gdy: 1 𝑦 = 7𝑥 • zapisze układ równań złożony z równań dwóch prostych: { 𝑦 = −7𝑥 + 50 ALBO • obliczy promień okręgu, korzystając ze wzoru na odległość punktu od prostej lub obliczając wysokość trójkąta 𝐴𝑂𝐵: 𝑟 = 5√2 ALBO • zapisze, że punkt styczności prostej 𝐴𝐵 do okręgu ma współrzędne 𝑃 = (𝑥0 , 𝑓(𝑥0 )) i 𝑓 ′ (𝑥0 ) = −7, gdzie 𝑓(𝑥) = √50 − 𝑥 2 i 50 − 𝑥 2 > 0 ALBO • zapisze odległość 𝑔 (lub kwadrat odległości) punktu (0, 0) od dowolnego punktu prostej 𝐴𝐵 w zależności od jednej zmiennej, np. 𝑔(𝑥) = √𝑥 2 + (−7𝑥 + 50)2 ALBO • wyznaczy równanie prostej 𝐴𝐵 oraz poda współrzędne wektora prostopadłego do prostej 𝐴𝐵 Zdający otrzymuje 3 p. gdy zapisze równanie z jedną niewiadomą, prowadzące do obliczenia współrzędnych punktu 1 1 2 styczności, np.: 𝑥 = −7𝑥 + 50 lub 𝑥 2 + ( 𝑥 ) = 50, lub 𝑥 2 + (−7𝑥 + 50)2 = 50, lub 7 7 −2𝑥 |7⋅0+0−50| = −7, lub √(𝑥 2 + (−7𝑥 + 50)2 ) = 2√50−𝑥2 √72 +12 Zdający otrzymuje 4 p. gdy zastosuje poprawną metodę i obliczy promień okręgu oraz współrzędne punktu styczności prostej 𝐴𝐵 do okręgu: 𝑟 = 5√2, 𝑃 = (7, 1). Uwagi: 1. Jeżeli zdający realizuje strategię rozwiązania i jedynym błędem zdającego, który jednak nie ułatwia zagadnienia na żadnym etapie rozwiązania, jest błąd polegający na: a) zastosowaniu nieistniejącego wzoru √𝑎2 ± 𝑏 2 = 𝑎 ± 𝑏 lub (𝑎 ± 𝑏)2 = 𝑎2 ± 𝑏 2 b) niepoprawnym użyciu współrzędnych punktów 𝐴 i 𝐵 przy wyznaczaniu równania prostej 𝐴𝐵 c) niepoprawnym zastosowaniu wzoru na odległość punktu od prostej lub na odległość dwóch punktów, lub wzoru na pole trójkąta, lub równania okręgu d) niepoprawnym wyznaczeniu współczynnika kierunkowego prostej prostopadłej do danej prostej e) wyznaczeniu jednej z niewiadomych z równania 𝑥 2 + 𝑦 2 = 50 bez koniecznych założeń to zdający otrzymuje co najwyżej 2 punkty za całe rozwiązanie. 2. Jeżeli zdający wyznaczy równanie prostej 𝐴𝐵 i obliczy promień okręgu stycznego do prostej 𝐴𝐵 , a następnie poda (bez obliczeń) współrzędne punktu styczności, to otrzymuje: – 3 punkty za całe rozwiązanie, jeśli nie sprawdzi rachunkiem, że punkt 𝑃 = (7, 1) należy do prostej 𝐴𝐵 oraz do prostej prostopadłej (lub do prostej 𝐴𝐵 i okręgu) – 4 punkty za całe rozwiązanie, jeśli sprawdzi, wykonując stosowne obliczenia, że punkt 𝑃 = (7, 1) należy do prostej 𝐴𝐵 oraz do prostej prostopadłej (lub do prostej 𝐴𝐵 i okręgu). 3. Jeżeli zdający odczyta z rysunku współrzędne punktu styczności 𝑃 = (7,1) (bez obliczeń) i obliczy długość promienia, to otrzymuje 1 punkt za całe rozwiązanie. Jeżeli zdający nie sporządzi rysunku i poda bez stosownych obliczeń współrzędne punktu styczności 𝑃 = (7,1) i obliczy długość promienia, to otrzymuje 0 punktów za całe rozwiązanie.

Zadanie 115 punktówOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-100-2105 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Wyznacz wszystkie wartości parametru 𝑚, dla których trójmian kwadratowy 4𝑥 − 2(𝑚 + 1)𝑥 + 𝑚 ma dwa różne pierwiastki rzeczywiste 𝑥 oraz 𝑥 , spełniające warunki: 1 1 𝑥 ≠ 0, 𝑥 ≠0 oraz 𝑥 + 𝑥 ≤ + 𝑥 𝑥 EMAP-R0_100 Odpowiedź: . Nr zadania 11. Wypełnia Maks. liczba pkt 5 egzaminator Uzyskana liczba pkt EMAP-R0_100

Pokaż odpowiedź
I etap Trójmian 4𝑥 2 − 2(𝑚 + 1)𝑥 + 𝑚 ma dwa różne pierwiastki rzeczywiste wtedy i tylko wtedy, gdy jego wyróżnik jest dodatni, czyli Δ = [−2(𝑚 + 1)]2 − 4 ⋅ 4 ⋅ 𝑚 > 0 i równoważnie dalej 4𝑚2 − 8𝑚 + 4 > 0 4(𝑚 − 1)2 > 0 𝑚≠1 II etap 1 1 Warunek 𝑥1 + 𝑥2 ≤ 𝑥 + 𝑥 ma sens liczbowy tylko wtedy, gdy żaden z pierwiastków 1 2 trójmianu 4𝑥 2 − 2(𝑚 + 1)𝑥 + 𝑚 nie jest równy 0, czyli gdy 𝑥1 𝑥2 ≠ 0. Ze wzoru Viète’a 𝑚 otrzymujemy ≠ 0, czyli 𝑚 ≠ 0. 4 1 1 𝑥 +𝑥 Nierówność 𝑥1 + 𝑥2 ≤ + zapisujemy w postaci równoważnej 𝑥1 + 𝑥2 ≤ 1 2 i po 𝑥1 𝑥2 𝑥1 ⋅𝑥2 zastosowaniu wzorów Viète’a otrzymujemy 2(𝑚+1) 2(𝑚 + 1) 4 ≤ 𝑚 4 4 i równoważnie dalej (𝑚 + 1) 2(𝑚 + 1) ≤ 2 𝑚 2(𝑚 + 1) 𝑚 + 1 − ≥0 𝑚 2 4(𝑚 + 1) − 𝑚(𝑚 + 1) ≥0 2𝑚 2𝑚(𝑚 + 1)(4 − 𝑚) ≥ 0 i 𝑚 ≠ 0 Stąd 𝑚 ∈ (−∞, −1⟩ ∪ (0, 4⟩. III etap Wyznaczamy część wspólną zbiorów rozwiązań nierówności otrzymanych w I i II etapie rozwiązania: 𝑚 ∈ (−∞, −1⟩ ∪ (0, 1) ∪ (1, 4⟩.

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: Rozwiązanie składa się z trzech etapów. Pierwszy etap polega na rozwiązaniu nierówności Δ > 0: 𝑚 ≠ 1. Za poprawne rozwiązanie tego etapu zdający otrzymuje 1 punkt. Uwaga do pierwszego etapu: Jeżeli zdający rozwiązuje nierówność Δ ≥ 0, to za pierwszy etap otrzymuje 0 punktów. 1 1 Drugi etap polega na rozwiązaniu nierówności 𝑥1 + 𝑥2 ≤ + . 𝑥1 𝑥2 Za poprawne rozwiązanie drugiego etapu zdający otrzymuje 3 punkty. Podział punktów za drugi etap rozwiązania: 1 punkt zdający otrzymuje, gdy: 1 1 𝑥 +𝑥 • przekształci nierówność 𝑥1 + 𝑥2 ≤ + do postaci 𝑥1 + 𝑥2 ≤ 1 2 lub 𝑥1 𝑥2 𝑥1 ⋅𝑥2 (𝑥1 + 𝑥2 ) ⋅ (𝑥1 𝑥2 )2 ≤ (𝑥1 + 𝑥2 )𝑥1 𝑥2 ALBO 1 𝑚 • wyznaczy pierwiastki trójmianu 4𝑥 2 − 2(𝑚 + 1)𝑥 + 𝑚: 𝑥1 = , 𝑥2 = . 2 2 2 punkty zdający otrzymuje, gdy zapisze nierówność z jedną niewiadomą 𝑚: 2(𝑚+1) 2(𝑚 + 1) 4 1 𝑚 2 2(𝑚 + 1) 𝑚 2 2(𝑚 + 1) 𝑚 ≤ 𝑚 lub + ≤2+ lub ⋅( ) ≤ ⋅ 4 2 2 𝑚 4 4 4 4 4 2(𝑚+1) 2(𝑚+1) 4 3 punkty zdający otrzymuje, gdy rozwiąże nierówność ≤ 𝑚 : 4 4 𝑚 ∈ (−∞, −1⟩ ∪ (0, 4⟩. Uwagi do drugiego etapu: 2(𝑚+1) 2(𝑚+1) 4 1. Jeżeli zdający, rozwiązując nierówność ≤ 𝑚 , nie uwzględni warunku 𝑚 ≠ 0, 4 4 to za drugi etap może otrzymać co najwyżej 2 punkty. 2. Jeżeli zdający: 1 1 • mnoży nierówność 𝑥1 + 𝑥2 ≤ 𝑥 + 𝑥 stronami przez iloczyn 𝑥1 ⋅ 𝑥2 bez 1 2 rozpatrzenia znaku tego iloczynu ALBO 𝑥 +𝑥 • dzieli nierówność 𝑥1 + 𝑥2 ≤ 1 2 stronami przez sumę 𝑥1 + 𝑥2 bez rozpatrzenia 𝑥1 ⋅𝑥2 znaku tej sumy to za drugi etap może otrzymać co najwyżej 1 punkt. Trzeci etap polega na wyznaczeniu szukanych wartości parametru 𝑚: 𝑚 ∈ (−∞, −1⟩ ∪ (0, 1) ∪ (1, 4⟩. Za poprawne rozwiązanie tego etapu zdający otrzymuje 1 punkt. Uwagi do trzeciego etapu: 1. Jeżeli zdający popełni błędy rachunkowe w etapach I i II (nie otrzymując pustego zbioru rozwiązań ani zbioru ℝ wszystkich liczb rzeczywistych), lecz konsekwentnie wyznaczy iloczyn w etapie III, to za III etap otrzymuje 1 punkt. 2. Zdający może otrzymać 1 punkt za III etap, jeżeli jedynymi błędami jakie popełni w I i II etapie są błędy rachunkowe.

Zadanie 125 punktówOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-100-2105 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

2 Rozwiąż równanie cos 2𝑥 = (cos 𝑥 − sin 𝑥) w przedziale 〈0, 𝜋〉. 2 EMAP-R0_100 Odpowiedź: . Nr zadania 12. Wypełnia Maks. liczba pkt 5 egzaminator Uzyskana liczba pkt EMAP-R0_100

Pokaż odpowiedź
Sposób 1. Ponieważ √2 √2 √2 𝜋 𝜋 𝜋 (cos 𝑥 − sin 𝑥) = cos 𝑥 ⋅ − sin 𝑥 ⋅ = cos 𝑥 ⋅ cos − sin 𝑥 ⋅ sin = cos (𝑥 + ), 2 2 2 4 4 4 √2 więc równanie cos 2𝑥 = (cos 𝑥 − sin 𝑥) można zapisać w postaci równoważnej 2 𝜋 cos 2𝑥 = cos (𝑥 + ) 4 Jego rozwiązaniami są liczby 𝑥 spełniające warunek 𝜋 𝜋 2𝑥 = 𝑥 + + 2𝑘𝜋 lub 2𝑥 = − (𝑥 + ) + 2𝑘𝜋 4 4 gdzie 𝑘 jest liczbą całkowitą. 𝜋 𝜋 𝜋 𝜋 2 Stąd 𝑥 = + 2𝑘𝜋 lub 3𝑥 = − + 2𝑘𝜋, czyli 𝑥 = + 2𝑘𝜋 lub 𝑥 = − + 𝑘𝜋. 4 4 4 12 3 √2 Zatem rozwiązaniami równania cos 2𝑥 = (cos 𝑥 − sin 𝑥) w przedziale 〈0, 𝜋〉 są liczby: 2 𝜋 7𝜋 oraz . 4 12 Sposób 2. Po skorzystaniu ze wzoru na cosinus podwojonego argumentu otrzymujemy równanie √2 (cos 𝑥 − sin 𝑥)(cos 𝑥 + sin 𝑥) = (cos 𝑥 − sin 𝑥) 2 Jest ono równoważne alternatywie dwóch równań: √2 cos 𝑥 − sin 𝑥 = 0 lub cos 𝑥 + sin 𝑥 = 2 Równanie cos 𝑥 − sin 𝑥 = 0 można rozwiązać graficznie albo algebraicznie, zapisując je 𝜋 z wykorzystaniem wzoru redukcyjnego np. w postaci cos 𝑥 = cos ( − 𝑥) . Rozwiązaniami 2 𝜋 𝜋 ostatniego równania są liczby spełniające warunek 𝑥 =− 𝑥 + 2𝑘𝜋 lub 𝑥 = − (2 − 𝑥) + 2𝑘𝜋, 2 𝜋 gdzie 𝑘 jest dowolną liczbą całkowitą. Stąd 𝑥 = + 𝑘𝜋, gdzie 𝑘 jest dowolną liczbą 4 𝜋 całkowitą, więc rozwiązaniem równania cos 𝑥 − sin 𝑥 = 0 w przedziale 〈0, 𝜋〉 jest liczba . 4 √2 Równanie cos 𝑥 + sin 𝑥 = rozwiązujemy, stosując wzory redukcyjne oraz wzór na sumę 2 sinusów. Otrzymujemy kolejno: 𝜋 √2 sin ( − 𝑥) + sin 𝑥 = 2 2 𝜋 𝜋 −𝑥+𝑥 −𝑥−𝑥 √2 2 2 sin ( ) ⋅ cos ( 2 )= 2 2 2 𝜋 𝜋 √2 2 sin ( ) ⋅ cos ( − 𝑥) = 4 4 2 𝜋 1 cos ( − 𝑥) = 4 2 Rozwiązaniami otrzymanego równania są liczby spełniające warunek 𝜋 𝜋 𝜋 𝜋 − 𝑥 = 3 + 2𝑘𝜋 lub 4 − 𝑥 = − 3 + 2𝑘𝜋, gdzie 𝑘 jest dowolną liczbą całkowitą. 4 𝜋 7𝜋 Stąd 𝑥 = − + 2𝑘𝜋 lub 𝑥 = + 2𝑘𝜋, gdzie 𝑘 jest dowolną liczbą całkowitą. 12 12 𝜋 1 7𝜋 Zatem rozwiązaniem równania cos ( − 𝑥) = w przedziale 〈0, 𝜋〉 jest liczba . 4 2 12 √2 Ostatecznie, rozwiązaniami równania cos 2𝑥 = (cos 𝑥 − sin 𝑥) w przedziale 〈0, 𝜋〉 są 2 𝜋 7𝜋 liczby oraz . 4 12 Sposób 3. Po skorzystaniu ze wzoru na cosinus podwojonego argumentu otrzymujemy równanie √2 (cos 𝑥 − sin 𝑥)(cos 𝑥 + sin 𝑥) = (cos 𝑥 − sin 𝑥) 2 Jest ono równoważne alternatywie dwóch równań: √2 cos 𝑥 − sin 𝑥 = 0 lub cos 𝑥 + sin 𝑥 = 2 Równanie cos 𝑥 − sin 𝑥 = 0 można rozwiązać graficznie albo algebraicznie, zapisując je 𝜋 z wykorzystaniem wzoru redukcyjnego np. w postaci cos 𝑥 = cos ( − 𝑥) . Rozwiązaniami 2 𝜋 𝜋 ostatniego równania są liczby spełniające warunek 𝑥 = − 𝑥 + 2𝑘𝜋 lub 𝑥 = − ( − 𝑥) + 2𝑘𝜋, 2 2 𝜋 gdzie 𝑘 jest dowolną liczbą całkowitą. Stąd 𝑥 = + 𝑘𝜋, gdzie 𝑘 jest dowolną liczbą 4 𝜋 całkowitą, więc rozwiązaniem równania cos 𝑥 − sin 𝑥 = 0 w przedziale 〈0, 𝜋〉 jest liczba . 4 √2 Równanie cos 𝑥 + sin 𝑥 = rozwiązujemy, stosując wzór cos 2 𝑥 + sin2 𝑥 = 1. 2 Zapisujemy układ równań √2 { cos 𝑥 + sin 𝑥 = 2 cos2 𝑥 + sin2 𝑥 = 1 Stąd otrzymujemy kolejno 2 √2 ( − sin 𝑥) + sin2 𝑥 − 1 = 0 2 1 2sin2 𝑥 − √2 sin 𝑥 − =0 2 1 Podstawiamy sin 𝑥 = 𝑡 i wtedy 2𝑡 2 − √2𝑡 − = 0. 2 √2+√6 √2−√6 Rozwiązaniami tego równania są 𝑡 = lub 𝑡 = . 4 4 Ponieważ √2 + √6 √2 1 √2 √3 = ⋅ + ⋅ = sin 45° ⋅ cos 60° + cos 45° ⋅ sin 60° = sin 105° 4 2 2 2 2 √2 7𝜋 i sin 105° + cos 105° = , więc 𝑥 = 105° = jest rozwiązaniem równania 2 12 √2 cos 𝑥 + sin 𝑥 = 2 w przedziale ⟨0, 𝜋⟩. √2−√6 √2−√6 Ponieważ < 0, więc równanie sin 𝑥 = nie ma rozwiązań w przedziale ⟨0, 𝜋⟩. 4 4 √2 Ostatecznie, rozwiązaniami równania cos 2𝑥 = (cos 𝑥 − sin 𝑥) w przedziale 〈0, 𝜋〉 są 2 𝜋 7𝜋 liczby oraz . 4 12 Sposób 4. 𝜋 Przekształcamy równanie jak w sposobie 1. do postaci cos 2𝑥 = cos (𝑥 + ), skąd 4 𝜋 cos 2𝑥 − cos (𝑥 + ) = 0 4 Stosujemy wzór na różnicę cosinusów i otrzymujemy: 𝜋 𝜋 2𝑥 + 𝑥 + 4 2𝑥 − 𝑥 − 4 −2 sin ( ) ⋅ sin ( )=0 2 2 Stąd 3 𝜋 1 𝜋 sin ( 𝑥 + ) = 0 lub sin ( 𝑥 − ) = 0 2 8 2 8 3 𝜋 1 𝜋 𝜋 2 więc 𝑥 + 8 = 𝑘𝜋 lub 2 𝑥 − 8 = 𝑘𝜋, gdzie 𝑘 jest liczbą całkowitą, czyli 𝑥 = − 12 + 3 𝑘𝜋 2 𝜋 lub 𝑥 = + 2𝑘𝜋, gdzie 𝑘 jest liczbą całkowitą. 4 𝜋 7𝜋 𝜋 Rozwiązaniami równania cos 2𝑥 = cos (𝑥 + ) w przedziale 〈0, 𝜋〉 są liczby oraz . 4 12 4

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: Zdający otrzymuje 1 p. gdy: √2 • zapisze alternatywę równań cos 𝑥 − sin 𝑥 = 0 lub cos 𝑥 + sin 𝑥 = 2 ALBO • zastosuje wzór na cosinus podwojonego argumentu i zapisze równanie √2 cos 2𝑥 = 2 (cos 𝑥 − sin 𝑥) w postaci √2 (cos 𝑥 − sin 𝑥)(cos 𝑥 + sin 𝑥) = (cos 𝑥 − sin 𝑥) 2 ALBO √2 • zapisze równanie cos 2𝑥 = (cos 𝑥 − sin 𝑥) w postaci 2 𝜋 𝜋 𝜋 𝜋 cos 2𝑥 = cos 𝑥 ⋅ cos − sin 𝑥 ⋅ sin lub cos 2𝑥 = cos 𝑥 ⋅ sin − sin 𝑥 ⋅ cos 4 4 4 4 Zdający otrzymuje 2 p. gdy: √2 • zapisze alternatywę równań cos 𝑥 − sin 𝑥 = 0 lub cos 𝑥 + sin 𝑥 = i spełni jeden 2 z poniższych warunków: 𝜋 1) rozwiąże równanie cos 𝑥 − sin 𝑥 = 0: 𝑥 = + 𝑘𝜋, gdzie 𝑘 jest liczbą całkowitą, 4 𝜋 lub 𝑥 = , 4 √2 𝜋 1 2) przekształci równanie cos 𝑥 + sin 𝑥 = do postaci cos ( − 𝑥) = , 2 4 2 √2 3) skorzysta z „jedynki trygonometrycznej”, zapisze układ równań { cos 𝑥 + sin 𝑥 = 2 sin2 𝑥 + cos2 𝑥 = 1 i przekształci go do równania, w którym występuje jedna funkcja trygonometryczna zmiennej 𝑥: 2 2 √2 2 2 √2 ( 2 − cos 𝑥) + cos 𝑥 = 1 lub sin 𝑥 + ( 2 − sin𝑥) = 1 1 1 lub 2 cos 2 𝑥 − √2 cos 𝑥 − = 0 lub 2 sin2 𝑥 − √2 sin 𝑥 − 2 = 0 2 ALBO √2 𝜋 • przekształci równanie cos 2𝑥 = (cos 𝑥 − sin 𝑥) do postaci cos 2𝑥 = cos (𝑥 + ) 2 4 Zdający otrzymuje 3 p. gdy: 𝜋 • rozwiąże równanie cos 𝑥 − sin 𝑥 = 0: 𝑥 = + 𝑘𝜋, gdzie 𝑘 jest liczbą całkowitą, lub 4 𝜋 𝑥 = oraz spełni jeden z poniższych warunków: 4 √2 𝜋 1 1) przekształci równanie cos 𝑥 + sin 𝑥 = do postaci cos ( − 𝑥) = 2 4 2 √2 2) skorzysta z „jedynki trygonometrycznej”, zapisze układ równań { cos 𝑥 + sin 𝑥 = 2 sin2 𝑥 + cos2 𝑥 = 1 i przekształci go do równania, w którym występuje jedna funkcja trygonometryczna zmiennej 𝑥: 2 2 √2 2 2 √2 ( 2 − cos 𝑥) + cos 𝑥 = 1 lub sin 𝑥 + ( 2 − sin𝑥) = 1 1 1 lub 2 cos 2 𝑥 − √2 cos 𝑥 − = 0 lub 2 sin2 𝑥 − √2 sin 𝑥 − 2 = 0 2 ALBO √2 • zapisze alternatywę równań cos 𝑥 − sin 𝑥 = 0 lub cos 𝑥 + sin 𝑥 = oraz zapisze 2 √2 poprawnie jedną serię rozwiązań równania cos 𝑥 + sin 𝑥 = 2 : 𝜋 𝜋 𝜋 𝜋 − 𝑥 = 3 + 2𝑘𝜋 lub 4 − 𝑥 = − 3 + 2𝑘𝜋, gdzie 𝑘 jest liczbą całkowitą 4 ALBO 𝜋 • zapisze poprawnie jedną serię rozwiązań równania cos 2𝑥 = cos (𝑥 + 4): 𝜋 𝜋 2𝑥 = 𝑥 + 4 + 2𝑘𝜋 lub 2𝑥 = − (𝑥 + 4) + 2𝑘𝜋, gdzie 𝑘 jest liczbą całkowitą (bez wyznaczenia rozwiązań z danego przedziału), albo zapisze poprawnie jedno 𝜋 7𝜋 rozwiązanie w przedziale 〈0, 𝜋〉: lub . 4 12 ALBO 𝜋 • zastosuje wzór na różnicę cosinusów i przekształci równanie cos 2𝑥 = cos (𝑥 + ) 4 do postaci: 𝜋 𝜋 2𝑥 + 𝑥 + 4 2𝑥 − 𝑥 − 4 −2 sin ( ) ⋅ sin ( )=0 2 2 Zdający otrzymuje 4 p. gdy: 𝜋 • rozwiąże równanie cos 𝑥 − sin 𝑥 = 0 w przedziale 〈0, 𝜋〉: i spełni jeden 4 z poniższych warunków: 𝜋 1 1) rozwiąże równanie cos ( − 𝑥) = i poda dwie serie rozwiązań: 4 2 𝜋 𝜋 𝜋 𝜋 − 𝑥 = + 2𝑘𝜋 oraz − 𝑥 = − + 2𝑘𝜋, gdzie 𝑘 jest liczbą całkowitą (bez 4 3 4 3 wyznaczenia rozwiązań z danego przedziału) 1 2) przekształci równanie 2 sin2 𝑥 − √2 sin 𝑥 − = 0 do alternatywy: 2 √2+√6 √2−√6 sin 𝑥 = 4 lub sin 𝑥 = 4 ALBO 1 przekształci równanie 2 cos 2 𝑥 − √2 cos 𝑥 − = 0 do alternatywy: 2 √2+√6 √2−√6 cos 𝑥 = 4 lub cos 𝑥 = 4 ALBO 𝜋 • zapisze poprawnie dwie serie rozwiązań równania cos 2𝑥 = cos (𝑥 + 4): 𝜋 𝜋 2𝑥 = 𝑥 + 4 + 2𝑘𝜋 oraz 2𝑥 = − (𝑥 + 4) + 2𝑘𝜋, gdzie 𝑘 jest liczbą całkowitą (bez wyznaczenia rozwiązań z danego przedziału) ALBO 3 𝜋 7𝜋 • rozwiąże równanie sin ( 𝑥 + ) = 0 w przedziale 〈0, 𝜋〉: 2 8 12 ALBO 1 𝜋 𝜋 • rozwiąże równanie sin ( 𝑥 − ) = 0 w przedziale 〈0, 𝜋〉: 2 8 4 ALBO 3 𝜋 1 𝜋 • zapisze poprawnie dwie serie rozwiązań równań sin ( 𝑥 + ) = 0 i sin ( 𝑥 − ) = 0: 2 8 2 8 𝜋 2 𝜋 𝑥 = − 12 + 3 𝑘𝜋 oraz 𝑥 = 4 + 2𝑘𝜋 , gdzie 𝑘 jest liczbą całkowitą Zdający otrzymuje 5 p. √2 gdy zastosuje poprawną metodę rozwiązania równania cos 2𝑥 = (cos 𝑥 − sin 𝑥) i poda 2 𝜋 7𝜋 prawidłowe rozwiązania w przedziale 〈0, 𝜋〉: , . 4 12 Uwagi: 1. Jeśli zdający zapisze równanie √2 (cos 𝑥 − sin 𝑥)(cos 𝑥 + sin 𝑥) = (cos 𝑥 − sin 𝑥) 2 i podzieli obie strony równania przez cos 𝑥 − sin 𝑥 (bez rozstrzygania sytuacji, gdy √2 cos 𝑥 = sin 𝑥), otrzyma równanie cos 𝑥 + sin 𝑥 = 2 i doprowadzi rozwiązanie do końca, to traktujemy to jako błąd merytoryczny, nie przekreślający całości rozwiązania i zdający może otrzymać co najwyżej 3 punkty za całe rozwiązanie. 2. Jeżeli jedynym błędem zdającego jest błąd przy przepisywaniu wzoru trygonometrycznego, np. zapisuje sinus sumy argumentów zamiast sinusa ich różnicy, i konsekwentnie doprowadzi rozwiązanie do końca, to zdający może otrzymać 3 punkty za całe rozwiązanie. 3. Jeżeli zdający, rozwiązując jedno z otrzymanych równań, stosuje metodę analizy √2 starożytnych, np. podnosi obie strony równania cos 𝑥 + sin 𝑥 = do kwadratu i nie 2 odrzuci rozwiązań obcych, to za całe rozwiązanie może otrzymać co najwyżej 3 punkty.

Zadanie 134 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-100-2105 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Dany jest trójkąt prostokątny 𝐴𝐵𝐶 . Promień okręgu wpisanego w ten trójkąt jest pięć razy krótszy od przeciwprostokątnej tego trójkąta. Oblicz sinus tego z kątów ostrych trójkąta 𝐴𝐵𝐶 , który ma większą miarę. EMAP-R0_100 Odpowiedź: . Nr zadania 13. Wypełnia Maks. liczba pkt 4 egzaminator Uzyskana liczba pkt EMAP-R0_100

Pokaż odpowiedź
Sposób 1. Przyjmijmy następujące oznaczenia: 𝑎, 𝑏, 𝑐 – długości boków trójkąta 𝐴𝐵𝐶 𝛼, 𝛽 – miary kątów ostrych trójkąta 𝑟 – promień okręgu wpisanego w trójkąt 𝐴𝐵𝐶 . (Zobacz rysunek). 𝐵 𝛽 𝑐 𝑎 𝑟 𝛼 𝐶 𝐴 𝑏 𝑎+𝑏−𝑐 Wtedy 𝑎2 + 𝑏 2 = 𝑐 2 oraz 𝑟 = . 2 1 Z warunków zadania wynika, że 𝑟 = 𝑐 . 5 Zatem 𝑐 𝑎+𝑏−𝑐 = 5 2 2𝑐 = 5𝑎 + 5𝑏 − 5𝑐 7 𝑏= 𝑐−𝑎 5 Podstawiając otrzymaną zależność do równości wynikającej z twierdzenia Pitagorasa, otrzymujemy: 2 7 𝑎 + ( 𝑐 − 𝑎) = 𝑐 2 2 5 14 24 2 2𝑎2 − 𝑎𝑐 + 𝑐 =0 5 25 25𝑎2 − 35𝑎𝑐 + 12𝑐 2 = 0 Potraktujmy otrzymane równanie jak równanie kwadratowe z niewiadomą 𝑎 i parametrem 𝑐 . Otrzymujemy zatem Δ = (−35𝑐)2 − 4 ⋅ 25 ⋅ 12𝑐 2 = 25𝑐 2 35𝑐 − 5𝑐 3 35𝑐 + 5𝑐 4 𝑎= = 𝑐 lub 𝑎 = = 𝑐 50 5 50 5 3 7 3 4 4 7 4 3 Gdy 𝑎 = 5 𝑐 , to wtedy 𝑏 = 5 𝑐 − 5 𝑐 = 5 𝑐 , a gdy 𝑎 = 5 𝑐 , to 𝑏 = 5 𝑐 − 5 𝑐 = 5 𝑐 . W każdym z tych przypadków otrzymujemy więc taki sam trójkąt (z dokładnością do oznaczeń). Bez straty 3 4 ogólności można przyjąć, że 𝑎 = 5𝑐 i 𝑏 = 5 𝑐 . Przy oznaczeniach z rysunku mamy 3 4 𝑎 5𝑐 3 𝑏 5𝑐 4 sin 𝛼 = 𝑐 = 𝑐 = 5 oraz sin 𝛽 = 𝑐 = 𝑐 = 5 . Kąty 𝛼 i 𝛽 są ostre, więc ten z nich ma większą miarę, dla którego sinus przyjmuje większą wartość. 4 Zatem sinus większego z kątów ostrych trójkąta 𝐴𝐵𝐶 jest równy . 5

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: Zdający otrzymuje 1 p. gdy: • zapisze zależność między długościami boków trójkąta 𝐴𝐵𝐶 , wykorzystując warunek 𝑎+𝑏−𝑐 1 dotyczący promienia, np.: = 5𝑐 2 ALBO • zapisze zależności między długościami boków trójkąta 𝐴𝐵𝐶 , długościami dwóch odcinków stycznych i promieniem okręgu wpisanego w trójkąt , np. 𝑎 = 𝑥 + 𝑟 , 𝑏 = 𝑦 + 𝑟, 5𝑟 = 𝑥 + 𝑦 ALBO 𝛼 𝛽 𝛼 𝑟 𝛽 𝑟 • zapisze tangensy kątów i w zależności od 𝑟, 𝑥 i 𝑦, np.: tg = , tg = 2 2 2 𝑦 2 𝑥 Zdający otrzymuje 2 p. gdy: • zapisze równanie kwadratowe z dwiema niewiadomymi wynikające z zastosowania twierdzenia Pitagorasa, np.: 2 7 𝑎2 + (5 𝑐 − 𝑎) = 𝑐 2 lub 𝑎2 + (7𝑟 − 𝑎)2 = (5𝑟)2 ALBO • zapisze równanie trygonometryczne prowadzące do wyznaczenia kąta ostrego trójkąta, np.: 7 sin 𝛼 + cos 𝛼 = 5 ALBO • zapisze równanie trygonometryczne prowadzące do wyznaczenia kąta ostrego trójkąta, np.: 𝛼 1 1 + tg 2 𝛼+ 𝛼 =5 tg 2 1 − tg 2 ALBO • zapisze równanie trygonometryczne prowadzące do wyznaczenia kąta ostrego trójkąta, np.: 25 ∙ sin2𝛼 = 24 Zdający otrzymuje 3 p. gdy: 3 4 • rozwiąże otrzymane równanie kwadratowe (np.: 𝑎 = 𝑐 lub 𝑎 = 𝑐 ) lub obliczy stosunek 5 5 𝑎 3 𝑎 4 dwóch różnych boków trójkąta, np.: = lub = 𝑐 5 𝑐 5 ALBO • rozwiąże otrzymane równanie kwadratowe i obliczy zależność między długością przyprostokątnej trójkąta i promieniem okręgu wpisanego, np.: 𝑎 = 4𝑟 lub 𝑎 = 3𝑟 ALBO • zapisze równanie, w którym występuje tylko sinus/cosinus kąta ostrego trójkąta, np. 2 7 sin2 𝛼 + (5 − sinα) = 1 ALBO 1 1+tg(𝛼2) 𝛼 𝛼 1 𝛼 1 • rozwiąże równanie + = 5 z niewiadomą tg 2: tg 2 = 3 lub tg 2 = 2 tg(𝛼) 1−tg(𝛼) 2 2 ALBO • zapisze dwa równania z tą samą niewiadomą 7 7 1 − 2sin2 𝛼 = 25 lub 1 − 2sin2 𝛼 = − 25. Zdający otrzymuje 4 p. 4 gdy zastosuje poprawną metodę i obliczy wartość sinusa większego z kątów ostrych trójkąta: . 5 Uwagi: 1. Jeżeli zdający, realizując strategię rozwiązania zadania, popełnia błędy rachunkowe, które nie przekreślają poprawności rozumowania i doprowadza rozwiązanie do końca to może otrzymać co najwyżej 3 punkty za całe rozwiązanie. 4 2. Jeżeli zdający rozwiąże zadanie do końca i w odpowiedzi zapisuje: sin 𝛼 = oraz 5 3 sin 𝛽 = 5, to otrzymuje 3 punkty za całe rozwiązanie. 3. Jeżeli zdający, realizując strategię rozwiązania zadania, popełni błąd merytoryczny i doprowadza rozwiązanie do końca, to może otrzymać maksymalnie 2 punkty za całe rozwiązanie, o ile wcześniej zdający nie nabył praw do otrzymania 3 punktów. 4. Jeżeli zdający zapisze bez uzasadnienia, że boki trójkąta mają długości 3𝑟, 4𝑟, 5𝑟 i w odpowiedzi poda sinus większego z kątów ostrych, to otrzymuje 1 punkt za całe rozwiązanie. 5. Jeżeli zdający błędnie założy, że 𝑟 > 𝑐 , to otrzymuje 0 punktów za całe rozwiązanie.

Zadanie 146 punktówOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-100-2105 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Dane są parabola o równaniu 𝑦 = 𝑥 oraz punkty 𝐴 = (0, 2) i 𝐵 = (1, 3) (zobacz rysunek). Rozpatrujemy wszystkie trójkąty 𝐴𝐵𝐶 , których wierzchołek 𝐶 leży na tej paraboli. Niech 𝑚 oznacza pierwszą współrzędną punktu 𝐶 . a) Wyznacz pole 𝑃 trójkąta 𝐴𝐵𝐶 jako funkcję zmiennej 𝑚. b) Wyznacz wszystkie wartości 𝑚, dla których trójkąt 𝐴𝐵𝐶 jest ostrokątny. 𝑦 7 6 5 4 𝐵 3 2 𝐴 1 −3 −2 −1 0 1 2 3 𝑥 EMAP-R0_100 EMAP-R0_100 EMAP-R0_100 Odpowiedź: . Nr zadania 14. Wypełnia Maks. liczba pkt 6 egzaminator Uzyskana liczba pkt EMAP-R0_100

Pokaż odpowiedź
a) Sposób 1. Niech 𝐶 będzie dowolnym punktem leżącym na paraboli. Wtedy 𝐶 = (𝑚, 𝑚2 ), gdzie 𝑚 jest dowolną liczbą rzeczywistą. Długość odcinka 𝐴𝐵 jest równa |𝐴𝐵| = √(1 − 0)2 + (3 − 2)2 = √2, a prosta 𝐴𝐵 ma równanie postaci 𝑦 = 𝑥 + 2, czyli 𝑥 − 𝑦 + 2 = 0. Wysokość ℎ𝐶 trójkąta 𝐴𝐵𝐶 opuszczona z wierzchołka 𝐶 jest równa odległości punktu 𝐶 od prostej 𝐴𝐵 , więc ze wzoru na odległość punktu od prostej otrzymujemy |𝑚 − 𝑚2 + 2| |𝑚 − 𝑚2 + 2| ℎ𝐶 = = √12 + (−1)2 √2 Zatem pole 𝑃 trójkąta 𝐴𝐵𝐶 jest równe 1 1 |𝑚 − 𝑚2 + 2| 1 𝑃= ⋅ |𝐴𝐵| ⋅ ℎ𝐶 = ⋅ √2 ⋅ = ⋅ |𝑚 − 𝑚2 + 2| 2 2 √2 2 dla 𝑚 ≠ −1 oraz 𝑚 ≠ 2 (gdy punkt 𝐶 leży na prostej 𝐴𝐵 , a więc gdy 𝑚 − 𝑚2 + 2 = 0, to trójkąt 𝐴𝐵𝐶 nie istnieje). Sposób 2. Niech 𝐶 będzie dowolnym punktem leżącym na paraboli. Wtedy 𝐶 = (𝑚, 𝑚2 ), gdzie 𝑚 jest dowolną liczbą rzeczywistą. Współrzędne wektorów ⃗⃗⃗⃗⃗ 𝐴𝐵 i ⃗⃗⃗⃗⃗ 𝐴𝐶 są równe ⃗⃗⃗⃗⃗ 𝐴𝐵 = [1 − 0, 3 − 2] = [1, 1] oraz ⃗⃗⃗⃗⃗ 𝐴𝐶 = [𝑚 − 0, 𝑚2 − 2] = [𝑚, 𝑚2 − 2] Zatem pole 𝑃 trójkąta 𝐴𝐵𝐶 jest równe 1 1 𝑃(𝑚) = ⋅ |𝑚 ⋅ 1 − 1 ⋅ (𝑚2 − 2)| = ⋅ |𝑚2 − 𝑚 − 2| 2 2 dla 𝑚 ≠ −1 oraz 𝑚 ≠ 2 (gdy punkt 𝐶 leży na prostej 𝐴𝐵 , a więc gdy 𝑚 − 𝑚2 + 2 = 0, to trójkąt 𝐴𝐵𝐶 nie istnieje). b) Sposób 1. Zauważmy, że trójkąt 𝐴𝐵𝐶 jest ostrokątny wtedy i tylko wtedy, gdy punkt 𝐶 leży na jednym z fragmentów 𝑀1 𝑀2 lub 𝑁1 𝑁2 paraboli, gdzie końce tych fragmentów to punkty przecięcia prostych prostopadłych do prostej 𝐴𝐵 , przechodzących przez punkty 𝐴 i 𝐵, z parabolą (kąt przy wierzchołku 𝐶 tego trójkąta zawsze będzie kątem ostrym). 𝑦 𝑁2 7 6 𝐶2 5 𝑁1 4 𝐵 3 𝑀2 2 𝐴 𝐶1 1 𝑀1 −3 −2 − 1 0 1 2 3 𝑥 Wystarczy w tym celu pokazać, że punkt 𝐶 nie leży w kole, którego średnicą jest odcinek 𝐴𝐵 . √2 0+1 2+3 1 5 Promień tego koła jest równy 𝑟 = , a środkiem koła jest punkt 𝑆 = ( , 2 ) = (2 , 2), 2 2 więc koło jest opisane nierównością 1 2 5 2 1 (𝑥 − ) + (𝑦 − ) ≤ 2 2 2 czyli 1 2 5 2 1 (𝑥 − ) + (𝑦 − ) − ≤ 0 2 2 2 Ponieważ 1 2 5 2 1 (𝑚 − ) + (𝑚 − ) − = 𝑚4 − 4𝑚2 − 𝑚 + 6 = (𝑚2 − 2,1)2 + 0,2𝑚2 − 𝑚 + 1,59 2 2 2 2 i wyróżnik trójmianu 0,2𝑚2 − 𝑚 + 1,59 jest ujemny, więc 1 2 5 2 1 (𝑚 − ) + (𝑚 − ) − = (𝑚2 − 2,1)2 + 0,2𝑚2 − 𝑚 + 1,59 > 0 2 2 2 2 dla każdego 𝑚 ∈ 𝑅. To oznacza, że współrzędne punktu 𝐶 = (𝑚, 𝑚2 ) leżącego na paraboli, nie spełniają nierówności koła, czyli 𝐶 nie leży w kole, którego średnicą jest odcinek 𝐴𝐵 . Współczynnik kierunkowy prostej 𝐴𝐵 jest równy 1, więc prosta prostopadła do 𝐴𝐵 i przechodząca przez punkt 𝐴 ma równanie 𝑦 = −𝑥 + 2, natomiast prosta prostopadła do 𝐴𝐵 i przechodząca przez punkt 𝐵 ma równanie 𝑦 = −𝑥 + 4. Pierwsze współrzędne punktów 𝑀1 i 𝑁1 przecięcia prostej o równaniu 𝑦 = −𝑥 + 2 z parabolą obliczymy, rozwiązując równanie otrzymane z przyrównania prawych stron równań 𝑦 = −𝑥 + 2 i 𝑦 = 𝑥 2 . Otrzymujemy 𝑥 2 = −𝑥 + 2, więc 𝑥𝑀1 = 1 oraz 𝑥𝑁1 = −2. Podobnie obliczymy pierwsze współrzędne punktów 𝑀2 i 𝑁2 . Po przyrównaniu prawych stron −1−√17 równań 𝑦 = −𝑥 + 4 i 𝑦 = 𝑥 2 otrzymujemy 𝑥 2 = −𝑥 + 4, więc 𝑥𝑁2 = oraz 2 −1+√17 𝑥𝑀2 = . 2 −1−√17 −1+√17 Zatem trójkąt 𝐴𝐵𝐶 jest ostrokątny tylko wtedy, gdy 𝑚 ∈ ( , −2) ∪ (1, ). 2 2 Uwagi: 1. Uzasadnienie, że punkt 𝐶 nie leży w kole o średnicy 𝐴𝐵 można przeprowadzić też √2 w następujący sposób. Promień tego koła jest równy 𝑟 = , a środkiem tego koła jest 2 0+1 2+3 1 5 punkt 𝑆 = ( , 2 ) = (2 , 2). Rozważmy kwadrat opisany na tym kole, przy czym 2 odcinek 𝐴𝐵 łączy środki dwóch przeciwległych boków tego kwadratu. Wierzchołkami tego 1 3 3 5 1 7 1 5 kwadratu są punkty 𝐸 = (2 , 2), 𝐹 = (2 , 2), 𝐺 = (2 , 2), 𝐻 = (− 2 , 2). Obszar ograniczony parabolą, w którym zawarty jest odcinek 𝐴𝐵, jest opisany nierównością 3 1 2 5 3 2 7 1 2 5 1 2 𝑦 > 𝑥 2 . Ponieważ 2 > (2) , 2 > (2) , 2 > (2) oraz 2 > (− 2) , więc każdy z punktów 𝐸 , 𝐹 , 𝐺 i 𝐻 leży w tym obszarze. Obszar ten jest figurą wypukłą, więc kwadrat 𝐸𝐹𝐺𝐻 jest zawarty w tym obszarze. Zatem koło wpisane w ten kwadrat również jest w tym obszarze zawarte. To oznacza, że żaden z punktów 𝐶 nie leży w kole o środku 𝑆 i średnicy 𝐴𝐵 . 2. Uzasadnienie, że wyrażenie 𝑚4 − 4𝑚2 − 𝑚 + 6 przyjmuje dla każdego 𝑚 ∈ 𝑅 wartości dodatnie, można przeprowadzić też następująco. Gdy 𝑚 < 2, to wówczas 2 − 𝑚 > 0, więc 𝑚4 − 4𝑚2 − 𝑚 + 6 = (𝑚2 − 2)2 + 2 − 𝑚 > 0. Dla 𝑚 ≥ 2 mamy z kolei 𝑚2 − 2 ≥ 2, więc (𝑚2 − 2)2 + 2 − 𝑚 ≥ 2(𝑚2 − 2) + 2 − 𝑚 = 2𝑚2 − 𝑚 − 2 ≥ 2 ⋅ 22 − 2 − 2 > 0. Sposób 2. Aby wyznaczyć wszystkie wartości 𝑚, dla których trójkąt 𝐴𝐵𝐶 jest ostrokątny, wystarczy wyznaczyć te wartości 𝑚, dla których kąty 𝐶𝐴𝐵, 𝐴𝐵𝐶 i 𝐴𝐶𝐵 są ostre. Tak jest wtedy, gdy cosinusy tych kątów są dodatnie, czyli gdy cos|∡𝐶𝐴𝐵| > 0 i cos|∡𝐴𝐵𝐶| > 0 i cos|∡𝐴𝐶𝐵| > 0. Stąd i z twierdzenia cosinusów otrzymujemy 𝑏 2 + 𝑐 2 − 𝑎2 𝑎2 + 𝑐 2 − 𝑏 2 𝑏2 + 𝑎2 − 𝑐 2 >0 i >0 i >0 2𝑏𝑐 2𝑎𝑐 2𝑎𝑏 gdzie 𝑎2 = |𝐵𝐶|2 = (𝑚 − 1)2 + (𝑚2 − 3)2 , 𝑏 2 = |𝐴𝐶|2 = 𝑚2 + (𝑚2 − 2)2 oraz 𝑐 2 = |𝐴𝐵|2 = 2. Zatem 𝑏 2 + 𝑐 2 − 𝑎2 > 0 i 𝑎2 + 𝑐 2 − 𝑏 2 > 0 i 𝑏 2 + 𝑎2 − 𝑐 2 > 0 Rozwiązujemy pierwszą z tych nierówności: 𝑏 2 + 𝑐 2 − 𝑎2 > 0 𝑚2 + (𝑚2 − 2)2 + 2 − (𝑚 − 1)2 − (𝑚2 − 3)2 > 0 2𝑚2 + 2𝑚 − 4 > 0 2(𝑚 − 1)(𝑚 + 2) > 0 𝑚 ∈ (−∞, −2) ∪ (1, +∞) Rozwiązujemy drugą z nierówności: 𝑎2 + 𝑐 2 − 𝑏 2 > 0 (𝑚 − 1)2 + (𝑚2 − 3)2 + 2 − 𝑚2 − (𝑚2 − 2)2 > 0 −2𝑚2 − 2𝑚 + 8 > 0 Δ = (−2)2 − 4 ⋅ (−2) ⋅ 8 = 68 2 − √68 −1 + √17 2 + √68 −1 − √17 𝑚1 = = , 𝑚2 = = −4 2 −4 2 −1 − √17 −1 + √17 𝑚∈( , ) 2 2 Nierówności 𝑏 2 + 𝑐 2 − 𝑎2 > 0 i 𝑎2 + 𝑐 2 − 𝑏 2 > 0 są spełnione jednocześnie dla −1−√17 −1+√17 𝑚∈( , −2) ∪ (1, ). 2 2 Przekształcamy nierówność 𝑏 2 + 𝑎2 − 𝑐 2 > 0 i otrzymujemy 𝑚2 + (𝑚2 − 2)2 + (𝑚 − 1)2 + (𝑚2 − 3)2 − 2 > 0 2𝑚4 − 8𝑚2 − 2𝑚 + 12 > 0 𝑚4 − 4𝑚2 − 𝑚 + 6 > 0 −1−√17 −1+√17 Wykażemy, że dla każdego 𝑚∈( , −2) ∪ (1, ) nierówność ta jest 2 2 prawdziwa. Nierówność 𝑚4 − 4𝑚2 − 𝑚 + 6 > 0 możemy zapisać w postaci (𝑚2 − 2)2 + 2 − 𝑚 > 0 Dla 𝑚 < 2 nierówność jest prawdziwa, gdyż lewa strona nierówności jest dodatnia. Ponieważ −1+√17 −1+5 −1−√17 −1+√17 < 2 = 2, więc dla każdego 𝑚 ∈ ( , −2) ∪ (1, ) nierówność 2 2 2 𝑚4 − 4𝑚2 − 𝑚 + 6 > 0 jest prawdziwa. −1−√17 −1+√17 Stąd trójkąt 𝐴𝐵𝐶 jest ostrokątny tylko dla 𝑚 ∈ ( , −2) ∪ (1, ). 2 2

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: dla podpunktu a) Zdający otrzymuje 1 p. gdy zapisze współrzędne punktu 𝐶 w zależności od zmiennej 𝑚: 𝐶 = (𝑚, 𝑚2 ). Zdający otrzymuje 2 p. gdy: • wyznaczy wysokość ℎ𝐶 trójkąta 𝐴𝐵𝐶 opuszczoną z wierzchołka 𝐶 w zależności |𝑚−𝑚2 +2| od 𝑚: ℎ𝐶 = √2 ALBO • wyznaczy współrzędne dwóch wektorów zaczepionych w jednym z wierzchołków trójkąta 𝐴𝐵𝐶 , rozpinających trójkąt 𝐴𝐵𝐶 , np. ⃗⃗⃗⃗⃗ 𝐴𝐶 = [𝑚, 𝑚2 − 2], ⃗⃗⃗⃗⃗ 𝐴𝐵 = [1, 1] ALBO • wyznaczy długości odcinków 𝐴𝐶 i 𝐵𝐶 w zależności od zmiennej 𝑚 oraz wyznaczy długość odcinka 𝐴𝐵 : |𝐴𝐶| = √𝑚2 + (𝑚2 − 2)2 , |𝐵𝐶| = √(𝑚 − 1)2 + (𝑚2 − 3)2 , |𝐴𝐵| = √2 Zdający otrzymuje 3 p. gdy zastosuje poprawną metodę i zapisze wzór na pole trójkąta 𝐴𝐵𝐶 w zależności od zmiennej 𝑚: 1 𝑃(𝑚) = ⋅ |𝑚2 − 𝑚 − 2| dla 𝑚 ≠ −1 i 𝑚 ≠ 2 2 Uwagi: 1. Jeżeli zdający wyznaczy poprawny wzór funkcji 𝑃(𝑚), lecz nie poda dziedziny tej funkcji, to może za rozwiązanie podpunktu a) otrzymać 3 punkty. 2. Jeżeli zdający przyjmuje 𝐶 = (𝑥, 𝑥 2 ), konsekwentnie rozwiązuje podpunkt a) zadania do 1 końca, otrzymując 𝑃(𝑥) = ⋅ |𝑥 2 − 𝑥 − 2|, to może otrzymać co najwyżej 2 punkty. 2 Zasady oceniania dla podpunktu b) Zdający otrzymuje 1 p. gdy: • zauważy, że trójkąt ten jest ostrokątny wtedy i tylko wtedy, gdy punkt 𝐶 leży na jednym z fragmentów 𝑀1 𝑀2 lub 𝑁1 𝑁2 paraboli ALBO • zapisze równania prostych prostopadłych do prostej 𝐴𝐵 przechodzących przez punkt 𝐴 i 𝐵 ALBO • zapisze, że w każdym z rozpatrywanych trójkątów 𝐴𝐵𝐶 kąt przy wierzchołku 𝐶 jest ostry i zapisze warunki na to, żeby kąty przy wierzchołkach 𝐴 i 𝐵 były ostre ALBO • zapisze warunki na to, aby kąty przy wierzchołkach 𝐴, 𝐵 i 𝐶 były ostre, np.: cos|∡𝐶𝐴𝐵| > 0 oraz cos|∡𝐴𝐵𝐶| > 0 oraz cos|∡𝐴𝐶𝐵| > 0 lub ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗ cos|∡(𝐴𝐵, ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝐶𝐵 𝐴𝐶 )| > 0 oraz cos|∡(𝐶𝐴, ⃗⃗⃗⃗⃗ )| > 0 oraz cos|∡(𝐵𝐴, ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝐵𝐶 ⃗⃗⃗⃗⃗ )| > 0 lub ⃗⃗⃗⃗⃗ 𝐴𝐵 ⋅ ⃗⃗⃗⃗⃗ 𝐴𝐶 > 0 oraz ⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗ > 0 oraz ⃗⃗⃗⃗⃗ 𝐶𝐴 ⋅ 𝐶𝐵 ⃗⃗⃗⃗⃗ > 0 𝐵𝐴 ⋅ 𝐵𝐶 lub |𝐴𝐵|2 + |𝐵𝐶|2 > |𝐶𝐴|2, |𝐵𝐶|2 + |𝐶𝐴|2 > |𝐴𝐵|2, |𝐴𝐶|2 + |𝐴𝐵|2 > |𝐵𝐶|2 Zdający otrzymuje 2 p. gdy: • wyznaczy równania prostych 𝑀1 𝑁1 oraz 𝑀2 𝑁2 oraz obliczy odcięte co najmniej dwóch punktów spośród 𝑀1 , 𝑁1 , 𝑀2 , 𝑁2 i stwierdzi, że trójkąt ten jest ostrokątny wtedy i tylko wtedy, gdy punkt 𝐶 leży na jednym z fragmentów 𝑀1 𝑀2 lub 𝑁1 𝑁2 paraboli ALBO • zapisze układ nierówności: 𝑚2 + (𝑚2 − 2)2 + 2 − (𝑚 − 1)2 − (𝑚2 − 3)2 > 0 i (𝑚 − 1)2 + (𝑚2 − 3)2 + 2 − 𝑚2 − (𝑚2 − 2)2 > 0 i 𝑚2 + (𝑚2 − 2)2 + (𝑚 − 1)2 + (𝑚2 − 3)2 − 2 > 0 ALBO • stwierdzi, że w każdym z rozpatrywanych trójkątów 𝐴𝐵𝐶 kąt przy wierzchołku 𝐶 jest ostry oraz zapisze układ nierówności: 𝑚2 + (𝑚2 − 2)2 + 2 − (𝑚 − 1)2 − (𝑚2 − 3)2 > 0 i (𝑚 − 1)2 + (𝑚2 − 3)2 + 2 − 𝑚2 − (𝑚2 − 2)2 > 0 ALBO • zapisze układ nierówności: 𝑚2 + 𝑚 − 2 > 0 i 𝑚4 − 4𝑚2 − 𝑚 + 6 > 0 i −𝑚2 − 𝑚 + 4 > 0 Zdający otrzymuje 3 p. gdy zastosuje poprawną metodę i wyznaczy wartości 𝑚 dla których trójkąt 𝐴𝐵𝐶 jest ostrokątny: −1−√17 −1+√17 𝑚∈( , −2) ∪ (1, ). 2 2 Uwaga: Jeżeli zdający, rozwiązując część b) sposobem 1., nie stwierdzi, że kąt przy wierzchołku 𝐶 jest zawsze ostry, to może otrzymać co najwyżej 2 punkty.

Zadanie 157 punktówOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-100-2105 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Pewien zakład otrzymał zamówienie na wykonanie prostopadłościennego zbiornika (całkowicie otwartego od góry) o pojemności 144 m . Dno zbiornika ma być kwadratem. Żaden z wymiarów zbiornika (krawędzi prostopadłościanu) nie może przekraczać 9 metrów. Całkowity koszt wykonania zbiornika ustalono w następujący sposób: – 100 zł za 1 m dna – 75 zł za 1 m ściany bocznej. Oblicz wymiary zbiornika, dla którego tak ustalony koszt wykonania będzie najmniejszy. EMAP-R0_100 EMAP-R0_100 Odpowiedź: . Nr zadania 15. Wypełnia Maks. liczba pkt 7 egzaminator Uzyskana liczba pkt EMAP-R0_100 EMAP-R0_100

Pokaż odpowiedź
Sposób 1. Przyjmujemy następujące oznaczenia: 𝑥– długość krawędzi podstawy zbiornika (w metrach), ℎ – wysokość zbiornika (w metrach). 144 Pojemność zbiornika ma wynosić 144 m3, więc 144 = 𝑥 2 ⋅ ℎ. Stąd ℎ = . 𝑥2 Koszt 𝑓 wykonania zbiornika jest równy 𝑓 = 100𝑥 2 + 75 ⋅ 4𝑥ℎ, więc 144 𝑓(𝑥) = 100𝑥 2 + 4𝑥 ⋅ ⋅ 75, 𝑥2 gdzie 𝑥 ∈ [4, 9]. Obliczamy pochodną funkcji 𝑓 : 43200 𝑓 ′ (𝑥) = 200𝑥 − 𝑥2 Miejscem zerowym pochodnej funkcji 𝑓 jest 𝑥 = 6. Badamy monotoniczność funkcji 𝑓 : 𝑓 ′ (𝑥) > 0 dla 𝑥 ∈ (6, 9), 𝑓 ′ (𝑥) < 0 dla 𝑥 ∈ (4, 6). Zatem funkcja 𝑓 jest malejąca w przedziale 𝑥 ∈ [4, 6], funkcja 𝑓 jest rosnąca w przedziale 𝑥 ∈ [6, 9]. Stąd funkcja 𝑓 przyjmuje najmniejszą wartość dla argumentu 6. Wtedy ℎ = 4. Wymiary zbiornika dla którego koszt wykonania jest najmniejszy: 6 m x 6 m x 4 m. Sposób 2. Przyjmujemy następujące oznaczenia: 𝑥 – długość krawędzi podstawy zbiornika (w metrach), ℎ – wysokość zbiornika (w metrach). 144 Pojemność zbiornika ma wynosić 144 m3, więc 144 = 𝑥 2 ⋅ ℎ. Stąd 𝑥 = √ . ℎ 2 Koszt 𝑓 wykonania zbiornika jest równy 𝑓 = 100𝑥 + 75 ⋅ 4𝑥ℎ, więc 144 144 𝑓(ℎ) = 100 ∙ + 4ℎ ⋅ √ ⋅ 75, ℎ ℎ 16 gdzie ℎ ∈ [ , 9]. 9 Obliczamy pochodną funkcji 𝑓 : 14400 3600 14400 1800 𝑓 ′ (ℎ) = −2 + =− + ℎ 2√ℎ ℎ2 √ℎ Miejscem zerowym pochodnej funkcji 𝑓 jest ℎ = 4. Badamy monotoniczność funkcji 𝑓 : 𝑓 ′ (ℎ) > 0 dla ℎ ∈ (4, 9), 16 𝑓 ′ (ℎ) < 0 dla ℎ ∈ ( 9 , 4). Zatem 16 funkcja 𝑓 jest malejąca w przedziale ℎ ∈ [ 9 , 4], funkcja 𝑓 jest rosnąca w przedziale ℎ ∈ [4, 9]. Stąd funkcja 𝑓 przyjmuje najmniejszą wartość dla argumentu ℎ = 4. Wtedy 𝑥 = 6. Wymiary zbiornika, dla których koszt wykonania jest najmniejszy: 6 m x 6 m x 4 m.

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: Rozwiązanie zadania optymalizacyjnego składa się z trzech etapów: - zbudowanie modelu opisującego sytuację podaną w zadaniu - zbadanie modelu i jego własności - przeprowadzenie końcowych obliczeń. Pierwszy etap składa się z trzech kroków. Krok pierwszy: przyjęcie jednego z wymiarów zbiornika (𝑥 – długość krawędzi podstawy zbiornika, ℎ – wysokość zbiornika) za zmienną badanej funkcji i obliczenie drugiego wymiaru zbiornika: 144 ℎ= 𝑥2 lub 144 𝑥=√ ℎ Krok drugi: zapisanie funkcji kosztu wykonania 𝑓 zbiornika za pomocą jednej zmiennej: 144 𝑓(𝑥) = 100𝑥 2 + 4𝑥 ⋅ ⋅ 75 𝑥2 lub 144 144 𝑓(ℎ) = 100 ⋅ +4⋅√ ⋅ ℎ ⋅ 75 ℎ ℎ 16 Krok trzeci: ustalenie dziedziny funkcji 𝑓 : 𝐷𝑥 = [4, 9] lub 𝐷ℎ = [ , 9]. 9 Drugi etap składa się z trzech kroków. Krok pierwszy: wyznaczenie pochodnej funkcji 𝑓 : 43200 216 𝑓 ′ (𝑥) = 200𝑥 − = 200 (𝑥 − ) 𝑥2 𝑥2 lub 14400 1800 𝑓 ′ (ℎ) = − + ℎ2 √ℎ Krok drugi: zastosowanie warunku koniecznego istnienia ekstremum funkcji 𝑓 – obliczenie miejsc zerowych pochodnej: 𝑥 = 6 (lub ℎ = 4) Krok trzeci: zbadanie znaku pochodnej funkcji 𝑓 : 𝑓 ′ (𝑥) > 0 dla 𝑥 ∈ (6, 9), 𝑓 ′ (𝑥) < 0 dla 𝑥 ∈ (4, 6) lub 𝑓 ′ (ℎ) > 0 dla ℎ ∈ (4, 9), 16 𝑓 ′ (ℎ) < 0 dla ℎ ∈ ( 9 , 4) oraz wyznaczenie (z uzasadnieniem) wartości zmiennej 𝑥 (lub zmiennej ℎ), dla której funkcja 𝑓 przyjmuje wartość najmniejszą, np.: funkcja 𝑓 zmiennej 𝑥 (określona na przedziale [4, 9]) jest malejąca w przedziale [4, 6] oraz rosnąca w przedziale [6, 9], więc w punkcie 𝑥 = 6 funkcja 𝑓 osiąga najmniejszą wartość. LUB 16 16 funkcja 𝑓 zmiennej ℎ (określona na przedziale [ , 9])jest malejąca w przedziale [ 9 , 4] 9 oraz rosnąca w przedziale [4, 9], więc w punkcie ℎ = 4 funkcja 𝑓 osiąga najmniejszą wartość. Za poprawne wykonanie każdego z tych kroków zdający otrzymuje 1 punkt, o ile poprzednie kroki też były wykonane poprawnie. Etap trzeci polega na obliczeniu wymiarów zbiornika, przy których koszt wykonania zbiornika jest najmniejszy: 𝑥 = 6, ℎ = 4. Za poprawne wykonanie trzeciego etapu zdający otrzymuje 1 punkt. Uwagi: 1. Badanie znaku pochodnej zdający może opisać w inny sposób, np. szkicując wykres funkcji, która w ten sam sposób jak pochodna zmienia znak. 2. Za poprawne uzasadnienie, że rozważana funkcja posiada wartość najmniejszą dla wyznaczonej wartości 𝑥 (czy też ℎ), przy której pochodna się zeruje, można uznać sytuacje, gdy zdający: a) opisuje słownie lub graficznie (np. przy użyciu strzałek) monotoniczność funkcji 𝑓 ; LUB b) zapisuje, że dla wyznaczonej wartości 𝑥 (czy też ℎ) funkcja 𝑓 ma minimum lokalne i jest to jednocześnie jej najmniejsza wartość. Jeżeli zdający nie przedstawi takiego uzasadnienia, to za II etap może otrzymać co najwyżej 2 punkty. 3. Jeżeli zdający wyznacza metodą prób i błędów wymiary zbiornika, przy których koszt wykonania zbiornika będzie najmniejszy, to otrzymuje 0 punktów za II i III etap.. 𝑏 4. Jeżeli zdający rozpatruje funkcję kosztów postaci 𝑓(𝑥) = 𝑎𝑥 2 + (gdzie 𝑎 > 0, 𝑏 > 0), 𝑥 nie uwzględniając wszystkich ścian bocznych lub uwzględniając dwie podstawy, to może otrzymać co najwyżej 5 punktów za całe rozwiązanie (nie otrzymuje punktów za drugi krok pierwszego etapu oraz za trzeci etap). 5. Jeżeli zdający rozpatruje funkcję pola zamiast funkcji kosztów, to może otrzymać co najwyżej 5 punktów za całe rozwiązanie (nie otrzymuje punktów za drugi krok pierwszego 𝑏 etapu oraz za trzeci etap). Jeżeli zdający rozpatruje funkcję pola postaci 𝑓(𝑥) = 𝑎𝑥 2 + 𝑥 (gdzie 𝑎 > 0, 𝑏 > 0), nie uwzględniając wszystkich ścian bocznych lub uwzględniając dwie podstawy, to może otrzymać co najwyżej 4 punkty za całe rozwiązanie (nie otrzymuje punktów za drugi krok pierwszego etapu, trzeci krok drugiego etapu oraz za trzeci etap). 6. Jeżeli zdający uzasadnia istnienie najmniejszej wartości funkcji kosztów w zbiorze 𝑅\{0} , to nie otrzymuje punktu za trzeci krok drugiego etapu.

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.