Maj 2023 · Formuła 2015

Matematyka 2023 — poziom rozszerzony — Formuła 2015

W HTML jest już 32 z 32 jednostek arkusza: 0 ma rozwiązanie krok po kroku, a 32 ma odpowiedź w pierwszej redakcji i czeka na wyjaśnienie. Strona pozostaje poza indeksem do czasu ukończenia i recenzji arkusza.

Poziom
Rozszerzony
Formy arkusza
2
Dokumenty
5

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-R0-660-2305 · Formuła 2015

Zadanie 11 punktOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-660-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Granica limx→1 x3-1(x-1)(x+2) jest równa A. -1 B. 0 C. 13 D. 1

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-R0-660-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Dane są wektory u=4,-5 oraz v=-1,-5. Długość wektora u-4v jest równa A. 7 B. 15 C. 17 D. 23

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 31 punktOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-660-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Punkty A, B, C, D, E leżą na okręgu o środku S. Miara kąta BCD jest równa 110°, a miara kąta BDA jest równa 35° (jak na rysunku). Wtedy miara α kąta DEA jest równa A. 100° B. 105° -160655225425A B C D E S α α 00A B C D E S α α C. 110° D. 115°

Pokaż odpowiedź
B

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-R0-660-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Dany jest zbiór trzynastu kolejnych liczb naturalnych 1, 2, 3, …,11, 12, 13, z którego losujemy jednocześnie dwie liczby. Wszystkich różnych sposobów wylosowania z tego zbioru dwóch liczb, których iloczyn jest liczbą parzystą, jest A. 72+49 B. 61⋅71+49 C. 132-72 D. 132-62 W zadaniach od 5. do 16. zapisz rozwiązania. Pamiętaj o podaniu numeru zadania.

Pokaż odpowiedź
C 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-R0-660-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Wielomian Wx=7x3-9x2+9x-2 ma dokładnie jeden pierwiastek rzeczywisty. Oblicz ten pierwiastek. Zapisz trzy kolejne cyfry – od lewej do prawej – pierwszą, drugą oraz trzecią cyfrę po przecinku nieskończonego rozwinięcia dziesiętnego otrzymanego wyniku. Rozwiązanie tego zadania będzie uznane, jeśli podasz poprawne cyfry.

Pokaż odpowiedź
2 8 5 ZADANIA OTWARTE (NIEKODOWANE) Uwagi ogólne: 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-R0-660-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Liczby rzeczywiste x oraz y spełniają jednocześnie równanie x+y=4 i nierówność x3-x2y≤xy2-y3. Wykaż, że x=2 oraz y=2.

Pokaż odpowiedź
Sposób I Ponieważ 𝑥 + 𝑦 = 4, więc 𝑦 = 4 − 𝑥 . Ponieważ ponadto 𝑥 i 𝑦 spełniają nierówność 𝑥 3 − 𝑥 2 𝑦 ≤ 𝑥𝑦 2 − 𝑦 3 , więc otrzymujemy 𝑥 3 − 𝑥 2 (4 − 𝑥) ≤ 𝑥(4 − 𝑥)2 − (4 − 𝑥)3 Stosujemy wzór na sześcian różnicy oraz kwadrat różnicy i otrzymujemy 𝑥 3 − 4𝑥 2 + 𝑥 3 ≤ 𝑥(16 − 8𝑥 + 𝑥 2 ) − (64 − 48𝑥 + 12𝑥 2 − 𝑥 3 ) Przekształcamy nierówność i otrzymujemy kolejno 𝑥 3 − 4𝑥 2 + 𝑥 3 ≤ 16𝑥 − 8𝑥 2 + 𝑥 3 − 64 + 48𝑥 − 12𝑥 2 + 𝑥 3 16𝑥 2 − 64𝑥 + 64 ≤ 0 (4𝑥 − 8)2 ≤ 0 Ponieważ kwadrat każdej liczby rzeczywistej jest liczbą nieujemną, więc jedynym rozwiązaniem tej nierówności jest 𝑥 = 2. Ponieważ 𝑦 = 4 − 𝑥 , więc 𝑦 = 2. To należało wykazać. Sposób II Przekształcamy nierówność 𝑥 3 − 𝑥 2 𝑦 ≤ 𝑥𝑦 2 − 𝑦 3 kolejno do postaci 𝑥 3 − 𝑥 2 𝑦 − 𝑥𝑦 2 + 𝑦 3 ≤ 0 (𝑥 − 𝑦)(𝑥 2 − 𝑦 2 ) ≤ 0 (𝑥 + 𝑦)(𝑥 − 𝑦)2 ≤ 0 Ponieważ 𝑥 + 𝑦 = 4, więc otrzymujemy 4(𝑥 − 𝑦)2 ≤ 0 Ponieważ kwadrat każdej liczby rzeczywistej jest liczbą nieujemną, więc musi zachodzić (𝑥 − 𝑦)2 = 0 Stąd 𝑥 − 𝑦 = 0, czyli 𝑥 = 𝑦. Zatem 2𝑥 = 4, czyli 𝑥 = 2. Ponieważ 𝑦 = 4 − 𝑥 , więc 𝑦 = 2. To należało wykazać.

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: 3 pkt – przeprowadzenie pełnego rozumowania, tj. przekształcenie nierówności 𝑥 3 − 𝑥 2 𝑦 ≤ 𝑥𝑦 2 − 𝑦 3 do postaci, z której można bezpośrednio wnioskować o równości liczb 𝑥 i 𝑦 (lub do postaci, z której można bezpośrednio wnioskować, że jedna z liczb: 𝑥 , 𝑦, jest równa 2) oraz obliczenie tych liczb: 𝑥 = 2 oraz 𝑦 = 2. 2 pkt – zastosowanie wzoru na sześcian różnicy oraz kwadrat różnicy, wykorzystanie założenia i zapisanie nierówności kwadratowej z jedną niewiadomą 𝑥 (lub 𝑦) w postaci 𝑎𝑥 2 + 𝑏𝑥 + 𝑐 ≥ 0 lub 𝑎𝑥 2 + 𝑏𝑥 + 𝑐 ≤ 0, np. 16𝑥 2 − 64𝑥 + 64 ≤ 0 ALBO – wykorzystanie założenia 𝑥 + 𝑦 = 4 i zapisanie nierówności w postaci 4(𝑥 − 𝑦)2 ≤ 0 (lub 4(4 − 2𝑦)2 ≤ 0, lub 4(2𝑥 − 4)2 ≤ 0), ALBO – przekształcenie nierówności do postaci (𝑥 − 𝑦)2 ⋅ (𝑥 + 𝑦) ≤ 0 oraz poprawne określenie znaku jednego z czynników iloczynu (𝑥 − 𝑦)2 ⋅ (𝑥 + 𝑦), ALBO – zastosowanie nierówności między średnią arytmetyczną a geometryczną, zapisanie obu przypadków i przeprowadzenie poprawnego rozumowania dla jednego z tych przypadków. 1 pkt – wykorzystanie zależności 𝑥 + 𝑦 = 4 i zapisanie nierówności z jedną niewiadomą, np. 𝑥 3 − 𝑥 2 (4 − 𝑥) ≤ 𝑥(4 − 𝑥)2 − (4 − 𝑥)3 ALBO – przekształcenie nierówności 𝑥 3 − 𝑥 2 𝑦 ≤ 𝑥𝑦 2 − 𝑦 3 do postaci (𝑥 − 𝑦)(𝑥 2 − 𝑦 2 ) ≤ 0, ALBO – przekształcenie nierówności 𝑥 3 − 𝑥 2 𝑦 ≤ 𝑥𝑦 2 − 𝑦 3 do postaci 𝑥 ⋅ 𝑦 ≥ 4. 0 pkt – rozwiązanie, w którym zastosowano niepoprawną metodę, albo brak rozwiązania. Uwaga: Jeżeli zdający podstawia do związków 𝑥 + 𝑦 = 4 oraz 𝑥 3 − 𝑥 2 𝑦 ≤ 𝑥𝑦 2 − 𝑦 3 konkretne wartości liczbowe i na tym opiera swoją argumentację, to otrzymuje 0 punktów za całe rozwiązanie.

Zadanie 73 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-660-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Dany jest trójkąt prostokątny ABC, w którym ∡ABC=90° oraz ∡CAB=α=60°. Punkty K i L leżą na bokach – odpowiednio – AB i BC tak, że BK=BL=1 (jak na rysunku). Odcinek KL przecina wysokość BD tego trójkąta w punkcie N, a ponadto AD=2. -635112395α A K N 1 2 D B L C 1 0α A K N 1 2 D B L C 1 Wykaż, że ND=3+1.

Pokaż odpowiedź
Sposób I (pola trójkątów) W trójkącie 𝐷𝐴𝐵 o kątach 90°, 60°, 30° mamy: |𝐴𝐷| = 2, |𝐴𝐵| = 4 i |𝐵𝐷| = 2√3. 𝐴 2 60° 𝐷 𝐾 𝑁 1 𝐵 1 𝐿 𝐶 W trójkącie 𝐵𝐿𝑁 miara kąta 𝑁𝐵𝐿 jest równa 60°. W trójkącie 𝐾𝐵𝑁 miara kąta 𝐾𝐵𝑁 1 jest równa 30°. Ponieważ pole trójkąta 𝐾𝐵𝐿 (równe ) jest sumą pól trójkątów 𝐵𝐿𝑁 oraz 2 𝐾𝐵𝑁, więc możemy zapisać równość 1 1 1 ∙ |𝐵𝐿| ∙ |𝐵𝑁| ∙ sin 60° + ∙ |𝐵𝑁| ∙ |𝐵𝐾| ∙ sin30° = 2 2 2 Stąd, po uwzględnieniu warunku |𝐵𝐾| = |𝐵𝐿| = 1, otrzymujemy dalej √3 1 |𝐵𝑁| ∙ + |𝐵𝑁| ∙ = 1 2 2 |𝐵𝑁| ∙ (√3 + 1) = 2 |𝐵𝑁| = √3 − 1 Zatem |𝑁𝐷| = |𝐵𝐷| − |𝐵𝑁| = 2√3 − (√3 − 1) = √3 + 1. To należało wykazać. Sposób II W trójkącie 𝐷𝐴𝐵 o kątach 90°, 60°, 30° mamy: |𝐴𝐷| = 2, |𝐴𝐵| = 4 i |𝐵𝐷| = 2√3. Kąty w trójkącie 𝐵𝑁𝐾 mają miary: 30°, 45°, 105°. Stosujemy twierdzenie sinusów i zapisujemy równość: |𝐵𝐾| |𝐵𝑁| = sin105° sin45° Zatem √2 1 ∙ sin45° 2 2 |𝐵𝑁| = = = = √3 − 1 sin(60° + 45°) √3 ∙ √2 + 1 ∙ √2 √3 + 1 2 2 2 2 Ostatecznie |𝑁𝐷| = |𝐵𝐷| − |𝐵𝑁| = 2√3 − (√3 − 1) = √3 + 1. To należało wykazać. Sposób III (trójkąt 𝐵𝐿𝑁) Prowadzimy wysokość 𝑁𝐸 w trójkącie 𝐵𝐿𝑁 i oznaczamy 𝑥 = |𝐵𝐸|. 𝐴 2 60° 𝐷 𝐾 𝑁 1 𝑥 1−𝑥 𝐵 𝐸 𝐿 𝐶 Trójkąt prostokątny 𝐷𝐴𝐵 ma kąty ostre 60° i 30°, więc: |𝐴𝐵| = 2|𝐴𝐷| = 2 ⋅ 2 = 4 i |𝐵𝐷| = |𝐴𝐷|√3 = 2√3 Trójkąt prostokątny 𝐵𝐿𝐾 ma kąty ostre 45°, więc |𝐾𝐿| = √2. W trójkącie prostokątnym 𝑁𝐵𝐸 kąty ostre mają miary 60° i 30°, więc |𝑁𝐸| = |𝐵𝐸| ∙ √3 = 𝑥√3 i |𝐵𝑁| = 2|𝐵𝐸| = 2𝑥 Trójkąt prostokątny 𝐸𝐿𝑁 ma kąty ostre 45°, więc |𝑁𝐸| = |𝐸𝐿| = 𝑥√3 Ale |𝑁𝐸| = |𝐵𝐿| − |𝐵𝐸| = 1 − 𝑥 , więc otrzymujemy równanie 1 − 𝑥 = 𝑥√3 𝑥√3 + 𝑥 = 1 (√3 + 1)𝑥 = 1 Mnożąc obie strony równania przez √3 − 1, otrzymujemy 2𝑥 = √3 − 1 czyli |𝐵𝑁| = 2𝑥 = √3 − 1 Zatem |𝑁𝐷| = |𝐵𝐷| − |𝐵𝑁| = 2√3 − (√3 − 1) = √3 + 1. To należało wykazać. Sposób IV (twierdzenie cosinusów) W trójkącie 𝐷𝐴𝐵 o kątach 90°, 60°, 30° mamy: |𝐴𝐷| = 2, |𝐴𝐵| = 4 i |𝐵𝐷| = 2√3. W trójkącie 𝐾𝐵𝐿 kąty mają miary: 90°, 45°, 45° oraz: |𝐵𝐾| = |𝐵𝐿| = 1, |𝐾𝐿| = √2. Z twierdzenia cosinusów zastosowanego do trójkątów 𝐾𝐵𝑁 oraz 𝐵𝐿𝑁 otrzymujemy równości |𝐵𝑁|2 = |𝐵𝐾|2 + |𝐾𝑁|2 − 2 ∙ |𝐵𝐾| ∙ |𝐾𝑁| ∙ cos45° oraz |𝐵𝑁|2 = |𝐵𝐿|2 + |𝐿𝑁|2 − 2 ∙ |𝐵𝐿| ∙ |𝐿𝑁| ∙ cos45° Zatem po podstawieniu |𝐵𝐾| = |𝐵𝐿| = 1 i dodaniu stronami równań otrzymujemy równość: 2 ∙ |𝐵𝑁|2 = |𝐿𝑁|2 + |𝐾𝑁|2 Ponieważ |∡𝐾𝐵𝑁| = 30°, więc z twierdzenia cosinusów zastosowanego do trójkąta 𝐾𝐵𝑁 otrzymujemy: |𝐾𝑁|2 = |𝐵𝐾|2 + |𝐵𝑁|2 − 2 ∙ |𝐵𝐾| ∙ |𝐵𝑁| ∙ cos30° Ponieważ |∡𝑁𝐵𝐿| = 60°, więc z twierdzenia cosinusów zastosowanego do trójkąta 𝐵𝐿𝑁 otrzymujemy: |𝐿𝑁|2 = |𝐵𝐿|2 + |𝐵𝑁|2 − 2 ∙ |𝐵𝐿| ∙ |𝐵𝑁| ∙ cos60° Zatem po podstawieniu |𝐵𝐾| = |𝐵𝐿| = 1 i dodaniu stronami równań otrzymujemy równość: |𝐿𝑁|2 + |𝐾𝑁|2 = 2 + 2 ∙ |𝐵𝑁|2 − |𝐵𝑁| ∙ √3 − |𝐵𝑁| Ale 2 ∙ |𝐵𝑁|2 = |𝐿𝑁|2 + |𝐾𝑁|2 więc 2 ∙ |𝐵𝑁|2 = 2 + 2 ∙ |𝐵𝑁|2 − |𝐵𝑁| ∙ √3 − |𝐵𝑁| Zatem |𝐵𝑁| ∙ (√3 + 1) = 2, czyli |𝐵𝑁| = √3 − 1. Dlatego |𝑁𝐷| = |𝐵𝐷| − |𝐵𝑁| = 2√3 − (√3 − 1) = √3 + 1. To należało wykazać. Sposób V (trójkąt w układzie współrzędnych) Umieszczamy trójkąt 𝐴𝐵𝐶 w kartezjańskim układzie współrzędnych (𝑥, 𝑦) tak, aby: 𝐵 = (0, 0), 𝐴 był punktem leżącym na dodatniej półosi 𝑂𝑦, 𝐶 był punktem leżącym na dodatniej półosi 𝑂𝑥 . Wtedy 𝐾 = (0, 1) i 𝐿 = (1, 0), więc prosta 𝐾𝐿 ma równanie 𝑦 = −𝑥 + 1. Ponieważ |∡𝐵𝐴𝐶| = 60° i 𝐵𝐷 ⊥ 𝐴𝐶 , więc prosta 𝐵𝐷 jest nachylona do osi 𝑂𝑥 pod kątem 60°. Stąd 𝐵𝐷 ma równanie 𝑦 = √3𝑥. 𝑦 𝐴 4 2 𝑦 = √3 ⋅ 𝑥 60° 𝐷 𝐾 1 𝑁 𝐿 0 𝐵 1 𝐶 𝑥 𝑦 = −𝑥 + 1 Obliczamy współrzędne punktu 𝑁 : 𝑦 = −𝑥 + 1 { 𝑦 = √3 𝑥 √3𝑥 = −𝑥 + 1 { 𝑦 = √3 𝑥 1 𝑥= √3 + 1 √3 𝑦= { √3 + 1 1 √3 czyli 𝑁 = ( , ). √3+1 √3+1 Obliczamy współrzędne punktu 𝐴. |𝐴𝐷| |𝐴𝐷| |𝐴𝐵| = cos 60°, więc |𝐴𝐵| = cos 60° = 4 i stąd 𝐴 = (0, 4). Ponieważ |∡𝐵𝐶𝐴| = 30°, więc współczynnik kierunkowy 𝑎 w równaniu prostej 𝐴𝐶 jest √3 √3 równy 𝑎 = tg 150° = − . Zatem prosta 𝐴𝐶 ma równanie 𝑦 = − 𝑥 + 4. 3 3 Obliczamy odległość punktu 𝑁 od prostej 𝐴𝐶 : √3 1 √3 −√3−3√3+12(√3+1) 8√3+12 |− 3 ⋅ −1⋅ + 4| | | √3+1 √3+1 3(√3+1) 3(√3+1) = 2 = 2 = 2 √(− √3) + (−1)2 √3 √3 3 8√3 + 12 √3 4 + 2√3 2(2 + √3)(√3 − 1) = ⋅ = = = √3 + 1 3(√3 + 1) 2 √3 + 1 2 Zatem |𝑁𝐷| = √3 + 1. To należało wykazać. Sposób VI (prosta równoległa do 𝐾𝐿 przechodząca przez 𝐷 ) Prowadzimy wysokość 𝐷𝐸 trójkąta 𝐵𝐶𝐷, a przez punkt 𝐷 prostą równoległą do prostej 𝐾𝐿 i oznaczamy przez 𝐹 punkt jej przecięcia z prostą 𝐵𝐶 . 𝐴 2 60° 𝐹 𝐷 𝐾 𝑁 1 𝐵 1 𝐿 𝐸 𝐹 𝐶 W trójkącie 𝐷𝐴𝐵 o kątach 90°, 60°, 30° mamy: |𝐴𝐷| = 2, |𝐴𝐵| = 4 i |𝐵𝐷| = 2√3. |𝐵𝐷| Trójkąt prostokątny 𝐵𝐸𝐷 ma również kąty ostre 60° i 30°, więc |𝐵𝐸| = = √3 2 i |𝐷𝐸| = |𝐵𝐷|√3 = 3. Trójkąt prostokątny 𝐷𝐸𝐹 ma kąty ostre 45°, więc jest równoramienny. Zatem |𝐸𝐹| = |𝐷𝐸| = 3. Stąd |𝐿𝐹| = |𝐿𝐸| + |𝐸𝐹| = (|𝐵𝐸| − |𝐵𝐿|) + |𝐸𝐹| = √3 − 1 + 3 = 2 + √3. Z twierdzenia Talesa otrzymujemy |𝑁𝐷| |𝐵𝑁| = |𝐿𝐹| |𝐵𝐿| czyli |𝑁𝐷| 2√3 − |𝑁𝐷| = 2 + √3 1 Stąd |𝑁𝐷| = (2 + √3) ⋅ (2√3 − |𝑁𝐷|) |𝑁𝐷| + (2 + √3) ⋅ |𝑁𝐷| = 4√3 + 6 |𝑁𝐷| ⋅ (3 + √3) = 4√3 + 6 4√3 + 6 2(2√3 + 3)(3 − √3) |𝑁𝐷| = = = √3 + 1 3 + √3 9−3 To należało wykazać. Sposób VII (prosta równoległa do 𝐵𝐶 przechodząca przez 𝐷 ) Prowadzimy przez punkt 𝐷 prostą równoległą do prostej 𝐵𝐶 i oznaczamy przez 𝐸 punkt jej przecięcia z prostą 𝐾𝐿, natomiast przez 𝐹 – punkt jej przecięcia z prostą 𝐴𝐵 . 𝐴 2 60° 𝐹 𝐷 𝐸 𝐾 𝑁 1 𝐵 1 𝐿 𝐶 W trójkącie 𝐷𝐴𝐵 o kątach 90°, 60°, 30° mamy: |𝐴𝐷| = 2, |𝐴𝐵| = 4 i |𝐵𝐷| = 2√3. Trójkąt prostokątny 𝐴𝐹𝐷 ma kąty ostre 60° i 30°, więc |𝐴𝐹| = 1 oraz |𝐷𝐹| = √3. Zatem |𝐹𝐾| = 4 − 1 − 1 = 2. Trójkąt prostokątny 𝐾𝐹𝐸 ma kąty ostre 45°, więc jest równoramienny. Zatem |𝐸𝐹| = |𝐹𝐾| = 2. Stąd |𝐸𝐷| = 2 + √3. Trójkąty 𝐷𝐸𝑁 i 𝐵𝐿𝑁 są podobne (kkk), więc |𝑁𝐷| |𝐵𝑁| = |𝐸𝐷| |𝐵𝐿| czyli |𝑁𝐷| 2√3 − |𝑁𝐷| = 2 + √3 1 Stąd |𝑁𝐷| = (2 + √3) ⋅ (2√3 − |𝑁𝐷|) |𝑁𝐷| + (2 + √3) ⋅ |𝑁𝐷| = 4√3 + 6 |𝑁𝐷| ⋅ (3 + √3) = 4√3 + 6 4√3 + 6 2(2√3 + 3)(3 − √3) |𝑁𝐷| = = = √3 + 1 3 + √3 9−3 To należało wykazać.

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: 3 pkt – zastosowanie poprawnej metody i poprawny wynik: |𝑁𝐷| = √3 + 1. 2 pkt – obliczenie długości odcinka 𝐵𝑁: √3 − 1 ALBO – obliczenie długości odcinka 𝐵𝐷 : |𝐵𝐷| = 2√3 i zapisanie równania z jedną niewiadomą 𝑥 (długością odcinka 𝐵𝑁), ALBO 𝑥 2+√3 – zapisanie równania = 1 z niewiadomą 𝑥 = |𝐷𝑁| (otrzymanego 2√3−𝑥 z podobieństwa trójkątów 𝐵𝐿𝑁 i 𝐷𝐸𝑁 , sposób VII), ALBO 1 √3 – obliczenie współrzędnych punktu 𝑁 : 𝑁 = ( , ) i obliczenie długości √3+1 √3+1 odcinka 𝐵𝐷 : |𝐵𝐷| = 2√3 (sposób V), ALBO 1 √3 – obliczenie współrzędnych punktów 𝑁 i 𝐷 : 𝑁 = ( , ) i 𝐷 = (√3, 3) √3+1 √3+1 (sposób V), ALBO 1 √3 – obliczenie współrzędnych punktu 𝑁 : 𝑁 = ( , ) i zapisanie długości |𝐷𝑁| √3+1 √3+1 √3 ⋅ √ 1 − 1 ⋅ √ 3 + 4| √ |− 3 3+1 3+1 w postaci (sposób V). 2 √(− √3 2 ) +(−1) 3 1 pkt – zapisanie równania z jedną niewiadomą 𝑥 = |𝐵𝑁|, np. 1 1 1 ∙ 1 ∙ 𝑥 ∙ sin60° + 2 ∙ 𝑥 ∙ 1 ∙ sin30° = 2 (z sumy pól trójkątów 𝐵𝐿𝑁 oraz 𝐾𝐵𝑁), 2 1 𝑥 = (z twierdzenia sinusów dla trójkąta 𝐵𝑁𝐾 ), sin 105° sin 45° 1 𝑥 = (z twierdzenia sinusów dla trójkąta 𝐵𝑁𝐿), sin 75° sin 45° 1 𝑥⋅√3 1 − 2 ∙ 𝑥 = 2 (ze związków miarowych w trójkątach 𝐵𝐸𝑁 i 𝐸𝐿𝑁), ALBO – obliczenie długości odcinka 𝐵𝐷 i zapisanie |𝐵𝐷| = 2√3, ALBO – zapisanie równania z jedną niewiadomą 𝑥 (pierwszą lub drugą współrzędną punktu 𝑁 ), np. −𝑥 + 1 = √3𝑥 (sposób V), ALBO – wyznaczenie równań prostych 𝐴𝐶 i 𝐵𝐷 oraz obliczenie współrzędnych punktu 𝐷 : 𝐷 = (√3, 3) (sposób V). 0 pkt – rozwiązanie, w którym zastosowano nieprawidłową metodę, albo brak rozwiązania. Uwaga: W rozwiązaniach nie są akceptowane przybliżenia dziesiętne liczb rzeczywistych.

Zadanie 83 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-660-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

W pojemniku jest siedem kul: pięć kul białych i dwie kule czarne. Z tego pojemnika losujemy jednocześnie dwie kule bez zwracania. Następnie – z kul pozostałych w pojemniku – losujemy jeszcze jedną kulę. Oblicz prawdopodobieństwo wylosowania kuli czarnej w drugim losowaniu.

Pokaż odpowiedź
Sposób I (prawdopodobieństwo całkowite) Wprowadzamy następujące oznaczenia: 𝐴 – zdarzenie polegające na tym, że w drugim losowaniu wylosowano kulę czarną, 𝐵1 – zdarzenie polegające na tym, że w pierwszym losowaniu wylosowano dwie kule białe, 𝐵2 – zdarzenie polegające na tym, że w pierwszym losowaniu wylosowano kulę białą i kulę czarną, 𝐵3 – zdarzenie polegające na tym, że w pierwszym losowaniu wylosowano dwie kule czarne. Obliczamy prawdopodobieństwa zdarzeń 𝐵1 , 𝐵2 , 𝐵3 : (5 2)10 (5 2 1) ⋅ (1) 10 (2 2) 1 𝑃(𝐵1 ) = = 𝑃(𝐵2 ) = = 𝑃(𝐵3 ) = = (7 2) 21 (7 2) 21 (7 2) 21 Obliczamy prawdopodobieństwa warunkowe 𝑃(𝐴|𝐵1 ), 𝑃(𝐴|𝐵2 ), 𝑃(𝐴|𝐵3 ): (52) ⋅ (21) (52) 2 𝑃(𝐴|𝐵1) = 𝑃(𝐴 ∩ 𝐵1 ) ∶ 𝑃(𝐵1 ) = 7 : = (2) ⋅ (51) (72) 5 1 𝑃(𝐴|𝐵2) = 𝑃(𝐴|𝐵3 ) = 0 5 Stosujemy twierdzenie o prawdopodobieństwie całkowitym i obliczamy prawdopodobieństwo zdarzenia 𝐴: 𝑃(𝐴) = 𝑃(𝐴|𝐵1) ⋅ 𝑃(𝐵1 ) + 𝑃(𝐴|𝐵2 ) ⋅ 𝑃(𝐵2 ) + 𝑃(𝐴|𝐵3) ⋅ 𝑃(𝐵3 ) = 2 10 1 10 1 2 = ⋅ + ⋅ +0⋅ = 5 21 5 21 21 7 Sposób II (model klasyczny) Niech 𝐾 będzie zbiorem siedmiu kul, które znajdowały się w pojemniku. Przyjmijmy, że zdarzeniem elementarnym jest każdy ciąg (𝑥, 𝑦, 𝑧), którego wyrazami są trzy kule: 𝑥, 𝑦, 𝑧 ∈ 𝐾 , parami różne. Zdarzenia elementarne są jednakowo prawdopodobne (jest to model klasyczny). Wtedy |Ω| = 7 ⋅ 6 ⋅ 5 = 210 gdzie |Ω| oznacza liczbę elementów zbioru Ω (zbioru wszystkich zdarzeń elementarnych). Niech 𝐴 będzie zdarzeniem polegającym na tym, że trzecia z wylosowanych kul (𝑧) będzie czarna. Zdarzenie 𝐴 jest sumą parami rozłącznych zdarzeń: 𝐴1 – dwie wylosowane kule (𝑥 oraz 𝑦) będą białe, a trzecia kula (𝑧) będzie czarna, 𝐴2 – pierwsza kula (𝑥) będzie biała, a następne dwie (𝑦 oraz 𝑧) będą czarne, 𝐴3 – pierwsza kula (𝑥) będzie czarna, druga (𝑦) będzie biała, a trzecia kula (𝑧) będzie czarna. Ponieważ |𝐴1 | = 5 ∙ 4 ∙ 2 = 40, |𝐴2 | = 5 ∙ 2 ∙ 1 = 10, |𝐴3 | = 2 ∙ 5 ∙ 1 = 10 więc |𝐴| = |𝐴1 | + |𝐴2 | + |𝐴3 | = 60 Prawdopodobieństwo zdarzenia 𝐴 jest równe |𝐴| 60 2 𝑃(𝐴) = = = |Ω| 210 7 Sposób III (drzewo stochastyczne – 3 etapy) Rysujemy fragment drzewa stochastycznego rozważanego doświadczenia z uwzględnieniem wszystkich istotnych gałęzi. Symbol „𝑏” odpowiada wylosowaniu kuli białej, symbol „𝑐 ” – kuli czarnej. Po wylosowaniu dwóch kul czarnych nie możemy już wylosować kuli czarnej. Oznaczamy przez 𝐴 zdarzenie polegające na tym, że trzecia z wylosowanych kul jest czarna. 5 2 7 7 𝑏 𝑐 4 2 5 6 6 6 𝑏 𝑐 𝑏 𝑐 2 1 1 5 5 5 𝑐 𝑐 𝑐 Prawdopodobieństwo zdarzenia 𝐴 jest równe 5 4 2 5 2 1 2 5 1 2 𝑃(𝐴) = ∙ ∙ + ∙ ∙ + ∙ ∙ = 7 6 5 7 6 5 7 6 5 7 Sposób III (drzewo stochastyczne – 2 etapy) Rysujemy fragment drzewa stochastycznego rozważanego doświadczenia z uwzględnieniem wszystkich istotnych gałęzi. Symbol „𝑏” odpowiada kuli białej, symbol „𝑐 ” – kuli czarnej. Po wylosowaniu dwóch kul czarnych nie możemy już wylosować kuli czarnej. Oznaczamy przez 𝐴 zdarzenie polegające na tym, że kula wylosowana w drugim losowaniu jest czarna. 5 ( ) 5 2 2 ( )( ) 7 1 1 ( ) 7 2 ( ) 2 𝑏, 𝑏 𝑏, 𝑐 𝑐, 𝑐 2 1 5 5 𝑐 𝑐 Prawdopodobieństwo zdarzenia 𝐴 jest równe 5 5 ( ) 2 ( ) 1 2 𝑃(𝐴) = 27 ∙ + 27 ∙ = ( ) 5 ( ) 5 7 2 2

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: 3 pkt – zastosowanie poprawnej metody obliczenia prawdopodobieństwa i poprawny 2 wynik: . 7 2 pkt – zapisanie/obliczenie prawdopodobieństwa zdarzeń 𝐵1 , 𝐵2 , 𝐵3 oraz prawdopodobieństw warunkowych 𝑃(𝐴|𝐵1 ), 𝑃(𝐴|𝐵2 ), 𝑃(𝐴|𝐵3 ): (2) 5 5 (1) ⋅ (2 2 1) (2) 2 1 𝑃(𝐵1 ) = 7 i 𝑃(𝐵2 ) = 7 ,i 𝑃(𝐵3 ) = 7 ,i 𝑃(𝐴|𝐵1 ) = ,i 𝑃(𝐴|𝐵2 ) = , (2) (2) (2) 5 5 i 𝑃(𝐴|𝐵3 ) = 0 ALBO – zapisanie prawdopodobieństw na wszystkich odcinkach istotnych gałęzi drzewa, ALBO – zapisanie/obliczenie liczby wszystkich zdarzeń elementarnych oraz liczby wszystkich zdarzeń elementarnych sprzyjających zdarzeniu 𝐴, przy zastosowaniu klasycznej definicji prawdopodobieństwa: |Ω| = 7 ⋅ 6 ⋅ 5 oraz |𝐴| = 5 ⋅ 4 ⋅ 2 + 5 ⋅ 2 ⋅ 1 + 2 ⋅ 5 ⋅ 1 (lub |𝐴| = |𝐴1 | + |𝐴2 | + |𝐴3 | = 60). 1 pkt – opisanie zdarzeń losowych 𝐵1 , 𝐵2 , 𝐵3 i obliczenie ich prawdopodobieństw: (2) 5 5 (1) ⋅ (2 2 1) ( ) 𝑃(𝐵1 ) = 7 , 𝑃(𝐵2 ) = 7 , 𝑃(𝐵3 ) = 27 (2) (2) (2) ALBO – narysowanie drzewa stochastycznego doświadczenia i zapisanie prawdopodobieństw na gałęziach drzewa I etapu doświadczenia (dla drzewa dwuetapowego) lub I i II etapu (dla drzewa trzyetapowego), ALBO – obliczenie prawdopodobieństw wylosowania kuli czarnej na ostatnim etapie oraz 2 1 właściwe zinterpretowanie wcześniejszych etapów doświadczenia: , , 5 5 ALBO – zapisanie/obliczenie liczby wszystkich zdarzeń elementarnych lub liczby wszystkich zdarzeń elementarnych sprzyjających zdarzeniu 𝐴, przy zastosowaniu klasycznej definicji prawdopodobieństwa: |Ω| = 7 ⋅ 6 ⋅ 5 lub |𝐴| = 5 ⋅ 4 ⋅ 2 + 5 ⋅ 2 ⋅ 1 + 2 ⋅ 5 ⋅ 1 (lub |𝐴| = |𝐴1 | + |𝐴2 | + |𝐴3 | = 60). 0 pkt – rozwiązanie, w którym zastosowano nieprawidłową metodę, albo brak rozwiązania. Uwagi: 1. Jeżeli zdający, stosując twierdzenie o prawdopodobieństwie całkowitym, pominie składnik 𝑃(𝐵3 ) ⋅ 𝑃(𝐴|𝐵3), to może otrzymać 3 punkty za całe rozwiązanie. 2 2. Jeżeli zdający zapisze jedynie 𝑃(𝐴) = , to otrzymuje 1 punkt. 7 2 3. Jeżeli zdający zapisze 𝑃(𝐴) = i zapisze poprawny komentarz uzasadniający 7 otrzymany wynik, to otrzymuje 3 punkty.

Zadanie 93 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-660-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Funkcja f jest określona wzorem fx=3x2-2xx2+2x+8 dla każdej liczby rzeczywistej x. Punkt P=x0,3 należy do wykresu funkcji f. Oblicz x0 oraz wyznacz równanie stycznej do wykresu funkcji f w punkcie P.

Pokaż odpowiedź
Obliczamy odciętą 𝑥0 punktu 𝑃: 3𝑥02 − 2𝑥0 3= 2 𝑥0 + 2𝑥0 + 8 3𝑥0 2 + 6𝑥0 + 24 = 3𝑥0 2 − 2𝑥0 𝑥0 = −3 Wyznaczamy pochodną funkcji 𝑓 : (6𝑥 − 2)(𝑥 2 + 2𝑥 + 8) − (3𝑥 2 − 2𝑥)(2𝑥 + 2) 𝑓 ′ (𝑥) = (𝑥 2 + 2𝑥 + 8)2 ′ (𝑥) 8𝑥 2 + 48𝑥 − 16 𝑓 = 2 (𝑥 + 2𝑥 + 8)2 Wyznaczamy równanie kierunkowe 𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏 stycznej do wykresu funkcji 𝑓 w punkcie 𝑃. Obliczamy współczynnik kierunkowy 𝑎 w równaniu stycznej: 8 𝑎 = 𝑓 ′ (−3) = − 11 Obliczamy współczynnik 𝑏 w równaniu stycznej: 8 3=− ∙ (−3) + 𝑏 11 9 𝑏= 11 8 9 Styczna ma równanie 𝑦 = − 𝑥 + 11 . 11

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: 8 9 3 pkt – zastosowanie poprawnej metody i poprawny wynik: 𝑥0 = −3 oraz 𝑦 = − 𝑥 + 11 11 8 (lub 𝑦 = − (𝑥 + 3) + 3). 11 2 pkt – obliczenie odciętej punktu 𝑃 i wyznaczenie pochodnej funkcji 𝑓 : 𝑥0 = −3 oraz (6𝑥−2)⋅(𝑥2 +2𝑥+8)−(3𝑥2 −2𝑥)⋅(2𝑥+2) 𝑓 ′ (𝑥) = 2 . (𝑥2 +2𝑥+8) 1 pkt – obliczenie odciętej punktu 𝑃: 𝑥0 = −3 ALBO (6𝑥−2)⋅(𝑥2 +2𝑥+8)−(3𝑥2 −2𝑥)⋅(2𝑥+2) ′ (𝑥) – wyznaczenie pochodnej funkcji 𝑓 : 𝑓 = 2 . (𝑥2 +2𝑥+8) 0 pkt – rozwiązanie, w którym zastosowano niepoprawną metodę, albo brak rozwiązania. Uwaga: Jeżeli zdający błędnie stosuje wzór na pochodną ilorazu funkcji, to może otrzymać co najwyżej 1 punkt za całe rozwiązanie.

Zadanie 104 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-660-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Rozwiąż nierówność x2+4x+4<253-x2-6x+9 Wskazówka: skorzystaj z tego, że a2=a dla każdej liczby rzeczywistej a.

Pokaż odpowiedź
Sposób I Zauważamy, że √𝑥 2 + 4𝑥 + 4 = √(𝑥 + 2)2 = |𝑥 + 2| oraz √𝑥 2 − 6𝑥 + 9 = √(𝑥 − 3)2 = |𝑥 − 3|. 25 Zapisujemy nierówność √𝑥 2 + 4𝑥 + 4 < − √𝑥 2 − 6𝑥 + 9 w równoważnej postaci 3 25 |𝑥 + 2| < − |𝑥 − 3|. 3 Rozważamy trzy przypadki. Przypadek 1. (gdy 𝑥 ∈ (−∞, −2)) 25 11 W tym przypadku nierówność ma postać – 𝑥 − 2 < + 𝑥 − 3, czyli 𝑥 > − 3 . 3 11 Stąd otrzymujemy 𝑥 ∈ (− , −2). 3 Przypadek 2. (gdy 𝑥 ∈ ⟨−2, 3)) 25 W tym przypadku nierówność ma postać 𝑥 + 2 < + 𝑥 − 3. Otrzymujemy prawdziwą 3 25 nierówność 5 < , więc 𝑥 ∈ ⟨−2, 3). 3 Przypadek 3. (gdy 𝑥 ∈ ⟨3, +∞)) 25 14 W tym przypadku nierówność ma postać 𝑥 + 2 < − 𝑥 + 3, czyli 𝑥 < . Stąd 3 3 14 otrzymujemy 𝑥 ∈ ⟨3, ). 3 11 14 Ostatecznie rozwiązaniami danej nierówności są wszystkie liczby ze zbioru (− , ). 3 3 Sposób II (poprzez koniunkcję nierówności) Zauważamy, że √𝑥 2 + 4𝑥 + 4 = √(𝑥 + 2)2 = |𝑥 + 2| oraz √𝑥 2 − 6𝑥 + 9 = √(𝑥 − 3)2 = |𝑥 − 3|. 25 Zapisujemy nierówność √𝑥 2 + 4𝑥 + 4 < − √𝑥 2 − 6𝑥 + 9 w równoważnej postaci 3 25 |𝑥 + 2| < − |𝑥 − 3|. 3 Dla każdej liczby rzeczywistej 𝑥 i dla każdej liczby rzeczywistej 𝑎 prawdziwa jest równoważność: |𝑥| < 𝑎 wtedy i tylko wtedy, gdy 𝑥 < 𝑎 i 𝑥 > −𝑎. 25 Przekształcamy nierówność |𝑥 + 2| < − |𝑥 − 3| , korzystając z tej równoważności 3 dwukrotnie: 25 25 𝑥+2< − |𝑥 − 3| i 𝑥 + 2 > − ( − |𝑥 − 3|) 3 3 19 31 |𝑥 − 3| < − 𝑥 i |𝑥 − 3| < 𝑥 + 3 3 19 19 31 31 𝑥−3< − 𝑥 i 𝑥 − 3 > − ( − 𝑥) i 𝑥−3<𝑥+ i 𝑥 − 3 > − (𝑥 + ) 3 3 3 3 28 19 31 22 2𝑥 < i −3 >− i −3< i 2𝑥 > − 3 3 3 3 14 11 𝑥< i 𝑥∈ℝ i 𝑥∈ℝ i 𝑥>− 3 3 11 14 − <𝑥< 3 3 11 14 Ostatecznie rozwiązaniami danej nierówności są wszystkie liczby ze zbioru (− , ). 3 3

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: 11 14 4 pkt – zastosowanie poprawnej metody i poprawny wynik: 𝑥 ∈ (− , ). 3 3 3 pkt – rozwiązanie nierówności w dwóch spośród rozważanych przedziałów/przypadków (o ile rozpatruje nierówność w przedziałach/przypadkach, których suma jest równa ℝ/wyczerpujących zbiór ℝ) ALBO – zapisanie nierówności w postaci równoważnej koniunkcji dwóch nierówności: 25 25 𝑥 + 2 < 3 − |𝑥 − 3| i 𝑥 + 2 > − ( 3 − |𝑥 − 3|), a następnie w postaci równoważnej koniunkcji nierówności bez użycia symbolu wartości bezwzględnej: 19 19 31 31 𝑥 − 3 < 3 − 𝑥 i 𝑥 − 3 > − ( 3 − 𝑥) i 𝑥 − 3 < 𝑥 + 3 i 𝑥 − 3 > − (𝑥 + 3 ), ALBO – odczytanie z wykresów funkcji 𝑓 oraz 𝑔 pierwszych współrzędnych punktów ich 11 14 przecięcia: 𝑥 = − oraz 𝑥 = i sprawdzenie rachunkiem poprawności 3 3 odczytanych współrzędnych. 2 pkt – zastosowanie definicji wartości bezwzględnej lub własności wartości bezwzględnej i zapisanie danej nierówności odpowiednio w trzech przedziałach: (−∞, −2), ⟨−2, 3), ⟨3, +∞), lub w czterech przypadkach: 𝑥 + 2 < 0 i 𝑥 − 3 < 0, 𝑥 + 2 < 0 i 𝑥 − 3 ≥ 0, 𝑥 + 2 ≥ 0 i 𝑥 − 3 < 0, 𝑥 + 2 ≥ 0 i 𝑥 − 3 ≥ 0 (z dokładnością do domknięcia) ALBO – zapisanie nierówności w postaci równoważnej koniunkcji dwóch nierówności: 25 25 𝑥 + 2 < 3 − |𝑥 − 3| i 𝑥 + 2 > − ( 3 − |𝑥 − 3|), ALBO 25 – narysowanie wykresów funkcji 𝑓(𝑥) = |𝑥 + 2| oraz 𝑔(𝑥) = − |𝑥 − 3|. 3 25 1 pkt – przekształcenie danej nierówności do postaci |𝑥 + 2| < − |𝑥 − 3|. 3 0 pkt – rozwiązanie, w którym zastosowano niepoprawną metodę, albo brak rozwiązania. Uwagi: 1. Jeśli w rozwiązaniu algebraicznym zdający popełni błąd przy zapisie nierówności tylko w jednym z rozpatrywanych przypadków, ale konsekwentnie do popełnionego błędu rozwiąże zadanie do końca, to może uzyskać co najwyżej 2 punkty za całe rozwiązanie. 2. Jeśli w rozwiązaniu graficznym zdający popełni jeden błąd przy rysowaniu wykresu funkcji 25 𝑓(𝑥) = |𝑥 + 2| albo 𝑔(𝑥) = 3 − |𝑥 − 3|, ale otrzyma dwa punkty przecięcia i dalej konsekwentnie do popełnionego błędu rozwiąże zadanie do końca, to może uzyskać co najwyżej 2 punkty za całe rozwiązanie (za zapisanie wyrażeń w postaci |𝑥 + 2| oraz |𝑥 − 3| oraz konsekwentną interpretację zbioru rozwiązań). 11 14 3. Jeżeli zdający przy rozwiązaniu graficznym poda zbiór rozwiązań 𝑥 ∈ (− , ), ale nie 3 3 sprawdzi rachunkiem pierwszych współrzędnych punktów przecięcia wykresów funkcji 𝑓 i 𝑔, to może otrzymać co najwyżej 3 punkty za całe rozwiązanie.

Zadanie 114 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-660-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Określamy kwadraty K1, K2, K3, … następująco: – K1 jest kwadratem o boku długości a – K2 jest kwadratem, którego każdy wierzchołek leży na innym boku kwadratu K1 i dzieli ten bok w stosunku 1 :3 – K3 jest kwadratem, którego każdy wierzchołek leży na innym boku kwadratu K2 i dzieli ten bok w stosunku 1 :3 i ogólnie, dla każdej liczby naturalnej n≥2, – Kn jest kwadratem, którego każdy wierzchołek leży na innym boku kwadratu Kn-1 i dzieli ten bok w stosunku 1 :3. Obwody wszystkich kwadratów określonych powyżej tworzą nieskończony ciąg geometryczny. Na rysunku przedstawiono kilka początkowych kwadratów utworzonych w sposób opisany powyżej. Oblicz sumę wszystkich wyrazów tego nieskończonego ciągu. 3746562230a a 0a a

Pokaż odpowiedź
Oznaczmy przez 𝑎𝑖 długość boku kwadratu 𝐾𝑖 , natomiast przez 𝐿𝑖 – obwód kwadratu 𝐾𝑖 (dla 𝑖 = 1, 2, 3, …). Niech 𝐿 oznacza sumę obwodów wszystkich rozważanych kwadratów. Obliczamy długości boków kolejnych kwadratów: 𝑎1 = 𝑎 1 2 3 2 √10 𝑎2 = √( 𝑎) + ( 𝑎) = 𝑎 4 4 4 Analogicznie √10 √10 √10 5 𝑎3 = 𝑎2 = ∙ 𝑎= 𝑎 4 4 4 8 5√10 𝑎4 = 𝑎 32 i tak dalej. Stąd √10 5 √10 5 𝐿 = 𝐿1 + 𝐿2 + 𝐿3 + … = 4𝑎 + 4 ∙ 𝑎 + 4 ∙ 𝑎 + … = 4𝑎 (1 + + + …) 4 8 4 8 Zauważamy, że wyrażenie w nawiasie jest sumą szeregu geometrycznego, gdzie 𝑎1 = 1 √10 i 𝑞= . 4 √10 Ponieważ |𝑞| = < 1, zatem spełnione są założenia twierdzenia o istnieniu sumy 4 nieskończonego szeregu geometrycznego. 1 4𝑎 8⋅(4+√10)𝑎 Zatem 𝐿 = 4𝑎 ∙ = = . 1− 10 1− 10 √ √ 3 4 4

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: 4𝑎 4 pkt – zastosowanie poprawnej metody i poprawny wynik: 𝐿 = 1− 10 √ 4 8⋅(4+√10)𝑎 (lub 𝐿 = ). 3 √10 5 3 pkt – zapisanie: 𝐿 = 4𝑎 (1 + + 8 + … ). 4 √10 2 pkt – obliczenie ilorazu ciągu: 𝑞 = . 4 √10 1 pkt – obliczenie długości boku drugiego kwadratu: 𝑎2 = 𝑎. 4 0 pkt – rozwiązanie, w którym zastosowano niepoprawną metodę, albo brak rozwiązania. Uwagi: 1. Jeżeli zdający obliczy tylko sumę długości boków (po jednym z każdego kwadratu), to może otrzymać co najwyżej 3 punkty za całe rozwiązanie. 2. Jeżeli zdający błędnie ustala stosunek podziału długości boku kwadratu i rozwiązuje zadanie konsekwentnie do końca, to może otrzymać co najwyżej 2 punkty za całe rozwiązanie (za obliczenie ilorazu 𝑞 ciągu, o ile 𝑞 ∈ (0, 1), oraz za konsekwentne obliczenie sumy obwodów wszystkich kwadratów). 3. Jeżeli zdający przyjmuje do obliczeń konkretną długość boku kwadratu 𝐾1 i rozwiązuje zadanie konsekwentnie do końca, to otrzymuje 2 punkty za całe rozwiązanie. 4. Jeżeli zdający popełni błąd rachunkowy i otrzyma iloraz 𝑞 ciągu, który jest liczbą spoza przedziału (0, 1), to może otrzymać co najwyżej 1 punkt za całe rozwiązanie (za poprawne obliczenie 𝑎2 ).

Zadanie 124 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-660-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Rozwiąż równanie 3sin2x-sin22x=0 w przedziale π, 2π.

Pokaż odpowiedź
Sposób I Przekształcamy równanie równoważnie, korzystając ze wzoru na sinus podwojonego kąta, i otrzymujemy: 3 sin2 𝑥 − 4 sin2 𝑥 ∙ cos2 𝑥 = 0 sin2 𝑥 (3 − 4 cos2 𝑥) = 0 sin2 𝑥 = 0 lub 3 − 4 cos2 𝑥 = 0 3 sin 𝑥 = 0 lub cos 2 𝑥 = 4 √3 √3 sin 𝑥 = 0 lub cos 𝑥 = lub cos 𝑥 = − 2 2 Równanie sin 𝑥 = 0 ma w przedziale 〈𝜋, 2𝜋〉 dwa rozwiązania: 𝜋 oraz 2𝜋. √3 11𝜋 Równanie cos 𝑥 = ma w przedziale 〈𝜋, 2𝜋〉 jedno rozwiązanie: . 2 6 √3 7𝜋 Równanie cos 𝑥 = − ma w przedziale 〈𝜋, 2𝜋〉 jedno rozwiązanie: . 2 6 2 2 Zatem równanie 3 sin 𝑥 − sin 2𝑥 = 0 ma w przedziale 〈𝜋, 2𝜋〉 cztery rozwiązania: 7𝜋 11𝜋 𝜋, 6 , 6 , 2𝜋. Sposób II Przekształcamy równanie równoważnie, korzystając ze wzoru na sinus podwojonego kąta, i otrzymujemy: 3 sin2 𝑥 = sin2 2𝑥 √3|sin 𝑥| = |sin 2𝑥| √3 ⋅ |sin 𝑥| = 2 ⋅ |sin 𝑥| ⋅ |cos 𝑥| |sin 𝑥| ⋅ (√3 − 2|cos 𝑥|) = 0 |sin 𝑥| = 0 lub √3 − 2|cos 𝑥| = 0 √3 sin 𝑥 = 0 lub |cos 𝑥| = 2 Równanie sin 𝑥 = 0 ma w przedziale 〈𝜋, 2𝜋〉 dwa rozwiązania: 𝜋 oraz 2𝜋. √3 7𝜋 11𝜋 Równanie | cos 𝑥 | = ma w przedziale 〈𝜋, 2𝜋〉 dwa rozwiązania: oraz . 2 6 6 Zatem równanie 3 sin2 𝑥 − sin2 2𝑥 = 0 ma w przedziale 〈𝜋, 2𝜋〉 cztery rozwiązania: 7𝜋 11𝜋 𝜋, 6 , 6 , 2𝜋.

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: 7𝜋 11𝜋 4 pkt – poprawna metoda rozwiązania równania i poprawny wynik: 𝜋, , , 2𝜋. 6 6 3 pkt – przekształcenie równania 3 sin2 𝑥 − sin2 2𝑥 = 0 do alternatywy równań trygonometrycznych i rozwiązanie dwóch z otrzymanych równań w zbiorze ℝ lub jednego z nich w przedziale 〈𝜋, 2𝜋〉. 2 pkt – zapisanie alternatywy równań: sin2 𝑥 = 0 lub 3 − 4 cos 2 𝑥 = 0 ALBO – zapisanie alternatywy równań: sin2 𝑥 = 0 lub 4 sin2 𝑥 − 1 = 0, ALBO – zapisanie alternatywy równań: √3 sin 𝑥 − 2sin 𝑥 cos 𝑥 = 0 lub √3 sin 𝑥 + 2sin 𝑥 cos 𝑥 = 0, ALBO – zapisanie i rozwiązanie równania kwadratowego z niewiadomą 𝑡 = cos 2 𝑥 (np. 3 4𝑡 2 − 7𝑡 + 3 = 0 i 𝑡 = 1 oraz 𝑡 = 4 ), ALBO – zapisanie i rozwiązanie równania kwadratowego z niewiadomą 𝑡 = sin2 𝑥 (np. 1 4𝑡 2 − 𝑡 = 0 i 𝑡 = 0 oraz 𝑡 = 4 ), ALBO – zapisanie alternatywy równań: |sin 𝑥| = 0 lub √3 − 2|cos 𝑥| = 0. 1 pkt – przekształcenie równania 3 sin2 𝑥 − sin2 2𝑥 = 0 do jednej z poniższych postaci: sin2 𝑥 (3 − 4 cos2 𝑥) = 0 lub sin2 𝑥 (4 sin2 𝑥 − 1) = 0, lub 4 cos 4 𝑥 − 7 cos 2 𝑥 + 3 = 0, lub 4 sin4 𝑥 − sin2 𝑥 = 0, lub (√3 sin 𝑥 − sin 2𝑥)(√3 sin 𝑥 + sin 2𝑥) = 0, lub |√3 sin 𝑥| = |sin 2𝑥|. 0 pkt – rozwiązanie, w którym zastosowano nieprawidłową metodę, albo brak rozwiązania. Uwagi: 1. Jeżeli jedynym błędem zdającego jest: – podzielenie obu stron równania przez sin 𝑥 (bez stosownego założenia) – zastosowania niepoprawnej zależności √𝑎2 = 𝑎 – zastosowania niepoprawnej zależności √𝑎2 − 𝑏 2 = 𝑎 − 𝑏 i zdający konsekwentnie rozwiąże zadanie do końca, to może uzyskać co najwyżej 2 punkty za całe rozwiązanie (o ile nie nabył praw do innej punktacji). 2. Jeżeli zdający, przekształcając lewą stronę równania, zapisze ją w postaci sin 𝑥 ⋅ (3 − 4 cos 2 𝑥) lub sin 𝑥 ⋅ (√3 − 2 cos 𝑥)(√3 + 2 cos 𝑥), to może otrzymać co najwyżej 3 punkty za całe rozwiązanie.

Zadanie 134 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-660-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Czworokąt ABCD, w którym BC=4 i CD=5, jest opisany na okręgu. Przekątna AC tego czworokąta tworzy z bokiem BC kąt o mierze 60°, natomiast z bokiem AB – kąt ostry, którego sinus jest równy 14 (jak na rysunku). -72944210847A B C D 4 5 00A B C D 4 5 Oblicz obwód czworokąta ABCD.

Pokaż odpowiedź
5 𝐶 Sposób I 𝐷 Oznaczmy 𝛼 = |∡𝐵𝐴𝐶|. Zgodnie z warunkami zadania 60° 1 sin 𝛼 = 4 . 4 Obliczamy długość 𝑎 boku 𝐴𝐵 . Korzystamy 𝑆 z twierdzenia sinusów w trójkącie 𝐴𝐵𝐶 i otrzymujemy |𝐴𝐵| |𝐵𝐶| = 𝐵 sin 60° sin 𝛼 |𝐴𝐵| 4 = 1 √3 2 4 𝛼 Stąd |𝐴𝐵 | = 8√3. 𝐴 Ponieważ w czworokąt 𝐴𝐵𝐶𝐷 można wpisać okrąg, więc prawdziwa jest zależność |𝐴𝐵| + |𝐶𝐷| = |𝐵𝐶| + |𝐴𝐷| Zatem obwód 𝑂𝑏𝐴𝐵𝐶𝐷 czworokąta jest równy 𝑂𝑏𝐴𝐵𝐶𝐷 = 2 ⋅ (|𝐴𝐵| + |𝐶𝐷|) = 16√3 + 10 Sposób II Zauważmy, że pole trójkąta 𝐴𝐵𝐶 można obliczyć na dwa sposoby: 1 1 √3 𝑃= ⋅ |𝐵𝐶| ⋅ |𝐴𝐶| ⋅ sin 60° = ⋅ 4 ⋅ |𝐴𝐶| ⋅ 2 2 2 1 1 𝑃= ⋅ |𝐴𝐶| ⋅ |𝐴𝐵| ⋅ 2 4 Stąd |𝐴𝐵| = 8√3. Ponieważ w czworokąt 𝐴𝐵𝐶𝐷 można wpisać okrąg, więc prawdziwa jest zależność |𝐴𝐵| + |𝐶𝐷| = |𝐵𝐶| + |𝐴𝐷| Zatem obwód 𝑂𝑏𝐴𝐵𝐶𝐷 czworokąta jest równy 𝑂𝑏𝐴𝐵𝐶𝐷 = 2 ⋅ (|𝐴𝐵| + |𝐶𝐷|) = 16√3 + 10 5 𝐶 Sposób III 𝐷 Oznaczmy 𝛼 = |∡𝐵𝐴𝐶|. Zgodnie z warunkami zadania 60° 1 sin 𝛼 = 4 . Obliczamy długość 𝑎 boku 𝐴𝐵 . 𝐸 4 Prowadzimy wysokość 𝐵𝐸 trójkąta 𝐴𝐵𝐶 . 𝑆 Trójkąt prostokątny 𝐵𝐶𝐸 ma kąty ostre 30° i 60°, więc jest „połową” trójkąta równobocznego o boku długości 4. Zatem 𝐵 𝑎 Strona 30 z 45 𝛼 𝐴 4√3 |𝐸𝐵| = = 2√3 2 Z definicji sinusa w trójkącie prostokątnym 𝐴𝐵𝐸 otrzymujemy |𝐸𝐵| sin 𝛼 = |𝐴𝐵| czyli 1 2√3 = 4 |𝐴𝐵| Stąd |𝐴𝐵| = 8√3. Czworokąt 𝐴𝐵𝐶𝐷 jest opisany na okręgu, więc |𝐴𝐵| + |𝐶𝐷| = |𝐵𝐶| + |𝐴𝐷|. Zatem obwód 𝑂𝑏𝐴𝐵𝐶𝐷 czworokąta jest równy 𝑂𝑏𝐴𝐵𝐶𝐷 = 2 ⋅ (|𝐴𝐵| + |𝐶𝐷|) = 16√3 + 10

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: 4 pkt – zastosowanie poprawnej metody i poprawny wynik: 16√3 + 10. 3 pkt – obliczenie długości boku 𝐴𝐵 : |𝐴𝐵| = 8√3 i zapisanie 𝑂𝑏𝐴𝐵𝐶𝐷 = 2 ⋅ (|𝐴𝐵| + |𝐶𝐷|) ALBO – obliczenie długości boku 𝐴𝐵 : |𝐴𝐵| = 8√3 i zapisanie równania 8√3 + 5 = 4 + |𝐴𝐷|. 2 pkt – obliczenie długości boku 𝐴𝐵 : 8√3 ALBO – zapisanie równości 1) i 3) określonych w kryterium oceniania za 1 punkt, ALBO – zapisanie równości 2) i 3) określonych w kryterium oceniania za 1 punkt, ALBO – zapisanie równości 1) i 4) określonych w kryterium oceniania za 1 punkt. 1 pkt – zapisanie jednej z poniższych równości 1)- 4): |𝐴𝐵| 4 1 2 √3 1) √ = 1 lub = , 3 4 |𝐴𝐵| 2 4 1 √3 1 1 2) ⋅ 4 ⋅ |𝐴𝐶| ⋅ = ⋅ |𝐴𝐶| ⋅ |𝐴𝐵| ⋅ , 2 2 2 4 3) 𝑂𝑏𝐴𝐵𝐶𝐷 = 2 ⋅ (|𝐴𝐵| + |𝐶𝐷|), 4) |𝐴𝐵| + 5 = 4 + |𝐴𝐷| ALBO – zapisanie równania z jedną niewiadomą 𝑥 (długością boku 𝐴𝐵 ), np. 2 𝑥√15 𝑥√15 𝑥 2 = 16 + (2 + ) − 4 (2 + ), 4 4 2 √15 √15 √15 16 = (2 + 𝑥) + 𝑥 2 − ⋅ (2 + 𝑥) 𝑥 4 2 4 (z twierdzenia cosinusów dla trójkąta 𝐴𝐵𝐶 i dwóch kątów tego trójkąta). 0 pkt – rozwiązanie, w którym zastosowano niepoprawną metodę, albo brak rozwiązania.

Zadanie 144 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-660-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Dany jest sześcian ABCDEFGH o krawędzi długości 6. Punkt S jest punktem przecięcia przekątnych AH i DE ściany bocznej ADHE. Oblicz wysokość trójkąta SBH poprowadzoną z punktu S na bok BH tego trójkąta. 41275200025A B H G S 6 A B H G S 6 Wskazówka: rysunek przedstawia przekrój ABGH sześcianu ABCDEFGH.

Pokaż odpowiedź
Przyjmijmy oznaczenia jak na rysunku: 𝑆 – środek odcinka 𝐴𝐻 , 𝐸 𝐹 𝑅 – środek odcinka 𝐵𝐻, 𝑃 𝑃 – spodek wysokości trójkąta 𝑆𝐵𝐻 poprowadzonej 𝑆 𝑅 z punktu 𝑆 na bok 𝐵𝐻. 𝐷 𝐶 𝐴 6 𝐵 Sposób I Obliczamy |𝐴𝐻| = 6√2, |𝐵𝐻| = 6√3. 𝐻 Trójkąty 𝐴𝐻𝐵 i 𝑃𝐻𝑆 są podobne (cecha kkk), więc |𝑆𝑃| |𝑆𝐻| 𝑃 = |𝐴𝐵| |𝐵𝐻| 𝑆 |𝑆𝑃| 3√2 = 6 6√3 |𝑆𝑃| = √6 𝐴 6 𝐵

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: 4 pkt – zastosowanie poprawnej metody i poprawny wynik: √6. 3 pkt – zapisanie równania z jedną niewiadomą (długością odcinka 𝑆𝑃), np.: |𝑆𝑃| 3√2 = (z podobieństwa trójkątów 𝑃𝐻𝑆 i 𝐴𝐻𝐵, sposób I), 6 6√3 1 1 18√2 = 2 ⋅ 3√2 ⋅ 6 + 2 ⋅ 6√3 ⋅ |𝑆𝑃| (z równości pól 𝑃𝐻𝐴𝐵 = 𝑃𝐵𝐴𝑆 + 𝑃𝐻𝑆𝐵 ), 1 1 1 9√2 = 2 ⋅ 6√3 ⋅ |𝑆𝑃| (z równości 𝑃𝐻𝑆𝐵 = 2 ⋅ |𝐻𝑆| ⋅ |𝐴𝐵| = 2 ⋅ |𝐻𝐵| ⋅ |𝑆𝑃|, sposób II), ALBO 9√2 – obliczenie pola trójkąta 𝐻𝑆𝑅 oraz długości odcinka 𝐻𝑅: 𝑃∆𝐻𝑆𝑅 = oraz 2 |𝐻𝑅| = 3√3, ALBO – obliczenie długości odcinków 𝐻𝑃 i 𝐻𝑆: |𝐻𝑃| = 2√3 i |𝐻𝑆| = 3√2, ALBO – obliczenie długości odcinków 𝐻𝑃 oraz cosinusa/tangensa kąta 𝑆𝐻𝑃: |𝐻𝑃| = 2√3 √6 √2 i cos ∡𝑆𝐻𝑃 = (tg ∡𝑆𝐻𝑃 = ), 3 2 ALBO – obliczenie długości 𝐴𝐾 : 𝐴𝐾 = 2√6. 2 pkt – obliczenie długości boków trójkąta 𝐻𝑆𝐵: |𝐻𝑆| = 3√2, |𝐻𝐵| = 6√3, |𝑆𝐵| = 3√6 ALBO – zapisanie proporcji wynikającej z podobieństwa dwóch trójkątów prostokątnych, przy czym jednym z nich jest trójkąt 𝐻𝑆𝑃, ALBO – obliczenie/zapisanie długości odcinków 𝐵𝐻 oraz 𝑆𝑅 : |𝐵𝐻| = 6√3 oraz |𝑆𝑅| = 3, ALBO √6 – obliczenie wartości funkcji trygonometrycznej kąta 𝑆𝐻𝑅: np. cos ∡𝑆𝐻𝑅 = , 3 √3 √2 sin ∡𝑆𝐻𝑅 = 3 , tg ∡𝑆𝐻𝑅 = 2 , ALBO – obliczenie pola trójkąta 𝐻𝐴𝐵: 𝑃𝛥𝐻𝐴𝐵 = 18√2, ALBO 1 – obliczenie długości odcinka 𝑆𝐵 i sinusa kąta 𝑆𝐵𝐻: |𝑆𝐵| = 3√6 i sin ∡𝑆𝐵𝐻 = , 3 ALBO – zapisanie pola trójkąta 𝐻𝐴𝐵 jako sumy pól trójkątów 𝑆𝐴𝐵 oraz 𝐻𝑆𝐵 i zapisanie 1 1 𝑃𝐻𝑆𝐵 = 2 ⋅ |𝐻𝐵| ⋅ |𝑆𝑃| (lub 𝑃𝐻𝑆𝐵 = 2 ⋅ 𝑃𝐻𝐴𝐵 ), ALBO 1 – zapisanie pola trójkąta 𝐻𝑆𝐵 na dwa sposoby: 𝑃𝐻𝑆𝐵 = ⋅ |𝐻𝑆| ⋅ |𝐴𝐵| oraz 2 1 𝑃𝐻𝑆𝐵 = 2 ⋅ |𝐻𝐵| ⋅ |𝑆𝑃|, ALBO – obliczenie pola trójkąta 𝐻𝑆𝐵: 𝑃𝐻𝑆𝐵 = 9√2. 1 pkt – obliczenie/zapisanie długości jednego z odcinków 𝐵𝐻, 𝑆𝑅, 𝐻𝑆 albo 𝐵𝑆: |𝐵𝐻| = 6√3, |𝑆𝑅| = 3, |𝐻𝑆| = 3√2, |𝐵𝑆| = 3√6. 0 pkt – rozwiązanie, w którym zastosowano niepoprawną metodę, albo brak rozwiązania. Uwagi: 1. Jeżeli jedynym błędem zdającego jest: a) zastosowanie niepoprawnej definicji jednej funkcji trygonometrycznej b) błędne zastosowanie twierdzenia Pitagorasa c) zastosowanie niepoprawnej tożsamości √𝑥 2 + 𝑦 2 = 𝑥 + 𝑦 d) błędne zastosowanie twierdzenia cosinusów lub sinusów e) błędne zastosowanie wzoru Herona to zdający może otrzymać co najwyżej 2 punkty za całe rozwiązanie. 1 2. Jeżeli zdający korzysta ze związku |𝐻𝑃| = ⋅ |𝐻𝐵| (gdzie 𝑃 jest spodkiem wysokości 3 poprowadzonej z wierzchołka 𝑆 na podstawę 𝐻𝐵 trójkąta 𝐻𝑆𝐵) i nie uzasadni jego prawdziwości, to może otrzymać co najwyżej 2 punkty za całe rozwiązanie. 𝐻 𝐺

Zadanie 155 punktówOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-660-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Wyznacz wszystkie wartości parametru m≠2, dla których równanie x2+4x-m-3m-2=0 ma dwa różne rozwiązania rzeczywiste x1, x2 spełniające warunek x13+x23>-28.

Pokaż odpowiedź
I etap 𝑚−3 Trójmian kwadratowy 𝑥 2 + 4𝑥 − , gdzie 𝑚 ≠ 2, ma dwa różne pierwiastki rzeczywiste 𝑚−2 wtedy i tylko wtedy, gdy wyróżnik tego trójmianu jest dodatni. Rozwiązujemy warunek ∆> 0: 𝑚−3 42 − 4 ∙ (− )>0 𝑚−2 20𝑚 − 44 >0 𝑚−2 (20𝑚 − 44) ⋅ (𝑚 − 2) > 0 11 20 (𝑚 − ) ⋅ (𝑚 − 2) > 0 5 11 𝑚 ∈ (−∞, 2) ∪ ( , +∞) 5 II etap Sposób I Wyznaczamy wszystkie wartości parametru 𝑚 ≠ 2, dla których jest spełniony warunek 𝑥13 + 𝑥23 > −28, korzystając ze wzorów Viète’a: (𝑥1 + 𝑥2 )3 − 3𝑥1 𝑥2 (𝑥1 + 𝑥2 ) > −28 𝑚−3 −64 − 3 ∙ (− ) ∙ (−4) > −28 𝑚−2 𝑚−3 < −3 𝑚−2 (4𝑚 − 9)(𝑚 − 2) < 0 9 𝑚 ∈ (2, ) 4 Sposób II 𝑚−3 Wyznaczamy pierwiastki 𝑥1 , 𝑥2 trójmianu kwadratowego 𝑥 2 + 4𝑥 − : 𝑚−2 20𝑚−44 −4 − √ 𝑚−2 5𝑚 − 11 𝑥1 = = −2 − √ 2⋅1 𝑚−2 20𝑚−44 −4 + √ 𝑚−2 5𝑚 − 11 𝑥2 = = −2 + √ 2⋅1 𝑚−2 Nierówność 𝑥13 + 𝑥23 > −28 możemy więc zapisać w postaci 3 3 5𝑚 − 11 5𝑚 − 11 (−2 − √ ) + (−2 + √ ) > −28 𝑚−2 𝑚−2 5𝑚−11 Oznaczmy √ przez 𝑝. Wtedy 𝑚−2 (−2 − 𝑝)3 + (−2 + 𝑝)3 > −28 Korzystając ze wzoru na sześcian różnicy i sześcian sumy, otrzymujemy dalej (−8 − 12𝑝 − 6𝑝2 − 𝑝3 ) + (−8 + 12𝑝 − 6𝑝2 + 𝑝3 ) > −28 −12𝑝2 − 16 > −28 12𝑝2 − 12 < 0 𝑝2 − 1 < 0 Zatem 2 5𝑚 − 11 (√ ) −1<0 𝑚−2 5𝑚 − 11 −1<0 𝑚−2 5𝑚 − 11 − 𝑚 + 2 <0 𝑚−2 4𝑚 − 9 <0 𝑚−2 (4𝑚 − 9)(𝑚 − 2) < 0 9 𝑚 ∈ (2, ) 4

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: Rozwiązanie zadania składa się z trzech etapów. Pierwszy etap polega na rozwiązaniu nierówności ∆> 0. Za poprawne wykonanie tego etapu zdający otrzymuje 1 punkt. 11 1 pkt – poprawne rozwiązanie nierówności ∆> 0: 𝑚 ∈ (−∞, 2) ∪ ( , +∞). 5 0 pkt – rozwiązanie, w którym zastosowano niepoprawną metodę, albo brak rozwiązania. Uwaga: Jeżeli zdający rozwiązuje warunek ∆≥ 0, to za tę część rozwiązania otrzymuje 0 punktów. Drugi etap polega na wyznaczeniu tych wartości parametru 𝑚, dla których jest spełniony warunek 𝑥13 + 𝑥23 > −28. Za poprawne wykonanie tego etapu zdający otrzymuje 3 punkty. Podział punktów za drugi etap rozwiązania: 3 pkt – rozwiązanie nierówności z jedną niewiadomą 𝑚, wynikającej z warunku 9 𝑥13 + 𝑥23 > −28: 𝑚 ∈ (2, 4). 2 pkt – zapisanie nierówności z jedną niewiadomą 𝑚, wynikającej z warunku 𝑚−3 𝑥13 + 𝑥23 > −28, np. −64 − 3 ∙ (− 𝑚−2) ∙ (−4) > −28 ALBO 3 3 5𝑚−11 5𝑚−11 – zapisanie nierówności (−2 − √ ) + (−2 + √ 𝑚−2 ) > −28 i poprawne 𝑚−2 zastosowanie wzoru skróconego mnożenia na sześcian sumy/różnicy do co najmniej 3 3 5𝑚−11 5𝑚−11 jednego ze składników sumy (−2 − √ ) + (−2 + √ 𝑚−2 ) . 𝑚−2 1 pkt – przekształcenie nierówności 𝑥13 + 𝑥23 > −28 do postaci pozwalającej na bezpośrednie zastosowanie wzorów Viète’a, np. (𝑥1 + 𝑥2 )3 − 3𝑥1 𝑥2 (𝑥1 + 𝑥2 ) > −28 ALBO 𝑚−3 – wyznaczenie pierwiastków trójmianu kwadratowego 𝑥 2 + 4𝑥 − w zależności 𝑚−2 −4−√20𝑚−44 𝑚−2 −4+√20𝑚−44 𝑚−2 od 𝑚: 𝑥1 = , 𝑥2 = . 2⋅1 2⋅1 0 pkt – rozwiązanie, w którym zastosowano niepoprawną metodę, albo brak rozwiązania. Trzeci etap polega na wyznaczeniu wszystkich wartości parametru 𝑚, które spełniają 11 9 jednocześnie dwa warunki: Δ > 0 i 𝑥13 + 𝑥23 > −28: 𝑚 ∈ ( , ). 5 4 Za poprawne wykonanie tego etapu zdający otrzymuje 1 punkt. 1 pkt – poprawne wyznaczenie wszystkich wartości parametru 𝑚, które spełniają 11 9 jednocześnie warunki Δ > 0 i 𝑥13 + 𝑥23 > −28: 𝑚 ∈ ( , ). 5 4 0 pkt – rozwiązanie, w którym zastosowano niepoprawną metodę, albo brak rozwiązania. Uwagi: 1. Jeżeli zdający popełni w I i/lub II etapie jedynie błędy rachunkowe i otrzyma zbiory rozwiązań z I i II etapu, które nie są rozłączne i żaden z nich nie jest zbiorem liczb rzeczywistych, a następnie poprawnie wyznaczy część wspólną zbiorów rozwiązań z etapów I i II, to za III etap otrzymuje 1 punkt. 𝑚−3 2. Jeżeli zdający w II etapie rozwiązania popełni błąd i przyjmie, że 𝑥1 + 𝑥2 = ± lub 𝑚−2 𝑥1 ⋅ 𝑥2 = ± 4, to za II etap może otrzymać co najwyżej 1 punkt, a za III etap otrzymuje 0 punktów. 3. Jeżeli zdający w II etapie rozwiązania popełni błąd, który nie jest rachunkowy (np. pominie istotne nawiasy przy przekształcaniu nierówności 𝑥13 + 𝑥23 > −28 do postaci pozwalającej na bezpośrednie zastosowanie wzorów Viète’a, albo przyjmie, że 𝑥13 + 𝑥23 = (𝑥1 + 𝑥2 )[(𝑥1 + 𝑥2 )2 − 𝑥1 ⋅ 𝑥2 ], i konsekwentnie do popełnionego błędu doprowadzi rozwiązanie II etapu zadania do końca, to może uzyskać co najwyżej 1 punkt za II etap.

Zadanie 167 punktówOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-660-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Rozważamy trójkąty ABC, w których A=0, 0, B=m,0, gdzie m∈(4,+∞), a wierzchołek C leży na prostej o równaniu y=-2x. Na boku BC tego trójkąta leży punkt D=3, 2. a) Wykaż, że dla m∈(4,+∞) pole P trójkąta ABC, jako funkcja zmiennej m, wyraża się wzorem Pm=m2m-4 b) Oblicz tę wartość m, dla której funkcja P osiąga wartość najmniejszą. Wyznacz równanie prostej BC, przy której funkcja P osiąga tę najmniejszą wartość. Koniec Formuła 2015 Formuła 2015 Formuła 2015

Pokaż odpowiedź
a) Sposób I 2−0 2 Wyznaczamy współczynnik kierunkowy prostej 𝐵𝐷 : 𝑎𝐵𝐷 = = . 3−𝑚 3−𝑚 2 Prosta 𝐵𝐷 ma równanie 𝑦 = ⋅ (𝑥 − 𝑚). 3−𝑚 Wyznaczamy współrzędne wierzchołka 𝐶 = (𝑥𝐶 , 𝑦𝐶 ), rozwiązując układ równań 2 𝑦 = 3−𝑚 ⋅ (𝑥 − 𝑚) i 𝑦 = −2𝑥. Stąd, dla 𝑚 > 4, otrzymujemy 2 ⋅ (𝑥𝐶 − 𝑚) = −2𝑥𝐶 3−𝑚 2 2𝑚 ( + 2) 𝑥𝐶 = 3−𝑚 3−𝑚 8 − 2𝑚 2𝑚 ⋅ 𝑥𝐶 = 3−𝑚 3−𝑚 4−𝑚 𝑚 ⋅ 𝑥𝐶 = 3−𝑚 3−𝑚 𝑚 𝑥𝐶 = 4−𝑚 𝑚 2𝑚 𝑚 2𝑚 Wtedy 𝑦𝐶 = −2 ∙ = . Zatem 𝐶 = ( , ). 4−𝑚 𝑚−4 4−𝑚 𝑚−4 Podstawa 𝐴𝐵 trójkąta 𝐴𝐵𝐶 ma długość |𝑚|. Wysokość trójkąta 𝐴𝐵𝐶 opuszczona 2𝑚 z wierzchołka 𝐶 jest równa | |. Zatem pole 𝑃 tego trójkąta, jako funkcja zmiennej 𝑚, 𝑚−4 jest określone wzorem 1 2𝑚 𝑃(𝑚) = ∙ |𝑚| ⋅ | | 2 𝑚−4 𝑚2 Ponieważ 𝑚 > 4, więc 𝑃(𝑚) = . 𝑚−4 Sposób II 2−0 2 Wyznaczamy współczynnik kierunkowy prostej 𝐵𝐷 : 𝑎𝐵𝐷 = = . 3−𝑚 3−𝑚 Punkt 𝐶 leży na prostej 𝑦 = −2𝑥 , zatem ma współrzędne (𝑥𝐶 , −2𝑥𝐶 ). −2𝑥𝐶−0 2𝑥 Wyznaczamy współczynnik kierunkowy prostej 𝐵𝐶 : 𝑎𝐵𝐶 = = 𝑚−𝑥𝐶 . 𝑥𝐶−𝑚 𝐶 Ponieważ 𝑎𝐵𝐷 = 𝑎𝐵𝐶 , więc dla 𝑚 > 4 otrzymujemy 2 2𝑥𝐶 = 3 − 𝑚 𝑚 − 𝑥𝐶 Stąd 𝑚 𝑥𝐶 = 4−𝑚 𝑚 2𝑚 𝑚 2𝑚 Wtedy −2𝑥𝐶 = −2 ∙ = . Zatem 𝐶 = ( , ). 4−𝑚 𝑚−4 4−𝑚 𝑚−4 Podstawa 𝐴𝐵 trójkąta 𝐴𝐵𝐶 ma długość |𝑚|. Wysokość trójkąta 𝐴𝐵𝐶 opuszczona 2𝑚 z wierzchołka 𝐶 jest równa | |. Zatem pole 𝑃 tego trójkąta, jako funkcja zmiennej 𝑚, 𝑚−4 jest określone wzorem 1 2𝑚 𝑃(𝑚) = ∙ |𝑚| ⋅ | | 2 𝑚−4 𝑚2 Ponieważ 𝑚 > 4, więc 𝑃(𝑚) = . 𝑚−4 b) Sposób I Wyznaczamy pochodną funkcji 𝑃: ′ (𝑚) 2𝑚(𝑚 − 4) − 𝑚2 ∙ 1 𝑚2 − 8𝑚 𝑚(𝑚 − 8) 𝑃 = = = (𝑚 − 4)2 (𝑚 − 4)2 (𝑚 − 4)2 Obliczamy miejsca zerowe pochodnej funkcji 𝑃: 𝑃′ (𝑚) = 0 i 𝑚 ∈ (4, +∞) 𝑚(𝑚 − 8) = 0 i 𝑚 ∈ (4, +∞) (𝑚 − 4)2 𝑚(𝑚 − 8) = 0 i 𝑚 ∈ (4, +∞) 𝑚=8 Ponieważ 𝑃′ (𝑚) > 0 dla 𝑚 ∈ (8, +∞) oraz 𝑃′ (𝑚) < 0 dla 𝑚 ∈ (4, 8), więc funkcja 𝑃 jest malejąca w przedziale (4, 8⟩ oraz rosnąca w przedziale ⟨8, +∞). Zatem funkcja 𝑃 osiąga wartość najmniejszą dla 𝑚 = 8. Gdy 𝑚 = 8, to prosta 𝐵𝐶 przechodzi przez punkty 𝐵 = (8, 0) oraz 𝐷 = (3, 2), więc ma 2 2 16 równanie 𝑦 = ⋅ (𝑥 − 8), czyli 𝑦 = − 𝑥 + . 3−8 5 5 Sposób II 𝑚2 Przekształcamy wyrażenie : 𝑚−4 𝑚2 (𝑚2 − 8𝑚 + 16) + 8𝑚 − 32 + 16 16 = = (𝑚 − 4) + 8 + 𝑚−4 𝑚−4 𝑚−4 16 Ponieważ 𝑚 > 4, więc liczby 𝑚 − 4 oraz są dodatnie. Z nierówności między 𝑚−4 16 średnimi arytmetyczną i geometryczną dla liczb dodatnich 𝑚 − 4 oraz otrzymujemy: 𝑚−4 16 𝑚 − 4 + 𝑚−4 16 ≥ √(𝑚 − 4) ⋅ 2 𝑚−4 16 𝑚 − 4 + 𝑚−4 ≥ √16 2 16 𝑚−4+ ≥8 𝑚−4 16 𝑚−4+8+ ≥ 16 𝑚−4 𝑃(𝑚) ≥ 16 16 przy czym równość zachodzi tylko dla tych 𝑚, dla których 𝑚 − 4 = i jednocześnie 𝑚−4 𝑚 > 4, tj. dla 𝑚 = 8. Zatem funkcja 𝑃 osiąga wartość najmniejszą dla 𝑚 = 8. Gdy 𝑚 = 8, to prosta 𝐵𝐶 przechodzi przez punkty 𝐵 = (8, 0) oraz 𝐷 = (3, 2), więc ma 2 2 16 równanie 𝑦 = ⋅ (𝑥 − 8), czyli 𝑦 = − 5 𝑥 + 5 .

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: Część a) 𝑚2 3 pkt – wyznaczenie pola 𝑃 trójkąta 𝐴𝐵𝐶 jako funkcji zmiennej 𝑚: 𝑃(𝑚) = . 𝑚−4 𝑚 2 pkt – wyznaczenie pierwszej (lub drugiej) współrzędnej punktu 𝐶 : 𝑥𝐶 = 4−𝑚 2𝑚 (lub 𝑦𝐶 = ). 𝑚−4 2 1 pkt – wyznaczenie współczynnika kierunkowego prostej 𝐵𝐷 : 3−𝑚 ALBO – zapisanie równania prostej 𝐵𝐷 w postaci ogólnej, np. 2𝑥 + (𝑚 − 3)𝑦 − 2𝑚 = 0. 0 pkt – rozwiązanie, w którym zastosowano niepoprawną metodę, albo brak rozwiązania. Część b) 4 pkt – wyznaczenie równania prostej 𝐵𝐶 w przypadku, gdy pole trójkąta 𝐴𝐵𝐶 jest 2 16 najmniejsze, np. 𝑦 = − 𝑥 + . 5 5 3 pkt – zbadanie znaku pochodnej funkcji 𝑃: 𝑃′ (𝑚) > 0 dla 𝑚 ∈ (8, +∞) oraz 𝑃′ (𝑚) < 0 dla 𝑚 ∈ (4, 8), oraz wyznaczenie (z uzasadnieniem) wartości zmiennej 𝑚, dla której funkcja 𝑃 osiąga wartość najmniejszą, np. funkcja 𝑃 zmiennej 𝑚 (określona na przedziale (4, +∞)) jest rosnąca w przedziale ⟨8, +∞) oraz malejąca w przedziale (4, 8⟩, więc w punkcie 𝑚 = 8 osiąga najmniejszą wartość ALBO – uzasadnienie, że dla 𝑚 = 8 funkcja 𝑃 osiąga wartość najmniejszą (przy metodzie średnich liczbowych). 2 pkt – obliczenie miejsc zerowych pochodnej funkcji 𝑃: 𝑚 = 8 ALBO – obliczenie wartości 𝑚, dla której zachodzi równość średniej arytmetycznej 16 i geometrycznej liczb dodatnich 𝑚 − 4 oraz : 𝑚 = 8. 𝑚−4 2𝑚(𝑚−4)−𝑚2 ⋅1 1 pkt – wyznaczenie wzoru pochodnej funkcji 𝑃, np. 𝑃′ (𝑚) = 2 (𝑚−4) ALBO – zapisanie nierówności między średnią arytmetyczną a geometryczną liczb 𝑚 − 4 16 oraz : 𝑚−4 16 𝑚−4+ 16 𝑚−4 ≥ √(𝑚 − 4) ⋅ 2 𝑚−4 ALBO – zapisanie nierówności między średnią arytmetyczną a geometryczną liczb 𝑚 − 4, 4 16 oraz : 𝑚−4 16 𝑚 − 4 + 4 + 𝑚−4 3 16 ≥ √(𝑚 − 4) ⋅ 4 ⋅ 3 𝑚−4 0 pkt – rozwiązanie, w którym zastosowano niepoprawną metodę, albo brak rozwiązania. Uwagi do części b): 1. Badanie znaku pochodnej zdający może opisać w inny sposób, np. szkicując wykres funkcji, która w ten sam sposób jak pochodna zmienia znak i zaznaczając na rysunku, np. znakami „+” i „-”, znak pochodnej. 2. Za poprawne uzasadnienie, że rozważana funkcja posiada wartość najmniejszą dla wyznaczonej wartości 𝑚, przy której pochodna się zeruje, można uznać sytuację, gdy zdający: – opisuje (słownie lub graficznie - np. przy użyciu strzałek) monotoniczność funkcji 𝑃 lub – zapisuje, że dla wyznaczonej wartości 𝑚 funkcja 𝑃 ma minimum lokalne i jest to jednocześnie jej najmniejsza wartość. Jeżeli zdający nie przedstawi takiego uzasadnienia, to za część b) może otrzymać co najwyżej 3 punkty. 3. Jeżeli zdający, przy uzasadnieniu, że funkcja 𝑃 przyjmuje najmniejszą wartość dla 𝑚 = 8, nie ogranicza się do przedziału (4, +∞), to za część b) może otrzymać co najwyżej 3 punkty. 4. Akceptujemy przedziały monotoniczności (4, 8), (8, +∞). 5. Jeżeli zdający wyznaczy minimum lokalne i nie zapisze, że jest to wartość najmniejsza, to otrzymuje co najwyżej 3 punkty za część b).

Wersja arkusza

EMAP-R0-100-2305 · Formuła 2015

Zadanie 11 punktOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-100-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

𝑥3 −1 Granica lim jest równa 𝑥→1 (𝑥−1)(𝑥+2) A. (−1) B. 0 C. D. 1 3

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-R0-100-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Dane są wektory ⃗𝑢 = [4, −5] oraz 𝑣 = [−1, −5]. Długość wektora ⃗𝑢 − 4𝑣 jest równa A. 7 B. 15 C. 17 D. 23

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 31 punktOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-100-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Punkty 𝐴, 𝐵, 𝐶 , 𝐷 , 𝐸 leżą na okręgu o środku 𝑆. Miara kąta 𝐵𝐶𝐷 jest równa 110°, a miara kąta 𝐵𝐷𝐴 jest równa 35° (zobacz rysunek). 𝐷 𝐶 110° 35° 𝑆 𝐵 𝐸 Wtedy kąt 𝐷𝐸𝐴 ma miarę równą 𝐴 A. 100° B. 105° C. 110° D. 115°

Pokaż odpowiedź
B

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-R0-100-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Dany jest zbiór trzynastu liczb {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13}, z którego losujemy jednocześnie dwie liczby. Wszystkich różnych sposobów wylosowania z tego zbioru dwóch liczb, których iloczyn jest liczbą parzystą, jest A. (7 6 B. (1) ⋅ (7 13 C. ( 2 ) − (7 13 6 2) + 49 1) + 49 2) D. ( 2 ) − (2) EMAP-R0_100 EMAP-R0_100

Pokaż odpowiedź
C 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-R0-100-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Wielomian 𝑊(𝑥) = 7𝑥 3 − 9𝑥 2 + 9𝑥 − 2 ma dokładnie jeden pierwiastek rzeczywisty. Oblicz ten pierwiastek. W poniższe kratki wpisz kolejno – od lewej do prawej – pierwszą, drugą oraz trzecią cyfrę po przecinku nieskończonego rozwinięcia dziesiętnego otrzymanego wyniku. EMAP-R0_100

Pokaż odpowiedź
2 8 5 ZADANIA OTWARTE (NIEKODOWANE) Uwagi ogólne: 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-R0-100-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Liczby rzeczywiste 𝑥 oraz 𝑦 spełniają jednocześnie równanie 𝑥 + 𝑦 = 4 i nierówność 𝑥 3 − 𝑥 2 𝑦 ≤ 𝑥𝑦 2 − 𝑦 3 . Wykaż, że 𝑥 = 2 oraz 𝑦 = 2. Nr zadania 5. 6. Wypełnia Maks. liczba pkt 2 3 egzaminator Uzyskana liczba pkt EMAP-R0_100

Pokaż odpowiedź
Sposób I Ponieważ 𝑥 + 𝑦 = 4, więc 𝑦 = 4 − 𝑥 . Ponieważ ponadto 𝑥 i 𝑦 spełniają nierówność 𝑥 3 − 𝑥 2 𝑦 ≤ 𝑥𝑦 2 − 𝑦 3 , więc otrzymujemy 𝑥 3 − 𝑥 2 (4 − 𝑥) ≤ 𝑥(4 − 𝑥)2 − (4 − 𝑥)3 Stosujemy wzór na sześcian różnicy oraz kwadrat różnicy i otrzymujemy 𝑥 3 − 4𝑥 2 + 𝑥 3 ≤ 𝑥(16 − 8𝑥 + 𝑥 2 ) − (64 − 48𝑥 + 12𝑥 2 − 𝑥 3 ) Przekształcamy nierówność i otrzymujemy kolejno 𝑥 3 − 4𝑥 2 + 𝑥 3 ≤ 16𝑥 − 8𝑥 2 + 𝑥 3 − 64 + 48𝑥 − 12𝑥 2 + 𝑥 3 16𝑥 2 − 64𝑥 + 64 ≤ 0 (4𝑥 − 8)2 ≤ 0 Ponieważ kwadrat każdej liczby rzeczywistej jest liczbą nieujemną, więc jedynym rozwiązaniem tej nierówności jest 𝑥 = 2. Ponieważ 𝑦 = 4 − 𝑥 , więc 𝑦 = 2. To należało wykazać. Sposób II Przekształcamy nierówność 𝑥 3 − 𝑥 2 𝑦 ≤ 𝑥𝑦 2 − 𝑦 3 kolejno do postaci 𝑥 3 − 𝑥 2 𝑦 − 𝑥𝑦 2 + 𝑦 3 ≤ 0 (𝑥 − 𝑦)(𝑥 2 − 𝑦 2 ) ≤ 0 (𝑥 + 𝑦)(𝑥 − 𝑦)2 ≤ 0 Ponieważ 𝑥 + 𝑦 = 4, więc otrzymujemy 4(𝑥 − 𝑦)2 ≤ 0 Ponieważ kwadrat każdej liczby rzeczywistej jest liczbą nieujemną, więc musi zachodzić (𝑥 − 𝑦)2 = 0 Stąd 𝑥 − 𝑦 = 0, czyli 𝑥 = 𝑦. Zatem 2𝑥 = 4, czyli 𝑥 = 2. Ponieważ 𝑦 = 4 − 𝑥 , więc 𝑦 = 2. To należało wykazać.

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: 3 pkt – przeprowadzenie pełnego rozumowania, tj. przekształcenie nierówności 𝑥 3 − 𝑥 2 𝑦 ≤ 𝑥𝑦 2 − 𝑦 3 do postaci, z której można bezpośrednio wnioskować o równości liczb 𝑥 i 𝑦 (lub do postaci, z której można bezpośrednio wnioskować, że jedna z liczb: 𝑥 , 𝑦, jest równa 2) oraz obliczenie tych liczb: 𝑥 = 2 oraz 𝑦 = 2. 2 pkt – zastosowanie wzoru na sześcian różnicy oraz kwadrat różnicy, wykorzystanie założenia i zapisanie nierówności kwadratowej z jedną niewiadomą 𝑥 (lub 𝑦) w postaci 𝑎𝑥 2 + 𝑏𝑥 + 𝑐 ≥ 0 lub 𝑎𝑥 2 + 𝑏𝑥 + 𝑐 ≤ 0, np. 16𝑥 2 − 64𝑥 + 64 ≤ 0 ALBO – wykorzystanie założenia 𝑥 + 𝑦 = 4 i zapisanie nierówności w postaci 4(𝑥 − 𝑦)2 ≤ 0 (lub 4(4 − 2𝑦)2 ≤ 0, lub 4(2𝑥 − 4)2 ≤ 0), ALBO – przekształcenie nierówności do postaci (𝑥 − 𝑦)2 ⋅ (𝑥 + 𝑦) ≤ 0 oraz poprawne określenie znaku jednego z czynników iloczynu (𝑥 − 𝑦)2 ⋅ (𝑥 + 𝑦), ALBO – zastosowanie nierówności między średnią arytmetyczną a geometryczną, zapisanie obu przypadków i przeprowadzenie poprawnego rozumowania dla jednego z tych przypadków. 1 pkt – wykorzystanie zależności 𝑥 + 𝑦 = 4 i zapisanie nierówności z jedną niewiadomą, np. 𝑥 3 − 𝑥 2 (4 − 𝑥) ≤ 𝑥(4 − 𝑥)2 − (4 − 𝑥)3 ALBO – przekształcenie nierówności 𝑥 3 − 𝑥 2 𝑦 ≤ 𝑥𝑦 2 − 𝑦 3 do postaci (𝑥 − 𝑦)(𝑥 2 − 𝑦 2 ) ≤ 0, ALBO – przekształcenie nierówności 𝑥 3 − 𝑥 2 𝑦 ≤ 𝑥𝑦 2 − 𝑦 3 do postaci 𝑥 ⋅ 𝑦 ≥ 4. 0 pkt – rozwiązanie, w którym zastosowano niepoprawną metodę, albo brak rozwiązania. Uwaga: Jeżeli zdający podstawia do związków 𝑥 + 𝑦 = 4 oraz 𝑥 3 − 𝑥 2 𝑦 ≤ 𝑥𝑦 2 − 𝑦 3 konkretne wartości liczbowe i na tym opiera swoją argumentację, to otrzymuje 0 punktów za całe rozwiązanie.

Zadanie 73 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-100-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Dany jest trójkąt prostokątny 𝐴𝐵𝐶 , w którym |∡𝐴𝐵𝐶| = 90° oraz |∡𝐶𝐴𝐵| = 60°. Punkty 𝐾 i 𝐿 leżą na bokach – odpowiednio – 𝐴𝐵 i 𝐵𝐶 tak, że |𝐵𝐾| = |𝐵𝐿| = 1 (zobacz rysunek). Odcinek 𝐾𝐿 przecina wysokość 𝐵𝐷 tego trójkąta w punkcie 𝑁 , a ponadto |𝐴𝐷| = 2. 𝐴 2 60° 𝐷 𝐾 𝑁 1 𝐵 1 𝐿 𝐶 Wykaż, że |𝑁𝐷| = √3 + 1. EMAP-R0_100 Nr zadania 7. Wypełnia Maks. liczba pkt 3 egzaminator Uzyskana liczba pkt EMAP-R0_100

Pokaż odpowiedź
Sposób I (pola trójkątów) W trójkącie 𝐷𝐴𝐵 o kątach 90°, 60°, 30° mamy: |𝐴𝐷| = 2, |𝐴𝐵| = 4 i |𝐵𝐷| = 2√3. 𝐴 2 60° 𝐷 𝐾 𝑁 1 𝐵 1 𝐿 𝐶 W trójkącie 𝐵𝐿𝑁 miara kąta 𝑁𝐵𝐿 jest równa 60°. W trójkącie 𝐾𝐵𝑁 miara kąta 𝐾𝐵𝑁 1 jest równa 30°. Ponieważ pole trójkąta 𝐾𝐵𝐿 (równe ) jest sumą pól trójkątów 𝐵𝐿𝑁 oraz 2 𝐾𝐵𝑁, więc możemy zapisać równość 1 1 1 ∙ |𝐵𝐿| ∙ |𝐵𝑁| ∙ sin 60° + ∙ |𝐵𝑁| ∙ |𝐵𝐾| ∙ sin30° = 2 2 2 Stąd, po uwzględnieniu warunku |𝐵𝐾| = |𝐵𝐿| = 1, otrzymujemy dalej √3 1 |𝐵𝑁| ∙ + |𝐵𝑁| ∙ = 1 2 2 |𝐵𝑁| ∙ (√3 + 1) = 2 |𝐵𝑁| = √3 − 1 Zatem |𝑁𝐷| = |𝐵𝐷| − |𝐵𝑁| = 2√3 − (√3 − 1) = √3 + 1. To należało wykazać. Sposób II W trójkącie 𝐷𝐴𝐵 o kątach 90°, 60°, 30° mamy: |𝐴𝐷| = 2, |𝐴𝐵| = 4 i |𝐵𝐷| = 2√3. Kąty w trójkącie 𝐵𝑁𝐾 mają miary: 30°, 45°, 105°. Stosujemy twierdzenie sinusów i zapisujemy równość: |𝐵𝐾| |𝐵𝑁| = sin105° sin45° Zatem √2 1 ∙ sin45° 2 2 |𝐵𝑁| = = = = √3 − 1 sin(60° + 45°) √3 ∙ √2 + 1 ∙ √2 √3 + 1 2 2 2 2 Ostatecznie |𝑁𝐷| = |𝐵𝐷| − |𝐵𝑁| = 2√3 − (√3 − 1) = √3 + 1. To należało wykazać. Sposób III (trójkąt 𝐵𝐿𝑁) Prowadzimy wysokość 𝑁𝐸 w trójkącie 𝐵𝐿𝑁 i oznaczamy 𝑥 = |𝐵𝐸|. 𝐴 2 60° 𝐷 𝐾 𝑁 1 𝑥 1−𝑥 𝐵 𝐸 𝐿 𝐶 Trójkąt prostokątny 𝐷𝐴𝐵 ma kąty ostre 60° i 30°, więc: |𝐴𝐵| = 2|𝐴𝐷| = 2 ⋅ 2 = 4 i |𝐵𝐷| = |𝐴𝐷|√3 = 2√3 Trójkąt prostokątny 𝐵𝐿𝐾 ma kąty ostre 45°, więc |𝐾𝐿| = √2. W trójkącie prostokątnym 𝑁𝐵𝐸 kąty ostre mają miary 60° i 30°, więc |𝑁𝐸| = |𝐵𝐸| ∙ √3 = 𝑥√3 i |𝐵𝑁| = 2|𝐵𝐸| = 2𝑥 Trójkąt prostokątny 𝐸𝐿𝑁 ma kąty ostre 45°, więc |𝑁𝐸| = |𝐸𝐿| = 𝑥√3 Ale |𝑁𝐸| = |𝐵𝐿| − |𝐵𝐸| = 1 − 𝑥 , więc otrzymujemy równanie 1 − 𝑥 = 𝑥√3 𝑥√3 + 𝑥 = 1 (√3 + 1)𝑥 = 1 Mnożąc obie strony równania przez √3 − 1, otrzymujemy 2𝑥 = √3 − 1 czyli |𝐵𝑁| = 2𝑥 = √3 − 1 Zatem |𝑁𝐷| = |𝐵𝐷| − |𝐵𝑁| = 2√3 − (√3 − 1) = √3 + 1. To należało wykazać. Sposób IV (twierdzenie cosinusów) W trójkącie 𝐷𝐴𝐵 o kątach 90°, 60°, 30° mamy: |𝐴𝐷| = 2, |𝐴𝐵| = 4 i |𝐵𝐷| = 2√3. W trójkącie 𝐾𝐵𝐿 kąty mają miary: 90°, 45°, 45° oraz: |𝐵𝐾| = |𝐵𝐿| = 1, |𝐾𝐿| = √2. Z twierdzenia cosinusów zastosowanego do trójkątów 𝐾𝐵𝑁 oraz 𝐵𝐿𝑁 otrzymujemy równości |𝐵𝑁|2 = |𝐵𝐾|2 + |𝐾𝑁|2 − 2 ∙ |𝐵𝐾| ∙ |𝐾𝑁| ∙ cos45° oraz |𝐵𝑁|2 = |𝐵𝐿|2 + |𝐿𝑁|2 − 2 ∙ |𝐵𝐿| ∙ |𝐿𝑁| ∙ cos45° Zatem po podstawieniu |𝐵𝐾| = |𝐵𝐿| = 1 i dodaniu stronami równań otrzymujemy równość: 2 ∙ |𝐵𝑁|2 = |𝐿𝑁|2 + |𝐾𝑁|2 Ponieważ |∡𝐾𝐵𝑁| = 30°, więc z twierdzenia cosinusów zastosowanego do trójkąta 𝐾𝐵𝑁 otrzymujemy: |𝐾𝑁|2 = |𝐵𝐾|2 + |𝐵𝑁|2 − 2 ∙ |𝐵𝐾| ∙ |𝐵𝑁| ∙ cos30° Ponieważ |∡𝑁𝐵𝐿| = 60°, więc z twierdzenia cosinusów zastosowanego do trójkąta 𝐵𝐿𝑁 otrzymujemy: |𝐿𝑁|2 = |𝐵𝐿|2 + |𝐵𝑁|2 − 2 ∙ |𝐵𝐿| ∙ |𝐵𝑁| ∙ cos60° Zatem po podstawieniu |𝐵𝐾| = |𝐵𝐿| = 1 i dodaniu stronami równań otrzymujemy równość: |𝐿𝑁|2 + |𝐾𝑁|2 = 2 + 2 ∙ |𝐵𝑁|2 − |𝐵𝑁| ∙ √3 − |𝐵𝑁| Ale 2 ∙ |𝐵𝑁|2 = |𝐿𝑁|2 + |𝐾𝑁|2 więc 2 ∙ |𝐵𝑁|2 = 2 + 2 ∙ |𝐵𝑁|2 − |𝐵𝑁| ∙ √3 − |𝐵𝑁| Zatem |𝐵𝑁| ∙ (√3 + 1) = 2, czyli |𝐵𝑁| = √3 − 1. Dlatego |𝑁𝐷| = |𝐵𝐷| − |𝐵𝑁| = 2√3 − (√3 − 1) = √3 + 1. To należało wykazać. Sposób V (trójkąt w układzie współrzędnych) Umieszczamy trójkąt 𝐴𝐵𝐶 w kartezjańskim układzie współrzędnych (𝑥, 𝑦) tak, aby: 𝐵 = (0, 0), 𝐴 był punktem leżącym na dodatniej półosi 𝑂𝑦, 𝐶 był punktem leżącym na dodatniej półosi 𝑂𝑥 . Wtedy 𝐾 = (0, 1) i 𝐿 = (1, 0), więc prosta 𝐾𝐿 ma równanie 𝑦 = −𝑥 + 1. Ponieważ |∡𝐵𝐴𝐶| = 60° i 𝐵𝐷 ⊥ 𝐴𝐶 , więc prosta 𝐵𝐷 jest nachylona do osi 𝑂𝑥 pod kątem 60°. Stąd 𝐵𝐷 ma równanie 𝑦 = √3𝑥. 𝑦 𝐴 4 2 𝑦 = √3 ⋅ 𝑥 60° 𝐷 𝐾 1 𝑁 𝐿 0 𝐵 1 𝐶 𝑥 𝑦 = −𝑥 + 1 Obliczamy współrzędne punktu 𝑁 : 𝑦 = −𝑥 + 1 { 𝑦 = √3 𝑥 √3𝑥 = −𝑥 + 1 { 𝑦 = √3 𝑥 1 𝑥= √3 + 1 √3 𝑦= { √3 + 1 1 √3 czyli 𝑁 = ( , ). √3+1 √3+1 Obliczamy współrzędne punktu 𝐴. |𝐴𝐷| |𝐴𝐷| |𝐴𝐵| = cos 60°, więc |𝐴𝐵| = cos 60° = 4 i stąd 𝐴 = (0, 4). Ponieważ |∡𝐵𝐶𝐴| = 30°, więc współczynnik kierunkowy 𝑎 w równaniu prostej 𝐴𝐶 jest √3 √3 równy 𝑎 = tg 150° = − . Zatem prosta 𝐴𝐶 ma równanie 𝑦 = − 𝑥 + 4. 3 3 Obliczamy odległość punktu 𝑁 od prostej 𝐴𝐶 : √3 1 √3 −√3−3√3+12(√3+1) 8√3+12 |− 3 ⋅ −1⋅ + 4| | | √3+1 √3+1 3(√3+1) 3(√3+1) = 2 = 2 = 2 √(− √3) + (−1)2 √3 √3 3 8√3 + 12 √3 4 + 2√3 2(2 + √3)(√3 − 1) = ⋅ = = = √3 + 1 3(√3 + 1) 2 √3 + 1 2 Zatem |𝑁𝐷| = √3 + 1. To należało wykazać. Sposób VI (prosta równoległa do 𝐾𝐿 przechodząca przez 𝐷 ) Prowadzimy wysokość 𝐷𝐸 trójkąta 𝐵𝐶𝐷, a przez punkt 𝐷 prostą równoległą do prostej 𝐾𝐿 i oznaczamy przez 𝐹 punkt jej przecięcia z prostą 𝐵𝐶 . 𝐴 2 60° 𝐹 𝐷 𝐾 𝑁 1 𝐵 1 𝐿 𝐸 𝐹 𝐶 W trójkącie 𝐷𝐴𝐵 o kątach 90°, 60°, 30° mamy: |𝐴𝐷| = 2, |𝐴𝐵| = 4 i |𝐵𝐷| = 2√3. |𝐵𝐷| Trójkąt prostokątny 𝐵𝐸𝐷 ma również kąty ostre 60° i 30°, więc |𝐵𝐸| = = √3 2 i |𝐷𝐸| = |𝐵𝐷|√3 = 3. Trójkąt prostokątny 𝐷𝐸𝐹 ma kąty ostre 45°, więc jest równoramienny. Zatem |𝐸𝐹| = |𝐷𝐸| = 3. Stąd |𝐿𝐹| = |𝐿𝐸| + |𝐸𝐹| = (|𝐵𝐸| − |𝐵𝐿|) + |𝐸𝐹| = √3 − 1 + 3 = 2 + √3. Z twierdzenia Talesa otrzymujemy |𝑁𝐷| |𝐵𝑁| = |𝐿𝐹| |𝐵𝐿| czyli |𝑁𝐷| 2√3 − |𝑁𝐷| = 2 + √3 1 Stąd |𝑁𝐷| = (2 + √3) ⋅ (2√3 − |𝑁𝐷|) |𝑁𝐷| + (2 + √3) ⋅ |𝑁𝐷| = 4√3 + 6 |𝑁𝐷| ⋅ (3 + √3) = 4√3 + 6 4√3 + 6 2(2√3 + 3)(3 − √3) |𝑁𝐷| = = = √3 + 1 3 + √3 9−3 To należało wykazać. Sposób VII (prosta równoległa do 𝐵𝐶 przechodząca przez 𝐷 ) Prowadzimy przez punkt 𝐷 prostą równoległą do prostej 𝐵𝐶 i oznaczamy przez 𝐸 punkt jej przecięcia z prostą 𝐾𝐿, natomiast przez 𝐹 – punkt jej przecięcia z prostą 𝐴𝐵 . 𝐴 2 60° 𝐹 𝐷 𝐸 𝐾 𝑁 1 𝐵 1 𝐿 𝐶 W trójkącie 𝐷𝐴𝐵 o kątach 90°, 60°, 30° mamy: |𝐴𝐷| = 2, |𝐴𝐵| = 4 i |𝐵𝐷| = 2√3. Trójkąt prostokątny 𝐴𝐹𝐷 ma kąty ostre 60° i 30°, więc |𝐴𝐹| = 1 oraz |𝐷𝐹| = √3. Zatem |𝐹𝐾| = 4 − 1 − 1 = 2. Trójkąt prostokątny 𝐾𝐹𝐸 ma kąty ostre 45°, więc jest równoramienny. Zatem |𝐸𝐹| = |𝐹𝐾| = 2. Stąd |𝐸𝐷| = 2 + √3. Trójkąty 𝐷𝐸𝑁 i 𝐵𝐿𝑁 są podobne (kkk), więc |𝑁𝐷| |𝐵𝑁| = |𝐸𝐷| |𝐵𝐿| czyli |𝑁𝐷| 2√3 − |𝑁𝐷| = 2 + √3 1 Stąd |𝑁𝐷| = (2 + √3) ⋅ (2√3 − |𝑁𝐷|) |𝑁𝐷| + (2 + √3) ⋅ |𝑁𝐷| = 4√3 + 6 |𝑁𝐷| ⋅ (3 + √3) = 4√3 + 6 4√3 + 6 2(2√3 + 3)(3 − √3) |𝑁𝐷| = = = √3 + 1 3 + √3 9−3 To należało wykazać.

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: 3 pkt – zastosowanie poprawnej metody i poprawny wynik: |𝑁𝐷| = √3 + 1. 2 pkt – obliczenie długości odcinka 𝐵𝑁: √3 − 1 ALBO – obliczenie długości odcinka 𝐵𝐷 : |𝐵𝐷| = 2√3 i zapisanie równania z jedną niewiadomą 𝑥 (długością odcinka 𝐵𝑁), ALBO 𝑥 2+√3 – zapisanie równania = 1 z niewiadomą 𝑥 = |𝐷𝑁| (otrzymanego 2√3−𝑥 z podobieństwa trójkątów 𝐵𝐿𝑁 i 𝐷𝐸𝑁 , sposób VII), ALBO 1 √3 – obliczenie współrzędnych punktu 𝑁 : 𝑁 = ( , ) i obliczenie długości √3+1 √3+1 odcinka 𝐵𝐷 : |𝐵𝐷| = 2√3 (sposób V), ALBO 1 √3 – obliczenie współrzędnych punktów 𝑁 i 𝐷 : 𝑁 = ( , ) i 𝐷 = (√3, 3) √3+1 √3+1 (sposób V), ALBO 1 √3 – obliczenie współrzędnych punktu 𝑁 : 𝑁 = ( , ) i zapisanie długości |𝐷𝑁| √3+1 √3+1 √3 ⋅ √ 1 − 1 ⋅ √ 3 + 4| √ |− 3 3+1 3+1 w postaci (sposób V). 2 √(− √3 2 ) +(−1) 3 1 pkt – zapisanie równania z jedną niewiadomą 𝑥 = |𝐵𝑁|, np. 1 1 1 ∙ 1 ∙ 𝑥 ∙ sin60° + 2 ∙ 𝑥 ∙ 1 ∙ sin30° = 2 (z sumy pól trójkątów 𝐵𝐿𝑁 oraz 𝐾𝐵𝑁), 2 1 𝑥 = (z twierdzenia sinusów dla trójkąta 𝐵𝑁𝐾 ), sin 105° sin 45° 1 𝑥 = (z twierdzenia sinusów dla trójkąta 𝐵𝑁𝐿), sin 75° sin 45° 1 𝑥⋅√3 1 − 2 ∙ 𝑥 = 2 (ze związków miarowych w trójkątach 𝐵𝐸𝑁 i 𝐸𝐿𝑁), ALBO – obliczenie długości odcinka 𝐵𝐷 i zapisanie |𝐵𝐷| = 2√3, ALBO – zapisanie równania z jedną niewiadomą 𝑥 (pierwszą lub drugą współrzędną punktu 𝑁 ), np. −𝑥 + 1 = √3𝑥 (sposób V), ALBO – wyznaczenie równań prostych 𝐴𝐶 i 𝐵𝐷 oraz obliczenie współrzędnych punktu 𝐷 : 𝐷 = (√3, 3) (sposób V). 0 pkt – rozwiązanie, w którym zastosowano nieprawidłową metodę, albo brak rozwiązania. Uwaga: W rozwiązaniach nie są akceptowane przybliżenia dziesiętne liczb rzeczywistych.

Zadanie 83 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-100-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

W pojemniku jest siedem kul: pięć kul białych i dwie kule czarne. Z tego pojemnika losujemy jednocześnie dwie kule bez zwracania. Następnie – z kul pozostałych w pojemniku – losujemy jeszcze jedną kulę. Oblicz prawdopodobieństwo wylosowania kuli czarnej w drugim losowaniu. EMAP-R0_100

Pokaż odpowiedź
Sposób I (prawdopodobieństwo całkowite) Wprowadzamy następujące oznaczenia: 𝐴 – zdarzenie polegające na tym, że w drugim losowaniu wylosowano kulę czarną, 𝐵1 – zdarzenie polegające na tym, że w pierwszym losowaniu wylosowano dwie kule białe, 𝐵2 – zdarzenie polegające na tym, że w pierwszym losowaniu wylosowano kulę białą i kulę czarną, 𝐵3 – zdarzenie polegające na tym, że w pierwszym losowaniu wylosowano dwie kule czarne. Obliczamy prawdopodobieństwa zdarzeń 𝐵1 , 𝐵2 , 𝐵3 : (5 2)10 (5 2 1) ⋅ (1) 10 (2 2) 1 𝑃(𝐵1 ) = = 𝑃(𝐵2 ) = = 𝑃(𝐵3 ) = = (7 2) 21 (7 2) 21 (7 2) 21 Obliczamy prawdopodobieństwa warunkowe 𝑃(𝐴|𝐵1 ), 𝑃(𝐴|𝐵2 ), 𝑃(𝐴|𝐵3 ): (52) ⋅ (21) (52) 2 𝑃(𝐴|𝐵1) = 𝑃(𝐴 ∩ 𝐵1 ) ∶ 𝑃(𝐵1 ) = 7 : = (2) ⋅ (51) (72) 5 1 𝑃(𝐴|𝐵2) = 𝑃(𝐴|𝐵3 ) = 0 5 Stosujemy twierdzenie o prawdopodobieństwie całkowitym i obliczamy prawdopodobieństwo zdarzenia 𝐴: 𝑃(𝐴) = 𝑃(𝐴|𝐵1) ⋅ 𝑃(𝐵1 ) + 𝑃(𝐴|𝐵2 ) ⋅ 𝑃(𝐵2 ) + 𝑃(𝐴|𝐵3) ⋅ 𝑃(𝐵3 ) = 2 10 1 10 1 2 = ⋅ + ⋅ +0⋅ = 5 21 5 21 21 7 Sposób II (model klasyczny) Niech 𝐾 będzie zbiorem siedmiu kul, które znajdowały się w pojemniku. Przyjmijmy, że zdarzeniem elementarnym jest każdy ciąg (𝑥, 𝑦, 𝑧), którego wyrazami są trzy kule: 𝑥, 𝑦, 𝑧 ∈ 𝐾 , parami różne. Zdarzenia elementarne są jednakowo prawdopodobne (jest to model klasyczny). Wtedy |Ω| = 7 ⋅ 6 ⋅ 5 = 210 gdzie |Ω| oznacza liczbę elementów zbioru Ω (zbioru wszystkich zdarzeń elementarnych). Niech 𝐴 będzie zdarzeniem polegającym na tym, że trzecia z wylosowanych kul (𝑧) będzie czarna. Zdarzenie 𝐴 jest sumą parami rozłącznych zdarzeń: 𝐴1 – dwie wylosowane kule (𝑥 oraz 𝑦) będą białe, a trzecia kula (𝑧) będzie czarna, 𝐴2 – pierwsza kula (𝑥) będzie biała, a następne dwie (𝑦 oraz 𝑧) będą czarne, 𝐴3 – pierwsza kula (𝑥) będzie czarna, druga (𝑦) będzie biała, a trzecia kula (𝑧) będzie czarna. Ponieważ |𝐴1 | = 5 ∙ 4 ∙ 2 = 40, |𝐴2 | = 5 ∙ 2 ∙ 1 = 10, |𝐴3 | = 2 ∙ 5 ∙ 1 = 10 więc |𝐴| = |𝐴1 | + |𝐴2 | + |𝐴3 | = 60 Prawdopodobieństwo zdarzenia 𝐴 jest równe |𝐴| 60 2 𝑃(𝐴) = = = |Ω| 210 7 Sposób III (drzewo stochastyczne – 3 etapy) Rysujemy fragment drzewa stochastycznego rozważanego doświadczenia z uwzględnieniem wszystkich istotnych gałęzi. Symbol „𝑏” odpowiada wylosowaniu kuli białej, symbol „𝑐 ” – kuli czarnej. Po wylosowaniu dwóch kul czarnych nie możemy już wylosować kuli czarnej. Oznaczamy przez 𝐴 zdarzenie polegające na tym, że trzecia z wylosowanych kul jest czarna. 5 2 7 7 𝑏 𝑐 4 2 5 6 6 6 𝑏 𝑐 𝑏 𝑐 2 1 1 5 5 5 𝑐 𝑐 𝑐 Prawdopodobieństwo zdarzenia 𝐴 jest równe 5 4 2 5 2 1 2 5 1 2 𝑃(𝐴) = ∙ ∙ + ∙ ∙ + ∙ ∙ = 7 6 5 7 6 5 7 6 5 7 Sposób III (drzewo stochastyczne – 2 etapy) Rysujemy fragment drzewa stochastycznego rozważanego doświadczenia z uwzględnieniem wszystkich istotnych gałęzi. Symbol „𝑏” odpowiada kuli białej, symbol „𝑐 ” – kuli czarnej. Po wylosowaniu dwóch kul czarnych nie możemy już wylosować kuli czarnej. Oznaczamy przez 𝐴 zdarzenie polegające na tym, że kula wylosowana w drugim losowaniu jest czarna. 5 ( ) 5 2 2 ( )( ) 7 1 1 ( ) 7 2 ( ) 2 𝑏, 𝑏 𝑏, 𝑐 𝑐, 𝑐 2 1 5 5 𝑐 𝑐 Prawdopodobieństwo zdarzenia 𝐴 jest równe 5 5 ( ) 2 ( ) 1 2 𝑃(𝐴) = 27 ∙ + 27 ∙ = ( ) 5 ( ) 5 7 2 2

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: 3 pkt – zastosowanie poprawnej metody obliczenia prawdopodobieństwa i poprawny 2 wynik: . 7 2 pkt – zapisanie/obliczenie prawdopodobieństwa zdarzeń 𝐵1 , 𝐵2 , 𝐵3 oraz prawdopodobieństw warunkowych 𝑃(𝐴|𝐵1 ), 𝑃(𝐴|𝐵2 ), 𝑃(𝐴|𝐵3 ): (2) 5 5 (1) ⋅ (2 2 1) (2) 2 1 𝑃(𝐵1 ) = 7 i 𝑃(𝐵2 ) = 7 ,i 𝑃(𝐵3 ) = 7 ,i 𝑃(𝐴|𝐵1 ) = ,i 𝑃(𝐴|𝐵2 ) = , (2) (2) (2) 5 5 i 𝑃(𝐴|𝐵3 ) = 0 ALBO – zapisanie prawdopodobieństw na wszystkich odcinkach istotnych gałęzi drzewa, ALBO – zapisanie/obliczenie liczby wszystkich zdarzeń elementarnych oraz liczby wszystkich zdarzeń elementarnych sprzyjających zdarzeniu 𝐴, przy zastosowaniu klasycznej definicji prawdopodobieństwa: |Ω| = 7 ⋅ 6 ⋅ 5 oraz |𝐴| = 5 ⋅ 4 ⋅ 2 + 5 ⋅ 2 ⋅ 1 + 2 ⋅ 5 ⋅ 1 (lub |𝐴| = |𝐴1 | + |𝐴2 | + |𝐴3 | = 60). 1 pkt – opisanie zdarzeń losowych 𝐵1 , 𝐵2 , 𝐵3 i obliczenie ich prawdopodobieństw: (2) 5 5 (1) ⋅ (2 2 1) ( ) 𝑃(𝐵1 ) = 7 , 𝑃(𝐵2 ) = 7 , 𝑃(𝐵3 ) = 27 (2) (2) (2) ALBO – narysowanie drzewa stochastycznego doświadczenia i zapisanie prawdopodobieństw na gałęziach drzewa I etapu doświadczenia (dla drzewa dwuetapowego) lub I i II etapu (dla drzewa trzyetapowego), ALBO – obliczenie prawdopodobieństw wylosowania kuli czarnej na ostatnim etapie oraz 2 1 właściwe zinterpretowanie wcześniejszych etapów doświadczenia: , , 5 5 ALBO – zapisanie/obliczenie liczby wszystkich zdarzeń elementarnych lub liczby wszystkich zdarzeń elementarnych sprzyjających zdarzeniu 𝐴, przy zastosowaniu klasycznej definicji prawdopodobieństwa: |Ω| = 7 ⋅ 6 ⋅ 5 lub |𝐴| = 5 ⋅ 4 ⋅ 2 + 5 ⋅ 2 ⋅ 1 + 2 ⋅ 5 ⋅ 1 (lub |𝐴| = |𝐴1 | + |𝐴2 | + |𝐴3 | = 60). 0 pkt – rozwiązanie, w którym zastosowano nieprawidłową metodę, albo brak rozwiązania. Uwagi: 1. Jeżeli zdający, stosując twierdzenie o prawdopodobieństwie całkowitym, pominie składnik 𝑃(𝐵3 ) ⋅ 𝑃(𝐴|𝐵3), to może otrzymać 3 punkty za całe rozwiązanie. 2 2. Jeżeli zdający zapisze jedynie 𝑃(𝐴) = , to otrzymuje 1 punkt. 7 2 3. Jeżeli zdający zapisze 𝑃(𝐴) = i zapisze poprawny komentarz uzasadniający 7 otrzymany wynik, to otrzymuje 3 punkty.

Zadanie 93 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-100-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

3𝑥2 −2𝑥 Funkcja 𝑓 jest określona wzorem 𝑓(𝑥) = 2 dla każdej liczby rzeczywistej 𝑥 . 𝑥 +2𝑥+8 Punkt 𝑃 = (𝑥0 , 3) należy do wykresu funkcji 𝑓 . Oblicz 𝑥0 oraz wyznacz równanie stycznej do wykresu funkcji 𝑓 w punkcie 𝑃. Nr zadania 8. 9. Wypełnia Maks. liczba pkt 3 3 egzaminator Uzyskana liczba pkt EMAP-R0_100

Pokaż odpowiedź
Obliczamy odciętą 𝑥0 punktu 𝑃: 3𝑥02 − 2𝑥0 3= 2 𝑥0 + 2𝑥0 + 8 3𝑥0 2 + 6𝑥0 + 24 = 3𝑥0 2 − 2𝑥0 𝑥0 = −3 Wyznaczamy pochodną funkcji 𝑓 : (6𝑥 − 2)(𝑥 2 + 2𝑥 + 8) − (3𝑥 2 − 2𝑥)(2𝑥 + 2) 𝑓 ′ (𝑥) = (𝑥 2 + 2𝑥 + 8)2 ′ (𝑥) 8𝑥 2 + 48𝑥 − 16 𝑓 = 2 (𝑥 + 2𝑥 + 8)2 Wyznaczamy równanie kierunkowe 𝑦 = 𝑎𝑥 + 𝑏 stycznej do wykresu funkcji 𝑓 w punkcie 𝑃. Obliczamy współczynnik kierunkowy 𝑎 w równaniu stycznej: 8 𝑎 = 𝑓 ′ (−3) = − 11 Obliczamy współczynnik 𝑏 w równaniu stycznej: 8 3=− ∙ (−3) + 𝑏 11 9 𝑏= 11 8 9 Styczna ma równanie 𝑦 = − 𝑥 + 11 . 11

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: 8 9 3 pkt – zastosowanie poprawnej metody i poprawny wynik: 𝑥0 = −3 oraz 𝑦 = − 𝑥 + 11 11 8 (lub 𝑦 = − (𝑥 + 3) + 3). 11 2 pkt – obliczenie odciętej punktu 𝑃 i wyznaczenie pochodnej funkcji 𝑓 : 𝑥0 = −3 oraz (6𝑥−2)⋅(𝑥2 +2𝑥+8)−(3𝑥2 −2𝑥)⋅(2𝑥+2) 𝑓 ′ (𝑥) = 2 . (𝑥2 +2𝑥+8) 1 pkt – obliczenie odciętej punktu 𝑃: 𝑥0 = −3 ALBO (6𝑥−2)⋅(𝑥2 +2𝑥+8)−(3𝑥2 −2𝑥)⋅(2𝑥+2) ′ (𝑥) – wyznaczenie pochodnej funkcji 𝑓 : 𝑓 = 2 . (𝑥2 +2𝑥+8) 0 pkt – rozwiązanie, w którym zastosowano niepoprawną metodę, albo brak rozwiązania. Uwaga: Jeżeli zdający błędnie stosuje wzór na pochodną ilorazu funkcji, to może otrzymać co najwyżej 1 punkt za całe rozwiązanie.

Zadanie 104 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-100-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Rozwiąż nierówność 25 √𝑥 2 + 4𝑥 + 4 < − √𝑥 2 − 6𝑥 + 9 3 Wskazówka: skorzystaj z tego, że √𝑎2 = |𝑎| dla każdej liczby rzeczywistej 𝑎. EMAP-R0_100 Nr zadania 10. Wypełnia Maks. liczba pkt 4 egzaminator Uzyskana liczba pkt EMAP-R0_100

Pokaż odpowiedź
Sposób I Zauważamy, że √𝑥 2 + 4𝑥 + 4 = √(𝑥 + 2)2 = |𝑥 + 2| oraz √𝑥 2 − 6𝑥 + 9 = √(𝑥 − 3)2 = |𝑥 − 3|. 25 Zapisujemy nierówność √𝑥 2 + 4𝑥 + 4 < − √𝑥 2 − 6𝑥 + 9 w równoważnej postaci 3 25 |𝑥 + 2| < − |𝑥 − 3|. 3 Rozważamy trzy przypadki. Przypadek 1. (gdy 𝑥 ∈ (−∞, −2)) 25 11 W tym przypadku nierówność ma postać – 𝑥 − 2 < + 𝑥 − 3, czyli 𝑥 > − 3 . 3 11 Stąd otrzymujemy 𝑥 ∈ (− , −2). 3 Przypadek 2. (gdy 𝑥 ∈ ⟨−2, 3)) 25 W tym przypadku nierówność ma postać 𝑥 + 2 < + 𝑥 − 3. Otrzymujemy prawdziwą 3 25 nierówność 5 < , więc 𝑥 ∈ ⟨−2, 3). 3 Przypadek 3. (gdy 𝑥 ∈ ⟨3, +∞)) 25 14 W tym przypadku nierówność ma postać 𝑥 + 2 < − 𝑥 + 3, czyli 𝑥 < . Stąd 3 3 14 otrzymujemy 𝑥 ∈ ⟨3, ). 3 11 14 Ostatecznie rozwiązaniami danej nierówności są wszystkie liczby ze zbioru (− , ). 3 3 Sposób II (poprzez koniunkcję nierówności) Zauważamy, że √𝑥 2 + 4𝑥 + 4 = √(𝑥 + 2)2 = |𝑥 + 2| oraz √𝑥 2 − 6𝑥 + 9 = √(𝑥 − 3)2 = |𝑥 − 3|. 25 Zapisujemy nierówność √𝑥 2 + 4𝑥 + 4 < − √𝑥 2 − 6𝑥 + 9 w równoważnej postaci 3 25 |𝑥 + 2| < − |𝑥 − 3|. 3 Dla każdej liczby rzeczywistej 𝑥 i dla każdej liczby rzeczywistej 𝑎 prawdziwa jest równoważność: |𝑥| < 𝑎 wtedy i tylko wtedy, gdy 𝑥 < 𝑎 i 𝑥 > −𝑎. 25 Przekształcamy nierówność |𝑥 + 2| < − |𝑥 − 3| , korzystając z tej równoważności 3 dwukrotnie: 25 25 𝑥+2< − |𝑥 − 3| i 𝑥 + 2 > − ( − |𝑥 − 3|) 3 3 19 31 |𝑥 − 3| < − 𝑥 i |𝑥 − 3| < 𝑥 + 3 3 19 19 31 31 𝑥−3< − 𝑥 i 𝑥 − 3 > − ( − 𝑥) i 𝑥−3<𝑥+ i 𝑥 − 3 > − (𝑥 + ) 3 3 3 3 28 19 31 22 2𝑥 < i −3 >− i −3< i 2𝑥 > − 3 3 3 3 14 11 𝑥< i 𝑥∈ℝ i 𝑥∈ℝ i 𝑥>− 3 3 11 14 − <𝑥< 3 3 11 14 Ostatecznie rozwiązaniami danej nierówności są wszystkie liczby ze zbioru (− , ). 3 3

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: 11 14 4 pkt – zastosowanie poprawnej metody i poprawny wynik: 𝑥 ∈ (− , ). 3 3 3 pkt – rozwiązanie nierówności w dwóch spośród rozważanych przedziałów/przypadków (o ile rozpatruje nierówność w przedziałach/przypadkach, których suma jest równa ℝ/wyczerpujących zbiór ℝ) ALBO – zapisanie nierówności w postaci równoważnej koniunkcji dwóch nierówności: 25 25 𝑥 + 2 < 3 − |𝑥 − 3| i 𝑥 + 2 > − ( 3 − |𝑥 − 3|), a następnie w postaci równoważnej koniunkcji nierówności bez użycia symbolu wartości bezwzględnej: 19 19 31 31 𝑥 − 3 < 3 − 𝑥 i 𝑥 − 3 > − ( 3 − 𝑥) i 𝑥 − 3 < 𝑥 + 3 i 𝑥 − 3 > − (𝑥 + 3 ), ALBO – odczytanie z wykresów funkcji 𝑓 oraz 𝑔 pierwszych współrzędnych punktów ich 11 14 przecięcia: 𝑥 = − oraz 𝑥 = i sprawdzenie rachunkiem poprawności 3 3 odczytanych współrzędnych. 2 pkt – zastosowanie definicji wartości bezwzględnej lub własności wartości bezwzględnej i zapisanie danej nierówności odpowiednio w trzech przedziałach: (−∞, −2), ⟨−2, 3), ⟨3, +∞), lub w czterech przypadkach: 𝑥 + 2 < 0 i 𝑥 − 3 < 0, 𝑥 + 2 < 0 i 𝑥 − 3 ≥ 0, 𝑥 + 2 ≥ 0 i 𝑥 − 3 < 0, 𝑥 + 2 ≥ 0 i 𝑥 − 3 ≥ 0 (z dokładnością do domknięcia) ALBO – zapisanie nierówności w postaci równoważnej koniunkcji dwóch nierówności: 25 25 𝑥 + 2 < 3 − |𝑥 − 3| i 𝑥 + 2 > − ( 3 − |𝑥 − 3|), ALBO 25 – narysowanie wykresów funkcji 𝑓(𝑥) = |𝑥 + 2| oraz 𝑔(𝑥) = − |𝑥 − 3|. 3 25 1 pkt – przekształcenie danej nierówności do postaci |𝑥 + 2| < − |𝑥 − 3|. 3 0 pkt – rozwiązanie, w którym zastosowano niepoprawną metodę, albo brak rozwiązania. Uwagi: 1. Jeśli w rozwiązaniu algebraicznym zdający popełni błąd przy zapisie nierówności tylko w jednym z rozpatrywanych przypadków, ale konsekwentnie do popełnionego błędu rozwiąże zadanie do końca, to może uzyskać co najwyżej 2 punkty za całe rozwiązanie. 2. Jeśli w rozwiązaniu graficznym zdający popełni jeden błąd przy rysowaniu wykresu funkcji 25 𝑓(𝑥) = |𝑥 + 2| albo 𝑔(𝑥) = 3 − |𝑥 − 3|, ale otrzyma dwa punkty przecięcia i dalej konsekwentnie do popełnionego błędu rozwiąże zadanie do końca, to może uzyskać co najwyżej 2 punkty za całe rozwiązanie (za zapisanie wyrażeń w postaci |𝑥 + 2| oraz |𝑥 − 3| oraz konsekwentną interpretację zbioru rozwiązań). 11 14 3. Jeżeli zdający przy rozwiązaniu graficznym poda zbiór rozwiązań 𝑥 ∈ (− , ), ale nie 3 3 sprawdzi rachunkiem pierwszych współrzędnych punktów przecięcia wykresów funkcji 𝑓 i 𝑔, to może otrzymać co najwyżej 3 punkty za całe rozwiązanie.

Zadanie 114 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-100-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Określamy kwadraty 𝐾1 , 𝐾2 , 𝐾3 , … następująco: • 𝐾1 jest kwadratem o boku długości 𝑎 • 𝐾2 jest kwadratem, którego każdy wierzchołek leży na innym boku kwadratu 𝐾1 i dzieli ten bok w stosunku 1 ∶ 3 • 𝐾3 jest kwadratem, którego każdy wierzchołek leży na innym boku kwadratu 𝐾2 i dzieli ten bok w stosunku 1 ∶ 3 i ogólnie, dla każdej liczby naturalnej 𝑛 ≥ 2, • 𝐾𝑛 jest kwadratem, którego każdy wierzchołek leży na innym boku kwadratu 𝐾𝑛−1 i dzieli ten bok w stosunku 1 ∶ 3. Obwody wszystkich kwadratów określonych powyżej tworzą nieskończony ciąg geometryczny. Na rysunku przedstawiono kwadraty utworzone w sposób opisany powyżej. 𝑎 𝑎 Oblicz sumę wszystkich wyrazów tego nieskończonego ciągu. EMAP-R0_100 Nr zadania 11. Wypełnia Maks. liczba pkt 4 egzaminator Uzyskana liczba pkt EMAP-R0_100

Pokaż odpowiedź
Oznaczmy przez 𝑎𝑖 długość boku kwadratu 𝐾𝑖 , natomiast przez 𝐿𝑖 – obwód kwadratu 𝐾𝑖 (dla 𝑖 = 1, 2, 3, …). Niech 𝐿 oznacza sumę obwodów wszystkich rozważanych kwadratów. Obliczamy długości boków kolejnych kwadratów: 𝑎1 = 𝑎 1 2 3 2 √10 𝑎2 = √( 𝑎) + ( 𝑎) = 𝑎 4 4 4 Analogicznie √10 √10 √10 5 𝑎3 = 𝑎2 = ∙ 𝑎= 𝑎 4 4 4 8 5√10 𝑎4 = 𝑎 32 i tak dalej. Stąd √10 5 √10 5 𝐿 = 𝐿1 + 𝐿2 + 𝐿3 + … = 4𝑎 + 4 ∙ 𝑎 + 4 ∙ 𝑎 + … = 4𝑎 (1 + + + …) 4 8 4 8 Zauważamy, że wyrażenie w nawiasie jest sumą szeregu geometrycznego, gdzie 𝑎1 = 1 √10 i 𝑞= . 4 √10 Ponieważ |𝑞| = < 1, zatem spełnione są założenia twierdzenia o istnieniu sumy 4 nieskończonego szeregu geometrycznego. 1 4𝑎 8⋅(4+√10)𝑎 Zatem 𝐿 = 4𝑎 ∙ = = . 1− 10 1− 10 √ √ 3 4 4

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: 4𝑎 4 pkt – zastosowanie poprawnej metody i poprawny wynik: 𝐿 = 1− 10 √ 4 8⋅(4+√10)𝑎 (lub 𝐿 = ). 3 √10 5 3 pkt – zapisanie: 𝐿 = 4𝑎 (1 + + 8 + … ). 4 √10 2 pkt – obliczenie ilorazu ciągu: 𝑞 = . 4 √10 1 pkt – obliczenie długości boku drugiego kwadratu: 𝑎2 = 𝑎. 4 0 pkt – rozwiązanie, w którym zastosowano niepoprawną metodę, albo brak rozwiązania. Uwagi: 1. Jeżeli zdający obliczy tylko sumę długości boków (po jednym z każdego kwadratu), to może otrzymać co najwyżej 3 punkty za całe rozwiązanie. 2. Jeżeli zdający błędnie ustala stosunek podziału długości boku kwadratu i rozwiązuje zadanie konsekwentnie do końca, to może otrzymać co najwyżej 2 punkty za całe rozwiązanie (za obliczenie ilorazu 𝑞 ciągu, o ile 𝑞 ∈ (0, 1), oraz za konsekwentne obliczenie sumy obwodów wszystkich kwadratów). 3. Jeżeli zdający przyjmuje do obliczeń konkretną długość boku kwadratu 𝐾1 i rozwiązuje zadanie konsekwentnie do końca, to otrzymuje 2 punkty za całe rozwiązanie. 4. Jeżeli zdający popełni błąd rachunkowy i otrzyma iloraz 𝑞 ciągu, który jest liczbą spoza przedziału (0, 1), to może otrzymać co najwyżej 1 punkt za całe rozwiązanie (za poprawne obliczenie 𝑎2 ).

Zadanie 124 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-100-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Rozwiąż równanie 3 sin2 𝑥 − sin2 (2𝑥) = 0 w przedziale 〈𝜋, 2𝜋〉. EMAP-R0_100 Nr zadania 12. Wypełnia Maks. liczba pkt 4 egzaminator Uzyskana liczba pkt EMAP-R0_100

Pokaż odpowiedź
Sposób I Przekształcamy równanie równoważnie, korzystając ze wzoru na sinus podwojonego kąta, i otrzymujemy: 3 sin2 𝑥 − 4 sin2 𝑥 ∙ cos2 𝑥 = 0 sin2 𝑥 (3 − 4 cos2 𝑥) = 0 sin2 𝑥 = 0 lub 3 − 4 cos2 𝑥 = 0 3 sin 𝑥 = 0 lub cos 2 𝑥 = 4 √3 √3 sin 𝑥 = 0 lub cos 𝑥 = lub cos 𝑥 = − 2 2 Równanie sin 𝑥 = 0 ma w przedziale 〈𝜋, 2𝜋〉 dwa rozwiązania: 𝜋 oraz 2𝜋. √3 11𝜋 Równanie cos 𝑥 = ma w przedziale 〈𝜋, 2𝜋〉 jedno rozwiązanie: . 2 6 √3 7𝜋 Równanie cos 𝑥 = − ma w przedziale 〈𝜋, 2𝜋〉 jedno rozwiązanie: . 2 6 2 2 Zatem równanie 3 sin 𝑥 − sin 2𝑥 = 0 ma w przedziale 〈𝜋, 2𝜋〉 cztery rozwiązania: 7𝜋 11𝜋 𝜋, 6 , 6 , 2𝜋. Sposób II Przekształcamy równanie równoważnie, korzystając ze wzoru na sinus podwojonego kąta, i otrzymujemy: 3 sin2 𝑥 = sin2 2𝑥 √3|sin 𝑥| = |sin 2𝑥| √3 ⋅ |sin 𝑥| = 2 ⋅ |sin 𝑥| ⋅ |cos 𝑥| |sin 𝑥| ⋅ (√3 − 2|cos 𝑥|) = 0 |sin 𝑥| = 0 lub √3 − 2|cos 𝑥| = 0 √3 sin 𝑥 = 0 lub |cos 𝑥| = 2 Równanie sin 𝑥 = 0 ma w przedziale 〈𝜋, 2𝜋〉 dwa rozwiązania: 𝜋 oraz 2𝜋. √3 7𝜋 11𝜋 Równanie | cos 𝑥 | = ma w przedziale 〈𝜋, 2𝜋〉 dwa rozwiązania: oraz . 2 6 6 Zatem równanie 3 sin2 𝑥 − sin2 2𝑥 = 0 ma w przedziale 〈𝜋, 2𝜋〉 cztery rozwiązania: 7𝜋 11𝜋 𝜋, 6 , 6 , 2𝜋.

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: 7𝜋 11𝜋 4 pkt – poprawna metoda rozwiązania równania i poprawny wynik: 𝜋, , , 2𝜋. 6 6 3 pkt – przekształcenie równania 3 sin2 𝑥 − sin2 2𝑥 = 0 do alternatywy równań trygonometrycznych i rozwiązanie dwóch z otrzymanych równań w zbiorze ℝ lub jednego z nich w przedziale 〈𝜋, 2𝜋〉. 2 pkt – zapisanie alternatywy równań: sin2 𝑥 = 0 lub 3 − 4 cos 2 𝑥 = 0 ALBO – zapisanie alternatywy równań: sin2 𝑥 = 0 lub 4 sin2 𝑥 − 1 = 0, ALBO – zapisanie alternatywy równań: √3 sin 𝑥 − 2sin 𝑥 cos 𝑥 = 0 lub √3 sin 𝑥 + 2sin 𝑥 cos 𝑥 = 0, ALBO – zapisanie i rozwiązanie równania kwadratowego z niewiadomą 𝑡 = cos 2 𝑥 (np. 3 4𝑡 2 − 7𝑡 + 3 = 0 i 𝑡 = 1 oraz 𝑡 = 4 ), ALBO – zapisanie i rozwiązanie równania kwadratowego z niewiadomą 𝑡 = sin2 𝑥 (np. 1 4𝑡 2 − 𝑡 = 0 i 𝑡 = 0 oraz 𝑡 = 4 ), ALBO – zapisanie alternatywy równań: |sin 𝑥| = 0 lub √3 − 2|cos 𝑥| = 0. 1 pkt – przekształcenie równania 3 sin2 𝑥 − sin2 2𝑥 = 0 do jednej z poniższych postaci: sin2 𝑥 (3 − 4 cos2 𝑥) = 0 lub sin2 𝑥 (4 sin2 𝑥 − 1) = 0, lub 4 cos 4 𝑥 − 7 cos 2 𝑥 + 3 = 0, lub 4 sin4 𝑥 − sin2 𝑥 = 0, lub (√3 sin 𝑥 − sin 2𝑥)(√3 sin 𝑥 + sin 2𝑥) = 0, lub |√3 sin 𝑥| = |sin 2𝑥|. 0 pkt – rozwiązanie, w którym zastosowano nieprawidłową metodę, albo brak rozwiązania. Uwagi: 1. Jeżeli jedynym błędem zdającego jest: – podzielenie obu stron równania przez sin 𝑥 (bez stosownego założenia) – zastosowania niepoprawnej zależności √𝑎2 = 𝑎 – zastosowania niepoprawnej zależności √𝑎2 − 𝑏 2 = 𝑎 − 𝑏 i zdający konsekwentnie rozwiąże zadanie do końca, to może uzyskać co najwyżej 2 punkty za całe rozwiązanie (o ile nie nabył praw do innej punktacji). 2. Jeżeli zdający, przekształcając lewą stronę równania, zapisze ją w postaci sin 𝑥 ⋅ (3 − 4 cos 2 𝑥) lub sin 𝑥 ⋅ (√3 − 2 cos 𝑥)(√3 + 2 cos 𝑥), to może otrzymać co najwyżej 3 punkty za całe rozwiązanie.

Zadanie 134 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-100-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Czworokąt 𝐴𝐵𝐶𝐷 , w którym |𝐵𝐶| = 4 i |𝐶𝐷| = 5, jest opisany na okręgu. Przekątna 𝐴𝐶 tego czworokąta tworzy z bokiem 𝐵𝐶 kąt o mierze 60°, natomiast z bokiem 𝐴𝐵 – kąt ostry, 1 którego sinus jest równy . Oblicz obwód czworokąta 𝐴𝐵𝐶𝐷 . 4 EMAP-R0_100 Nr zadania 13. Wypełnia Maks. liczba pkt 4 egzaminator Uzyskana liczba pkt EMAP-R0_100

Pokaż odpowiedź
5 𝐶 Sposób I 𝐷 Oznaczmy 𝛼 = |∡𝐵𝐴𝐶|. Zgodnie z warunkami zadania 60° 1 sin 𝛼 = 4 . 4 Obliczamy długość 𝑎 boku 𝐴𝐵 . Korzystamy 𝑆 z twierdzenia sinusów w trójkącie 𝐴𝐵𝐶 i otrzymujemy |𝐴𝐵| |𝐵𝐶| = 𝐵 sin 60° sin 𝛼 |𝐴𝐵| 4 = 1 √3 2 4 𝛼 Stąd |𝐴𝐵 | = 8√3. 𝐴 Ponieważ w czworokąt 𝐴𝐵𝐶𝐷 można wpisać okrąg, więc prawdziwa jest zależność |𝐴𝐵| + |𝐶𝐷| = |𝐵𝐶| + |𝐴𝐷| Zatem obwód 𝑂𝑏𝐴𝐵𝐶𝐷 czworokąta jest równy 𝑂𝑏𝐴𝐵𝐶𝐷 = 2 ⋅ (|𝐴𝐵| + |𝐶𝐷|) = 16√3 + 10 Sposób II Zauważmy, że pole trójkąta 𝐴𝐵𝐶 można obliczyć na dwa sposoby: 1 1 √3 𝑃= ⋅ |𝐵𝐶| ⋅ |𝐴𝐶| ⋅ sin 60° = ⋅ 4 ⋅ |𝐴𝐶| ⋅ 2 2 2 1 1 𝑃= ⋅ |𝐴𝐶| ⋅ |𝐴𝐵| ⋅ 2 4 Stąd |𝐴𝐵| = 8√3. Ponieważ w czworokąt 𝐴𝐵𝐶𝐷 można wpisać okrąg, więc prawdziwa jest zależność |𝐴𝐵| + |𝐶𝐷| = |𝐵𝐶| + |𝐴𝐷| Zatem obwód 𝑂𝑏𝐴𝐵𝐶𝐷 czworokąta jest równy 𝑂𝑏𝐴𝐵𝐶𝐷 = 2 ⋅ (|𝐴𝐵| + |𝐶𝐷|) = 16√3 + 10 5 𝐶 Sposób III 𝐷 Oznaczmy 𝛼 = |∡𝐵𝐴𝐶|. Zgodnie z warunkami zadania 60° 1 sin 𝛼 = 4 . Obliczamy długość 𝑎 boku 𝐴𝐵 . 𝐸 4 Prowadzimy wysokość 𝐵𝐸 trójkąta 𝐴𝐵𝐶 . 𝑆 Trójkąt prostokątny 𝐵𝐶𝐸 ma kąty ostre 30° i 60°, więc jest „połową” trójkąta równobocznego o boku długości 4. Zatem 𝐵 𝑎 Strona 30 z 45 𝛼 𝐴 4√3 |𝐸𝐵| = = 2√3 2 Z definicji sinusa w trójkącie prostokątnym 𝐴𝐵𝐸 otrzymujemy |𝐸𝐵| sin 𝛼 = |𝐴𝐵| czyli 1 2√3 = 4 |𝐴𝐵| Stąd |𝐴𝐵| = 8√3. Czworokąt 𝐴𝐵𝐶𝐷 jest opisany na okręgu, więc |𝐴𝐵| + |𝐶𝐷| = |𝐵𝐶| + |𝐴𝐷|. Zatem obwód 𝑂𝑏𝐴𝐵𝐶𝐷 czworokąta jest równy 𝑂𝑏𝐴𝐵𝐶𝐷 = 2 ⋅ (|𝐴𝐵| + |𝐶𝐷|) = 16√3 + 10

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: 4 pkt – zastosowanie poprawnej metody i poprawny wynik: 16√3 + 10. 3 pkt – obliczenie długości boku 𝐴𝐵 : |𝐴𝐵| = 8√3 i zapisanie 𝑂𝑏𝐴𝐵𝐶𝐷 = 2 ⋅ (|𝐴𝐵| + |𝐶𝐷|) ALBO – obliczenie długości boku 𝐴𝐵 : |𝐴𝐵| = 8√3 i zapisanie równania 8√3 + 5 = 4 + |𝐴𝐷|. 2 pkt – obliczenie długości boku 𝐴𝐵 : 8√3 ALBO – zapisanie równości 1) i 3) określonych w kryterium oceniania za 1 punkt, ALBO – zapisanie równości 2) i 3) określonych w kryterium oceniania za 1 punkt, ALBO – zapisanie równości 1) i 4) określonych w kryterium oceniania za 1 punkt. 1 pkt – zapisanie jednej z poniższych równości 1)- 4): |𝐴𝐵| 4 1 2 √3 1) √ = 1 lub = , 3 4 |𝐴𝐵| 2 4 1 √3 1 1 2) ⋅ 4 ⋅ |𝐴𝐶| ⋅ = ⋅ |𝐴𝐶| ⋅ |𝐴𝐵| ⋅ , 2 2 2 4 3) 𝑂𝑏𝐴𝐵𝐶𝐷 = 2 ⋅ (|𝐴𝐵| + |𝐶𝐷|), 4) |𝐴𝐵| + 5 = 4 + |𝐴𝐷| ALBO – zapisanie równania z jedną niewiadomą 𝑥 (długością boku 𝐴𝐵 ), np. 2 𝑥√15 𝑥√15 𝑥 2 = 16 + (2 + ) − 4 (2 + ), 4 4 2 √15 √15 √15 16 = (2 + 𝑥) + 𝑥 2 − ⋅ (2 + 𝑥) 𝑥 4 2 4 (z twierdzenia cosinusów dla trójkąta 𝐴𝐵𝐶 i dwóch kątów tego trójkąta). 0 pkt – rozwiązanie, w którym zastosowano niepoprawną metodę, albo brak rozwiązania.

Zadanie 144 punktyOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-100-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Dany jest sześcian 𝐴𝐵𝐶𝐷𝐸𝐹𝐺𝐻 o krawędzi długości 6. Punkt 𝑆 jest punktem przecięcia 𝐻 𝐺 przekątnych 𝐴𝐻 i 𝐷𝐸 ściany bocznej 𝐴𝐷𝐻𝐸 (zobacz rysunek). 𝐸 𝐹 𝑆 𝐷 𝐶 𝐴 6 𝐵 Oblicz wysokość trójkąta 𝑆𝐵𝐻 poprowadzoną z punktu 𝑆 na bok 𝐵𝐻 tego trójkąta. EMAP-R0_100 Nr zadania 14. Wypełnia Maks. liczba pkt 4 egzaminator Uzyskana liczba pkt EMAP-R0_100

Pokaż odpowiedź
Przyjmijmy oznaczenia jak na rysunku: 𝑆 – środek odcinka 𝐴𝐻 , 𝐸 𝐹 𝑅 – środek odcinka 𝐵𝐻, 𝑃 𝑃 – spodek wysokości trójkąta 𝑆𝐵𝐻 poprowadzonej 𝑆 𝑅 z punktu 𝑆 na bok 𝐵𝐻. 𝐷 𝐶 𝐴 6 𝐵 Sposób I Obliczamy |𝐴𝐻| = 6√2, |𝐵𝐻| = 6√3. 𝐻 Trójkąty 𝐴𝐻𝐵 i 𝑃𝐻𝑆 są podobne (cecha kkk), więc |𝑆𝑃| |𝑆𝐻| 𝑃 = |𝐴𝐵| |𝐵𝐻| 𝑆 |𝑆𝑃| 3√2 = 6 6√3 |𝑆𝑃| = √6 𝐴 6 𝐵

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: 4 pkt – zastosowanie poprawnej metody i poprawny wynik: √6. 3 pkt – zapisanie równania z jedną niewiadomą (długością odcinka 𝑆𝑃), np.: |𝑆𝑃| 3√2 = (z podobieństwa trójkątów 𝑃𝐻𝑆 i 𝐴𝐻𝐵, sposób I), 6 6√3 1 1 18√2 = 2 ⋅ 3√2 ⋅ 6 + 2 ⋅ 6√3 ⋅ |𝑆𝑃| (z równości pól 𝑃𝐻𝐴𝐵 = 𝑃𝐵𝐴𝑆 + 𝑃𝐻𝑆𝐵 ), 1 1 1 9√2 = 2 ⋅ 6√3 ⋅ |𝑆𝑃| (z równości 𝑃𝐻𝑆𝐵 = 2 ⋅ |𝐻𝑆| ⋅ |𝐴𝐵| = 2 ⋅ |𝐻𝐵| ⋅ |𝑆𝑃|, sposób II), ALBO 9√2 – obliczenie pola trójkąta 𝐻𝑆𝑅 oraz długości odcinka 𝐻𝑅: 𝑃∆𝐻𝑆𝑅 = oraz 2 |𝐻𝑅| = 3√3, ALBO – obliczenie długości odcinków 𝐻𝑃 i 𝐻𝑆: |𝐻𝑃| = 2√3 i |𝐻𝑆| = 3√2, ALBO – obliczenie długości odcinków 𝐻𝑃 oraz cosinusa/tangensa kąta 𝑆𝐻𝑃: |𝐻𝑃| = 2√3 √6 √2 i cos ∡𝑆𝐻𝑃 = (tg ∡𝑆𝐻𝑃 = ), 3 2 ALBO – obliczenie długości 𝐴𝐾 : 𝐴𝐾 = 2√6. 2 pkt – obliczenie długości boków trójkąta 𝐻𝑆𝐵: |𝐻𝑆| = 3√2, |𝐻𝐵| = 6√3, |𝑆𝐵| = 3√6 ALBO – zapisanie proporcji wynikającej z podobieństwa dwóch trójkątów prostokątnych, przy czym jednym z nich jest trójkąt 𝐻𝑆𝑃, ALBO – obliczenie/zapisanie długości odcinków 𝐵𝐻 oraz 𝑆𝑅 : |𝐵𝐻| = 6√3 oraz |𝑆𝑅| = 3, ALBO √6 – obliczenie wartości funkcji trygonometrycznej kąta 𝑆𝐻𝑅: np. cos ∡𝑆𝐻𝑅 = , 3 √3 √2 sin ∡𝑆𝐻𝑅 = 3 , tg ∡𝑆𝐻𝑅 = 2 , ALBO – obliczenie pola trójkąta 𝐻𝐴𝐵: 𝑃𝛥𝐻𝐴𝐵 = 18√2, ALBO 1 – obliczenie długości odcinka 𝑆𝐵 i sinusa kąta 𝑆𝐵𝐻: |𝑆𝐵| = 3√6 i sin ∡𝑆𝐵𝐻 = , 3 ALBO – zapisanie pola trójkąta 𝐻𝐴𝐵 jako sumy pól trójkątów 𝑆𝐴𝐵 oraz 𝐻𝑆𝐵 i zapisanie 1 1 𝑃𝐻𝑆𝐵 = 2 ⋅ |𝐻𝐵| ⋅ |𝑆𝑃| (lub 𝑃𝐻𝑆𝐵 = 2 ⋅ 𝑃𝐻𝐴𝐵 ), ALBO 1 – zapisanie pola trójkąta 𝐻𝑆𝐵 na dwa sposoby: 𝑃𝐻𝑆𝐵 = ⋅ |𝐻𝑆| ⋅ |𝐴𝐵| oraz 2 1 𝑃𝐻𝑆𝐵 = 2 ⋅ |𝐻𝐵| ⋅ |𝑆𝑃|, ALBO – obliczenie pola trójkąta 𝐻𝑆𝐵: 𝑃𝐻𝑆𝐵 = 9√2. 1 pkt – obliczenie/zapisanie długości jednego z odcinków 𝐵𝐻, 𝑆𝑅, 𝐻𝑆 albo 𝐵𝑆: |𝐵𝐻| = 6√3, |𝑆𝑅| = 3, |𝐻𝑆| = 3√2, |𝐵𝑆| = 3√6. 0 pkt – rozwiązanie, w którym zastosowano niepoprawną metodę, albo brak rozwiązania. Uwagi: 1. Jeżeli jedynym błędem zdającego jest: a) zastosowanie niepoprawnej definicji jednej funkcji trygonometrycznej b) błędne zastosowanie twierdzenia Pitagorasa c) zastosowanie niepoprawnej tożsamości √𝑥 2 + 𝑦 2 = 𝑥 + 𝑦 d) błędne zastosowanie twierdzenia cosinusów lub sinusów e) błędne zastosowanie wzoru Herona to zdający może otrzymać co najwyżej 2 punkty za całe rozwiązanie. 1 2. Jeżeli zdający korzysta ze związku |𝐻𝑃| = ⋅ |𝐻𝐵| (gdzie 𝑃 jest spodkiem wysokości 3 poprowadzonej z wierzchołka 𝑆 na podstawę 𝐻𝐵 trójkąta 𝐻𝑆𝐵) i nie uzasadni jego prawdziwości, to może otrzymać co najwyżej 2 punkty za całe rozwiązanie. 𝐻 𝐺

Zadanie 155 punktówOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-100-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Wyznacz wszystkie wartości parametru 𝑚 ≠ 2, dla których równanie 𝑚−3 𝑥 2 + 4𝑥 − =0 𝑚−2 ma dwa różne rozwiązania rzeczywiste 𝑥1 , 𝑥2 spełniające warunek 𝑥13 + 𝑥23 > −28. EMAP-R0_100 Nr zadania 15. Wypełnia Maks. liczba pkt 5 egzaminator Uzyskana liczba pkt EMAP-R0_100

Pokaż odpowiedź
I etap 𝑚−3 Trójmian kwadratowy 𝑥 2 + 4𝑥 − , gdzie 𝑚 ≠ 2, ma dwa różne pierwiastki rzeczywiste 𝑚−2 wtedy i tylko wtedy, gdy wyróżnik tego trójmianu jest dodatni. Rozwiązujemy warunek ∆> 0: 𝑚−3 42 − 4 ∙ (− )>0 𝑚−2 20𝑚 − 44 >0 𝑚−2 (20𝑚 − 44) ⋅ (𝑚 − 2) > 0 11 20 (𝑚 − ) ⋅ (𝑚 − 2) > 0 5 11 𝑚 ∈ (−∞, 2) ∪ ( , +∞) 5 II etap Sposób I Wyznaczamy wszystkie wartości parametru 𝑚 ≠ 2, dla których jest spełniony warunek 𝑥13 + 𝑥23 > −28, korzystając ze wzorów Viète’a: (𝑥1 + 𝑥2 )3 − 3𝑥1 𝑥2 (𝑥1 + 𝑥2 ) > −28 𝑚−3 −64 − 3 ∙ (− ) ∙ (−4) > −28 𝑚−2 𝑚−3 < −3 𝑚−2 (4𝑚 − 9)(𝑚 − 2) < 0 9 𝑚 ∈ (2, ) 4 Sposób II 𝑚−3 Wyznaczamy pierwiastki 𝑥1 , 𝑥2 trójmianu kwadratowego 𝑥 2 + 4𝑥 − : 𝑚−2 20𝑚−44 −4 − √ 𝑚−2 5𝑚 − 11 𝑥1 = = −2 − √ 2⋅1 𝑚−2 20𝑚−44 −4 + √ 𝑚−2 5𝑚 − 11 𝑥2 = = −2 + √ 2⋅1 𝑚−2 Nierówność 𝑥13 + 𝑥23 > −28 możemy więc zapisać w postaci 3 3 5𝑚 − 11 5𝑚 − 11 (−2 − √ ) + (−2 + √ ) > −28 𝑚−2 𝑚−2 5𝑚−11 Oznaczmy √ przez 𝑝. Wtedy 𝑚−2 (−2 − 𝑝)3 + (−2 + 𝑝)3 > −28 Korzystając ze wzoru na sześcian różnicy i sześcian sumy, otrzymujemy dalej (−8 − 12𝑝 − 6𝑝2 − 𝑝3 ) + (−8 + 12𝑝 − 6𝑝2 + 𝑝3 ) > −28 −12𝑝2 − 16 > −28 12𝑝2 − 12 < 0 𝑝2 − 1 < 0 Zatem 2 5𝑚 − 11 (√ ) −1<0 𝑚−2 5𝑚 − 11 −1<0 𝑚−2 5𝑚 − 11 − 𝑚 + 2 <0 𝑚−2 4𝑚 − 9 <0 𝑚−2 (4𝑚 − 9)(𝑚 − 2) < 0 9 𝑚 ∈ (2, ) 4

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: Rozwiązanie zadania składa się z trzech etapów. Pierwszy etap polega na rozwiązaniu nierówności ∆> 0. Za poprawne wykonanie tego etapu zdający otrzymuje 1 punkt. 11 1 pkt – poprawne rozwiązanie nierówności ∆> 0: 𝑚 ∈ (−∞, 2) ∪ ( , +∞). 5 0 pkt – rozwiązanie, w którym zastosowano niepoprawną metodę, albo brak rozwiązania. Uwaga: Jeżeli zdający rozwiązuje warunek ∆≥ 0, to za tę część rozwiązania otrzymuje 0 punktów. Drugi etap polega na wyznaczeniu tych wartości parametru 𝑚, dla których jest spełniony warunek 𝑥13 + 𝑥23 > −28. Za poprawne wykonanie tego etapu zdający otrzymuje 3 punkty. Podział punktów za drugi etap rozwiązania: 3 pkt – rozwiązanie nierówności z jedną niewiadomą 𝑚, wynikającej z warunku 9 𝑥13 + 𝑥23 > −28: 𝑚 ∈ (2, 4). 2 pkt – zapisanie nierówności z jedną niewiadomą 𝑚, wynikającej z warunku 𝑚−3 𝑥13 + 𝑥23 > −28, np. −64 − 3 ∙ (− 𝑚−2) ∙ (−4) > −28 ALBO 3 3 5𝑚−11 5𝑚−11 – zapisanie nierówności (−2 − √ ) + (−2 + √ 𝑚−2 ) > −28 i poprawne 𝑚−2 zastosowanie wzoru skróconego mnożenia na sześcian sumy/różnicy do co najmniej 3 3 5𝑚−11 5𝑚−11 jednego ze składników sumy (−2 − √ ) + (−2 + √ 𝑚−2 ) . 𝑚−2 1 pkt – przekształcenie nierówności 𝑥13 + 𝑥23 > −28 do postaci pozwalającej na bezpośrednie zastosowanie wzorów Viète’a, np. (𝑥1 + 𝑥2 )3 − 3𝑥1 𝑥2 (𝑥1 + 𝑥2 ) > −28 ALBO 𝑚−3 – wyznaczenie pierwiastków trójmianu kwadratowego 𝑥 2 + 4𝑥 − w zależności 𝑚−2 −4−√20𝑚−44 𝑚−2 −4+√20𝑚−44 𝑚−2 od 𝑚: 𝑥1 = , 𝑥2 = . 2⋅1 2⋅1 0 pkt – rozwiązanie, w którym zastosowano niepoprawną metodę, albo brak rozwiązania. Trzeci etap polega na wyznaczeniu wszystkich wartości parametru 𝑚, które spełniają 11 9 jednocześnie dwa warunki: Δ > 0 i 𝑥13 + 𝑥23 > −28: 𝑚 ∈ ( , ). 5 4 Za poprawne wykonanie tego etapu zdający otrzymuje 1 punkt. 1 pkt – poprawne wyznaczenie wszystkich wartości parametru 𝑚, które spełniają 11 9 jednocześnie warunki Δ > 0 i 𝑥13 + 𝑥23 > −28: 𝑚 ∈ ( , ). 5 4 0 pkt – rozwiązanie, w którym zastosowano niepoprawną metodę, albo brak rozwiązania. Uwagi: 1. Jeżeli zdający popełni w I i/lub II etapie jedynie błędy rachunkowe i otrzyma zbiory rozwiązań z I i II etapu, które nie są rozłączne i żaden z nich nie jest zbiorem liczb rzeczywistych, a następnie poprawnie wyznaczy część wspólną zbiorów rozwiązań z etapów I i II, to za III etap otrzymuje 1 punkt. 𝑚−3 2. Jeżeli zdający w II etapie rozwiązania popełni błąd i przyjmie, że 𝑥1 + 𝑥2 = ± lub 𝑚−2 𝑥1 ⋅ 𝑥2 = ± 4, to za II etap może otrzymać co najwyżej 1 punkt, a za III etap otrzymuje 0 punktów. 3. Jeżeli zdający w II etapie rozwiązania popełni błąd, który nie jest rachunkowy (np. pominie istotne nawiasy przy przekształcaniu nierówności 𝑥13 + 𝑥23 > −28 do postaci pozwalającej na bezpośrednie zastosowanie wzorów Viète’a, albo przyjmie, że 𝑥13 + 𝑥23 = (𝑥1 + 𝑥2 )[(𝑥1 + 𝑥2 )2 − 𝑥1 ⋅ 𝑥2 ], i konsekwentnie do popełnionego błędu doprowadzi rozwiązanie II etapu zadania do końca, to może uzyskać co najwyżej 1 punkt za II etap.

Zadanie 167 punktówOdpowiedź wg zasad CKE · wyjaśnienie w przygotowaniuEMAP-R0-100-2305 · Formuła 2015Matematyka — odpowiedź według zasad CKE

Rozważamy trójkąty 𝐴𝐵𝐶 , w których 𝐴 = (0, 0), 𝐵 = (𝑚, 0), gdzie 𝑚 ∈ (4, +∞), a wierzchołek 𝐶 leży na prostej o równaniu 𝑦 = −2𝑥 . Na boku 𝐵𝐶 tego trójkąta leży punkt 𝐷 = (3, 2). a) Wykaż, że dla 𝑚 ∈ (4, +∞) pole 𝑃 trójkąta 𝐴𝐵𝐶 , jako funkcja zmiennej 𝑚, wyraża się wzorem 𝑚2 𝑃(𝑚) = 𝑚−4 b) Oblicz tę wartość 𝑚, dla której funkcja 𝑃 osiąga wartość najmniejszą. Wyznacz równanie prostej 𝐵𝐶 , przy której funkcja 𝑃 osiąga tę najmniejszą wartość. EMAP-R0_100 EMAP-R0_100 Nr zadania 16. Wypełnia Maks. liczba pkt 7 egzaminator Uzyskana liczba pkt EMAP-R0_100 EMAP-R0_100 EMAP-R0_100 EMAP-R0_100 Formuła 2015 Formuła 2015 Formuła 2015

Pokaż odpowiedź
a) Sposób I 2−0 2 Wyznaczamy współczynnik kierunkowy prostej 𝐵𝐷 : 𝑎𝐵𝐷 = = . 3−𝑚 3−𝑚 2 Prosta 𝐵𝐷 ma równanie 𝑦 = ⋅ (𝑥 − 𝑚). 3−𝑚 Wyznaczamy współrzędne wierzchołka 𝐶 = (𝑥𝐶 , 𝑦𝐶 ), rozwiązując układ równań 2 𝑦 = 3−𝑚 ⋅ (𝑥 − 𝑚) i 𝑦 = −2𝑥. Stąd, dla 𝑚 > 4, otrzymujemy 2 ⋅ (𝑥𝐶 − 𝑚) = −2𝑥𝐶 3−𝑚 2 2𝑚 ( + 2) 𝑥𝐶 = 3−𝑚 3−𝑚 8 − 2𝑚 2𝑚 ⋅ 𝑥𝐶 = 3−𝑚 3−𝑚 4−𝑚 𝑚 ⋅ 𝑥𝐶 = 3−𝑚 3−𝑚 𝑚 𝑥𝐶 = 4−𝑚 𝑚 2𝑚 𝑚 2𝑚 Wtedy 𝑦𝐶 = −2 ∙ = . Zatem 𝐶 = ( , ). 4−𝑚 𝑚−4 4−𝑚 𝑚−4 Podstawa 𝐴𝐵 trójkąta 𝐴𝐵𝐶 ma długość |𝑚|. Wysokość trójkąta 𝐴𝐵𝐶 opuszczona 2𝑚 z wierzchołka 𝐶 jest równa | |. Zatem pole 𝑃 tego trójkąta, jako funkcja zmiennej 𝑚, 𝑚−4 jest określone wzorem 1 2𝑚 𝑃(𝑚) = ∙ |𝑚| ⋅ | | 2 𝑚−4 𝑚2 Ponieważ 𝑚 > 4, więc 𝑃(𝑚) = . 𝑚−4 Sposób II 2−0 2 Wyznaczamy współczynnik kierunkowy prostej 𝐵𝐷 : 𝑎𝐵𝐷 = = . 3−𝑚 3−𝑚 Punkt 𝐶 leży na prostej 𝑦 = −2𝑥 , zatem ma współrzędne (𝑥𝐶 , −2𝑥𝐶 ). −2𝑥𝐶−0 2𝑥 Wyznaczamy współczynnik kierunkowy prostej 𝐵𝐶 : 𝑎𝐵𝐶 = = 𝑚−𝑥𝐶 . 𝑥𝐶−𝑚 𝐶 Ponieważ 𝑎𝐵𝐷 = 𝑎𝐵𝐶 , więc dla 𝑚 > 4 otrzymujemy 2 2𝑥𝐶 = 3 − 𝑚 𝑚 − 𝑥𝐶 Stąd 𝑚 𝑥𝐶 = 4−𝑚 𝑚 2𝑚 𝑚 2𝑚 Wtedy −2𝑥𝐶 = −2 ∙ = . Zatem 𝐶 = ( , ). 4−𝑚 𝑚−4 4−𝑚 𝑚−4 Podstawa 𝐴𝐵 trójkąta 𝐴𝐵𝐶 ma długość |𝑚|. Wysokość trójkąta 𝐴𝐵𝐶 opuszczona 2𝑚 z wierzchołka 𝐶 jest równa | |. Zatem pole 𝑃 tego trójkąta, jako funkcja zmiennej 𝑚, 𝑚−4 jest określone wzorem 1 2𝑚 𝑃(𝑚) = ∙ |𝑚| ⋅ | | 2 𝑚−4 𝑚2 Ponieważ 𝑚 > 4, więc 𝑃(𝑚) = . 𝑚−4 b) Sposób I Wyznaczamy pochodną funkcji 𝑃: ′ (𝑚) 2𝑚(𝑚 − 4) − 𝑚2 ∙ 1 𝑚2 − 8𝑚 𝑚(𝑚 − 8) 𝑃 = = = (𝑚 − 4)2 (𝑚 − 4)2 (𝑚 − 4)2 Obliczamy miejsca zerowe pochodnej funkcji 𝑃: 𝑃′ (𝑚) = 0 i 𝑚 ∈ (4, +∞) 𝑚(𝑚 − 8) = 0 i 𝑚 ∈ (4, +∞) (𝑚 − 4)2 𝑚(𝑚 − 8) = 0 i 𝑚 ∈ (4, +∞) 𝑚=8 Ponieważ 𝑃′ (𝑚) > 0 dla 𝑚 ∈ (8, +∞) oraz 𝑃′ (𝑚) < 0 dla 𝑚 ∈ (4, 8), więc funkcja 𝑃 jest malejąca w przedziale (4, 8⟩ oraz rosnąca w przedziale ⟨8, +∞). Zatem funkcja 𝑃 osiąga wartość najmniejszą dla 𝑚 = 8. Gdy 𝑚 = 8, to prosta 𝐵𝐶 przechodzi przez punkty 𝐵 = (8, 0) oraz 𝐷 = (3, 2), więc ma 2 2 16 równanie 𝑦 = ⋅ (𝑥 − 8), czyli 𝑦 = − 𝑥 + . 3−8 5 5 Sposób II 𝑚2 Przekształcamy wyrażenie : 𝑚−4 𝑚2 (𝑚2 − 8𝑚 + 16) + 8𝑚 − 32 + 16 16 = = (𝑚 − 4) + 8 + 𝑚−4 𝑚−4 𝑚−4 16 Ponieważ 𝑚 > 4, więc liczby 𝑚 − 4 oraz są dodatnie. Z nierówności między 𝑚−4 16 średnimi arytmetyczną i geometryczną dla liczb dodatnich 𝑚 − 4 oraz otrzymujemy: 𝑚−4 16 𝑚 − 4 + 𝑚−4 16 ≥ √(𝑚 − 4) ⋅ 2 𝑚−4 16 𝑚 − 4 + 𝑚−4 ≥ √16 2 16 𝑚−4+ ≥8 𝑚−4 16 𝑚−4+8+ ≥ 16 𝑚−4 𝑃(𝑚) ≥ 16 16 przy czym równość zachodzi tylko dla tych 𝑚, dla których 𝑚 − 4 = i jednocześnie 𝑚−4 𝑚 > 4, tj. dla 𝑚 = 8. Zatem funkcja 𝑃 osiąga wartość najmniejszą dla 𝑚 = 8. Gdy 𝑚 = 8, to prosta 𝐵𝐶 przechodzi przez punkty 𝐵 = (8, 0) oraz 𝐷 = (3, 2), więc ma 2 2 16 równanie 𝑦 = ⋅ (𝑥 − 8), czyli 𝑦 = − 5 𝑥 + 5 .

Odpowiedź i kryteria punktowania pochodzą z oficjalnych zasad oceniania CKE.

Punktowanie: Część a) 𝑚2 3 pkt – wyznaczenie pola 𝑃 trójkąta 𝐴𝐵𝐶 jako funkcji zmiennej 𝑚: 𝑃(𝑚) = . 𝑚−4 𝑚 2 pkt – wyznaczenie pierwszej (lub drugiej) współrzędnej punktu 𝐶 : 𝑥𝐶 = 4−𝑚 2𝑚 (lub 𝑦𝐶 = ). 𝑚−4 2 1 pkt – wyznaczenie współczynnika kierunkowego prostej 𝐵𝐷 : 3−𝑚 ALBO – zapisanie równania prostej 𝐵𝐷 w postaci ogólnej, np. 2𝑥 + (𝑚 − 3)𝑦 − 2𝑚 = 0. 0 pkt – rozwiązanie, w którym zastosowano niepoprawną metodę, albo brak rozwiązania. Część b) 4 pkt – wyznaczenie równania prostej 𝐵𝐶 w przypadku, gdy pole trójkąta 𝐴𝐵𝐶 jest 2 16 najmniejsze, np. 𝑦 = − 𝑥 + . 5 5 3 pkt – zbadanie znaku pochodnej funkcji 𝑃: 𝑃′ (𝑚) > 0 dla 𝑚 ∈ (8, +∞) oraz 𝑃′ (𝑚) < 0 dla 𝑚 ∈ (4, 8), oraz wyznaczenie (z uzasadnieniem) wartości zmiennej 𝑚, dla której funkcja 𝑃 osiąga wartość najmniejszą, np. funkcja 𝑃 zmiennej 𝑚 (określona na przedziale (4, +∞)) jest rosnąca w przedziale ⟨8, +∞) oraz malejąca w przedziale (4, 8⟩, więc w punkcie 𝑚 = 8 osiąga najmniejszą wartość ALBO – uzasadnienie, że dla 𝑚 = 8 funkcja 𝑃 osiąga wartość najmniejszą (przy metodzie średnich liczbowych). 2 pkt – obliczenie miejsc zerowych pochodnej funkcji 𝑃: 𝑚 = 8 ALBO – obliczenie wartości 𝑚, dla której zachodzi równość średniej arytmetycznej 16 i geometrycznej liczb dodatnich 𝑚 − 4 oraz : 𝑚 = 8. 𝑚−4 2𝑚(𝑚−4)−𝑚2 ⋅1 1 pkt – wyznaczenie wzoru pochodnej funkcji 𝑃, np. 𝑃′ (𝑚) = 2 (𝑚−4) ALBO – zapisanie nierówności między średnią arytmetyczną a geometryczną liczb 𝑚 − 4 16 oraz : 𝑚−4 16 𝑚−4+ 16 𝑚−4 ≥ √(𝑚 − 4) ⋅ 2 𝑚−4 ALBO – zapisanie nierówności między średnią arytmetyczną a geometryczną liczb 𝑚 − 4, 4 16 oraz : 𝑚−4 16 𝑚 − 4 + 4 + 𝑚−4 3 16 ≥ √(𝑚 − 4) ⋅ 4 ⋅ 3 𝑚−4 0 pkt – rozwiązanie, w którym zastosowano niepoprawną metodę, albo brak rozwiązania. Uwagi do części b): 1. Badanie znaku pochodnej zdający może opisać w inny sposób, np. szkicując wykres funkcji, która w ten sam sposób jak pochodna zmienia znak i zaznaczając na rysunku, np. znakami „+” i „-”, znak pochodnej. 2. Za poprawne uzasadnienie, że rozważana funkcja posiada wartość najmniejszą dla wyznaczonej wartości 𝑚, przy której pochodna się zeruje, można uznać sytuację, gdy zdający: – opisuje (słownie lub graficznie - np. przy użyciu strzałek) monotoniczność funkcji 𝑃 lub – zapisuje, że dla wyznaczonej wartości 𝑚 funkcja 𝑃 ma minimum lokalne i jest to jednocześnie jej najmniejsza wartość. Jeżeli zdający nie przedstawi takiego uzasadnienia, to za część b) może otrzymać co najwyżej 3 punkty. 3. Jeżeli zdający, przy uzasadnieniu, że funkcja 𝑃 przyjmuje najmniejszą wartość dla 𝑚 = 8, nie ogranicza się do przedziału (4, +∞), to za część b) może otrzymać co najwyżej 3 punkty. 4. Akceptujemy przedziały monotoniczności (4, 8), (8, +∞). 5. Jeżeli zdający wyznaczy minimum lokalne i nie zapisze, że jest to wartość najmniejsza, to otrzymuje co najwyżej 3 punkty za część b).

Status redakcyjny

Komplet podpunktów opracowany w HTML

  1. 1

    Ekstrakcja pytań. 32 jednostek zadaniowych zapisano w drafcie redakcyjnym.

  2. 2

    Odpowiedzi i rozwiązania. 32 z 32 jednostek zestawów źródłowych ma odpowiedź; 0 ma również pełny tok rozumowania, a dla 32 pozostaje on do opracowania.

  3. 3

    Weryfikacja. Porównamy całość z oficjalnymi zasadami CKE przed indeksacją.

32 z 32 jednostek zestawów źródłowych ma odpowiedź · 32 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.