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
DOdpowiedź 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
COdpowiedź 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
BOdpowiedź 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 2Odpowiedź 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 .
11Odpowiedź 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 3Odpowiedź 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 4Odpowiedź 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 + 10Odpowiedź 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 𝐵Odpowiedź 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, )
4Odpowiedź 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
DOdpowiedź 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
COdpowiedź 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
BOdpowiedź 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 2Odpowiedź 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 .
11Odpowiedź 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 3Odpowiedź 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 4Odpowiedź 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 + 10Odpowiedź 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 𝐵Odpowiedź 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, )
4Odpowiedź 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).