www.zadania.info – N
AJWI ˛
EKSZY
I
NTERNETOWY
Z
BIÓR
Z
ADA ´
N Z
M
ATEMATYKI
P
RÓBNY
E
GZAMIN
M
ATURALNY
Z
M
ATEMATYKI
Z
ESTAW PRZYGOTOWANY PRZEZ SERWIS
WWW
.
ZADANIA
.
INFO
POZIOM ROZSZERZONY
19
MARCA
2011
C
ZAS PRACY
: 180
MINUT
Z
ADANIE
1
(4
PKT
.)
Przez ´srodek okr˛egu wpisanego w trójk ˛
at równoboczny ABC poprowadzono prost ˛
a równo-
legł ˛
a do boku BC i przecinaj ˛
ac ˛
a bok AB w punkcie D. Oblicz iloraz
|
DC
|
|
DB
|
.
R
OZWI ˛
AZANIE
Rozpoczynamy od rysunku.
A
B
C
D
a
60
o
Oznaczmy długo´s´c boku trójk ˛
ata równobocznego przez a. Wiemy, ˙ze ´srodek trójk ˛
ata
równobocznego dzieli wysoko´s´c w stosunku 2 : 1, czyli
AD
DB
=
2
⇒
DB
=
1
3
AB
=
a
3
.
Mo ˙zemy teraz z twierdzenia cosinusów wyliczy´c długo´s´c odcinka DC. Liczymy
DC
2
=
BD
2
+
BC
2
−
2
·
BD
·
BC cos 60
◦
DC
2
=
a
2
9
+
a
2
−
2
·
a
3
·
a
·
1
2
DC
2
=
10
9
a
2
−
a
2
3
=
10
9
a
2
−
3
9
a
2
=
7
9
a
2
DC
=
√
7
3
a.
Materiał pobrany z serwisu
1
www.zadania.info – N
AJWI ˛
EKSZY
I
NTERNETOWY
Z
BIÓR
Z
ADA ´
N Z
M
ATEMATYKI
Zatem
DC
DB
=
√
7
3
a
a
3
=
√
7.
Odpowied´z:
√
7
Z
ADANIE
2
(6
PKT
.)
Dana jest funkcja f
(
x
) =
2
|
x
+
3
|−
1
.
a) Naszkicuj wykres funkcji y
=
f
(
x
)
i na jego podstawie wyznacz liczb˛e rozwi ˛
aza ´n
równania f
(
x
) =
m w zale ˙zno´sci od parametru m.
b) Liczby x
1
i x
2
s ˛
a ró ˙znymi pierwiastkami równania f
(
x
) =
m. Oblicz x
1
+
x
2
.
R
OZWI ˛
AZANIE
a) Zauwa ˙zmy, ˙ze
f
(
x
) =
(
2
x
+
3
−
1
=
2
x
+
2
dla x
> −
3
2
−
x
−
3
−
1
= −
2
x
+
4
dla x
< −
3.
Zatem na prawo od -3 mamy hiperbol˛e y
=
2
x
przesuni˛et ˛
a o 2 jednostki w lewo, a
na lewo od -3 hiperbol˛e y
= −
2
x
przesuni˛et ˛
a 4 jednostki w lewo. Teraz wykonujemy
szkicowy rysunek.
-5
-1
+5
x
-5
-1
+1
+5
y
Z wykresu odczytujemy liczb˛e rozwi ˛
aza ´n równania f
(
x
) =
m.
0
dla m
∈ (−
2, 0
i
1
dla m
= −
2
2
dla m
∈ (−
∞,
−
2
) ∪ (
0,
+
∞
)
.
Materiał pobrany z serwisu
2
www.zadania.info – N
AJWI ˛
EKSZY
I
NTERNETOWY
Z
BIÓR
Z
ADA ´
N Z
M
ATEMATYKI
Odpowied´z:
0
dla m
∈ (−
2, 0
i
1
dla m
= −
2
2
dla m
∈ (−
∞,
−
2
) ∪ (
0,
+
∞
)
.
b)
Sposób I
Przekształ´cmy interesuj ˛
ace nas równanie
2
|
x
+
3
| −
1
=
m
2
m
= |
x
+
3
| −
1
2
m
+
1
= |
x
+
3
|
x
+
3
=
2
m
+
1
∨
x
+
3
= −
2
m
−
1
x
=
2
m
−
2
∨
x
= −
2
m
−
4.
Zatem suma pierwiastków jest równa
x
1
+
x
2
=
2
m
−
2
−
2
m
−
4
= −
6.
Sposób II
Zauwa ˙zmy, ˙ze wykres funkcji y
=
f
(
x
)
powstaje z wykresu funkcji y
=
2
|
x
|−
1
przez
przesuni˛ecie o 3 jednostki w lewo. Funkcja y
=
2
|
x
|−
1
jest funkcj ˛
a parzyst ˛
a, wi˛ec ma o´s
symetrii x
=
0. To oznacza, ˙ze wykres funkcji y
=
f
(
x
)
równie ˙z ma o´s symetrii – prost ˛
a
x
= −
3. Ponadto, z poprzedniego podpunktu wiemy, ˙ze je ˙zeli równanie f
(
x
) =
m
ma co najmniej dwa pierwiastki, to ma dokładnie dwa pierwiastki. W poł ˛
aczeniu z
symetri ˛
a wykresu oznacza to, ˙ze liczby x
1
i x
2
le ˙z ˛
a symetrycznie wzgl˛edem prostej
x
= −
3. Zatem
x
1
+
x
2
2
= −
3
⇒
x
1
+
x
2
= −
6.
Sposób III
Materiał pobrany z serwisu
3
www.zadania.info – N
AJWI ˛
EKSZY
I
NTERNETOWY
Z
BIÓR
Z
ADA ´
N Z
M
ATEMATYKI
Przekształ´cmy interesuj ˛
ace nas równanie
2
|
x
+
3
| −
1
=
m
2
m
= |
x
+
3
| −
1
2
m
+
1
= |
x
+
3
|
/
()
2
2
m
+
1
2
=
x
2
+
6x
+
9.
Zatem liczby x
1
i x
2
s ˛
a pierwiastkami powy ˙zszego równania kwadratowego. Na mocy
wzorów Viète’a mamy
x
1
+
x
2
= −
6.
Odpowied´z: x
1
+
x
2
= −
6
Z
ADANIE
3
(5
PKT
.)
Mi˛edzy liczby -5 i 49 wstaw dwie liczby tak, aby trzy pierwsze tworzyły ci ˛
ag arytmetyczny,
a trzy ostatnie ci ˛
ag geometryczny.
R
OZWI ˛
AZANIE
Oznaczmy pierwsze trzy liczby przez a
= −
5, b
= −
5
+
r, c
= −
5
+
2r, a trzy ostatnie
przez
b
= −
5
+
r, c
= (−
5
+
r
)
q, d
= (−
5
+
r
)
q
2
.
W szczególno´sci
(
−
5
+
2r
= (−
5
+
r
)
q
(−
5
+
r
)
q
2
=
49.
Je ˙zeli r
=
5, to drugie równanie przyjmuje posta´c 0
=
49, co oczywi´scie nie jest mo ˙zliwe.
Zatem r
6=
5 i z pierwszego równania mo ˙zemy wyliczy´c q
=
−
5
+
2r
−
5
+
r
. Podstawiamy t˛e warto´s´c
do drugiego równania.
(−
5
+
r
)
q
2
=
49
(−
5
+
r
) ·
(−
5
+
2r
)
2
(−
5
+
r
)
2
=
49
/
· (−
5
+
r
)
(−
5
+
2r
)
2
=
49
(−
5
+
r
)
25
−
20r
+
4r
2
= −
245
+
49r
4r
2
−
69r
+
270
=
0
∆
=
69
2
−
16
·
270
=
441
=
21
2
r
=
69
−
21
8
=
48
8
=
6
∨
r
=
69
+
21
8
=
45
4
.
Materiał pobrany z serwisu
4
www.zadania.info – N
AJWI ˛
EKSZY
I
NTERNETOWY
Z
BIÓR
Z
ADA ´
N Z
M
ATEMATYKI
Mamy wtedy odpowiednio
b
= −
5
+
r
=
1
∧
c
= −
5
+
2r
= −
5
+
12
=
7
b
= −
5
+
r
= −
5
+
45
4
=
25
4
∧
c
= −
5
+
2r
= −
5
+
45
2
=
35
2
.
Odpowied´z: Nale˙zy wstawi´c liczby 1 i 7 lub
25
4
i
35
2
Zadania
.info
Podobają Ci się nasze rozwiązania?
Pokaż je koleżankom i kolegom ze szkoły!
Z
ADANIE
4
(4
PKT
.)
Wierzchołki A i B kwadratu ABCD le ˙z ˛
a na paraboli y
=
x
2
−
6x
+
19, przy czym odcinek
AB jest równoległy do osi Ox. Wyka ˙z, ˙ze je ˙zeli odległo´s´c punktu A od osi Ox jest liczb ˛
a
całkowit ˛
a to pole kwadratu ABCD równie ˙z jest liczb ˛
a całkowit ˛
a.
R
OZWI ˛
AZANIE
Rozpoczynamy od szkicowego rysunku.
-10
-2
+3
+10
x
+2
+10
+20
y
y=m
A
B
C
D
m
Powiedzmy, ˙ze wierzchołki A i B maj ˛
a współrz˛edne A
= (
x
1
, m
)
i B
= (
x
2
, m
)
. Zatem
punkty A i B s ˛
a punktami wspólnymi danej paraboli i prostej y
=
m. To oznacza, ˙ze liczby
x
1
i x
2
s ˛
a pierwiastkami równania
x
2
−
6x
+
19
=
m
x
2
−
6x
+
19
−
m
=
0.
Obliczenie x
2
i x
1
nie jest zbyt przyjemne, ale my nie potrzebujemy tych liczb – potrzebne
nam jest tylko pole kwadratu, czyli
AB
2
= (
x
2
−
x
1
)
2
=
x
2
1
+
x
2
2
−
2x
1
x
2
= (
x
1
+
x
2
)
2
−
4x
1
x
2
.
Materiał pobrany z serwisu
5
www.zadania.info – N
AJWI ˛
EKSZY
I
NTERNETOWY
Z
BIÓR
Z
ADA ´
N Z
M
ATEMATYKI
Teraz wystarczy skorzysta´c ze wzorów Viète’a.
AB
2
= (
x
1
+
x
2
)
2
−
4x
1
x
2
=
36
−
4
(
19
−
m
)
.
Teraz wida´c, ˙ze je ˙zeli m jest liczb ˛
a całkowit ˛
a, to całkowite jest te ˙z pole kwadratu ABCD.
Z
ADANIE
5
(4
PKT
.)
Okr ˛
ag wpisany w trójk ˛
at prostok ˛
atny ABC o bokach długo´sci
|
AB
| =
8,
|
BC
| =
6,
|
AC
| =
10
jest styczny do boków AC i BC w punktach D i E. Proste DE i AB przecinaj ˛
a si˛e punkcie F.
Oblicz pole trójk ˛
ata EBF.
R
OZWI ˛
AZANIE
Rozpoczynamy oczywi´scie od rysunku.
A
B
C
E
D
F
2
2
4
4
6
6
2
S
α
α
Zacznijmy od wyliczenia promienia okr˛egu wpisanego w trójk ˛
at ABC. Ze wzoru na pole
z promieniem okr˛egu wpisanego mamy
a
+
b
+
c
2
·
r
=
S
=
1
2
·
ab
r
=
ab
a
+
b
+
c
=
8
·
6
8
+
6
+
10
=
48
24
=
2.
Zatem EC
=
BC
−
r
=
4.
Na narysowanym obrazku jest sporo trójk ˛
atów prostok ˛
atnych – w tym interesuj ˛
acy nas
trójk ˛
at EBF. Kluczowe do rozwi ˛
azania zadania jest zauwa ˙zenie, ˙ze niektóre z nich s ˛
a po-
dobne. Rzeczywi´scie, je ˙zeli oznaczymy
]
BFE
=
α
to
]
DEC
= ]
BEF
=
90
◦
−
α
.
St ˛
ad
]
SCE
=
90
◦
− ]
DEC
=
90
◦
− (
90
◦
−
α
) =
α
.
To oznacza, ˙ze trójk ˛
aty EBF i SEC s ˛
a podobne. W obu z nich długo´s´c przyprostok ˛
atnej le-
˙z ˛
acej naprzeciw k ˛
ata α jest równa 2, wi˛ec trójk ˛
aty te s ˛
a przystaj ˛
ace. Zatem BF
=
EC
=
4 i
interesuj ˛
ace nas pole jest równe
S
EBF
=
1
2
·
2
·
4
=
4.
Odpowied´z: 4
Materiał pobrany z serwisu
6
www.zadania.info – N
AJWI ˛
EKSZY
I
NTERNETOWY
Z
BIÓR
Z
ADA ´
N Z
M
ATEMATYKI
Z
ADANIE
6
(5
PKT
.)
Dane s ˛
a punkty A
= (
2, 1
)
, B
= (
4, 1
)
, S
1
= (−
22, 1
)
i S
2
= (
8, 1
)
. Odcinek CD jest obrazem
odcinka AB w jednokładno´sci o skali dodatniej i ´srodku S
1
, jak i w jednokładno´sci o skali
ujemnej i ´srodku S
2
. Oblicz współrz˛edne punktów C i D.
R
OZWI ˛
AZANIE
Wykonujemy szkicowy rysunek – niestety niewiele on nam pomo ˙ze, bo wszystkie podane
punkty le ˙z ˛
a na jednej prostej.
A
B
S
2
S
1
C
D
A
B
S
2
S
1
C
D
Oznaczmy przez k
>
0 skal˛e podobie ´nstwa odcinków CD i AB (tzn. k
=
|
CD
|
|
AB
|
). W ta-
kim razie jednokładno´s´c o ´srodku S
1
ma skal˛e k, a jednokładno´s´c o ´srodku S
2
ma skal˛e
−
k.
Jednocze´snie, je ˙zeli pierwsza przekształca punkty A i B na C i D odpowiednio, to druga
przekształca A na D, a B na C. Te informacje pozwalaj ˛
a wyznaczy´c współrz˛edne punktów
C i D.
Oznaczmy C
= (
c, 1
)
i D
= (
d, 1
)
. Mamy zatem
−→
S
1
C
=
k
·
−→
S
1
A
−→
S
1
D
=
k
·
−→
S
1
B
∧
−→
S
2
D
= −
k
·
−→
S
2
A
−→
S
2
C
= −
k
·
−→
S
2
B.
(
[
c
+
22, 0
] =
k
· [
24, 0
]
[
d
+
22, 0
] =
k
· [
26, 0
]
∧
(
[
d
−
8, 0
] = −
k
· [−
6, 0
]
[
c
−
8, 0
] = −
k
· [−
4, 0
]
.
Otrzymujemy st ˛
ad układ równa ´n.
c
+
22
=
24k
d
+
22
=
26k
d
−
8
=
6k
c
−
8
=
4k
Odejmuj ˛
ac od pierwszego równania ostatnie mamy
30
=
20k
⇒
k
=
3
2
.
Zatem
c
−
8
=
4
·
3
2
=
6
⇒
c
=
14
d
−
8
=
6
·
3
2
=
9
⇒
d
=
17.
To oznacza, ˙ze C
= (
14, 1
)
i D
= (
17, 1
)
.
Odpowied´z:
(
14, 1
)
i
(
17, 1
)
Materiał pobrany z serwisu
7
www.zadania.info – N
AJWI ˛
EKSZY
I
NTERNETOWY
Z
BIÓR
Z
ADA ´
N Z
M
ATEMATYKI
Z
ADANIE
7
(3
PKT
.)
W niesko ´nczonym ci ˛
agu geometrycznym
(
a
n
)
o wyrazach dodatnich ka ˙zdy wyraz pocz ˛
aw-
szy od trzeciego, jest sum ˛
a dwóch poprzednich wyrazów. Oblicz iloraz tego ci ˛
agu.
R
OZWI ˛
AZANIE
Je ˙zeli oznaczymy trzy pierwsze wyrazy ci ˛
agu przez a
1
, a
1
q, a
1
q
2
to mamy równanie
a
1
q
2
=
a
1
+
a
1
q
/ : a
1
q
2
=
1
+
q
q
2
−
q
−
1
=
0
∆
=
1
+
4
=
5
q
=
1
−
√
5
2
∨
q
=
1
+
√
5
2
.
Poniewa ˙z ci ˛
ag ma mie´c wyrazy dodatnie, musi by´c q
=
1
+
√
5
2
.
Odpowied´z:
1
+
√
5
2
Z
ADANIE
8
(5
PKT
.)
Wielomian W
(
x
) =
x
5
−
x
3
+
px
2
+
qx
+
r jest podzielny przez wielomian R
(
x
) =
x
3
+
x
+
12. Wyznacz liczby p, q i r.
R
OZWI ˛
AZANIE
Sposób I
Mo ˙zna na pocz ˛
atku spróbowa´c rozło ˙zy´c wielomian R
(
x
) =
x
3
+
x
+
12 na czynniki, ale nic
z tego nie wyjdzie – wielomian ten nie ma pierwiastków wymiernych.
Spróbujmy wi˛ec inaczej, skoro W
(
x
)
dzieli si˛e przez R
(
x
)
to dla pewnego wielomianu
Q
(
x
)
mamy
W
(
x
) =
Q
(
x
)
R
(
x
)
.
W dodatku troch˛e wiemy o Q
(
x
)
- musi mie´c stopie ´n 2 i musi mie´c współczynnik 1 przy x
2
.
Szukamy wi˛ec wielomianu Q
(
x
) =
x
2
+
ax
+
b spełniaj ˛
acego równo´s´c
x
5
−
x
3
+
px
2
+
qx
+
r
= (
x
2
+
ax
+
b
)(
x
3
+
x
+
12
)
x
5
−
x
3
+
px
2
+
qx
+
r
=
x
5
+
ax
4
+
x
3
(
1
+
b
) +
x
2
(
12
+
a
) +
x
(
12a
+
b
) +
12b.
Dwa wielomiany s ˛
a równe je ˙zeli maj ˛
a równe współczynniki, wi˛ec patrz ˛
ac na współczynnik
przy x
4
otrzymujemy a
=
0, a patrz ˛
ac na współczynnik przy x
3
mamy b
= −
2. Porównuj ˛
ac
pozostałe współczynniki dostajemy
p
=
12
+
a
=
12
q
=
12a
+
b
= −
2
r
=
12b
= −
24.
Materiał pobrany z serwisu
8
www.zadania.info – N
AJWI ˛
EKSZY
I
NTERNETOWY
Z
BIÓR
Z
ADA ´
N Z
M
ATEMATYKI
Sposób II
Dzielimy W
(
x
)
przez R
(
x
)
ignoruj ˛
ac parametry – my zrobimy to grupuj ˛
ac wyrazy.
x
5
−
x
3
+
px
2
+
qx
+
r
= (
x
5
+
x
3
+
12x
2
) −
x
3
−
12x
2
−
x
3
+
px
2
+
qx
+
r
=
=
x
2
(
x
3
+
x
+
12
) −
2
(
x
3
+
x
+
12
) +
2x
+
24
+ (
p
−
12
)
x
2
+
qx
+
r
=
= (
x
2
−
2
)(
x
3
+
x
+
12
) + (
p
−
12
)
x
2
+ (
q
+
2
)
x
+ (
r
+
24
)
.
Skoro wielomian W
(
x
)
ma si˛e dzieli´c przez R
(
x
)
bez reszty, otrzymana reszta musi by´c
równa 0. Zatem p
=
12, q
= −
2, r
= −
24.
Odpowied´z:
(
p, q, r
) = (
12,
−
2,
−
24
)
Z
ADANIE
9
(4
PKT
.)
Wyznacz wszystkie liczby naturalne n spełniaj ˛
ace równanie
n
+
8
n
+
3
=
6
·
n
+
6
n
+
2
.
R
OZWI ˛
AZANIE
Korzystamy ze wzorów
n
k
=
n
n
−
k
n
k
=
n
(
n
−
1
)(
n
−
2
) · · · (
n
−
k
+
1
)
k!
.
Mamy zatem
n
+
8
n
+
3
=
6
·
n
+
6
n
+
2
n
+
8
5
=
6
·
n
+
6
4
(
n
+
8
)(
n
+
7
)(
n
+
6
)(
n
+
5
)(
n
+
4
)
5!
=
6
·
(
n
+
6
)(
n
+
5
)(
n
+
4
)(
n
+
3
)
4!
.
Skracamy teraz obie strony przez
(
n
+
6
)(
n
+
5
)(
n
+
4
)
4!
i otrzymujemy:
(
n
+
8
)(
n
+
7
)
5
=
6
(
n
+
3
)
/
·
5
(
n
+
8
)(
n
+
7
) =
30
(
n
+
3
)
n
2
+
15n
+
56
=
30n
+
90
n
2
−
15n
−
34
=
0
∆
=
225
+
136
=
361
=
19
2
n
=
15
−
19
2
= −
2
∨
n
=
15
+
19
2
=
17.
Ujemne rozwi ˛
azanie odrzucamy i mamy n
=
17.
Odpowied´z: n
=
17
Materiał pobrany z serwisu
9
www.zadania.info – N
AJWI ˛
EKSZY
I
NTERNETOWY
Z
BIÓR
Z
ADA ´
N Z
M
ATEMATYKI
Z
ADANIE
10
(5
PKT
.)
Rzucamy 9 razy symetryczn ˛
a 6-´scienn ˛
a kostk ˛
a do gry. Jakie jest prawdopodobie ´nstwo, ˙ze w
ka ˙zdych trzech kolejnych rzutach otrzymamy trzy ró ˙zne liczby oczek?
R
OZWI ˛
AZANIE
Za zdarzenia elementarne przyjmujemy 9-elementowe ci ˛
agi otrzymanych liczb oczek, czyli
|
Ω
| =
6
9
.
Policzmy ile jest zdarze ´n sprzyjaj ˛
acych. Na pierwszej kostce mo ˙ze by´c dowolna liczba oczek,
na drugiej musi by´c inna liczba oczek ni ˙z na pierwszej, na trzeciej inna ni ˙z na pierwszych
dwóch, na czwartej inna ni ˙z na poprzednich dwóch itd. W sumie jest wi˛ec
6
·
5
·
4
·
4
· · ·
4
=
6
·
5
·
4
7
zdarze ´n sprzyjaj ˛
acych i prawdopodobie ´nstwo wynosi
6
·
5
·
4
7
6
9
=
5
·
4
7
6
·
6
7
=
5
6
·
2
3
7
.
Odpowied´z:
5
6
·
2
3
7
Z
ADANIE
11
(5
PKT
.)
Odległo´s´c ´srodka podstawy ostrosłupa prawidłowego czworok ˛
atnego od kraw˛edzi bocznej
równa si˛e a, a k ˛
at płaski ´sciany bocznej przy wierzchołku ostrosłupa równa si˛e 2α. Oblicz
wysoko´s´c ostrosłupa.
R
OZWI ˛
AZANIE
Rozpoczynamy od rysunku.
A
B
C
D
S
E
F
b
h
G
b
a
α α
Materiał pobrany z serwisu
10
www.zadania.info – N
AJWI ˛
EKSZY
I
NTERNETOWY
Z
BIÓR
Z
ADA ´
N Z
M
ATEMATYKI
Niech SE b˛edzie wysoko´sci ˛
a ostrosłupa, SF wysoko´sci ˛
a ´sciany bocznej ABS, a G rzutem
punktu E na kraw˛ed´z AS. Oznaczmy ponadto długo´s´c kraw˛edzi bocznej przez b, a długo´s´c
wysoko´sci ostrosłupa przez h.
Z trójk ˛
ata prostok ˛
atnego AFS mamy
AF
AS
=
sin α
⇒
AF
=
b sin α.
Odcinek AE jest połow ˛
a przek ˛
atnej kwadratu o boku 2AF, czyli
AE
=
1
2
· (
2AF
)
√
2
=
AF
√
2
=
√
2b sin α.
Teraz wystarczy skorzysta´c z podobie ´nstwa trójk ˛
atów prostok ˛
atnych AES i EGS (inny spo-
sób to policzy´c pole trójk ˛
ata AES na dwa sposoby). Mamy zatem
AE
AS
=
GE
SE
√
2b sin α
b
=
a
h
h
=
a
√
2 sin α
.
Odpowied´z:
a
√
2 sin α
Materiał pobrany z serwisu
11