PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY

Transkrypt

1 PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY W ROKU SZKOLNYM MATEMATYKA POZIOM ROZSZERZONY ZASADY OCENIANIA ZADAŃ KIELCE MARZEC 019

2 Str. KLUCZ ODPOWIEDZI DO ZADAŃ ZAMKNIĘTYCH Nr zadania Liczba punktów D B A C ZADANIE KODOWANEJ ODPOWIEDZI Zadanie 5. (0-) a Wyznacz, gdzie a i b (a < b) są liczbami naturalnymi dodatnimi należącymi do zbioru b rozwiązań nierówności x < x 1. W poniższe kratki wpisz kolejno cyfrę jedności i pierwsze x 4 dwie cyfry po przecinku nieskończonego rozwinięcia dziesiętnego otrzymanego wyniku. Rozwiązanie: Rozwiążmy nierówność: Założenie: x 4 x < x 1 x 4 x x 1 x 4 < 0 x 4x x 4 x 1 x 4 < 0 x x + 1 x 4 < 0 (x 1) x 4 < 0 (x 1) (x 4) < 0 Rozwiązanie nierówności: x ( ; 1) (1; 4), zatem a = oraz b = 3. a b = 3 = 0,66666 Nr zadania 5 Rozwiązanie 0 6 6

3 Str.3 SCHEMAT OCENIANIA ZADAŃ OTWARTYCH Zadanie 6. (0-3) Rozwiąż równanie sin 3 x 4cos x 1 sinx + 3 = 0 w przedziale x (0, π). 4 Przykładowe rozwiązanie sin 3 x 4cos x 1 4 sinx + 3 = 0 sin 3 x 4(1 sin x) 1 4 sinx + 3 = 0 sin 3 x + 4sin x 1 4 sinx 1 = 0 sinx = t, t 1, 1 t 3 + 4t 1 4 t 1 = 0 t (t + 4) 1 (t + 4) = 0 4 (t + 4) (t 1 4 ) = 0 (t + 4) (t 1 ) (t + 1 ) = 0 t = 4 1, 1 lub t = 1 lub t = 1 sinx = 1 lub sinx = 1 x π 6, 5π 6, 7π 6, 11π 6 }

4 Str.4 Schemat oceniania Rozwiązanie, w którym jest istotny postęp... 1 p. Zdający zapisze równanie używając jednej funkcji trygonometrycznej np.: sin 3 x + 4sin x 1 4 sinx 1 = 0 Pokonanie zasadniczych trudności zadania... p. Zdający wyznaczy wartości funkcji trygonometrycznych sinx = 1 lub sinx = 1 i na tym zakończy lub dalej popełnia błędy Rozwiązanie pełne... 3 p. Zdający zapisze rozwiązanie równania: x π 6, 5π 6, 7π 6, 11π 6 }. Zadanie 7. (0-3) Wykaż, że wyrażenie x 4 7x + 4x + 5 osiąga najmniejszą wartość dla x =. Przykładowe rozwiązanie (I sposób) w = x 4 7x + 4x + 5 w = x 4 8x x + 4x w = (x 4) + (x + ) + 5 Wykażemy, że wyrażenie w osiąga najmniejszą wartość dla x =. Wyrażenie (x 4) + (x + ) jest sumą liczb nieujemnych. Zauważmy, że wyrażenie to będzie równe 0 gdy (x 4) = 0 (x + ) = 0 x 4 = 0 x + = 0 (x = x = ) x = x = Wyrażenie (x 4) + (x + ) osiąga najmniejszą wartość równą 0 dla argumentu x =, więc wyrażenie w = (x 4) + (x + ) + 5 osiąga najmniejszą wartość równą 5 dla argumentu x =. To kończy dowód.

5 Str.5 Schemat oceniania (I sposobu rozwiązania) Pokonanie zasadniczych trudności zadania... p. Zdający zapisze wyrażenie w postaci (x 4) + (x + ) + 5 Rozwiązanie pełne... 3 p. Zdający przeprowadzi pełne rozumowanie. Przykładowe rozwiązanie II sposób Wprowadźmy oznaczenie: W(x) = x 4 7x + 4x + 5. Uzasadnimy, że funkcja W osiąga najmniejszą wartość dla argumentu x =. W (x) = 4x 3 14x + 4 W ( ) = 4( ) 3 14 ( ) + 4 = = = W (x) = (x + )(4x 8x + ) W (x) = 0 (x + ) = 0 lub (4x 8x + ) = 0 x = lub 4x 8x + = 0 x 4x + 1 = 0 = 8 x 1 = 4 4 =, x = 4+ 4 = + W (x) > 0 (x + )(4x 8x + ) > 0 x ( ; ) ( + ; + ) W (x) < 0 (x + )(4x 8x + ) < 0 x ( ; ) ( W( ) = ( ) 4 7 ( ) + 4 ( ) + 5 W( ) = 5 ; + )

6 Str.6 W ( + W ( + ) = ) = ( + ) ( + ) ,9 Z powyższych rozważań wynika, że funkcja W jest malejąca w przedziałach: ( ; oraz, rosnąca w przedziałach ; oraz + ; + ), więc funkcja ta osiąga ; + minimum lokalne dla x = oraz dla x = +. Skoro W( ) = 5 oraz W ( + ) = ,9, więc funkcja W osiąga najmniejsza wartość 4 równą 5 dla argumentu x =. To kończy dowód. Schemat oceniania (II sposobu rozwiązania) Rozwiązanie, w którym jest istotny postęp... 1 p. Zdający wyznaczy pochodną wielomianu W(x) = x 4 7x + 4x + 5, W (x) = 4x 3 14x + 4 Pokonanie zasadniczych trudności zadania... p. Zdający wyznaczy miejsca zerowe pochodnej x 1 =, x =, x 3 = + Rozwiązanie pełne... 3 p. Zdający przeprowadzi pełne rozumowanie.

7 Str.7 Zadanie 8. (0-3) Punkty A, B, C, D są kolejnymi wierzchołkami czworokąta wpisanego w okrąg, w którym AB + AD = CD + CB. Miara kąta BAD jest równa α. Uzasadnij, że AB AD CD CB = 1 cosα 1 + cosα Przykładowe rozwiązanie Z twierdzenia o czworokącie wpisanym w okrąg wynika, że BAD + BCD = 180, zatem BCD = 180 α. Wprowadźmy oznaczenia tak jak na rysunku. Z twierdzenia cosinusów dla trójkątów ABD oraz BCD wynika m = a + b abcosα m = c + d cdcos(180 α) a + b abcosα = c + d + cdcosα (a + b) ab abcosα = (c + d) cd + cdcosα Z założenia wynika że a + b = c + d, więc ab abcosα = cd + cdcosα ab + abcosα = cd cdcosα ab(1 + cosα) = cd(1 cosα) To kończy dowód. ab cd = 1 cosα 1 + cosα

8 Str.8 Schemat oceniania Rozwiązanie, w którym jest istotny postęp... 1 p. Zdający przy przyjętych oznaczeniach zapisze a + b abcosα = c + d cdcos(180 0 α) Pokonanie zasadniczych trudności zadania... p. Zdający zapisze dwa równania, z których w łatwy sposób może uzasadnić tezę np. a + b abcosα = c + d + cdcosα oraz a + b + ab = c + d + cd Rozwiązanie pełne... 3 p. Zdający przeprowadzi pełne rozumowanie. Zadanie 9. (0-3) W wyścigu kolarskim udział bierze 4 zawodników (sześć 4-osobowych drużyn). Każdy z uczestników wyścigu ma tę samą szansę wygrania. Jakie jest prawdopodobieństwo, że zawodnicy z jednego zespołu uplasują się na trzech pierwszych miejscach? I sposób rozwiązania Zdarzeniem elementarnym jest każda 4 wyrazowa permutacja bez powtórzeń zbioru 4 - elementowego. Ω = 4! A zdarzenie polegające na tym, że zawodnicy jednej drużyny uplasują się na trzech pierwszych miejscach. Trzech zawodników z jednej z sześciu ustalonej drużyny można ulokować na trzech pierwszych miejscach na V 3 4 = 4! = 3 4 = 4 sposoby, pozostałych na 1!, a zatem (4 3)! Obliczamy prawdopodobieństwo zdarzenia A: A = 6 4 1! P(A) = A Ω P(A) = 6 4 1! 4! P(A) =

9 Str.9 P(A) = = 3 53 Schemat oceniania I sposobu rozwiązania Rozwiązanie, w którym jest istotny postęp, ale nie zostały pokonane zasadnicze trudności zadania... 1 p. Zdający zapisze, że wszystkich możliwych wyników ukończenia wyścigu jest Ω = 4! albo wyznaczy liczbę wszystkich zdarzeń sprzyjających zdarzeniu A: A = 6 4 1! Zostały pokonane zasadnicze trudności zadania, ale zadanie nie zostało rozwiązane bezbłędnie... p. Zdający zapisze, że wszystkich możliwych wyników ukończenia wyścigu jest Ω = 4! oraz wyznaczy liczbę wszystkich zdarzeń sprzyjających zdarzeniu A: A = 6 4 1! i na tym zakończy lub dalej popełnia błędy Zadanie zostało rozwiązane bezbłędnie... 3 p. Zdający obliczy prawdopodobieństwo zdarzenia P(A) = II sposób rozwiązania Rozważmy tylko trzy pierwsze pozycje Zdarzeniem elementarnym jest każda 3 wyrazowa wariacja bez powtórzeń zbioru 4 - elementowego. Ω = V 3 4 = 4! = 3 4 = ! Możemy również obliczyć Ω wykorzystując regułę mnożenia. Ω = 4 3 = 1144 A zdarzenie polegające na tym, że zawodnicy jednej drużyny uplasują się na trzech pierwszych miejscach. Na trzy pierwsze miejsca można wybrać trzech dowolnych zawodników z każdej 4-osobowej drużyny. Tych drużyn jest 6, więc A = 6 V 3 4 = 6 4! = 6 4 = 144 Możemy również obliczyć A wykorzystując regułę mnożenia. A = 4 3 = 144 Obliczamy prawdopodobieństwo zdarzenia A: 1!

10 Str.10 P(A) = A Ω P(A) = = 3 53 Schemat oceniania II sposobu rozwiązania Rozwiązanie, w którym jest istotny postęp, ale nie zostały pokonane zasadnicze trudności zadania... 1 p. Zdający obliczy, że wszystkich możliwych wyników na trzech pierwszych miejscach jest Ω = 1144 albo wyznaczy liczbę wszystkich zdarzeń sprzyjających zdarzeniu A: A = 144 Zostały pokonane zasadnicze trudności zadania, ale zadanie nie zostało rozwiązane bezbłędnie... p. Zdający zapisze, że wszystkich możliwych wyników na trzech pierwszych miejscach jest Ω = 1144 oraz wyznaczy liczbę wszystkich zdarzeń sprzyjających zdarzeniu A: A = 144 i na tym zakończy lub dalej popełnia błędy Zadanie zostało rozwiązane bezbłędnie... 3 p. Zdający obliczy prawdopodobieństwo zdarzenia P(A) = Uwaga Jeżeli zdający pomyli modele przy wyznaczaniu A oraz Ω, to za całe rozwiązanie otrzymuje maksymalnie 1 punkt za pierwszy etap rozwiązania. Zadanie 10. (0-5) Dla jakich wartości parametru m funkcja f(x) = x + (3m 4)x + m 3m + 3 ma dwa różne miejsca zerowe należące do przedziału (1, 3). Przykładowe rozwiązanie I sposób rozwiązania Zapisujemy układ warunków

11 Str.11 > 0 x 1 (1, 3) x (1, 3) > 0 p (1, 3) f(1) > 0 f(3) > 0 1) Rozwiązujemy nierówność > 0, czyli (3m 4) 4(m 3m + 3) > 0 5m 1m + 4 > 0 = ( 1) = 64 m 1 = 5, m = ) 3) 4) m ( ; ) (; + ) 5 1 < p < 3 1 < 3m + 4 m ( 3 ; 3 ) f(1) > 0 < m 4 + m 3m + 3 > 0 m > 0 m 0 f(3) > m 1 + m 3m + 3 > 0 m + 6m > 0 m ( ; 6) (0; + )

12 Str.1 Uwzględniając rozwiązania wszystkich warunków mamy Rozwiązanie: m (0; 5 ) m ( ; ) (; + ) 5 m ( 3 ; 3 ) m 0 m ( ; 6) (0; + ) II sposób rozwiązania Zapisujemy układ warunków > 0 x 1 (1, 3) x (1, 3) Rozwiązujemy nierówność > 0, czyli m ( ; ) (; + ) (rozwiązanie w I sposobie) 5 Rozwiązujemy uład x 1 (1, 3) x (1, 3), czyli (x 1 > 1 x > 1 ) (x 1 < 3 x < 3 ) x 1 1 > 0 x 1 > 0 x 1 3 < 0 x 3 < 0 (x 1 1)(x 1) > 0 (x 1 1) + (x 1) > 0 (x 1 3)(x 3) > 0 (x 1 3) + (x 3) < 0 x 1x (x 1 + x ) + 1 > 0 x 1 + x > m 3m m > 0 3m + 4 > m > 0 m < 3 x 1x 3(x 1 + x ) + 9 > 0 x 1 + x < 6 m 3m + 3 3( 3m + 4) + 9 > 0 3m + 4 < 6 m + 6m > 0 m > 3 m 0 m < 3 m ( ; 6) (0; + ) m > 3 m ( ; 0) (0; ) m (0; + ) 3 m (0; 3 )

13 Str.13 Ostatecznie m ( ; ) (; + ) 5 m (0; 3 ) Rozwiązanie: m (0; 5 ) Schemat punktowania Rozwiązanie składa się z trzech etapów I etap. Rozwiązanie nierówności > 0. Za poprawne rozwiązanie tego etapu zdający otrzymuje 1 punkt. Uwaga Jeżeli zdający rozwiąże nierówność 0 i nie odrzuci przypadku = 0, to za ten etap otrzymuje 0 punktów. II etap. Rozwiązanie układu 1 < x 1 < 3. Za poprawne rozwiązanie tego etapu zdający może 1 < x < 3 otrzymać 3 punkty. Zdający otrzymuje 1 punkt gdy: zapisze układ 1 < x 1 < 3 w postaci równoważnej zawierającej jedynie sumę i iloczyn 1 < x < 3 pierwiastków trójmianu kwadratowego x + (3m 4)x + m 3m + 3, np.: albo x 1x (x 1 + x ) + 1 > 0 x 1 + x > x 1x 3(x 1 + x ) + 9 > 0 x 1 + x < 6 zapisze układ 1 < x p (1, 3) 1 < 3 1 < x < 3 w postaci równoważnej f(1) > 0 f(3) > 0 Zdający otrzymuje punkty gdy: poprawnie rozwiąże jeden z układów x 1x (x 1 + x ) + 1 > 0 x 1 + x > x 1x 3(x 1 + x ) + 9 > 0 x 1 + x < 6 i poda jedno z ich rozwiązań: m ( ; 0) (0; ) lub m (0; + ) 3 albo p (1, 3) poprawnie rozwiąże dwa spośród trzech warunków układu f(1) > 0. f(3) > 0

14 Str.14 m ( 3 ; 3 ) m 0 m ( ; 6) (0; + ) III etap. Etap ten polega na wyznaceniu części wspólnej zbiorów rozwiązań nierówności z etapów I i II oraz podaniu odpowiedzi m (0; 5 ). Za poprawne rozwiązanie III etapu zdający otrzymuje 1 punkt. Zadanie 11. (0-5) Dla jakich wartości parametru m równanie 1 x x + 3 = 1 m ma dwa różne dodatnie rozwiązania? Przykładowe rozwiązania I sposób rozwiązania Szkicujemy wykres funkcji f(x) = 1 x x x dla x 1 1 x = 1 + x dla x > 1 x + 3 = x + 3 dla x 3 x 3 dla x < 3 (1 x) ( x 3) dla x ( ; 3) f(x) = (1 x) (x + 3) dla x 3; 1 ) Ostatecznie ( 1 + x) (x + 3) dla x 1 ; + ) x + 4 dla x ( ; 3) f(x) = 3x dla x 3; 1 ) Szkicujemy wykres funkcji f. x 4 dla x 1 ; + )

15 Str.15 Zauważmy, że aby równamie 1 x x + 3 = 1 m miało dwa różne dodatnie rozwiązania wartość wyrażenia 1 m musi spełniać następujący warunek 3 1 < 1 m < Ostatecznie m ( 7; ) (; 7). 1 m > m < m < 7 m > 4 m ( 7; 7) m ( ; ) (; + ) Schemat oceniania I sposobu rozwiązania Rozwiązanie, w którym jest istotny postęp, ale konieczny na drodze pełnego rozwiązania zadania... 1 p. Zdający zapisze wyrażenia 1 x oraz x + 3 bez użycia symbolu wartości bezwzględnej, np. 1 x dla x 1 1 x = 1 + x dla x > 1 x + 3 = x + 3 dla x 3 x 3 dla x < 3 Rozwiązanie, w którym jest istotny postęp... p. Zdający zapisze funkcję f bez użycia symbolu wartości bezwzględnej, np.

16 Str.16 x + 4 dla x ( ; 3) f(x) = 3x dla x 3; 1 ) x 4 dla x 1 ; + ) Pokonanie zasadniczych trudności zadania... 3 p. Zdający naszkicuje wykres funkcji f, na którym zaznaczy punkty charakterystyczne wykresu, koniecznae do poprawnego zapisania układu nierówności. Rozwiązanie prawie pełne... 4 p. Zdający zapisze układ nierówności 1 m > m < Rozwiązanie pełne... 5 p. Zdający zapisze rozwiązanie zadania: m ( 7; ) (; 7) II sposób rozwiązania x dla x 1 x = x dla x > 1 x + 3 = x + 3 dla x 3 x 3 dla x < 3 (1 x) ( x 3) dla x ( ; 3) 1 x x + 3 = (1 x) (x + 3) dla x 3; 1 ) Ostatecznie ( 1 + x) (x + 3) dla x 1 ; + ) x + 4 dla x ( ; 3) 1 x x + 3 = 3x dla x 3; 1 ) x 4 dla x 1 ; + )

17 Str.17 Rozważmy teraz trzy przedziały: 1) x ( ; 0 Interesują nas dwa różne dodatnie rozwiązania, więc w tym przedziale ich nie ma. ) x (0; 1 ) 3x = 1 m x = 1 6 m 3 3) x 1 ; + ) x 4 = 1 m x = 4 1 m 0 < 1 6 m 3 < 1 0 < m 4 < 3 4 < m < 7 m ( 7; ) (; 7) 4 1 m 1 m 7 m 7; 7 m ( 7; ) (; 7) Ostatecznie, więc m ( 7; ) (; 7). m 7; 7 Schemat oceniania II sposobu rozwiązania Rozwiązanie, w którym jest istotny postęp, ale konieczny na drodze pełnego rozwiązania zadania... 1 p. Zdający zapisze wyrażenia 1 x oraz x + 3 bez użycia symbolu wartości bezwzględnej, np. 1 x dla x 1 1 x = 1 + x dla x > 1 x + 3 = x + 3 dla x 3 x 3 dla x < 3 Rozwiązanie, w którym jest istotny postęp... p. Zdający zapisze wyrażenie 1 x x + 3 bez użycia symbolu wartości bezwzględnej, np. x + 4 dla x ( ; 3) 1 x x + 3 = 3x dla x 3; 1 ) x 4 dla x 1 ; + ) Pokonanie zasadniczych trudności zadania... 3 p. Zdający wyznaczy wartości m ( 7; ) (; 7), dla których jedno z rozwiązań równania należy do przedziału (0; 1 ) albo

18 Str.18 wyznaczy wartości m 7; 7, dla których jedno z rozwiązań równania należy do przedziału 1 ; + ) Rozwiązanie prawie pełne... 4 pkt. wyznaczy wartości m ( 7; ) (; 7), dla których jedno z rozwiązań równania należy do przedziału (0; 1 ) oraz wyznaczy wartości m 7; 7, dla których jedno z rozwiązań równania należy do przedziału 1 ; + ). Rozwiązanie pełne... 5 pkt. Zdający zapisze rozwiązanie zadania: m ( 7; ) (; 7). Zadanie 1. (0-5) Punkty A = (3, 9), B = ( 5, 3) oraz C = (, 6 1 ) są kolejnymi wierzchołkami czworokąta 3 ABCD opisanego na okręgu o środku w punkcie S = (, ). Wyznacz współrzędne punktu D. Przykładowe rozwiązanie Wykonujemy pomocniczy rysunek Okrąg jest styczny do boków czworokąta, w szczególności do boku AB, więc promień tego okręgu jest odległością punktu S od prostej AB. Wyznaczamy więc równanie prostej AB. (y y A )(x B x A ) (y B y A )(x x A ) = 0 (y 9)( 5 3) (3 9)(x 3) = 0 8(y 9) + 6(x 3) = 0 8y x 18 = 0 3x 4y + 7 = 0 Obliczamy długość promienia okręgu stycznego do boku AB.

19 Str r = 3 + ( 4) r = 5 5 r = 5 Prosta j przechodzi przez punkt A i jest styczna do okręgu, więc odległość punktu S od prostej j jest równa 5. j: y = ax + b Prosta ta przechodzi przez pnkt A = (3, 9), więc 9 = 3a + b, a zatem b = 9 3a. j: y = ax + 9 3a j: ax y + 9 3a = 0 Odległość punktu S = (, ) od prostej ax y + 9 3a = 0 jest równa 5, więc Wyznaczamy równanie prostej j: dla a 1 = 4 3 a + 9 3a a + ( 1) = 5 7 a a + 1 = a + a = 5(a + 1) 4a + 14a 4 = 0 1a + 7a 1 = 0 = ( 1) = 65 = a 1 = = = a 1 = = = 3 4 y = 4 x prosta AD prosta j, 3 dla a = 3 4 y = 3 4 x prosta AB Prosta k przechodzi przez punkt C i jest styczna do okręgu, więc odległość punktu S od prostej k jest równa 5. k: y = cx + d Prosta ta przechodzi przez pnkt C = (, ), więc = c + d, a zatem d = c.

20 Str.0 k: y = cx c k: cx y c = 0 Odległość punktu S = (, ) od prostej cx y 6 1 c = 0 jest równa 5, więc 3 Wyznaczamy równanie prostej k: c c c + ( 1) = c + 1 = = 5(c + 1) c = 16 9 c 1 = 4 3, c = 4 3 dla c 1 = 4 3 y = 4 x 9 - prosta DC prosta k, 3 dla c = 4 3 y = 4 3 x prosta BC. Wyznaczamy współrzędne punktu D rozwiązując układ równań y = 4 x y = 4 3 x 9 8 x = 3 y = 4 3 x 9 x = 33 4 y = x = y =

21 Str.1 Rozwiązanie: D = (8 1 4, ). Schemat oceniania Rozwiązanie, w którym jest istotny postęp, ale konieczny na drodze pełnego rozwiązania zadania... 1 p. Zdający obliczy długość promienia okręgu r = 5. Rozwiązanie, w którym jest istotny postęp... p. Zdający albo zapisze równanie prostej j uzależniając je od jednego parametru, np. y = ax + 9 3a zapisze równanie prostej k uzależniając je od jednego parametru, np. y = cx c. Pokonanie zasadniczych trudności zadania... 3 p. Zdający wyznaczy równanie prostej k: y = 4 3 x 9 albo wyznaczy równanie prostej j: y = 4 x Rozwiązanie prawie pełne... 4 pkt. Zdający wyznaczy równanie prostej k: y = 4 x 9 oraz równanie prostej j: y = 4 x Rozwiązanie pełne... 5 pkt. Zdający wyznaczy współrzędne punktu D = (8 1 4, ). Zadanie 13. (0-5) Liczby x, y, z, w podanej kolejności są trzema początkowymi wyrazami malejącego ciągu geometrycznego (a n ). Suma tych liczb jest równa 3 1. Jeżeli od trzeciej z tych liczb odejmiemy 1, to otrzymamy trzy kolejne wyrazy ciągu arytmetycznego. Wyznacz x, y, z oraz wszystkie wartości n, dla których a n 1 S, gdzie S jest sumą wyrazów nieskończonego ciągu (a n ). Przykładowe rzwiązanie (I sposób) Liczby x, y, z w podanej kolejności są trzema wyrazami ciągu geometrycznego, więc wprowadzamy następujące oznaczenia: a 1 = x, a = xq, a 3 = xq.

22 Str. Liczby x, y, z 1, w podanej kolejności są trzema wyrazami ciągu arytmetycznego, więc xq = x+xq 1. Suma liczb x, y, z, jest równa 3 1, więc x + xq + xq = 3 1. Rozwiązujemy układ równań xq = x + xq 1 x + xq + xq = Z drugiego równania układu otrzymujemy x =, więc (1+q+q ) q Ciąg (a n ) jest malejący, więc q = x = 1 7 (1 + q + q ) = 7 (1 + q + q ) + 7 q (1 + q + q ) 1 14q = 7 + 7q 1 q q 6q 15q + 6 = 0 q 5q + = 0 = 9 q 1 = = 1, q 1 = = q = 1 q = 7 lub x = x = ( ) q = 1 x = lub q = x = 1 7 (1++4) nie spełnia warunków zadania. Ostatecznie q = 1 x =, więc x =, y = 1, z = 1. Wyznaczamy teraz wszystkie wartości n, dla których a n 1, gdzie S nieskończonego ciągu (a n ). W tym celu określimy wzór ogólny ciągu. a n = a 1 q n 1 a n = ( 1 ) n 1 S jest sumą wyrazów a n = ( 1 ) n Wyznaczamy teraz sumę S wyrazów nieskończonego ciągu (a n ). Iloraz ciągu q = 1 ( 1,1), więc suma ta istnieje. S = a 1 1 q

23 Str.3 S = 1 1 Rozwiązujemy nierówność S = 4 a n 1 S ( 1 ) n 1 4 ( 1 ) n ( 1 ) n n 4 Ostateczne rozwiązanie: x =, y = 1, z = 1, n 1,, 3, 4}. Przykładowe rzwiązanie (II sposób) Liczby x, y, z w podanej kolejności są trzema wyrazami ciągu geometrycznego, więc y = xz Liczby x, y, z 1 w podanej kolejności są trzema wyrazami ciągu arytmetycznego, więc y x = z 1 y. Suma liczb x, y, z, jest równa 3 1, więc x + y + z = 3 1. y = xz Rozwiązujemy układ równań y x = z 1 y. x + y + z = 3 1 Z drugiego równania otrzymujemy z = y + 1 x, y = x (y + 1 x) x + y + y + 1 x = 3 1 y = x (y + 1 x) y = 1 1 = x ( 1 x) y = 1 x 1 x + 1 = 0 y = 1

24 Str.4 x = y = 1 lub x = 1 y = 1 Ciąg (a n ) jest malejący, więc x = 1 nie spełnia warunków zadania. y = 1 Ostatecznie x = y = 1, więc x =, y = 1, z = 1. Wyznaczamy teraz wszystkie wartości n, dla których a n 1 S, gdzie nieskończonego ciągu (a n ). W tym celu określimy wzór ogólny ciągu. S jest sumą wyrazów q = 1 a 1 = a n = a 1 q n 1 a n = ( 1 ) n 1 a n = ( 1 ) n Wyznaczamy teraz sumę S wyrazów nieskończonego ciągu (a n ). Iloraz ciągu q = 1 ( 1,1), więc suma ta istnieje. S = a 1 1 q S = 1 1 Rozwiązujemy nierówność S = 4 a n 1 S ( 1 ) n 1 4 ( 1 ) n ( 1 ) n n 4 Ostateczne rozwiązanie: x =, y = 1, z = 1, n 1,, 3, 4}.

25 Str.5 Schemat punktowania Rozwiązanie, w którym postęp jest niewielki, ale konieczny na drodze do pełnego rozwiązania zadania... 1 p. Zdający zapisze układ równań xq = x + xq 1 x + xq + xq = 3 1 albo zapisze układ równań y = xz y x = z 1 y x + y + z = 3 1 i na tym zakończy lub dalej popełnia błędy, Rozwiązanie, w którym jest istotny postęp... p. Zdający doprowadzi do równania z jedną niewiadomą np. 6q 15q + 6 = 0 albo układ y = xz y x = z 1 y do równania z jedną niewiadomą x + y + z = 3 1 i na tym zakończy lub dalej popełnia błędy. Pokonanie zasadniczych trudności zadania... 3 p. Zdający prawidłowo rozwiąże układ q = 1 x = albo zadania q = 1 x =, x = prawidłowo rozwiąże układ y = 1 z = 1 x = zadania y = 1, lub q = x = 1 x = 1 lub y = 1 z = i wskaże rozwiązanie, które spełnia warunki i wskaże rozwiązanie, które spełnia warunki z = 1 i na tym zakończy lub dalej popełnia błędy. Rozwiązanie prawie pełne... 4 p.

26 Str.6 Zdający obliczy x =, y = 1, z = 1 oraz zapisze warunek, z którego może obliczyć n, np.: ( 1 )n 1 i na tym zakończy lub dalej popełnia błędy. 4 Rozwiązanie pełne... 5 p. Zdający obliczy x =, y = 1, z = 1 oraz n 1,, 3, 4}. Zadanie 14. (0-6) W ostrosłup prawidłowy czworokątny ABCDS, w którym krawędź podstawy ma długość 10, a krawędź boczna 194, wpisano stożek. Wierzchołek stożka znajduje się w punkcie przecięcia przekątnych podstawy ostrosłupa, a jego podstawa równoległa do płaszczyzny podstawy ostrosłupa jest styczna do wszystkich ścian bocznych ostrosłupa (rysunek poniżej). Wyznacz wysokość stożka, jeżeli stosunek objętości stożka do objętości ostrosłupa jest równy π 3. Przykładowe rozwiązanie Obliczamy wysokość ostrosłupa. Zauważmy, że OC = 5. OC + OS = CS (5 ) + OS = ( 194) 50 + OS = 194 OS = 144 OS = 1 Dla ułatwienia zapisów wprowadźmy natępujące oznaczenia: OE = h, EG = r, ES = 1 h. Zauważmy, że h (0; 1) oraz r (0; 5). Trójkąty FOS i GES są podobne, więc

27 Str.7 FO OS = GE ES 5 1 = r 1 h r = 5(1 h) 1 V S V o = π πr h = π r h 75 = 1 r h = 75 5(1 h) ( ) 1 h = 75 5(144 4h + h ) h = h + h h = 3 7 h 3 4h + 144h 16 = 0 Korzystając z twierdzenia o wymiernych pierwiastkach wielomianu łatwo sprawdzić, że jednym z rozwiązań równania jest h = 6. Dzieląc wielomian (h 3 4h + 144h 16) przez dwumian (h 6) otrzymujemy (h 6)(h 18h + 36) = 0 h = 6 lub h 18h + 36 = 0 h = = ( 18) 4 36 = 180 h 1 = = = = > 1 Ostatecznie istnieją dwa stożki spełniające warunki zadania, gdzie h 6, 9 3 5}.

28 Str.8 Schemat oceniania Rozwiązanie, w którym jest istotny postęp, ale konieczny na drodze pełnego rozwiązania zadania... 1 p. Zdający obliczy wysokość ostrosłupa OS = 1. Rozwiązanie, w którym jest istotny postęp... p. Zdający zauważy, że trójkąty FOS i GES są podobne zapisując, że np.: FO = GE OS ES Pokonanie zasadniczych trudności zadania... 3 p. Zdający zapisze układ warunków, np.: 5 1 = r 1 h oraz r h = 75 Rozwiązanie prawie pełne... 4 pkt. Zdający doprowadzi do równania jednej zmiennej, np.: h 3 4h + 144h 16 = 0 Rozwiązanie pełne... 5 pkt. Zdający wyznaczy wysokości dwóch stożków spełniających warunki zadania h 6, 9 3 5}. Zadanie 15. (0-6) Dany jest graniastosłup prawidłowy czworokątny o krawędzi podstawy 6 i wysokości 18. Wysokość tego graniastosłupa zmniejszono o x (x > 0), a wszystkie krawędzie podstaw zwiększono o 1 x. Oblicz pole powierzchni całkowitej graniastosłupa, którego objętość jest największa. Przykładowe rozwiązanie Zapisujemy objętość graniastosłupa w zależności od wartości x. V(x) = (6 + 1 x) (18 x) Ustalamy dziedzinę tej funkcji: D V = (0; 18) V(x) = 1 4 x3 3 x + 7x V (x) = 3 4 x 3x + 7 V (x) = x 3x + 7 = 0

29 Str.9 = ( 3) 4 ( 3 ) 7 = = 5 4 x 1 = 3 15 ( 3 4 ) = 1 x = ( 3 4 ) = = 8 = 1 D V V (x) > x 3x + 7 > 0 Uwzględniając dziedzinę otrzymujemy x (0; 8). V (x) < x 3x + 7 < 0 Uwzględniając dziedzinę otrzymujemy x (8; 18). Funkcja V jest rosnąca w przedziale (0; 8, malejąca w przedziale 8; 18), a w punkcie x = 8 osiąga maksimum lokalne, które jest zarazem największą wartością tej funkcji. W związku z tym dla x = 8 objętość graniastosłupa ABCD jest największa. Obliczamy pole powierzchni całkowitej graniastosłupa, którego objętość jest największa. Wymary graniastosłupa: krawędź podstawy 10 wysokość 10 P c = 6 10 P c = 600 Schemat punktowania Rozwiązanie zadania składa się z trzech etapów. Pierwszy etap składa się z dwóch części: a) zapisanie objętości graniastosłupa w zależności od x: V(x) = (6 + 1 x) (18 x), b) określenie dziedziny funkcji: D V = (0; 18) Za każdą z części tego etapu zdający otrzymuje po 1 punkcie. Drugi etap składa się z trzech części: a) wyznaczenie pochodnej funkcji wielomianowej V(x) = 1 4 x3 3 x + 7x + 648: V (x) = 3 4 x 3x + 7, b) obliczenie miejsc zerowych pochodnej: x 1 = 8, x 1, c) uzasadnienie, że dla x = 8 funkcja V osiąga największą wartość, np. zapisanie, że w przedziale (0; 8 funkcja jest rosnąca, w przedziale 8; 18) malejąca oraz V (8) = 0, więc dla x = 8 funkcja V osiąga maksimum lokalne, które jest wartością największą tej funkcji.

30 Str.30 Za poprawne rozwiązanie każdej z części tego etapu zdający otrzymuje 1 punkt, o ile poprzednia część etapu została zrealizowana bezbłędnie. Trzeci etap Obliczenie pola powierzchni całkowitej graniastosłupa o największej objętości P c = 600. Za poprawne rozwiązanie tego etapu zdający otrzymuje 1 punkt.