LICZBIT.PL

Korepetycje: kontakt@liczbit.pl

Dzień 22

Grupa A

Nr Treść Zadania Rozwiązanie Odpowiedź
1 Znajdź wzór funkcji kwadratowej wiedząc, że wierzchołek paraboli będącej wykresem tej funkcji ma współrzędne $(3, -4)$, a punkt $A(1, 4)$ należy do wykresu tej funkcji. Wskazówka: Gdy znamy współrzędne wierzchołka $W=(p, q)$, najszybszą i najbardziej przejrzystą metodą jest zastosowanie postaci kanonicznej funkcji kwadratowej: $f(x) = a(x - p)^2 + q$. Brakujący współczynnik kierunkowy $a$ obliczamy, podstawiając współrzędne punktu $A$.
  1. Zapisanie postaci kanonicznej z danymi wierzchołka: Wierzchołek ma współrzędne $p = 3$ oraz $q = -4$. Podstawiamy je do ogólnego wzoru postaci kanonicznej: $$ \begin{aligned} f(x) &= a(x - p)^2 + q \\[6pt] f(x) &= a(x - 3)^2 - 4 \end{aligned} $$
  2. Wyznaczenie współczynnika $a$ na podstawie punktu $A(1, 4)$: Punkt $A$ leży na wykresie funkcji, co oznacza równość $f(1) = 4$: $$ \begin{aligned} a(1 - 3)^2 - 4 &= 4 \\[6pt] a(-2)^2 - 4 &= 4 \\[6pt] 4a - 4 &= 4 \\[6pt] 4a &= 4 + 4 \\[6pt] 4a &= 8 \\[6pt] a &= 2 \end{aligned} $$
  3. Sformułowanie wzoru poszukiwanej funkcji: Wstawiamy wyliczoną wartość $a = 2$ do wyjściowej postaci kanonicznej: $$ \begin{aligned} f(x) &= 2(x - 3)^2 - 4 \end{aligned} $$ (W postaci ogólnej: $f(x) = 2(x^2 - 6x + 9) - 4 = 2x^2 - 12x + 14$).
$f(x) = 2(x - 3)^2 - 4$
2 Znajdź wzór funkcji kwadratowej wiedząc, że miejscami zerowymi tej funkcji są $-1$ i $5$, a wykres zawiera punkt $A(2, -9)$. Wskazówka: Znając oba miejsca zerowe trójmianu $x_1$ oraz $x_2$, korzystamy z postaci iloczynowej: $f(x) = a(x - x_1)(x - x_2)$. Współczynnik $a$ wyznaczamy, wykorzystując punkt $A(2, -9)$.
  1. Zapisanie postaci iloczynowej: Podstawiamy dane miejsca zerowe $x_1 = -1$ oraz $x_2 = 5$: $$ \begin{aligned} f(x) &= a(x - x_1)(x - x_2) \\[6pt] &= a\left[x - (-1)\right](x - 5) \\[6pt] &= a(x + 1)(x - 5) \end{aligned} $$
  2. Wyznaczenie współczynnika $a$: Punkt $A(2, -9)$ należy do wykresu, co daje równość $f(2) = -9$: $$ \begin{aligned} a(2 + 1)(2 - 5) &= -9 \\[6pt] a \cdot 3 \cdot (-3) &= -9 \\[6pt] -9a &= -9 \\[6pt] a &= 1 \end{aligned} $$
  3. Zapisanie wzoru funkcji: Wstawiamy $a = 1$: $$ \begin{aligned} f(x) &= (x + 1)(x - 5) \end{aligned} $$ (W postaci ogólnej: $f(x) = x^2 - 4x - 5$).
$f(x) = (x + 1)(x - 5)$
3 Znajdź wzór funkcji kwadratowej wiedząc, że prosta $x = 2$ jest osią symetrii wykresu tej funkcji, a punkty $(1, 5)$ oraz $(4, -4)$ należą do wykresu tej funkcji. Wskazówka: Oś symetrii paraboli przechodzi bezpośrednio przez jej wierzchołek, co od razu wyznacza odciętą wierzchołka: $p = 2$. Następnie wykorzystujemy postać kanoniczną $f(x) = a(x - 2)^2 + q$ i tworzymy układ równań dla punktów należących do wykresu.
  1. Wykorzystanie równania osi symetrii: Równanie osi symetrii to $x = p$, zatem $p = 2$. Postać kanoniczna funkcji przyjmuje postać: $$ \begin{aligned} f(x) &= a(x - 2)^2 + q \end{aligned} $$
  2. Ułożenie układu równań z danych punktów: Dla punktu $(1, 5)$: $$ \begin{aligned} f(1) &= 5 \\[6pt] a(1 - 2)^2 + q &= 5 \\[6pt] a(-1)^2 + q &= 5 \\[6pt] a + q &= 5 \end{aligned} $$ Dla punktu $(4, -4)$: $$ \begin{aligned} f(4) &= -4 \\[6pt] a(4 - 2)^2 + q &= -4 \\[6pt] a(2)^2 + q &= -4 \\[6pt] 4a + q &= -4 \end{aligned} $$
  3. Rozwiązanie układu równań: Zestawiamy równania: $$ \begin{aligned} \begin{cases} a + q = 5 \\[6pt] 4a + q = -4 \end{cases} \end{aligned} $$ Odejmujemy pierwsze równanie od drugiego stronami: $$ \begin{aligned} (4a + q) - (a + q) &= -4 - 5 \\[6pt] 3a &= -9 \\[6pt] a &= -3 \end{aligned} $$ Obliczamy współczynnik $q$: $$ \begin{aligned} q &= 5 - a \\[6pt] &= 5 - (-3) \\[6pt] &= 8 \end{aligned} $$
  4. Zapisanie ostatecznego wzoru: Podstawiamy wyznaczone wartości $a = -3$ oraz $q = 8$: $$ \begin{aligned} f(x) &= -3(x - 2)^2 + 8 \end{aligned} $$
$f(x) = -3(x - 2)^2 + 8$
4 Wyznacz wszystkie wartości parametru $m$, dla których funkcja $f(x) = (m^2 - 1)x^2 - 2(m - 1)x + m + 2$ jest rosnąca w przedziale $(-\infty, 1\rangle$ i malejąca w przedziale $\langle 1, +\infty)$. Wskazówka: Funkcja kwadratowa rośnie do pewnego punktu, a następnie maleje wtedy i tylko wtedy, gdy ramiona paraboli są skierowane w dół ($a < 0$), a punktem zmiany monotoniczności jest wierzchołek paraboli o odciętej $p = 1$.
x Wierzchołek p = 1 1 rosnąca ↗ malejąca ↘
  1. Warunek na zwrot ramion paraboli ($a < 0$): Współczynnik przy $x^2$ musi być ściśle ujemny: $$ \begin{aligned} a &< 0 \\[6pt] m^2 - 1 &< 0 \\[6pt] (m - 1)(m + 1) &< 0 \end{aligned} $$ Miejsca zerowe to $m = -1$ oraz $m = 1$. Ramiona paraboli pomocniczej są skierowane w górę, skąd: $$ \begin{aligned} m \in (-1, 1) \end{aligned} $$
  2. Warunek na odciętą wierzchołka ($p = 1$): Współczynniki funkcji to $a = m^2 - 1$ oraz $b = -2(m - 1)$. Korzystamy ze wzoru na wierzchołek: $$ \begin{aligned} p &= \dfrac{-b}{2a} \\[6pt] &= \dfrac{2(m - 1)}{2(m^2 - 1)} \\[6pt] &= \dfrac{2(m - 1)}{2(m - 1)(m + 1)} \end{aligned} $$ Z warunku $m \in (-1, 1)$ wynika, że $m \neq 1$, zatem możemy skrócić ułamek przez $2(m - 1)$: $$ \begin{aligned} \dfrac{1}{m + 1} &= 1 \\[6pt] m + 1 &= 1 \\[6pt] m &= 0 \end{aligned} $$
  3. Weryfikacja części wspólnej warunków: Sprawdzamy, czy wyliczona wartość $m = 0$ należy do przedziału $m \in (-1, 1)$: $$ \begin{aligned} 0 \in (-1, 1) \end{aligned} $$ Warunek jest spełniony, co daje ostateczną wartość parametru.
$m = 0$
5 Dla jakich wartości parametru $m$ nierówność $x^2 - 2mx + 2m + 3 > 0$ jest spełniona przez wszystkie liczby rzeczywiste $x$? Wskazówka: Nierówność kwadratowa $ax^2 + bx + c > 0$ zachodzi dla każdego $x \in \mathbb{R}$ wtedy i tylko wtedy, gdy wykres leży w całości ściśle nad osią $OX$. Wymaga to spełnienia dwóch warunków: ramiona paraboli muszą być skierowane w górę ($a > 0$) oraz trójmian nie może mieć miejsc zerowych ($\Delta < 0$).
  1. Weryfikacja współczynnika kierunkowego $a$: Współczynnik przy $x^2$ wynosi: $$ \begin{aligned} a = 1 > 0 \end{aligned} $$ Warunek $a > 0$ jest spełniony tożsamościowo dla każdego $m \in \mathbb{R}$.
  2. Ułożenie warunku na wyróżnik trójmianu ($\Delta < 0$): Obliczamy wyróżnik $\Delta$ ze względu na zmienną $x$: $$ \begin{aligned} \Delta &= b^2 - 4ac \\[6pt] &= (-2m)^2 - 4 \cdot 1 \cdot (2m + 3) \\[6pt] &= 4m^2 - 8m - 12 \end{aligned} $$ Stawiamy warunek $\Delta < 0$: $$ \begin{aligned} 4m^2 - 8m - 12 &< 0 \end{aligned} $$ Dzielimy obie strony nierówności przez $4$: $$ \begin{aligned} m^2 - 2m - 3 &< 0 \end{aligned} $$
  3. Rozwiązanie nierówności kwadratowej zmiennej $m$: Wyznaczamy miejsca zerowe za pomocą wyróżnika $\Delta_m$: $$ \begin{aligned} \Delta_m &= (-2)^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-3) \\[6pt] &= 4 + 12 = 16 \\[6pt] \sqrt{\Delta_m} &= \sqrt{16} = 4 \end{aligned} $$ Obliczamy pierwiastki: $$ \begin{aligned} m_1 &= \dfrac{-(-2) - 4}{2 \cdot 1} = \dfrac{2 - 4}{2} = \dfrac{-2}{2} = -1 \\[6pt] m_2 &= \dfrac{-(-2) + 4}{2 \cdot 1} = \dfrac{2 + 4}{2} = \dfrac{6}{2} = 3 \end{aligned} $$
    m -1 3 − + +
    Parabola pomocnicza ma ramiona skierowane w górę, stąd wartości ujemne ($< 0$) znajdują się w przedziale otwartym: $$ \begin{aligned} m \in (-1, 3) \end{aligned} $$
$m \in (-1, 3)$
6 Dla jakich wartości parametru $m$ nierówność $(m - 3)x^2 - 6x + m - 3 < 0$ jest spełniona przez wszystkie liczby rzeczywiste $x$? Wskazówka: Ponieważ współczynnik przy najwyższej potędze zależy od parametru $m$, konieczne jest rozpatrzenie dwóch przypadków: 1. Gdy współczynnik przy $x^2$ wynosi zero ($m - 3 = 0$) – funkcja staje się liniowa. 2. Gdy współczynnik przy $x^2$ jest różny od zera – funkcja jest kwadratowa i jej wykres musi w całości leżeć pod osią $OX$ ($a < 0$ oraz $\Delta < 0$).
  1. Przypadek funkcji liniowej ($a = 0$): Podstawiamy $m - 3 = 0 \implies m = 3$: $$ \begin{aligned} 0 \cdot x^2 - 6x + 0 &< 0 \\[6pt] -6x &< 0 \\[6pt] x &> 0 \end{aligned} $$ Nierówność nie zachodzi dla wszystkich $x \in \mathbb{R}$ (nie jest spełniona np. dla $x \le 0$). Wartość $m = 3$ odrzucamy.
  2. Przypadek funkcji kwadratowej ($a \neq 0$): Aby nierówność była spełniona dla każdego $x \in \mathbb{R}$, muszą jednocześnie zajść dwa warunki: $$ \begin{aligned} \begin{cases} a < 0 \\[6pt] \Delta < 0 \end{cases} \end{aligned} $$ Z warunku $a < 0$: $$ \begin{aligned} m - 3 < 0 \implies m < 3 \end{aligned} $$
  3. Rozwiązanie warunku na wyróżnik ($\Delta < 0$): Obliczamy wyróżnik $\Delta$: $$ \begin{aligned} \Delta &= b^2 - 4ac \\[6pt] &= (-6)^2 - 4(m - 3)(m - 3) \\[6pt] &= 36 - 4(m^2 - 6m + 9) \\[6pt] &= 36 - 4m^2 + 24m - 36 \\[6pt] &= -4m^2 + 24m \end{aligned} $$ Układamy nierówność $\Delta < 0$: $$ \begin{aligned} -4m^2 + 24m &< 0 \end{aligned} $$ Dzielimy obie strony przez $-4$, zmieniając zwrot nierówności: $$ \begin{aligned} m^2 - 6m &> 0 \\[6pt] m(m - 6) &> 0 \end{aligned} $$ Miejscami zerowymi są $m = 0$ oraz $m = 6$. Parabola pomocnicza ma ramiona w górę: $$ \begin{aligned} m \in (-\infty, 0) \cup (6, +\infty) \end{aligned} $$
    m 0 6 + +
  4. Wyznaczenie części wspólnej: Zestawiamy warunek $m < 3$ ze zbiorem rozwiązań $\Delta < 0$: $$ \begin{aligned} \begin{cases} m < 3 \\[6pt] m \in (-\infty, 0) \cup (6, +\infty) \end{cases} \implies m \in (-\infty, 0) \end{aligned} $$
$m \in (-\infty, 0)$
7 Wyznacz takie wartości parametru $m$, dla których wykres funkcji $f(x) = x^2 - (m - 4)x + (m - 1)$ ma wierzchołek, którego obie współrzędne są liczbami ujemnymi. Wskazówka: Współrzędne wierzchołka $W=(p, q)$ muszą spełniać układ warunków: $p < 0$ oraz $q < 0$. Ponieważ współczynnik przy $x^2$ wynosi $a = 1 > 0$, to ze wzoru $q = \dfrac{-\Delta}{4a}$ warunek $q < 0$ jest tożsamy z warunkiem $\Delta > 0$.
  1. Warunek na odciętą wierzchołka ($p < 0$): Dla współczynników $a = 1$, $b = -(m - 4)$ obliczamy $p$: $$ \begin{aligned} p &= \dfrac{-b}{2a} \\[6pt] &= \dfrac{m - 4}{2 \cdot 1} = \dfrac{m - 4}{2} \end{aligned} $$ Stawiamy warunek $p < 0$: $$ \begin{aligned} \dfrac{m - 4}{2} &< 0 \\[6pt] m - 4 &< 0 \\[6pt] m &< 4 \end{aligned} $$
  2. Warunek na rzędną wierzchołka ($q < 0$): Dla $a = 1 > 0$ mamy: $$ \begin{aligned} q = \dfrac{-\Delta}{4} < 0 \iff \Delta > 0 \end{aligned} $$ Obliczamy wyróżnik $\Delta$: $$ \begin{aligned} \Delta &= b^2 - 4ac \\[6pt] &= \left[-(m - 4)\right]^2 - 4 \cdot 1 \cdot (m - 1) \\[6pt] &= m^2 - 8m + 16 - 4m + 4 \\[6pt] &= m^2 - 12m + 20 \end{aligned} $$ Rozwiązujemy nierówność $\Delta > 0$: $$ \begin{aligned} m^2 - 12m + 20 &> 0 \end{aligned} $$ Wyznaczamy wyróżnik $\Delta_m$: $$ \begin{aligned} \Delta_m &= (-12)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 20 \\[6pt] &= 144 - 80 = 64 \\[6pt] \sqrt{\Delta_m} &= \sqrt{64} = 8 \end{aligned} $$ Miejsca zerowe to: $$ \begin{aligned} m_1 &= \dfrac{12 - 8}{2} = \dfrac{4}{2} = 2 \\[6pt] m_2 &= \dfrac{12 + 8}{2} = \dfrac{20}{2} = 10 \end{aligned} $$
    m 2 10 + +
    Ramiona paraboli są skierowane w górę, stąd: $$ \begin{aligned} m \in (-\infty, 2) \cup (10, +\infty) \end{aligned} $$
  3. Część wspólna obu warunków: Łączymy warunki $p < 0$ oraz $q < 0$: $$ \begin{aligned} \begin{cases} m < 4 \\[6pt] m \in (-\infty, 2) \cup (10, +\infty) \end{cases} \implies m \in (-\infty, 2) \end{aligned} $$
$m \in (-\infty, 2)$
8 Wyznacz trzy kolejne liczby całkowite takie, że suma kwadratów dwóch pierwszych z nich jest o $5$ większa od kwadratu trzeciej liczby. Wskazówka: Oznaczamy kolejne liczby całkowite jako $x, x + 1, x + 2$, gdzie $x \in \mathbb{Z}$. Układamy równanie wynikające bezpośrednio z treści zadania i rozwiązujemy je za pomocą wyróżnika kwadratowego.
  1. Ułożenie równania: Suma kwadratów dwóch pierwszych liczb wynosi $x^2 + (x + 1)^2$, a kwadrat trzeciej powiększony o $5$ to $(x + 2)^2 + 5$: $$ \begin{aligned} x^2 + (x + 1)^2 &= (x + 2)^2 + 5 \end{aligned} $$
  2. Przekształcenie do postaci ogólnej trójmianu: Rozwijamy wyrażenia za pomocą wzorów skróconego mnożenia: $$ \begin{aligned} x^2 + (x^2 + 2x + 1) &= (x^2 + 4x + 4) + 5 \\[6pt] 2x^2 + 2x + 1 &= x^2 + 4x + 9 \\[6pt] 2x^2 - x^2 + 2x - 4x + 1 - 9 &= 0 \\[6pt] x^2 - 2x - 8 &= 0 \end{aligned} $$
  3. Rozwiązanie równania kwadratowego: Obliczamy wyróżnik $\Delta$: $$ \begin{aligned} \Delta &= b^2 - 4ac \\[6pt] &= (-2)^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-8) \\[6pt] &= 4 + 32 = 36 \\[6pt] \sqrt{\Delta} &= \sqrt{36} = 6 \end{aligned} $$ Wyznaczamy pierwiastki: $$ \begin{aligned} x_1 &= \dfrac{-(-2) - 6}{2 \cdot 1} = \dfrac{2 - 6}{2} = \dfrac{-4}{2} = -2 \\[6pt] x_2 &= \dfrac{-(-2) + 6}{2 \cdot 1} = \dfrac{2 + 6}{2} = \dfrac{8}{2} = 4 \end{aligned} $$
  4. Sformułowanie szukanych trójek liczb: Oba rozwiązania są liczbami całkowitymi ($x \in \mathbb{Z}$): - Dla $x = -2$: liczby to $-2, -1, 0$. - Dla $x = 4$: liczby to $4, 5, 6$.
$-2, -1, 0$ lub $4, 5, 6$
9 Liczby $-2$ i $4$ są miejscami zerowymi funkcji kwadratowej $f$. Oblicz wartość wyrażenia $\frac{f(1)}{f(5)}$. Wskazówka: Znając miejsca zerowe funkcji kwadratowej, zapisujemy jej wzór w postaci iloczynowej $f(x) = a(x - x_1)(x - x_2)$. Przy obliczaniu ilorazu nieznany współczynnik $a$ ($a \neq 0$) ulegnie skróceniu.
  1. Zapisanie postaci iloczynowej: Wstawiamy miejsca zerowe $x_1 = -2$ oraz $x_2 = 4$: $$ \begin{aligned} f(x) &= a(x + 2)(x - 4), \quad \text{gdzie } a \neq 0 \end{aligned} $$
  2. Obliczenie wartości funkcji w danych punktach: Dla $x = 1$: $$ \begin{aligned} f(1) &= a(1 + 2)(1 - 4) \\[6pt] &= a \cdot 3 \cdot (-3) \\[6pt] &= -9a \end{aligned} $$ Dla $x = 5$: $$ \begin{aligned} f(5) &= a(5 + 2)(5 - 4) \\[6pt] &= a \cdot 7 \cdot 1 \\[6pt] &= 7a \end{aligned} $$
  3. Obliczenie ilorazu: Tworzymy iloraz i redukujemy niezerowy parametr $a$: $$ \begin{aligned} \dfrac{f(1)}{f(5)} &= \dfrac{-9a}{7a} \\[6pt] &= -\dfrac{9}{7} \end{aligned} $$
$\dfrac{f(1)}{f(5)} = -\dfrac{9}{7}$
10 Funkcja kwadratowa $f(x) = -x^2 + bx + c$ ma dwa miejsca zerowe: $x_1 = -3$ i $x_2 = 5$. Oblicz największą wartość tej funkcji. Wskazówka: Ponieważ współczynnik przy $x^2$ to $a = -1 < 0$, ramiona paraboli są skierowane w dół, a funkcja osiąga największą wartość w wierzchołku ($q = f(p)$). Odcięta wierzchołka $p$ leży dokładnie pośrodku między miejscami zerowymi: $p = \dfrac{x_1 + x_2}{2}$.
x -3 5 p = 1 W = (1, 16)
  1. Wyznaczenie odciętej wierzchołka $p$: Z własności symetrii paraboli: $$ \begin{aligned} p &= \dfrac{x_1 + x_2}{2} \\[6pt] &= \dfrac{-3 + 5}{2} \\[6pt] &= \dfrac{2}{2} = 1 \end{aligned} $$
  2. Zapisanie postaci iloczynowej: Współczynnik wynosi $a = -1$: $$ \begin{aligned} f(x) &= -(x + 3)(x - 5) \end{aligned} $$
  3. Obliczenie największej wartości ($q = f(p)$): Podstawiamy $x = 1$: $$ \begin{aligned} q &= f(1) \\[6pt] &= -(1 + 3)(1 - 5) \\[6pt] &= -(4)(-4) \\[6pt] &= 16 \end{aligned} $$
$y_{\max} = 16$
LICZBIT.PL

Korepetycje: kontakt@liczbit.pl

Dzień 22

Grupa B

Nr Treść Zadania Rozwiązanie Odpowiedź
1 Znajdź wzór funkcji kwadratowej wiedząc, że wierzchołek paraboli będącej wykresem tej funkcji ma współrzędne $(-2, 5)$, a punkt $A(0, 1)$ należy do wykresu tej funkcji. Wskazówka: Dysponując współrzędnymi wierzchołka $W=(p, q)$, korzystamy z postaci kanonicznej: $f(x) = a(x - p)^2 + q$. Współczynnik $a$ obliczamy z warunku przynależności punktu $A$.
  1. Zapisanie postaci kanonicznej: Wierzchołek to $p = -2$ oraz $q = 5$: $$ \begin{aligned} f(x) &= a\left[x - (-2)\right]^2 + 5 \\[6pt] &= a(x + 2)^2 + 5 \end{aligned} $$
  2. Wyznaczenie współczynnika $a$: Punkt $A(0, 1)$ leży na wykresie, zatem $f(0) = 1$: $$ \begin{aligned} a(0 + 2)^2 + 5 &= 1 \\[6pt] 4a + 5 &= 1 \\[6pt] 4a &= 1 - 5 \\[6pt] 4a &= -4 \\[6pt] a &= -1 \end{aligned} $$
  3. Sformułowanie wzoru funkcji: Wstawiamy wyznaczone $a = -1$: $$ \begin{aligned} f(x) &= -(x + 2)^2 + 5 \end{aligned} $$ (W postaci ogólnej: $f(x) = -(x^2 + 4x + 4) + 5 = -x^2 - 4x + 1$).
$f(x) = -(x + 2)^2 + 5$
2 Znajdź wzór funkcji kwadratowej wiedząc, że miejscami zerowymi tej funkcji są $2$ i $6$, a wykres zawiera punkt $A(3, 6)$. Wskazówka: Mając podane oba miejsca zerowe, stosujemy postać iloczynową: $f(x) = a(x - x_1)(x - x_2)$. Współczynnik $a$ wyliczamy, podstawiając punkt $A(3, 6)$.
  1. Zapisanie postaci iloczynowej: Wstawiamy $x_1 = 2$ oraz $x_2 = 6$: $$ \begin{aligned} f(x) &= a(x - 2)(x - 6) \end{aligned} $$
  2. Wyznaczenie współczynnika $a$: Punkt $A(3, 6)$ należy do wykresu, co oznacza $f(3) = 6$: $$ \begin{aligned} a(3 - 2)(3 - 6) &= 6 \\[6pt] a \cdot 1 \cdot (-3) &= 6 \\[6pt] -3a &= 6 \\[6pt] a &= -2 \end{aligned} $$
  3. Zapisanie wzoru funkcji: Podstawiamy $a = -2$: $$ \begin{aligned} f(x) &= -2(x - 2)(x - 6) \end{aligned} $$ (W postaci ogólnej: $f(x) = -2(x^2 - 8x + 12) = -2x^2 + 16x - 24$).
$f(x) = -2(x - 2)(x - 6)$
3 Znajdź wzór funkcji kwadratowej wiedząc, że prosta $x = -1$ jest osią symetrii wykresu tej funkcji, a punkty $(0, 3)$ oraz $(2, 15)$ należą do wykresu tej funkcji. Wskazówka: Oś symetrii paraboli wskazuje pierwszą współrzędną wierzchołka: $p = -1$. Tworzymy postać kanoniczną z niewiadomymi $a$ oraz $q$, a następnie rozwiązujemy układ równań.
  1. Postać kanoniczna z odciętą wierzchołka: Z równania osi symetrii wynika, że $p = -1$: $$ \begin{aligned} f(x) &= a\left[x - (-1)\right]^2 + q \\[6pt] &= a(x + 1)^2 + q \end{aligned} $$
  2. Układ równań z danych punktów: Dla punktu $(0, 3)$: $$ \begin{aligned} f(0) &= 3 \\[6pt] a(0 + 1)^2 + q &= 3 \\[6pt] a + q &= 3 \end{aligned} $$ Dla punktu $(2, 15)$: $$ \begin{aligned} f(2) &= 15 \\[6pt] a(2 + 1)^2 + q &= 15 \\[6pt] 9a + q &= 15 \end{aligned} $$
  3. Rozwiązanie układu równań: Zestawiamy równania: $$ \begin{aligned} \begin{cases} a + q = 3 \\[6pt] 9a + q = 15 \end{cases} \end{aligned} $$ Odejmujemy pierwsze równanie od drugiego stronami: $$ \begin{aligned} (9a + q) - (a + q) &= 15 - 3 \\[6pt] 8a &= 12 \\[6pt] a &= \dfrac{12}{8} = \dfrac{3}{2} \end{aligned} $$ Wyznaczamy wartość $q$: $$ \begin{aligned} q &= 3 - a \\[6pt] &= 3 - \dfrac{3}{2} = \dfrac{3}{2} \end{aligned} $$
  4. Wzór poszukiwanej funkcji: Wstawiamy wyliczone parametry: $$ \begin{aligned} f(x) &= \dfrac{3}{2}(x + 1)^2 + \dfrac{3}{2} \end{aligned} $$
$f(x) = \dfrac{3}{2}(x + 1)^2 + \dfrac{3}{2}$
4 Wyznacz wszystkie wartości parametru $m$, dla których funkcja $f(x) = (m^2 - 4)x^2 - 2(m + 2)x + m$ jest rosnąca w przedziale $(-\infty, -1\rangle$ i malejąca w przedziale $\langle -1, +\infty)$. Wskazówka: Funkcja kwadratowa rośnie, a potem maleje, gdy ramiona paraboli są skierowane w dół ($a < 0$), a wierzchołek osiąga maksimum w punkcie $p = -1$.
x Wierzchołek p = -1 -1 rosnąca ↗ malejąca ↘
  1. Warunek na zwrot ramion ($a < 0$): Współczynnik przy $x^2$ musi być ujemny: $$ \begin{aligned} a &< 0 \\[6pt] m^2 - 4 &< 0 \\[6pt] (m - 2)(m + 2) &< 0 \implies m \in (-2, 2) \end{aligned} $$
  2. Warunek na wierzchołek ($p = -1$): Podstawiamy współczynniki $a = m^2 - 4$ oraz $b = -2(m + 2)$: $$ \begin{aligned} p &= \dfrac{-b}{2a} \\[6pt] &= \dfrac{2(m + 2)}{2(m^2 - 4)} \\[6pt] &= \dfrac{2(m + 2)}{2(m - 2)(m + 2)} \end{aligned} $$ Ponieważ $m \in (-2, 2)$, to $m \neq -2$. Skracamy przez $2(m + 2)$: $$ \begin{aligned} \dfrac{1}{m - 2} &= -1 \\[6pt] m - 2 &= -1 \\[6pt] m &= 1 \end{aligned} $$
  3. Część wspólna warunków: Sprawdzamy warunek $1 \in (-2, 2)$, który jest prawdziwy, zatem jedynym rozwiązaniem jest $m = 1$.
$m = 1$
5 Dla jakich wartości parametru $m$ nierówność $x^2 - 4mx + 5m > 0$ jest spełniona przez wszystkie liczby rzeczywiste $x$? Wskazówka: Parabola trójmianu leży w całości nad osią $OX$, gdy współczynnik $a > 0$ oraz wyróżnik $\Delta < 0$.
  1. Współczynnik przy najwyższej potędze: Mamy $a = 1 > 0$, co spełnia założenie dla dowolnego $m \in \mathbb{R}$.
  2. Rozwiązanie warunku $\Delta < 0$: Obliczamy wyróżnik $\Delta$: $$ \begin{aligned} \Delta &= b^2 - 4ac \\[6pt] &= (-4m)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 5m \\[6pt] &= 16m^2 - 20m \end{aligned} $$ Układamy nierówność: $$ \begin{aligned} 16m^2 - 20m &< 0 \end{aligned} $$ Dzielimy obie strony przez $4$: $$ \begin{aligned} 4m^2 - 5m &< 0 \\[6pt] m(4m - 5) &< 0 \end{aligned} $$ Miejsca zerowe to $m_1 = 0$ oraz $m_2 = \dfrac{5}{4}$.
    m 0 5/4 − + +
    Ramiona paraboli pomocniczej są skierowane w górę, więc wartości ujemne otrzymujemy w przedziale: $$ \begin{aligned} m \in \left(0, \dfrac{5}{4}\right) \end{aligned} $$
$m \in \left(0, \dfrac{5}{4}\right)$
6 Dla jakich wartości parametru $m$ nierówność $(m + 2)x^2 - 4x + m + 2 < 0$ jest spełniona przez wszystkie liczby rzeczywiste $x$? Wskazówka: Badamy dwa przypadki: gdy trójmian redukuje się do funkcji liniowej ($m + 2 = 0$) oraz gdy funkcja jest kwadratowa ($a < 0$ i $\Delta < 0$).
  1. Przypadek liniowy ($a = 0$): Dla $m = -2$ otrzymujemy: $$ \begin{aligned} -4x < 0 \implies x > 0 \end{aligned} $$ Warunek nie jest spełniony dla całego zbioru $\mathbb{R}$. Odrzucamy $m = -2$.
  2. Przypadek kwadratowy ($a \neq 0$): Układ warunków to: $$ \begin{aligned} \begin{cases} a < 0 \\[6pt] \Delta < 0 \end{cases} \end{aligned} $$ Z warunku $a < 0$: $$ \begin{aligned} m + 2 < 0 \implies m < -2 \end{aligned} $$
  3. Obliczenie wyróżnika i rozwiązanie nierówności: $$ \begin{aligned} \Delta &= (-4)^2 - 4(m + 2)(m + 2) \\[6pt] &= 16 - 4(m^2 + 4m + 4) \\[6pt] &= 16 - 4m^2 - 16m - 16 \\[6pt] &= -4m^2 - 16m \end{aligned} $$ Nierówność $\Delta < 0$: $$ \begin{aligned} -4m^2 - 16m &< 0 \quad \Big| : (-4) \\[6pt] m^2 + 4m &> 0 \\[6pt] m(m + 4) &> 0 \implies m \in (-\infty, -4) \cup (0, +\infty) \end{aligned} $$
    m -4 0 + +
  4. Część wspólna: $$ \begin{aligned} \begin{cases} m < -2 \\[6pt] m \in (-\infty, -4) \cup (0, +\infty) \end{cases} \implies m \in (-\infty, -4) \end{aligned} $$
$m \in (-\infty, -4)$
7 Wyznacz takie wartości parametru $m$, dla których wykres funkcji $f(x) = x^2 - (m - 5)x + (m - 2)$ ma wierzchołek, którego obie współrzędne są liczbami ujemnymi. Wskazówka: Wymagamy $p < 0$ oraz $q < 0$. Ponieważ $a = 1 > 0$, warunek $q = \dfrac{-\Delta}{4} < 0$ sprowadza się do $\Delta > 0$.
  1. Warunek na odciętą $p < 0$: $$ \begin{aligned} p &= \dfrac{m - 5}{2} < 0 \implies m < 5 \end{aligned} $$
  2. Warunek na rzędną $q < 0 \iff \Delta > 0$: $$ \begin{aligned} \Delta &= [-(m - 5)]^2 - 4 \cdot 1 \cdot (m - 2) \\[6pt] &= m^2 - 10m + 25 - 4m + 8 \\[6pt] &= m^2 - 14m + 33 \end{aligned} $$ Rozwiązujemy $\Delta > 0$: $$ \begin{aligned} \Delta_m &= (-14)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 33 \\[6pt] &= 196 - 132 = 64 \\[6pt] \sqrt{\Delta_m} &= 8 \\[6pt] m_1 &= \dfrac{14 - 8}{2} = 3, \quad m_2 = \dfrac{14 + 8}{2} = 11 \end{aligned} $$
    m 3 11 + +
    Otrzymujemy $m \in (-\infty, 3) \cup (11, +\infty)$.
  3. Część wspólna: $$ \begin{aligned} \begin{cases} m < 5 \\[6pt] m \in (-\infty, 3) \cup (11, +\infty) \end{cases} \implies m \in (-\infty, 3) \end{aligned} $$
$m \in (-\infty, 3)$
8 Wyznacz trzy kolejne liczby całkowite takie, że suma kwadratów dwóch pierwszych z nich jest o $3$ mniejsza od kwadratu trzeciej liczby. Wskazówka: Oznaczamy kolejne liczby całkowite jako $x, x + 1, x + 2$ dla $x \in \mathbb{Z}$ i układamy równanie kwadratowe.
  1. Zapisanie równania: $$ \begin{aligned} x^2 + (x + 1)^2 &= (x + 2)^2 - 3 \end{aligned} $$
  2. Uproszczenie wyrażeń: $$ \begin{aligned} x^2 + x^2 + 2x + 1 &= x^2 + 4x + 4 - 3 \\[6pt] 2x^2 + 2x + 1 &= x^2 + 4x + 1 \\[6pt] x^2 - 2x &= 0 \\[6pt] x(x - 2) &= 0 \end{aligned} $$
  3. Wyznaczenie liczb całkowitych: Rozwiązania to $x_1 = 0$ oraz $x_2 = 2$: - Dla $x = 0$: trójka to $0, 1, 2$. - Dla $x = 2$: trójka to $2, 3, 4$.
$0, 1, 2$ lub $2, 3, 4$
9 Liczby $-4$ i $2$ są miejscami zerowymi funkcji kwadratowej $f$. Oblicz wartość wyrażenia $\frac{f(0)}{f(3)}$. Wskazówka: Zapisujemy funkcję w postaci iloczynowej $f(x) = a(x + 4)(x - 2)$ i redukujemy $a \neq 0$.
  1. Obliczenie wartości w punktach: $$ \begin{aligned} f(0) &= a(0 + 4)(0 - 2) = -8a \\[6pt] f(3) &= a(3 + 4)(3 - 2) = 7a \end{aligned} $$
  2. Obliczenie ilorazu: $$ \begin{aligned} \dfrac{f(0)}{f(3)} &= \dfrac{-8a}{7a} = -\dfrac{8}{7} \end{aligned} $$
$\dfrac{f(0)}{f(3)} = -\dfrac{8}{7}$
10 Funkcja kwadratowa $f(x) = -x^2 + bx + c$ ma dwa miejsca zerowe: $x_1 = -4$ i $x_2 = 2$. Oblicz największą wartość tej funkcji. Wskazówka: Współczynnik $a = -1 < 0$ oznacza, że funkcja osiąga największą wartość w wierzchołku paraboli. Odciętą wierzchołka wyznaczamy ze wzoru $p = \dfrac{x_1 + x_2}{2}$.
x -4 2 p = -1 W = (-1, 9)
  1. Odcięta wierzchołka: $$ \begin{aligned} p &= \dfrac{-4 + 2}{2} = \dfrac{-2}{2} = -1 \end{aligned} $$
  2. Największa wartość: Postać iloczynowa: $f(x) = -(x + 4)(x - 2)$. Podstawiamy $x = -1$: $$ \begin{aligned} q &= f(-1) = -(-1 + 4)(-1 - 2) = -(3)(-3) = 9 \end{aligned} $$
$y_{\max} = 9$
LICZBIT.PL

Korepetycje: kontakt@liczbit.pl

Dzień 22

Grupa C

Nr Treść Zadania Rozwiązanie Odpowiedź
1 Znajdź wzór funkcji kwadratowej wiedząc, że wierzchołek paraboli będącej wykresem tej funkcji ma współrzędne $(1, -2)$, a punkt $A(3, 6)$ należy do wykresu tej funkcji. Wskazówka: Stosujemy postać kanoniczną $f(x) = a(x - p)^2 + q$ z wierzchołkiem $(p, q) = (1, -2)$, a parametr $a$ obliczamy z punktu $A(3, 6)$.
  1. Postać kanoniczna: $$ \begin{aligned} f(x) &= a(x - 1)^2 - 2 \end{aligned} $$
  2. Wyznaczenie współczynnika $a$: Dla punktu $A(3, 6)$ zachodzi $f(3) = 6$: $$ \begin{aligned} a(3 - 1)^2 - 2 &= 6 \\[6pt] 4a - 2 &= 6 \\[6pt] 4a &= 8 \\[6pt] a &= 2 \end{aligned} $$
  3. Wzór funkcji: $$ \begin{aligned} f(x) &= 2(x - 1)^2 - 2 \end{aligned} $$
$f(x) = 2(x - 1)^2 - 2$
2 Znajdź wzór funkcji kwadratowej wiedząc, że miejscami zerowymi tej funkcji są $-3$ i $1$, a wykres zawiera punkt $A(2, 10)$. Wskazówka: Zapisujemy postać iloczynową $f(x) = a(x - x_1)(x - x_2)$ i wyliczamy $a$.
  1. Postać iloczynowa: $$ \begin{aligned} f(x) &= a(x + 3)(x - 1) \end{aligned} $$
  2. Wyznaczenie $a$: $$ \begin{aligned} f(2) &= 10 \\[6pt] a(2 + 3)(2 - 1) &= 10 \\[6pt] 5a &= 10 \\[6pt] a &= 2 \end{aligned} $$
  3. Wzór funkcji: $$ \begin{aligned} f(x) &= 2(x + 3)(x - 1) \end{aligned} $$
$f(x) = 2(x + 3)(x - 1)$
3 Znajdź wzór funkcji kwadratowej wiedząc, że prosta $x = 3$ jest osią symetrii wykresu tej funkcji, a punkty $(1, -1)$ oraz $(4, 8)$ należą do wykresu tej funkcji. Wskazówka: Oś symetrii daje $p = 3$. Tworzymy układ równań dla współczynników $a$ oraz $q$.
  1. Postać kanoniczna: $$ \begin{aligned} f(x) &= a(x - 3)^2 + q \end{aligned} $$
  2. Układ równań z punktów $(1, -1)$ oraz $(4, 8)$: $$ \begin{aligned} \begin{cases} f(1) = -1 \\[6pt] f(4) = 8 \end{cases} \implies \begin{cases} 4a + q = -1 \\[6pt] a + q = 8 \end{cases} \end{aligned} $$
  3. Rozwiązanie: Odejmujemy drugie równanie od pierwszego: $$ \begin{aligned} 3a &= -9 \implies a = -3 \\[6pt] q &= 8 - a = 8 - (-3) = 11 \end{aligned} $$
  4. Wzór funkcji: $$ \begin{aligned} f(x) &= -3(x - 3)^2 + 11 \end{aligned} $$
$f(x) = -3(x - 3)^2 + 11$
4 Wyznacz wszystkie wartości parametru $m$, dla których funkcja $f(x) = (m^2 - 16)x^2 - 2(m - 4)x + 5$ jest rosnąca w przedziale $(-\infty, \frac{1}{2}\rangle$ i malejąca w przedziale $\langle \frac{1}{2}, +\infty)$. Wskazówka: Wymagamy ramion w dół ($a < 0$) oraz wierzchołka $p = \dfrac{1}{2}$.
x Wierzchołek p = 1/2 1/2 rosnąca ↗ malejąca ↘
  1. Warunek na zwrot ramion ($a < 0$): $$ \begin{aligned} m^2 - 16 < 0 \implies m \in (-4, 4) \end{aligned} $$
  2. Warunek na wierzchołek ($p = \dfrac{1}{2}$): $$ \begin{aligned} p &= \dfrac{2(m - 4)}{2(m^2 - 16)} = \dfrac{1}{m + 4} = \dfrac{1}{2} \\[6pt] m + 4 &= 2 \implies m = -2 \end{aligned} $$
  3. Część wspólna: Weryfikacja: $-2 \in (-4, 4)$, zatem $m = -2$.
$m = -2$
5 Dla jakich wartości parametru $m$ nierówność $x^2 - 6mx + 9m > 0$ jest spełniona przez wszystkie liczby rzeczywiste $x$? Wskazówka: Wymagamy $a = 1 > 0$ oraz $\Delta < 0$.
  1. Warunek $\Delta < 0$: $$ \begin{aligned} \Delta &= (-6m)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 9m \\[6pt] &= 36m^2 - 36m < 0 \quad \Big| : 36 \\[6pt] m(m - 1) &< 0 \end{aligned} $$
    m 0 1 − + +
    Rozwiązaniem jest: $$ \begin{aligned} m \in (0, 1) \end{aligned} $$
$m \in (0, 1)$
6 Dla jakich wartości parametru $m$ nierówność $(m - 1)x^2 - 2x + m - 1 < 0$ jest spełniona przez wszystkie liczby rzeczywiste $x$? Wskazówka: Rozpatrujemy przypadek liniowy ($m = 1$) oraz kwadratowy ($a < 0$ i $\Delta < 0$).
  1. Przypadek liniowy: Dla $m = 1$: $-2x < 0 \implies x > 0$ (odrzucamy).
  2. Przypadek kwadratowy: $$ \begin{aligned} a < 0 \implies m < 1 \end{aligned} $$ Obliczamy wyróżnik $\Delta$: $$ \begin{aligned} \Delta &= (-2)^2 - 4(m - 1)^2 \\[6pt] &= 4 - 4(m^2 - 2m + 1) \\[6pt] &= -4m^2 + 8m < 0 \quad \Big| : (-4) \\[6pt] m(m - 2) &> 0 \implies m \in (-\infty, 0) \cup (2, +\infty) \end{aligned} $$
    m 0 2 + +
  3. Część wspólna: $$ \begin{aligned} \begin{cases} m < 1 \\[6pt] m \in (-\infty, 0) \cup (2, +\infty) \end{cases} \implies m \in (-\infty, 0) \end{aligned} $$
$m \in (-\infty, 0)$
7 Wyznacz takie wartości parametru $m$, dla których wykres funkcji $f(x) = x^2 - (m - 6)x + (m - 3)$ ma wierzchołek, którego obie współrzędne są liczbami ujemnymi. Wskazówka: Wymagamy $p < 0$ oraz $q < 0 \iff \Delta > 0$ (dla $a = 1 > 0$).
  1. Warunek na $p < 0$: $$ \begin{aligned} p &= \dfrac{m - 6}{2} < 0 \implies m < 6 \end{aligned} $$
  2. Warunek na $\Delta > 0$: $$ \begin{aligned} \Delta &= [-(m - 6)]^2 - 4(m - 3) \\[6pt] &= m^2 - 12m + 36 - 4m + 12 \\[6pt] &= m^2 - 16m + 48 > 0 \end{aligned} $$ Pierwiastki to $m_1 = 4$ oraz $m_2 = 12$: $$ \begin{aligned} m \in (-\infty, 4) \cup (12, +\infty) \end{aligned} $$
    m 4 12 + +
  3. Część wspólna: $$ \begin{aligned} m \in (-\infty, 4) \end{aligned} $$
$m \in (-\infty, 4)$
8 Wyznacz trzy kolejne liczby całkowite takie, że suma kwadratów dwóch pierwszych z nich jest o $21$ większa od kwadratu trzeciej liczby. Wskazówka: Oznaczamy liczby jako $x, x + 1, x + 2$ dla $x \in \mathbb{Z}$.
  1. Układ równania: $$ \begin{aligned} x^2 + (x + 1)^2 &= (x + 2)^2 + 21 \\[6pt] 2x^2 + 2x + 1 &= x^2 + 4x + 25 \\[6pt] x^2 - 2x - 24 &= 0 \end{aligned} $$
  2. Rozwiązanie: $$ \begin{aligned} \Delta &= (-2)^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-24) = 100 \implies \sqrt{\Delta} = 10 \\[6pt] x_1 &= \dfrac{2 - 10}{2} = -4, \quad x_2 = \dfrac{2 + 10}{2} = 6 \end{aligned} $$ Trójki liczb to: $-4, -3, -2$ lub $6, 7, 8$.
$-4, -3, -2$ lub $6, 7, 8$
9 Liczby $-1$ i $5$ są miejscami zerowymi funkcji kwadratowej $f$. Oblicz wartość wyrażenia $\frac{f(2)}{f(6)}$. Wskazówka: Postać iloczynowa: $f(x) = a(x + 1)(x - 5)$.
  1. Obliczenie wartości: $$ \begin{aligned} f(2) &= a(2 + 1)(2 - 5) = -9a \\[6pt] f(6) &= a(6 + 1)(6 - 5) = 7a \end{aligned} $$
  2. Iloraz: $$ \begin{aligned} \dfrac{f(2)}{f(6)} &= \dfrac{-9a}{7a} = -\dfrac{9}{7} \end{aligned} $$
$\dfrac{f(2)}{f(6)} = -\dfrac{9}{7}$
10 Funkcja kwadratowa $f(x) = -x^2 + bx + c$ ma dwa miejsca zerowe: $x_1 = -5$ i $x_2 = 1$. Oblicz największą wartość tej funkcji. Wskazówka: Wierzchołek paraboli wyznacza maksimum $q = f(p)$.
x -5 1 p = -2 W = (-2, 9)
  1. Odcięta wierzchołka: $$ \begin{aligned} p &= \dfrac{-5 + 1}{2} = -2 \end{aligned} $$
  2. Największa wartość: Postać iloczynowa: $f(x) = -(x + 5)(x - 1)$: $$ \begin{aligned} q &= f(-2) = -(-2 + 5)(-2 - 1) = -(3)(-3) = 9 \end{aligned} $$
$y_{\max} = 9$
LICZBIT.PL

Korepetycje: kontakt@liczbit.pl

Dzień 22

Grupa D

Nr Treść Zadania Rozwiązanie Odpowiedź
1 Znajdź wzór funkcji kwadratowej wiedząc, że wierzchołek paraboli będącej wykresem tej funkcji ma współrzędne $(-1, 3)$, a punkt $A(1, -5)$ należy do wykresu tej funkcji. Wskazówka: Korzystamy z postaci kanonicznej $f(x) = a(x - p)^2 + q$ dla $(p, q) = (-1, 3)$.
  1. Postać kanoniczna: $$ \begin{aligned} f(x) &= a(x + 1)^2 + 3 \end{aligned} $$
  2. Wyznaczenie parametru $a$: Dla punktu $A(1, -5)$ mamy $f(1) = -5$: $$ \begin{aligned} a(1 + 1)^2 + 3 &= -5 \\[6pt] 4a + 3 &= -5 \\[6pt] 4a &= -8 \\[6pt] a &= -2 \end{aligned} $$
  3. Wzór funkcji: $$ \begin{aligned} f(x) &= -2(x + 1)^2 + 3 \end{aligned} $$
$f(x) = -2(x + 1)^2 + 3$
2 Znajdź wzór funkcji kwadratowej wiedząc, że miejscami zerowymi tej funkcji są $1$ i $4$, a wykres zawiera punkt $A(2, -4)$. Wskazówka: Zapisujemy postać iloczynową $f(x) = a(x - 1)(x - 4)$ i obliczamy $a$.
  1. Postać iloczynowa: $$ \begin{aligned} f(x) &= a(x - 1)(x - 4) \end{aligned} $$
  2. Wyznaczenie współczynnika $a$: $$ \begin{aligned} f(2) &= -4 \\[6pt] a(2 - 1)(2 - 4) &= -4 \\[6pt] -2a &= -4 \\[6pt] a &= 2 \end{aligned} $$
  3. Wzór funkcji: $$ \begin{aligned} f(x) &= 2(x - 1)(x - 4) \end{aligned} $$
$f(x) = 2(x - 1)(x - 4)$
3 Znajdź wzór funkcji kwadratowej wiedząc, że prosta $x = -2$ jest osią symetrii wykresu tej funkcji, a punkty $(0, -1)$ oraz $(-3, 8)$ należą do wykresu tej funkcji. Wskazówka: Oś symetrii daje $p = -2$. Układamy równania dla punktów $(0, -1)$ oraz $(-3, 8)$.
  1. Postać kanoniczna: $$ \begin{aligned} f(x) &= a(x + 2)^2 + q \end{aligned} $$
  2. Układ równań: $$ \begin{aligned} \begin{cases} f(0) = -1 \\[6pt] f(-3) = 8 \end{cases} \implies \begin{cases} 4a + q = -1 \\[6pt] a + q = 8 \end{cases} \end{aligned} $$
  3. Rozwiązanie: $$ \begin{aligned} 3a &= -9 \implies a = -3 \\[6pt] q &= 8 - a = 8 - (-3) = 11 \end{aligned} $$
  4. Wzór funkcji: $$ \begin{aligned} f(x) &= -3(x + 2)^2 + 11 \end{aligned} $$
$f(x) = -3(x + 2)^2 + 11$
4 Wyznacz wszystkie wartości parametru $m$, dla których funkcja $f(x) = (m^2 - 25)x^2 - 2(m + 5)x + 7$ jest rosnąca w przedziale $(-\infty, -1\rangle$ i malejąca w przedziale $\langle -1, +\infty)$. Wskazówka: Funkcja rośnie, a potem maleje, gdy $a < 0$ oraz $p = -1$.
x Wierzchołek p = -1 -1 rosnąca ↗ malejąca ↘
  1. Warunek na zwrot ramion ($a < 0$): $$ \begin{aligned} m^2 - 25 < 0 \implies m \in (-5, 5) \end{aligned} $$
  2. Warunek na odciętą wierzchołka ($p = -1$): $$ \begin{aligned} p &= \dfrac{2(m + 5)}{2(m^2 - 25)} = \dfrac{1}{m - 5} = -1 \\[6pt] m - 5 &= -1 \implies m = 4 \end{aligned} $$
  3. Weryfikacja: $4 \in (-5, 5)$, co daje ostatecznie $m = 4$.
$m = 4$
5 Dla jakich wartości parametru $m$ nierówność $x^2 - 8mx + 32m > 0$ jest spełniona przez wszystkie liczby rzeczywiste $x$? Wskazówka: Wymagamy $a = 1 > 0$ oraz $\Delta < 0$.
  1. Rozwiązanie warunku $\Delta < 0$: $$ \begin{aligned} \Delta &= (-8m)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 32m \\[6pt] &= 64m^2 - 128m < 0 \quad \Big| : 64 \\[6pt] m(m - 2) &< 0 \end{aligned} $$
    m 0 2 − + +
    Stąd zbiór rozwiązań: $$ \begin{aligned} m \in (0, 2) \end{aligned} $$
$m \in (0, 2)$
6 Dla jakich wartości parametru $m$ nierówność $(m + 3)x^2 - 8x + m + 3 < 0$ jest spełniona przez wszystkie liczby rzeczywiste $x$? Wskazówka: Rozpatrujemy przypadek liniowy ($m = -3$) oraz kwadratowy ($a < 0$ i $\Delta < 0$).
  1. Przypadek liniowy: Dla $m = -3$: $-8x < 0 \implies x > 0$ (odrzucamy).
  2. Przypadek kwadratowy: $$ \begin{aligned} a < 0 \implies m < -3 \end{aligned} $$ Obliczamy wyróżnik $\Delta$: $$ \begin{aligned} \Delta &= (-8)^2 - 4(m + 3)^2 \\[6pt] &= 64 - 4(m^2 + 6m + 9) \\[6pt] &= -4m^2 - 24m + 28 < 0 \quad \Big| : (-4) \\[6pt] m^2 + 6m - 7 &> 0 \\[6pt] (m + 7)(m - 1) &> 0 \implies m \in (-\infty, -7) \cup (1, +\infty) \end{aligned} $$
    m -7 1 + +
  3. Część wspólna: $$ \begin{aligned} \begin{cases} m < -3 \\[6pt] m \in (-\infty, -7) \cup (1, +\infty) \end{cases} \implies m \in (-\infty, -7) \end{aligned} $$
$m \in (-\infty, -7)$
7 Wyznacz takie wartości parametru $m$, dla których wykres funkcji $f(x) = x^2 - (m - 3)x + m$ ma wierzchołek, którego obie współrzędne są liczbami ujemnymi. Wskazówka: Wymagamy $p < 0$ oraz $q < 0 \iff \Delta > 0$ (dla $a = 1 > 0$).
  1. Warunek na $p < 0$: $$ \begin{aligned} p &= \dfrac{m - 3}{2} < 0 \implies m < 3 \end{aligned} $$
  2. Warunek na $\Delta > 0$: $$ \begin{aligned} \Delta &= [-(m - 3)]^2 - 4 \cdot 1 \cdot m \\[6pt] &= m^2 - 6m + 9 - 4m \\[6pt] &= m^2 - 10m + 9 > 0 \\[6pt] (m - 1)(m - 9) &> 0 \implies m \in (-\infty, 1) \cup (9, +\infty) \end{aligned} $$
    m 1 9 + +
  3. Część wspólna: $$ \begin{aligned} \begin{cases} m < 3 \\[6pt] m \in (-\infty, 1) \cup (9, +\infty) \end{cases} \implies m \in (-\infty, 1) \end{aligned} $$
$m \in (-\infty, 1)$
8 Wyznacz trzy kolejne liczby całkowite takie, że suma kwadratów dwóch pierwszych z nich jest o $45$ większa od kwadratu trzeciej liczby. Wskazówka: Przyjmujemy kolejne liczby całkowite $x, x + 1, x + 2$ dla $x \in \mathbb{Z}$.
  1. Układ równania: $$ \begin{aligned} x^2 + (x + 1)^2 &= (x + 2)^2 + 45 \\[6pt] 2x^2 + 2x + 1 &= x^2 + 4x + 49 \\[6pt] x^2 - 2x - 48 &= 0 \end{aligned} $$
  2. Rozwiązanie: $$ \begin{aligned} \Delta &= (-2)^2 - 4 \cdot 1 \cdot (-48) = 196 \implies \sqrt{\Delta} = 14 \\[6pt] x_1 &= \dfrac{2 - 14}{2} = -6, \quad x_2 = \dfrac{2 + 14}{2} = 8 \end{aligned} $$ Trójki liczb całkowitych: $-6, -5, -4$ lub $8, 9, 10$.
$-6, -5, -4$ lub $8, 9, 10$
9 Liczby $-3$ i $4$ są miejscami zerowymi funkcji kwadratowej $f$. Oblicz wartość wyrażenia $\frac{f(1)}{f(5)}$. Wskazówka: Postać iloczynowa: $f(x) = a(x + 3)(x - 4)$.
  1. Wartości w punktach: $$ \begin{aligned} f(1) &= a(1 + 3)(1 - 4) = -12a \\[6pt] f(5) &= a(5 + 3)(5 - 4) = 8a \end{aligned} $$
  2. Iloraz: $$ \begin{aligned} \dfrac{f(1)}{f(5)} &= \dfrac{-12a}{8a} = -\dfrac{3}{2} \end{aligned} $$
$\dfrac{f(1)}{f(5)} = -\dfrac{3}{2}$
10 Funkcja kwadratowa $f(x) = -x^2 + bx + c$ ma dwa miejsca zerowe: $x_1 = -8$ i $x_2 = 2$. Oblicz największą wartość tej funkcji. Wskazówka: Ponieważ $a = -1 < 0$, wierzchołek wyznacza wartość największą funkcji.
x -8 2 p = -3 W = (-3, 25)
  1. Odcięta wierzchołka: $$ \begin{aligned} p &= \dfrac{-8 + 2}{2} = -3 \end{aligned} $$
  2. Największa wartość: Postać iloczynowa: $f(x) = -(x + 8)(x - 2)$. Podstawiamy $x = -3$: $$ \begin{aligned} q &= f(-3) = -(-3 + 8)(-3 - 2) = -(5)(-5) = 25 \end{aligned} $$
$y_{\max} = 25$