Sierpień 2026 – matematyka – poziom podstawowy
Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Liczba \(\sqrt[3]{-27} + \sqrt[5]{-1}\) jest równa
- Pierwiastek stopnia nieparzystego z liczby ujemnej istnieje i jest liczbą ujemną.
- Oblicz osobno wartość każdego ze składników: \(\sqrt[3]{-27}\) oraz \(\sqrt[5]{-1}\), a następnie zsumuj otrzymane wyniki.
-
Obliczenie wartości pierwiastka sześciennego \(\sqrt[3]{-27}\):
Szukamy liczby, która podniesiona do potęgi trzeciej daje \(-27\). Ponieważ \((-3)^3 = (-3) \cdot (-3) \cdot (-3) = -27\), otrzymujemy: $$\sqrt[3]{-27} = -3$$ -
Obliczenie wartości pierwiastka piątego stopnia \(\sqrt[5]{-1}\):
Szukamy liczby, która podniesiona do potęgi piątej daje \(-1\). Ponieważ \((-1)^5 = -1\), otrzymujemy: $$\sqrt[5]{-1} = -1$$ -
Wyznaczenie wartości całego wyrażenia:
Wstawiamy obliczone wartości składników do sumy: $$\sqrt[3]{-27} + \sqrt[5]{-1} = (-3) + (-1) = -3 - 1 = -4$$
- Rozdziel wyrażenie na iloczyn dwóch ułamków: jeden z potęgami trójki, drugi z potęgami dwójki i czwórki.
- Skorzystaj ze wzoru na dzielenie potęg o tej samej podstawie: \(\dfrac{a^r}{a^s} = a^{r - s}\).
- Zastąp liczbę \(4\) potęgą dwójki: \(4 = 2^2\), pamiętając o wzorze na potęgowanie potęgi: \((a^r)^s = a^{r \cdot s}\).
-
Rozbicie wyrażenia na czynniki o wspólnych podstawach:
Główne wyrażenie możemy zapisać jako iloczyn dwóch niezależnych części: $$\dfrac{3^{-1} \cdot 4^{0{,}5}}{3^{-2} \cdot 2^{-1}} = \dfrac{3^{-1}}{3^{-2}} \cdot \dfrac{4^{0{,}5}}{2^{-1}}$$ -
Obliczenie części z potęgami o podstawie \(3\):
Stosujemy regułę odejmowania wykładników przy dzieleniu: $$\dfrac{3^{-1}}{3^{-2}} = 3^{-1 - (-2)} = 3^{-1 + 2} = 3^1 = 3$$ -
Obliczenie części z potęgami o podstawie \(2\):
Zapisujemy liczbę \(4\) jako \(2^2\), a następnie upraszczamy licznik: $$4^{0{,}5} = (2^2)^{0{,}5} = 2^{2 \cdot 0{,}5} = 2^1 = 2$$ Teraz dzielimy przez mianownik, odejmując wykładniki: $$\dfrac{4^{0{,}5}}{2^{-1}} = \dfrac{2^1}{2^{-1}} = 2^{1 - (-1)} = 2^{1 + 1} = 2^2 = 4$$ -
Obliczenie ostatecznej wartości wyrażenia:
Mnożymy wyniki uzyskane w krokach 2. oraz 3.: $$\dfrac{3^{-1} \cdot 4^{0{,}5}}{3^{-2} \cdot 2^{-1}} = 3 \cdot 4 = 12$$
Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Liczba \(\log_8 4 + \log_8 32 - \log_8 2\) jest równa
- Skorzystaj ze wzorów na sumę oraz różnicę logarytmów o tych samych podstawach: \(\log_a x + \log_a y = \log_a (x \cdot y)\) oraz \(\log_a x - \log_a y = \log_a \left(\dfrac{x}{y}\right)\).
- Połącz wszystkie trzy składniki w jeden pojedynczy logarytm o podstawie \(8\).
- Wyznacz wartość końcowego logarytmu, korzystając z jego definicji: \(\log_a b = c \iff a^c = b\).
-
Zastosowanie praw działań na logarytmach:
Wszystkie logarytmy mają taką samą podstawę równą \(8\). Łączymy sumę i różnicę w jeden logarytm z iloczynem i ilorazem liczb logarytmowanych: $$\log_8 4 + \log_8 32 - \log_8 2 = \log_8 \left(\dfrac{4 \cdot 32}{2}\right)$$ -
Uproszczenie liczby logarytmowanej:
Wykonujemy działania arytmetyczne w nawiasie: $$\dfrac{4 \cdot 32}{2} = \dfrac{128}{2} = 64$$ Wyrażenie redukuje się do postaci: $$\log_8 64$$ -
Obliczenie wartości logarytmu:
Szukamy liczby, do której należy podnieść podstawę \(8\), aby otrzymać \(64\): $$8^2 = 64 \implies \log_8 64 = 2$$
Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Liczba \((\pi + 1)^2 - (\pi - 1)^2\) jest równa- Skorzystaj ze wzorów skróconego mnożenia na kwadrat sumy \((a+b)^2 = a^2 + 2ab + b^2\) oraz kwadrat różnicy \((a-b)^2 = a^2 - 2ab + b^2\).
- Pamiętaj o znaku minus przed drugim nawiasem – zmienia on znak każdego wyrazu wewnątrz tego nawiasu.
- Alternatywnie możesz zastosować wzór na różnicę kwadratów: \(a^2 - b^2 = (a-b)(a+b)\).
-
Zastosowanie wzorów skróconego mnożenia:
Rozpisujemy każdy z nawiasów podniesiony do kwadratu: $$(\pi + 1)^2 = \pi^2 + 2 \cdot \pi \cdot 1 + 1^2 = \pi^2 + 2\pi + 1$$ $$(\pi - 1)^2 = \pi^2 - 2 \cdot \pi \cdot 1 + 1^2 = \pi^2 - 2\pi + 1$$ -
Odjęcie drugiego wyrażenia z uwzględnieniem zmiany znaków:
Wstawiamy otrzymane wyrażenia do wyjściowej różnicy: $$(\pi + 1)^2 - (\pi - 1)^2 = (\pi^2 + 2\pi + 1) - (\pi^2 - 2\pi + 1)$$ Opuszczamy nawias po znaku minus: $$\pi^2 + 2\pi + 1 - \pi^2 + 2\pi - 1$$ -
Redukcja wyrazów podobnych:
Grupujemy i redukujemy wyrazy przeciwne: $$(\pi^2 - \pi^2) + (2\pi + 2\pi) + (1 - 1) = 0 + 4\pi + 0 = 4\pi$$
Wykaż, że dla każdej nieparzystej liczby całkowitej \(n\) liczba \(3n^2 + 6n + 15\) jest podzielna przez \(12\).
- Zapisz dowolną liczbę nieparzystą w postaci algebraicznej: \(n = 2k + 1\), gdzie \(k \in \mathbb{Z}\).
- Podstaw tę postać do badanego wyrażenia algebraicznego i zastosuj wzór skróconego mnożenia na kwadrat sumy.
- Uprość wyrażenie i wyłącz liczbę \(12\) przed nawias, aby wykazać podzielność.
-
Zapisanie liczby nieparzystej w postaci algebraicznej:
Każdą liczbę całkowitą nieparzystą \(n\) możemy przedstawić w postaci: $$n = 2k + 1, \quad \text{gdzie } k \in \mathbb{Z}$$ -
Podstawienie do badanego wyrażenia i wykonanie przekształceń:
Wstawiamy \(n = 2k + 1\) do wyrażenia \(3n^2 + 6n + 15\): $$3(2k + 1)^2 + 6(2k + 1) + 15$$ Rozwijamy kwadrat sumy \((2k+1)^2 = 4k^2 + 4k + 1\) oraz mnożymy nawiasy: $$3(4k^2 + 4k + 1) + 12k + 6 + 15$$ $$= 12k^2 + 12k + 3 + 12k + 21$$ Redukujemy wyrazy podobne: $$= 12k^2 + 24k + 24$$ -
Wyłączenie wspólnego czynnika przed nawias i uzasadnienie podzielności:
Wyłączamy liczbę \(12\) przed nawias: $$12k^2 + 24k + 24 = 12(k^2 + 2k + 2)$$ Ponieważ \(k\) jest liczbą całkowitą (\(k \in \mathbb{Z}\)), wartość wyrażenia w nawiasie \(m = k^2 + 2k + 2\) również jest liczbą całkowitą (\(m \in \mathbb{Z}\)).
Otrzymaliśmy postać \(12 \cdot m\), co dowodzi, że badana liczba jest podzielna przez \(12\).
- Pomnóż obie strony nierówności przez wspólny mianownik (liczbę \(15\)), aby pozbyć się ułamków. Ponieważ mnożysz przez liczbę dodatnią, zwrot nierówności nie ulega zmianie.
- Uporządkuj nierówność, przenosząc wyrazy z niewiadomą na lewą stronę, a liczby na prawą stronę, po czym wyznacz zbiór rozwiązań dla \(x\).
- Zamień ułamek niewłaściwy na liczbę mieszaną i zilustruj zbiór na osi liczbowej, aby łatwo odczytać najmniejszą liczbę całkowitą.
-
Mnożenie obustronne przez wspólny mianownik:
Wspólnym mianownikiem dla liczb \(5\) i \(15\) jest \(15\). Mnożymy obie strony nierówności przez \(15\): $$15 \cdot \dfrac{7 + 2x}{5} \ge 15 \cdot \dfrac{4}{15}$$ Upraszczamy ułamki: $$3 \cdot (7 + 2x) \ge 4$$ -
Wyznaczenie przedziału rozwiązań dla \(x\):
Wymnażamy wyrażenie w nawiasie, a następnie przenosimy wyraz wolny na prawą stronę: $$21 + 6x \ge 4$$ $$6x \ge 4 - 21$$ $$6x \ge -17$$ Dzielimy obie strony przez \(6\): $$x \ge -\dfrac{17}{6}$$ Zapisujemy wynik w postaci liczby mieszanej: $$x \ge -2\dfrac{5}{6}$$ -
Odczytanie najmniejszej liczby całkowitej spełniającej nierówność:
Zbiorem wszystkich rozwiązań nierówności jest przedział: $$x \in \left\langle -2\dfrac{5}{6}, +\infty \right)$$ Kolejnymi liczbami całkowitymi leżącymi w tym przedziale są: \(-2, -1, 0, 1, 2, \dots\)
Liczby \(-4\) oraz \(-3\) są mniejsze niż \(-2\frac{5}{6}\), więc nie spełniają nierówności. Najmniejszą liczbą całkowitą należącą do wyznaczonego przedziału jest zatem liczba \(-2\).
Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Suma wszystkich rozwiązań równania \((x^2 - 4)(x^2 - 9) = 0\) jest równa
- Iloczyn dwóch wyrażeń jest równy zero wtedy i tylko wtedy, gdy przynajmniej jedno z nich jest równe zero: \(A \cdot B = 0 \iff A = 0 \lor B = 0\).
- Rozbij równanie na dwa prostsze równania kwadratowe postaci \(x^2 - a = 0\).
- Pamiętaj, że równanie typu \(x^2 = c\) dla \(c > 0\) ma zawsze dwa rozwiązania: \(x = \sqrt{c}\) oraz \(x = -\sqrt{c}\).
- Na koniec dodaj do siebie wszystkie wyznaczone wartości.
-
Rozbicie równania iloczynowego na dwa przypadki:
Równanie \((x^2 - 4)(x^2 - 9) = 0\) zachodzi, gdy: $$x^2 - 4 = 0 \quad \text{lub} \quad x^2 - 9 = 0$$ -
Wyznaczenie wszystkich pierwiastków równania:
Rozwiązujemy oba równania:
Z pierwszego czynnika: $$x^2 = 4 \implies x = -2 \quad \text{lub} \quad x = 2$$ Z drugiego czynnika: $$x^2 = 9 \implies x = -3 \quad \text{lub} \quad x = 3$$ Równanie ma cztery rozwiązania: \(\{-3, -2, 2, 3\}\). -
Obliczenie sumy wszystkich rozwiązań:
Dodajemy wyznaczone rozwiązania do siebie: $$S = (-3) + (-2) + 2 + 3 = 0$$ Rozwiązania są liczbami przeciwnymi, więc ich suma wynosi \(0\).
Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Dla każdej liczby rzeczywistej \(x\) różnej od \((-2)\), \(0\) oraz \(2\) wartość wyrażenia $$\dfrac{4}{x^2 + 2x} : \dfrac{5x}{4 - x^2}$$ jest równa wartości wyrażenia- Dzielenie ułamków algebraicznych zastąp mnożeniem przez odwrotność drugiego ułamka: \(\dfrac{A}{B} : \dfrac{C}{D} = \dfrac{A}{B} \cdot \dfrac{D}{C}\).
- Rozłóż mianowniki i liczniki na czynniki: wyłącz wspólny czynnik przed nawias oraz zastosuj wzór skróconego mnożenia na różnicę kwadratów: \(a^2 - b^2 = (a - b)(a + b)\).
- Skróć wspólny czynnik występujący w liczniku i mianowniku, a następnie wymnóż pozostałe wyrażenia.
-
Zamiana dzielenia wyrażeń na mnożenie przez odwrotność:
Zgodnie z regułą dzielenia ułamków, odwracamy drugi ułamek i zmieniamy znak dzielenia na mnożenie: $$\dfrac{4}{x^2 + 2x} : \dfrac{5x}{4 - x^2} = \dfrac{4}{x^2 + 2x} \cdot \dfrac{4 - x^2}{5x}$$ -
Rozkład wielomianów na czynniki:
Rozkładamy wyrażenia w mianowniku pierwszego ułamka i liczniku drugiego ułamka: $$x^2 + 2x = x(x + 2)$$ $$4 - x^2 = 2^2 - x^2 = (2 - x)(2 + x) = (2 - x)(x + 2)$$ Wstawiamy rozłożone postaci do iloczynu: $$\dfrac{4}{x(x + 2)} \cdot \dfrac{(2 - x)(x + 2)}{5x}$$ -
Skrócenie wspólnego czynnika oraz wymnożenie:
Czynnik \((x + 2)\) występuje zarówno w mianowniku pierwszego ułamka, jak i w liczniku drugiego ułamka, więc możemy go skrócić: $$\dfrac{4 \cdot (2 - x)}{x \cdot 5x} = \dfrac{4(2 - x)}{5x^2}$$ Wymnażamy licznik przez liczbę \(4\): $$\dfrac{4 \cdot 2 - 4 \cdot x}{5x^2} = \dfrac{8 - 4x}{5x^2}$$
Rozwiąż nierówność
$$x(3x - 2) < 1$$Zapisz obliczenia.
- Wymnóż nawias po lewej stronie i przenieś wszystkie wyrazy na lewą stronę nierówności, aby uzyskać postać ogólną \(ax^2 + bx + c < 0\).
- Wyznacz wyróżnik \(\Delta\) oraz miejsca zerowe odpowiadającego równania kwadratowego.
- Naszkicuj oś liczbową oraz parabolę o ramionach skierowanych w górę (\(a > 0\)), a następnie odczytaj przedział, w którym wartości funkcji są ujemne (poniżej osi).
-
Przekształcenie nierówności do postaci ogólnej:
Wymnażamy wyrażenie po lewej stronie i przenosimy liczbę \(1\) na lewą stronę ze zmienionym znakiem: $$x(3x - 2) < 1$$ $$3x^2 - 2x < 1$$ $$3x^2 - 2x - 1 < 0$$ -
Wyznaczenie miejsc zerowych trójmianu kwadratowego:
Współczynniki trójmianu to: \(a = 3\), \(b = -2\), \(c = -1\).
Obliczamy wyróżnik \(\Delta\): $$\Delta = b^2 - 4ac = (-2)^2 - 4 \cdot 3 \cdot (-1) = 4 + 12 = 16$$ $$\sqrt{\Delta} = \sqrt{16} = 4$$ Obliczamy pierwiastki \(x_1\) oraz \(x_2\): $$x_1 = \dfrac{-b - \sqrt{\Delta}}{2a} = \dfrac{-(-2) - 4}{2 \cdot 3} = \dfrac{2 - 4}{6} = \dfrac{-2}{6} = -\dfrac{1}{3}$$ $$x_2 = \dfrac{-b + \sqrt{\Delta}}{2a} = \dfrac{-(-2) + 4}{2 \cdot 3} = \dfrac{2 + 4}{6} = \dfrac{6}{6} = 1$$ -
Szkic paraboli i odczytanie zbioru rozwiązań:
Współczynnik \(a = 3 > 0\), więc ramiona paraboli są skierowane do góry. Szukamy argumentów, dla których funkcja przyjmuje wartości ściśle ujemne (\(< 0\)), czyli fragmentu wykresu leżącego pod osią \(Ox\) (kółka przy miejscach zerowych są otwarte):Z wykresu odczytujemy przedział leżący pod osią \(Ox\): $$x \in \left(-\dfrac{1}{3}, 1\right)$$
Piotr kupił w tym sklepie \(8\) czekolad \(\mathcal{C}\) oraz \(4\) batony \(\mathcal{B}\) i zapłacił za te zakupy \(82\) złote.
Natalia kupiła w tym sklepie \(3\) czekolady \(\mathcal{C}\) oraz \(9\) batonów \(\mathcal{B}\) i zapłaciła za te zakupy \(60\) złotych.
- Zdefiniuj niewiadome: \(x\) – cena jednej czekolady \(\mathcal{C}\) w złotych, \(y\) – cena jednego batona \(\mathcal{B}\) w złotych.
- Zapisz zakupy Piotra i Natalii w postaci układu dwóch równań liniowych z dwiema niewiadomymi.
- Uprość równania przez wspólne dzielniki, a następnie wyznacz niewiadomą \(x\) za pomocą metody przeciwnych współczynników lub metody podstawiania.
-
Zapisanie układu równań na podstawie treści zadania:
Koszt zakupów Piotra (\(8\) czekolad i \(4\) batony za \(82\text{ zł}\)) oraz Natalii (\(3\) czekolady i \(9\) batonów za \(60\text{ zł}\)) opisujemy układem: $$\begin{cases} 8x + 4y = 82 \\ 3x + 9y = 60 \end{cases}$$ -
Uproszczenie obu równań:
Pierwsze równanie możemy podzielić obustronnie przez \(2\), a drugie równanie przez \(3\): $$\begin{cases} 4x + 2y = 41 \\ x + 3y = 20 \end{cases}$$ -
Rozwiązanie układu równań metodą podstawiania:
Z drugiego równania wyznaczamy zmienną \(x\): $$x = 20 - 3y$$ Podstawiamy wyznaczone wyrażenie do pierwszego równania: $$4(20 - 3y) + 2y = 41$$ $$80 - 12y + 2y = 41$$ $$-10y = 41 - 80$$ $$-10y = -39 \quad \Big/ : (-10)$$ $$y = 3{,}9$$ Cena jednego batona wynosi \(3{,}90\text{ zł}\). -
Obliczenie ceny czekolady \(x\):
Wstawiamy obliczoną wartość \(y = 3{,}9\) do równania na \(x\): $$x = 20 - 3 \cdot 3{,}9$$ $$x = 20 - 11{,}7$$ $$x = 8{,}3$$
Funkcja \(f\) jest określona następująco:
$$f(x) = \begin{cases} 1 & \text{dla } x \in (-5, -3] \\ -x - 2 & \text{dla } x \in (-3, 1] \\ x - 4 & \text{dla } x \in (1, 5) \end{cases}$$Wykres funkcji \(y = f(x)\) przedstawiono w kartezjańskim układzie współrzędnych \((x, y)\) na rysunku poniżej.
Uzupełnij zdania. Wpisz odpowiednie przedziały w wykropkowanych miejscach, aby zdania były prawdziwe.
1. Zbiorem wartości funkcji \(f\) jest przedział .................... .
2. Zbiorem wszystkich argumentów, dla których funkcja \(f\) przyjmuje wartości ujemne, jest przedział .................... .
3. Zbiorem wszystkich argumentów, dla których funkcja \(f\) przyjmuje największą wartość, jest przedział .................... .
- Zbiór wartości (ZW): rzutujemy cały wykres na oś \(Oy\) – odczytujemy najmniejszą i największą wartość osiąganą przez funkcję oraz sprawdzamy domknięcia przedziału.
- Wartości ujemne: szukamy przedziału argumentów \(x\), dla których wykres znajduje się ściśle pod osią \(Ox\) (poniżej poziomu \(y = 0\)). Miejsca zerowe wyznaczają końce tego przedziału i nie należą do niego.
- Największa wartość: ustalamy najwyższą wartość \(y\) na wykresie, a następnie odczytujemy wszystkie argumenty \(x\), dla których funkcja przyjmuje dokładnie tę wartość. Pamiętaj o sprawdzeniu, które końce są domknięte, a które otwarte.
-
Wyznaczenie zbioru wartości funkcji \(f\) (Podpunkt 1):
Aby odczytać zbiór wartości, rzutujemy wykres funkcji prostopadle na oś \(Oy\):- Najniższy punkt na wykresie to \((1, -3)\). Wartość \(-3\) jest osiągana dla \(x = 1\) (punkt jest zamalowany), więc minimalna wartość to \(y_{\min} = -3\).
- Najwyżej położone punkty wykresu znajdują się na wysokości \(y = 1\). Wartość \(1\) jest osiągana dla wszystkich argumentów \(x \in (-5, -3]\), zatem maksymalna wartość to \(y_{\max} = 1\).
- Wszystkie wartości pośrednie między \(-3\) a \(1\) są przyjmowane, ponieważ wykres tworzy ciągłe odcinki.
-
Wyznaczenie argumentów, dla których funkcja przyjmuje wartości ujemne (Podpunkt 2):
Wartości ujemne oznaczają warunek \(f(x) < 0\), czyli punkty leżące ściśle poniżej osi \(Ox\):- Miejsca zerowe odczytujemy z punktów przecięcia z osią \(Ox\): dla \(x = -2\) oraz \(x = 4\).
- Dla \(x \in (-2, 4)\) wykres znajduje się pod osią \(Ox\).
- Punkty \(x = -2\) i \(x = 4\) odrzucamy (przedział otwarty), ponieważ dla nich \(f(x) = 0\), a liczba \(0\) nie jest liczbą ujemną.
-
Wyznaczenie argumentów, dla których funkcja przyjmuje największą wartość (Podpunkt 3):
Największą wartością funkcji jest \(y = 1\):- Wartość \(y = 1\) jest przyjmowana na całym pierwszym poziomym fragmencie wykresu, czyli dla \(x \in (-5, -3]\).
- Koniec przy \(x = -5\) jest otwarty (kółko niezamalowane, \(x = -5\) nie należy do dziedziny).
- Koniec przy \(x = -3\) jest domknięty (\(f(-3) = 1\)).
- W punkcie \(x = 5\) wartość funkcji dąży do \(1\), jednak punkt \((5, 1)\) ma kółko otwarte i \(x = 5\) nie należy do dziedziny.
1. \(\langle -3, 1 \rangle\) (lub \([-3, 1]\))
2. \((-2, 4)\)
3. \((-5, -3\rangle\) (lub \((-5, -3]\))
Oblicz \(m\). Zapisz obliczenia.
- Punkt przecięcia wykresu dowolnej funkcji z osią \(Oy\) ma współrzędne \((0, f(0))\).
- Dla postaci kierunkowej funkcji liniowej \(f(x) = ax + b\), wyraz wolny \(b\) odpowiada rzędnej punktu przecięcia z osią \(Oy\), czyli \(b = -9\).
- Otrzymane równanie kwadratowe z niewiadomą \(m\) rozwiąż za pomocą wyróżnika \(\Delta\) lub wzoru skróconego mnożenia na kwadrat sumy: \((a + b)^2 = a^2 + 2ab + b^2\).
-
Wyznaczenie wartości wyrazu wolnego z warunku zadania:
Wykres funkcji liniowej \(f(x) = 5x + (m^2 + 6m)\) przecina oś \(Oy\) w punkcie \((0, -9)\). Oznacza to, że dla argumentu \(x = 0\) wartość funkcji wynosi \(-9\): $$f(0) = -9$$ Podstawiamy \(x = 0\) do wzoru funkcji: $$5 \cdot 0 + m^2 + 6m = -9$$ $$m^2 + 6m = -9$$ -
Rozwiązanie równania kwadratowego:
Przenosimy wszystkie wyrazy na lewą stronę równania, aby uzyskać postać ogólną: $$m^2 + 6m + 9 = 0$$ Zauważamy, że lewa strona równania zwija się do kwadratu sumy na mocy wzoru \((a + b)^2 = a^2 + 2ab + b^2\): $$(m + 3)^2 = 0$$ Kwadrat wyrażenia jest równy zero tylko wtedy, gdy samo wyrażenie jest równe zero: $$m + 3 = 0 \implies m = -3$$ (Alternatywnie za pomocą wyróżnika \(\Delta\)): $$\Delta = 6^2 - 4 \cdot 1 \cdot 9 = 36 - 36 = 0$$ $$m = \dfrac{-6}{2 \cdot 1} = -3$$
Funkcja kwadratowa \(f\) jest określona wzorem \(f(x) = 2(x - 2)^2 + 4\).
Oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń. Wybierz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
| 1. Funkcja \(f\) ma dwa rzeczywiste miejsca zerowe. | P | F |
| 2. W kartezjańskim układzie współrzędnych \((x, y)\) osią symetrii wykresu funkcji \(f\) jest prosta o równaniu \(x = 2\). | P | F |
- Wzór funkcji jest podany w postaci kanonicznej \(f(x) = a(x - p)^2 + q\), gdzie współrzędne wierzchołka paraboli to \(W = (p, q)\).
- Znak współczynnika \(a\) decyduje o zwrocie ramion paraboli (dla \(a > 0\) ramiona są skierowane w górę, a najmniejsza wartość funkcji wynosi \(q\)).
- Osią symetrii każdej paraboli będącej wykresem funkcji kwadratowej jest prosta pionowa przechodząca przez wierzchołek, o równaniu \(x = p\).
-
Odczytanie własności funkcji z postaci kanonicznej:
Postać ogólna postaci kanonicznej to \(f(x) = a(x - p)^2 + q\). Porównując ją ze wzorem z zadania: $$f(x) = 2(x - 2)^2 + 4$$ odczytujemy: $$a = 2, \quad p = 2, \quad q = 4$$ Współrzędne wierzchołka paraboli wynoszą \(W = (2, 4)\). Ponieważ \(a = 2 > 0\), ramiona paraboli są skierowane ku górze. -
Ocena stwierdzenia 1 (liczba miejsc zerowych):
Najmniejszą wartością przyjmowaną przez funkcję \(f\) jest rzędna jej wierzchołka, czyli \(y_{\min} = q = 4\). Oznacza to, że dla każdego rzeczywistego \(x\): $$f(x) \ge 4 > 0$$ Wykres funkcji leży w całości powyżej osi \(Ox\) i nie przecina jej w żadnym punkcie, zatem funkcja \(f\) nie posiada żadnych rzeczywistych miejsc zerowych (\(0\) miejsc zerowych).
Można to również sprawdzić algebraicznie: $$2(x - 2)^2 + 4 = 0 \iff 2(x - 2)^2 = -4 \iff (x - 2)^2 = -2$$ Kwadrat liczby rzeczywistej nie może być ujemny, więc równanie nie ma rozwiązań.
Stwierdzenie 1 jest FAŁSZYWE (F). -
Ocena stwierdzenia 2 (oś symetrii) oraz szkic wykresu:
Osią symetrii paraboli o wierzchołku \(W = (p, q)\) jest prosta pionowa o równaniu \(x = p\). Ponieważ \(p = 2\), osią symetrii wykresu funkcji \(f\) jest prosta o równaniu \(x = 2\).Stwierdzenie 2 jest PRAWDZIWE (P).
- Postać kanoniczna funkcji kwadratowej to \(f(x) = a(x - p)^2 + q\), natomiast postać ogólna ma postać \(f(x) = ax^2 + bx + c\).
- Aby przekształcić postać kanoniczną do ogólnej, podnieś wyrażenie w nawiasie do kwadratu za pomocą wzoru skróconego mnożenia: \((a - b)^2 = a^2 - 2ab + b^2\).
- Wymnóż otrzymane wyrażenie przez współczynnik \(a = 2\) i zredukuj wyrazy podobne.
-
Zastosowanie wzoru skróconego mnożenia:
Rozwijamy kwadrat różnicy \((x - 2)^2\): $$(x - 2)^2 = x^2 - 2 \cdot x \cdot 2 + 2^2 = x^2 - 4x + 4$$ -
Przekształcenie do postaci ogólnej:
Wstawiamy rozwinięte wyrażenie do wzoru funkcji i wykonujemy mnożenie przez \(2\): $$f(x) = 2(x^2 - 4x + 4) + 4$$ $$f(x) = 2x^2 - 8x + 8 + 4$$ Redukujemy wyrazy wolne (\(8 + 4 = 12\)): $$f(x) = 2x^2 - 8x + 12$$ -
Interpretacja graficzna postaci funkcji:
Wzór w postaci kanonicznej \(f(x) = 2(x - 2)^2 + 4\) wprost wskazuje współrzędne wierzchołka paraboli \(W = (2, 4)\), natomiast wyznaczona postać ogólna \(f(x) = 2x^2 - 8x + 12\) pozwala bezpośrednio odczytać punkt przecięcia z osią \(OY\), czyli \((0, c) = (0, 12)\).
Ciąg \((a_n)\) jest określony wzorem \(a_n = 32 \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^{n-5}\) dla każdej liczby naturalnej \(n \ge 1\).
Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Trzeci wyraz ciągu \((a_n)\) jest równy
- Trzeci wyraz ciągu to \(a_3\), co oznacza, że należy wstawić liczbę \(n = 3\) w miejsce zmiennej \(n\) we wzorze ogólnym.
- Wykonaj odejmowanie w wykładniku potęgi: \(3 - 5 = -2\).
- Skorzystaj z reguły ujemnego wykładnika potęgi: \(\left(\frac{a}{b}\right)^{-k} = \left(\frac{b}{a}\right)^k\).
- Na koniec pomnóż otrzymaną liczbę przez współczynnik \(32\).
-
Podstawienie wskaźnika \(n = 3\) do wzoru ogólnego ciągu:
Szukamy wartości trzeciego wyrazu \(a_3\). Podstawiamy \(n = 3\) do zadanego wzoru: $$a_3 = 32 \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^{3 - 5}$$ $$a_3 = 32 \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^{-2}$$ -
Obliczenie wartości potęgi o ujemnym wykładniku:
Ujemny wykładnik potęgi oznacza odwrócenie podstawy ułamka: $$\left(\frac{1}{2}\right)^{-2} = \left(\frac{2}{1}\right)^2 = 2^2 = 4$$ -
Wyznaczenie ostatecznej wartości wyrazu \(a_3\):
Mnożymy początkowy czynnik przez obliczoną potęgę: $$a_3 = 32 \cdot 4 = 128$$
Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Ciąg \((a_n)\) jest- Zbadaj iloraz kolejnych wyrazów \(\dfrac{a_{n+1}}{a_n}\) lub oblicz kilka pierwszych początkowych wyrazów ciągu (\(a_1, a_2, a_3\)).
- Jeśli iloraz \(\dfrac{a_{n+1}}{a_n} = q\) jest stały (nie zależy od \(n\)), ciąg jest ciągiem geometrycznym o ilorazie \(q\).
- Ciąg geometryczny o wyrazach dodatnich i ilorazie \(q \in (0, 1)\) jest ciągiem malejącym.
-
Wyznaczenie rodzaju ciągu za pomocą ilorazu wyrazów:
Zapisujemy wyraz \(a_{n+1}\), podstawiając \((n+1)\) w miejsce \(n\): $$a_{n+1} = 32 \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^{(n+1)-5} = 32 \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^{n-4}$$ Obliczamy iloraz kolejnych wyrazów ciągu \(\dfrac{a_{n+1}}{a_n}\): $$\dfrac{a_{n+1}}{a_n} = \dfrac{32 \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^{n-4}}{32 \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^{n-5}} = \left(\frac{1}{2}\right)^{(n-4) - (n-5)} = \left(\frac{1}{2}\right)^1 = \frac{1}{2}$$ Ponieważ iloraz jest stałą liczbą rzeczywistą \(q = \frac{1}{2}\), ciąg \((a_n)\) jest ciągiem geometrycznym. -
Określenie monotoniczności ciągu:
Obliczamy pierwszy wyraz ciągu dla \(n = 1\): $$a_1 = 32 \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^{1-5} = 32 \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^{-4} = 32 \cdot 2^4 = 32 \cdot 16 = 512$$ Obliczamy kolejne wyrazy, mnożąc każdy poprzedni przez \(q = \frac{1}{2}\): $$a_2 = 512 \cdot \frac{1}{2} = 256$$ $$a_3 = 256 \cdot \frac{1}{2} = 128$$ $$a_4 = 128 \cdot \frac{1}{2} = 64$$ $$a_5 = 64 \cdot \frac{1}{2} = 32$$ Ponieważ \(a_1 > 0\) oraz \(0 < q < 1\), każdy kolejny wyraz jest mniejszy od poprzedniego (\(a_1 > a_2 > a_3 > \dots\)), co oznacza, że ciąg \((a_n)\) jest malejący.
Ciąg arytmetyczny \((a_n)\) jest określony dla każdej liczby naturalnej \(n \ge 1\).
Suma \(S_{10}\) dziesięciu początkowych kolejnych wyrazów tego ciągu jest równa \(90\). Średnia arytmetyczna pierwszego, siódmego i ósmego wyrazu tego ciągu jest równa \(10\).
Oblicz pierwszy wyraz i różnicę ciągu \((a_n)\). Zapisz obliczenia.
- Skorzystaj ze wzoru na sumę \(n\) początkowych wyrazów ciągu arytmetycznego: \(S_n = \dfrac{2a_1 + (n - 1)r}{2} \cdot n\).
- Wyraź poszczególne wyrazy ciągu za pomocą pierwszego wyrazu \(a_1\) oraz różnicy \(r\), stosując zależność ogólną \(a_n = a_1 + (n - 1)r\).
- Ułóż i rozwiąż układ dwóch równań liniowych z dwiema niewiadomymi \(a_1\) oraz \(r\).
-
Zapisanie pierwszego równania z wykorzystaniem sumy \(S_{10}\):
Wzór na sumę \(10\) początkowych wyrazów ciągu arytmetycznego ma postać: $$S_{10} = \dfrac{2a_1 + (10 - 1)r}{2} \cdot 10 = \dfrac{2a_1 + 9r}{2} \cdot 10 = (2a_1 + 9r) \cdot 5$$ Z treści zadania wiemy, że \(S_{10} = 90\): $$5(2a_1 + 9r) = 90$$ Dzieląc obie strony przez \(5\), otrzymujemy: $$2a_1 + 9r = 18$$ -
Zapisanie drugiego równania z wykorzystaniem średniej arytmetycznej:
Średnia arytmetyczna wyrazów \(a_1\), \(a_7\) oraz \(a_8\) wynosi \(10\): $$\dfrac{a_1 + a_7 + a_8}{3} = 10 \iff a_1 + a_7 + a_8 = 30$$ Wyrażamy wyrazy \(a_7\) i \(a_8\) za pomocą \(a_1\) oraz różnicy \(r\): $$a_7 = a_1 + 6r$$ $$a_8 = a_1 + 7r$$ Podstawiamy te zależności do równania: $$a_1 + (a_1 + 6r) + (a_1 + 7r) = 30$$ $$3a_1 + 13r = 30$$ -
Rozwiązanie układu równań liniowych:
Tworzymy układ złożony z obu wyprowadzonych równań: $$\begin{cases} 2a_1 + 9r = 18 \\ 3a_1 + 13r = 30 \end{cases}$$ Mnożymy pierwsze równanie przez \(3\), a drugie przez \(-2\), aby zastosować metodę przeciwnych współczynników: $$\begin{cases} 6a_1 + 27r = 54 \\ -6a_1 - 26r = -60 \end{cases}$$ Dodajemy równania stronami: $$(6a_1 - 6a_1) + (27r - 26r) = 54 - 60$$ $$r = -6$$ Podstawiamy wyznaczone \(r = -6\) do pierwszego równania: $$2a_1 + 9 \cdot (-6) = 18$$ $$2a_1 - 54 = 18$$ $$2a_1 = 72$$ $$a_1 = 36$$
- Skorzystaj z kluczowej własności trzech kolejnych wyrazów ciągu geometrycznego: kwadrat wyrazu środkowego jest równy iloczynowi wyrazów sąsiednich (\(a_2^2 = a_1 \cdot a_3\)).
- Rozwiąż otrzymane równanie kwadratowe i wybierz tę wartość \(x\), dla której wszystkie wyrazy ciągu są dodatnie (\(x > 0\)).
- Oblicz iloraz ciągu \(q\) ze stosunku wyrazu drugiego do pierwszego: \(q = \dfrac{a_2}{a_1}\).
-
Ułożenie równania z własności ciągu geometrycznego:
Dla trzech kolejnych wyrazów ciągu geometrycznego zachodzi zależność: $$a_2^2 = a_1 \cdot a_3$$ Przyjmując \(a_1 = x\), \(a_2 = x + 4\) oraz \(a_3 = 2x + 8\), zapisujemy równanie: $$(x + 4)^2 = x(2x + 8)$$ -
Rozwiązanie równania i wyznaczenie \(x\):
Rozwijamy lewą stronę za pomocą wzoru skróconego mnożenia, a prawą wymnażamy: $$x^2 + 8x + 16 = 2x^2 + 8x$$ Odejmujemy \(8x\) od obu stron: $$x^2 + 16 = 2x^2$$ Przenosimy \(x^2\) na prawą stronę: $$x^2 = 16$$ Stąd otrzymujemy dwa rozwiązania: $$x = 4 \quad \text{lub} \quad x = -4$$ Ponieważ z treści zadania wszystkie wyrazy ciągu są dodatnie, pierwszy wyraz \(a_1 = x\) musi spełniać warunek \(x > 0\). Rozwiązanie \(x = -4\) odrzucamy, zatem przyjmujemy \(x = 4\). -
Wyznaczenie wyrazów ciągu i obliczenie ilorazu \(q\):
Dla \(x = 4\) obliczamy wartości kolejnych wyrazów: $$a_1 = 4$$ $$a_2 = 4 + 4 = 8$$ $$a_3 = 2 \cdot 4 + 8 = 16$$ Wszystkie wyrazy ciągu \((4, 8, 16)\) są dodatnie. Obliczamy iloraz \(q\): $$q = \dfrac{a_2}{a_1} = \dfrac{8}{4} = 2$$
Kąt \(\alpha\) jest ostry i spełnia warunek \(\sin \alpha + \sin^2 \alpha = \cos \alpha - \cos^2 \alpha + 1\).
Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Tangens kąta \(\alpha\) jest równy
- Przenieś wszystkie wyrażenia zawierające funkcje trygonometryczne na jedną stronę równania.
- Wykorzystaj tożsamość trygonometryczną (tzw. jedynkę trygonometryczną): \(\sin^2 \alpha + \cos^2 \alpha = 1\).
- Skorzystaj ze związku między funkcjami trygonometrycznymi: \(\tan \alpha = \dfrac{\sin \alpha}{\cos \alpha}\).
-
Przekształcenie danego równania i zastosowanie jedynki trygonometrycznej:
Zapisujemy równanie i przenosimy wyrażenia \(\cos \alpha\) oraz \(-\cos^2 \alpha\) na lewą stronę: $$\sin \alpha + \sin^2 \alpha = \cos \alpha - \cos^2 \alpha + 1$$ $$\sin \alpha - \cos \alpha + \sin^2 \alpha + \cos^2 \alpha = 1$$ Korzystamy z jedynki trygonometrycznej \(\sin^2 \alpha + \cos^2 \alpha = 1\): $$\sin \alpha - \cos \alpha + 1 = 1$$ Odejmujemy \(1\) od obu stron równania: $$\sin \alpha - \cos \alpha = 0 \implies \sin \alpha = \cos \alpha$$ -
Obliczenie wartości tangensa kąta \(\alpha\):
Ponieważ kąt \(\alpha\) jest ostry, to \(\cos \alpha > 0\). Dzielimy obie strony równości \(\sin \alpha = \cos \alpha\) przez \(\cos \alpha\): $$\dfrac{\sin \alpha}{\cos \alpha} = 1$$ Z definicji \(\tan \alpha = \dfrac{\sin \alpha}{\cos \alpha}\), stąd: $$\tan \alpha = 1$$ *(Równość \(\sin \alpha = \cos \alpha\) zachodzi dla kąta ostrego \(\alpha = 45^\circ\), dla którego przyprostokątne trójkąta prostokątnego mają równe długości).*
Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Suma \(\beta + \gamma\) jest równa- Kąt wpisany oparty na średnicy okręgu jest kątem prostym (\(90^\circ\)).
- Kąty wpisane oparte na tym samym łuku mają równe miary.
- Alternatywnie: miara kątowa półokręgu wynosi \(180^\circ\), a kąt wpisany ma miarę równą połowie miary łuku, na którym jest oparty.
-
Wykorzystanie własności kąta opartego na średnicy w trójkącie \(ACD\):
Odcinek \(AC\) jest średnicą okręgu, więc kąt wpisany \(\angle ADC\) oparty na tej średnicy ma miarę \(90^\circ\).
W trójkącie prostokątnym \(ACD\) suma miar kątów ostrych wynosi \(90^\circ\), co pozwala wyznaczyć miarę kąta \(\angle DAC\): $$\angle DAC = 90^\circ - \angle ACD = 90^\circ - \gamma$$ -
Twierdzenie o kątach wpisanych opartych na tym samym łuku:
Kąty wpisane \(\angle DBC\) (o mierze \(\beta\)) oraz \(\angle DAC\) są oparte na tym samym łuku \(CD\), więc ich miary są równe: $$\angle DAC = \angle DBC = \beta$$ -
Wyznaczenie sumy \(\beta + \gamma\):
Podstawiając \(\angle DAC = \beta\) do równania z kroku 1., otrzymujemy: $$\beta = 90^\circ - \gamma$$ Przenosimy \(\gamma\) na lewą stronę równania: $$\beta + \gamma = 90^\circ$$
W trapezie równoramiennym \(ABCD\) przekątna \(BD\) ma długość \(39\) i tworzy z dłuższą podstawą \(AB\) taki kąt ostry \(\alpha\), że \(\cos \alpha = \dfrac{12}{13}\).
Różnica długości podstaw \(AB\) i \(CD\) tego trapezu jest równa \(40\).
Oblicz długość ramienia \(AD\) tego trapezu. Zapisz obliczenia.
- W trapezie równoramiennym wysokość poprowadzona z wierzchołka krótszej podstawy dzieli dłuższą podstawę na dwa odcinki o długościach \(\dfrac{a-b}{2}\) oraz \(\dfrac{a+b}{2}\).
- Wykorzystaj trójkąt prostokątny utworzony przez wysokość trapezu, dłuższą część podstawy oraz przekątną – zastosuj definicję funkcji \(\cos \alpha\) oraz twierdzenie Pitagorasa, aby obliczyć wysokość \(h\).
- Długość ramienia trapezu oblicz z twierdzenia Pitagorasa w mniejszym trójkącie prostokątnym (utworzonym przez ramię, wysokość oraz odcinek o długości \(\dfrac{a-b}{2}\)).
-
Wyznaczenie długości rzutu ramienia na podstawę (\(|AE|\)):
Oznaczmy długości podstaw jako \(a = |AB|\) oraz \(b = |CD|\). Niech punkt \(E\) będzie spodkiem wysokości opuszczonej z wierzchołka \(D\) na podstawę \(AB\).
W trapezie równoramiennym odcinek \(AE\) ma długość równą połowie różnicy podstaw: $$|AE| = \dfrac{a - b}{2}$$ Z treści zadania wiemy, że \(a - b = 40\), stąd: $$|AE| = \dfrac{40}{2} = 20$$ -
Obliczenie długości odcinka \(EB\) oraz wysokości trapezu \(h = |DE|\):
Rozważamy trójkąt prostokątny \(\triangle BED\) o kącie prostym przy wierzchołku \(E\). Przeciwprostokątną tego trójkąta jest przekątna \(|BD| = 39\), a kąt przy wierzchołku \(B\) to kąt \(\alpha\).
Z definicji cosinusa w trójkącie \(\triangle BED\): $$\cos \alpha = \dfrac{|EB|}{|BD|}$$ $$|EB| = |BD| \cdot \cos \alpha = 39 \cdot \dfrac{12}{13} = 3 \cdot 12 = 36$$ Wysokość trapezu \(h = |DE|\) obliczamy, stosując twierdzenie Pitagorasa w trójkącie \(\triangle BED\): $$|DE|^2 + |EB|^2 = |BD|^2$$ $$|DE|^2 + 36^2 = 39^2$$ $$|DE|^2 + 1296 = 1521$$ $$|DE|^2 = 1521 - 1296 = 225$$ $$|DE| = \sqrt{225} = 15$$ -
Obliczenie długości ramienia \(AD\):
Rozpatrujemy trójkąt prostokątny \(\triangle AED\), w którym przyprostokątnymi są \(|AE| = 20\) oraz \(|DE| = 15\), a przeciwprostokątną jest szukane ramię \(|AD|\).Stosujemy twierdzenie Pitagorasa w trójkącie \(\triangle AED\): $$|AD|^2 = |AE|^2 + |DE|^2$$ $$|AD|^2 = 20^2 + 15^2 = 400 + 225 = 625$$ $$|AD| = \sqrt{625} = 25$$
- Trójkąt prostokątny równoramienny to trójkąt o kątach \(45^\circ, 45^\circ, 90^\circ\) (połowa kwadratu). Jeśli przyprostokątne oznaczymy jako \(a\), to przeciwprostokątna wynosi \(a\sqrt{2}\).
- Wyznacz długość ramienia \(a\), rozwiązując równanie \(a\sqrt{2} = 8\) i usuwając niewymierność z mianownika.
- Oblicz obwód trójkąta jako sumę długości wszystkich trzech boków (\(a + a + c\)) i wyłącz wspólny czynnik przed nawias.
-
Wyznaczenie długości przyprostokątnych trójkąta:
Oznaczmy długość przyprostokątnych jako \(a\), a przeciwprostokątną jako \(c = 8\).
W trójkącie prostokątnym równoramiennym przeciwprostokątna jest równa przekątnej kwadratu o boku \(a\), czyli \(c = a\sqrt{2}\): $$a\sqrt{2} = 8$$ Dzielimy obie strony przez \(\sqrt{2}\) i usuwamy niewymierność z mianownika: $$a = \dfrac{8}{\sqrt{2}} = \dfrac{8 \cdot \sqrt{2}}{\sqrt{2} \cdot \sqrt{2}} = \dfrac{8\sqrt{2}}{2} = 4\sqrt{2}$$ -
Obliczenie obwodu i wyłączenie wspólnego czynnika:
Obwód trójkąta jest sumą obu przyprostokątnych oraz przeciwprostokątnej: $$\text{Obwód} = a + a + c = 2a + c$$ Podstawiamy wartości \(a = 4\sqrt{2}\) oraz \(c = 8\): $$\text{Obwód} = 2 \cdot 4\sqrt{2} + 8 = 8\sqrt{2} + 8$$ Wyłączamy liczbę \(8\) przed nawias: $$\text{Obwód} = 8(\sqrt{2} + 1)$$
Trójkąt \(ABC\) o bokach długości \(|AB| = 6\), \(|AC| = 9\) i \(|BC| = 12\) jest podobny do trójkąta \(KLM\) o obwodzie \(36\).
Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Najkrótszy bok trójkąta \(KLM\) ma długość
- Oblicz obwód trójkąta \(ABC\), sumując długości wszystkich jego boków.
- Wyznacz skalę podobieństwa \(k\) trójkąta \(KLM\) do trójkąta \(ABC\) ze stosunku ich obwodów: \(k = \dfrac{\text{Obw}_{KLM}}{\text{Obw}_{ABC}}\).
- W trójkątach podobnych stosunek długości odpowiednich boków jest równy skali podobieństwa \(k\). Pomnóż najkrótszy bok trójkąta \(ABC\) przez tę skalę.
-
Obliczenie obwodu trójkąta \(ABC\):
Dodajemy długości wszystkich trzech boków trójkąta \(ABC\): $$\text{Obw}_{ABC} = |AB| + |AC| + |BC| = 6 + 9 + 12 = 27$$ -
Wyznaczenie skali podobieństwa \(k\):
Stosunek obwodów dwóch figur podobnych jest równy skali podobieństwa \(k\): $$k = \dfrac{\text{Obw}_{KLM}}{\text{Obw}_{ABC}} = \dfrac{36}{27} = \dfrac{4}{3}$$ Oznacza to, że każdy bok trójkąta \(KLM\) jest \(\dfrac{4}{3}\) raza dłuższy od odpowiadającego mu boku trójkąta \(ABC\). -
Obliczenie długości najkrótszego boku trójkąta \(KLM\):
Najkrótszym bokiem trójkąta \(ABC\) jest bok \(|AB| = 6\).
Odpowiadający mu najkrótszy bok trójkąta \(KLM\) ma długość: $$x = |AB| \cdot k = 6 \cdot \dfrac{4}{3} = \dfrac{24}{3} = 8$$
Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Bok \(AB\) tego trójkąta zawiera się w prostej o równaniu- Postać kierunkowa prostej to \(y = ax + b\), gdzie \(a\) to współczynnik kierunkowy, a \(b\) to punkt przecięcia z osią \(Oy\).
- Punkt \(A = (0, -6)\) leży bezpośrednio na osi \(Oy\), co natychmiast wyznacza wartość współczynnika \(b = -6\).
- Współczynnik kierunkowy \(a\) wyznacz ze wzoru: \(a = \dfrac{y_B - y_A}{x_B - x_A}\).
-
Odczytanie wyrazu wolnego \(b\) z punktu leżącego na osi \(Oy\):
Równanie kierunkowe prostej ma postać \(y = ax + b\).
Punkt \(A = (0, -6)\) jest punktem przecięcia prostej z osią \(Oy\), co oznacza, że: $$b = -6$$ -
Obliczenie współczynnika kierunkowego \(a\) prostej \(AB\):
Korzystamy ze wzoru na współczynnik kierunkowy prostej przechodzącej przez punkty \(A = (0, -6)\) i \(B = (4, 2)\): $$a = \dfrac{y_B - y_A}{x_B - x_A} = \dfrac{2 - (-6)}{4 - 0} = \dfrac{2 + 6}{4} = \dfrac{8}{4} = 2$$ -
Zapisanie ostatecznego równania prostej:
Wstawiając wyznaczone wartości \(a = 2\) oraz \(b = -6\) do wzoru ogólnego, otrzymujemy: $$y = 2x - 6$$
W kartezjańskim układzie współrzędnych \((x, y)\) punkty \(A = (0, -6)\), \(B = (4, 2)\) oraz \(C = (0, 4)\) są wierzchołkami trójkąta prostokątnego.
Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Tangens kąta ostrego \(CAB\) jest równy
- Oblicz długości wszystkich trzech boków trójkąta \(\triangle ABC\) na podstawie współrzędnych jego wierzchołków.
- Sprawdź, które boki spełniają twierdzenie Pitagorasa, aby jednoznacznie ustalić, przy którym wierzchołku znajduje się kąt prosty oraz który bok jest przeciwprostokątną.
- Wykorzystaj definicję tangensa kąta ostrego w trójkącie prostokątnym: \(\tan \alpha\) to stosunek długości przyprostokątnej leżącej naprzeciw tego kąta do długości przyprostokątnej leżącej przy tym kącie.
-
Obliczenie długości boków trójkąta \(\triangle ABC\):
Korzystamy ze wzoru na odległość między dwoma punktami \(P_1=(x_1, y_1)\) oraz \(P_2=(x_2, y_2)\): \(|P_1P_2| = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2}\).
Dla boku \(AC\) (oba punkty leżą na osi \(Oy\)): $$|AC| = |4 - (-6)| = 10$$ Dla boku \(AB\): $$|AB| = \sqrt{(4 - 0)^2 + (2 - (-6))^2} = \sqrt{4^2 + 8^2} = \sqrt{16 + 64} = \sqrt{80} = \sqrt{16 \cdot 5} = 4\sqrt{5}$$ Dla boku \(BC\): $$|BC| = \sqrt{(4 - 0)^2 + (2 - 4)^2} = \sqrt{4^2 + (-2)^2} = \sqrt{16 + 4} = \sqrt{20} = \sqrt{4 \cdot 5} = 2\sqrt{5}$$ -
Weryfikacja kąta prostego i identyfikacja boków:
Sprawdzamy zależność twierdzenia Pitagorasa dla kwadratów długości boków: $$|AB|^2 + |BC|^2 = (\sqrt{80})^2 + (\sqrt{20})^2 = 80 + 20 = 100$$ $$|AC|^2 = 10^2 = 100$$ Ponieważ \(|AB|^2 + |BC|^2 = |AC|^2\), trójkąt \(\triangle ABC\) ma kąt prosty przy wierzchołku \(B\) (\(|\sphericalangle ABC| = 90^\circ\)), a odcinek \(AC\) jest jego przeciwprostokątną. -
Obliczenie tangensa kąta \(CAB\):
W trójkącie prostokątnym \(\triangle ABC\) dla kąta ostrego \(CAB\) (przy wierzchołku \(A\)):- przyprostokątna leżąca naprzeciwko kąta to bok \(BC\),
- przyprostokątna przyległa do kąta to bok \(AB\).
- Środek okręgu \(S\) jest jednocześnie środkiem symetrii każdej jego średnicy, czyli środkiem odcinka \(AB\).
- Skorzystaj ze wzoru na współrzędne środka odcinka o końcach \(A = (x_A, y_A)\) oraz \(B = (x_B, y_B)\): \(y_S = \dfrac{y_A + y_B}{2}\).
- Podstaw znane wartości współrzędnych \(y_S = -6\) oraz \(y_A = -15\) do równania i wyznacz niewiadomą \(y_B\).
-
Zastosowanie wzoru na współrzędne środka odcinka:
Odcinek \(AB\) jest średnicą okręgu \(\mathcal{O}\), a punkt \(S = (-8, -6)\) jego środkiem. Oznacza to, że punkt \(S\) leży dokładnie pośrodku odcinka łączącego punkty \(A = (4, -15)\) oraz \(B = (-20, y_B)\).
Współrzędne środka odcinka wyrażają się wzorami: $$x_S = \dfrac{x_A + x_B}{2}, \qquad y_S = \dfrac{y_A + y_B}{2}$$ -
Wyznaczenie współrzędnej \(y_B\):
Wstawiamy dane współrzędne osi \(OY\): \(y_S = -6\) oraz \(y_A = -15\): $$-6 = \dfrac{-15 + y_B}{2}$$ Mnożymy obie strony równania przez \(2\): $$-12 = -15 + y_B$$ Przenosimy liczbę \(-15\) na lewą stronę, zmieniając jej znak: $$y_B = -12 + 15$$ $$y_B = 3$$ Punkt \(B\) ma zatem współrzędne \(B = (-20, 3)\).
W kartezjańskim układzie współrzędnych \((x, y)\) dany jest okrąg \(\mathcal{O}\) o środku w punkcie \(S = (-8, -6)\). Odcinek \(AB\), gdzie \(A = (4, -15)\) i \(B = (-20, y_B)\), jest średnicą okręgu \(\mathcal{O}\).
Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Okrąg \(\mathcal{O}\) jest określony równaniem
- Równanie okręgu o środku w punkcie \(S = (a, b)\) i promieniu \(r > 0\) ma postać: \((x - a)^2 + (y - b)^2 = r^2\).
- Wstaw współrzędne środka \(S = (-8, -6)\) do wzoru, pamiętając o zmianie znaków: \(x - (-8) = x + 8\) oraz \(y - (-6) = y + 6\).
- Skoro odcinek \(AB\) jest średnicą okręgu, to punkt \(A = (4, -15)\) leży na okręgu. Promień \(r\) jest równy odległości środka \(S\) od punktu \(A\): \(r^2 = |SA|^2 = (x_A - x_S)^2 + (y_A - y_S)^2\).
-
Wykorzystanie współrzędnych środka okręgu \(S = (-8, -6)\):
Równanie okręgu o środku \(S = (a, b)\) ma postać: $$(x - a)^2 + (y - b)^2 = r^2$$ Podstawiając \(a = -8\) oraz \(b = -6\), otrzymujemy: $$(x - (-8))^2 + (y - (-6))^2 = r^2$$ $$(x + 8)^2 + (y + 6)^2 = r^2$$ Pozwala to od razu wykluczyć odpowiedzi C i D. -
Obliczenie kwadratu promienia \(r^2\):
Odcinek \(AB\) jest średnicą okręgu, zatem punkt \(A = (4, -15)\) leży na okręgu. Długość promienia \(r\) jest równa odległości pomiędzy środkiem \(S\) a punktem \(A\): $$r^2 = |SA|^2 = (x_A - x_S)^2 + (y_A - y_S)^2$$ Podstawiamy współrzędne punktów \(A = (4, -15)\) oraz \(S = (-8, -6)\): $$r^2 = (4 - (-8))^2 + (-15 - (-6))^2$$ $$r^2 = (4 + 8)^2 + (-15 + 6)^2$$ $$r^2 = 12^2 + (-9)^2 = 144 + 81 = 225$$ *(Stąd promień okręgu wynosi \(r = \sqrt{225} = 15\)).* -
Zapisanie ostatecznej postaci równania okręgu:
Wstawiając wyliczoną wartość \(r^2 = 225\) do postaci ogólnej, otrzymujemy: $$(x + 8)^2 + (y + 6)^2 = 225$$
Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Proste \(k\) oraz \(l\) są równoległe, gdy liczba \(m\) jest równa- Dwie proste o równaniach kierunkowych \(y = a_1 x + b_1\) oraz \(y = a_2 x + b_2\) są równoległe wtedy i tylko wtedy, gdy ich współczynniki kierunkowe są równe: \(a_1 = a_2\).
- Współczynnik kierunkowy to liczba stojąca bezpośrednio przy zmiennej \(x\).
- Przyrównaj współczynnik kierunkowy prostej \(k\) do współczynnika kierunkowego prostej \(l\) i rozwiąż powstałe równanie liniowe z niewiadomą \(m\).
-
Odczytanie współczynników kierunkowych obu prostych:
Równania prostych podane są w postaci kierunkowej: $$k\colon y = \underbrace{(m - 3)}_{a_1}x + (m + 4)$$ $$l\colon y = \underbrace{-5}_{a_2}x + 1$$ Zatem współczynniki kierunkowe wynoszą odpowiednio: $$a_1 = m - 3$$ $$a_2 = -5$$ -
Zastosowanie warunku równoległości prostych i wyznaczenie parametru \(m\):
Proste \(k\) i \(l\) są równoległe (\(k \parallel l\)), gdy \(a_1 = a_2\): $$m - 3 = -5$$ Dodajemy \(3\) do obu stron równania: $$m = -5 + 3$$ $$m = -2$$ -
Weryfikacja postaci prostych dla wyznaczonej wartości \(m\):
Podstawiając \(m = -2\) do równania prostej \(k\), otrzymujemy: $$k\colon y = (-2 - 3)x + (-2 + 4) \implies y = -5x + 2$$ Obie proste mają jednakowy współczynnik kierunkowy \(a = -5\) oraz różne wyrazy wolne (\(b_k = 2 \neq b_l = 1\)), co potwierdza, że są to dwie różne proste równoległe.
Każda z krawędzi graniastosłupa prawidłowego sześciokątnego ma długość \(3\).
Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Objętość tego graniastosłupa jest równa
- Podstawą graniastosłupa prawidłowego sześciokątnego jest sześciokąt foremny, który składa się z sześciu przystających trójkątów równobocznych.
- Pole podstawy oblicz ze wzoru: \(P_p = 6 \cdot \dfrac{a^2\sqrt{3}}{4}\).
- Objętość graniastosłupa wynosi \(V = P_p \cdot H\). Skoro każda krawędź ma długość \(3\), to zarówno krawędź podstawy \(a\), jak i wysokość graniastosłupa \(H\) są równe \(3\).
-
Wypisanie danych krawędzi bryły:
W graniastosłupie prawidłowym sześciokątnym każda krawędź ma długość \(3\), co oznacza, że:- długość krawędzi podstawy wynosi \(a = 3\),
- wysokość graniastosłupa (długość krawędzi bocznej) wynosi \(H = 3\).
-
Obliczenie pola podstawy (\(P_p\)):
Podstawa jest sześciokątem foremnym podzielnym na \(6\) jednakowych trójkątów równobocznych o boku \(a = 3\): $$P_p = 6 \cdot \dfrac{a^2\sqrt{3}}{4} = 6 \cdot \dfrac{3^2\sqrt{3}}{4} = 6 \cdot \dfrac{9\sqrt{3}}{4} = \dfrac{54\sqrt{3}}{4} = \dfrac{27\sqrt{3}}{2}$$ -
Obliczenie objętości bryły (\(V\)):
Mnożymy obliczone pole podstawy przez wysokość graniastosłupa: $$V = P_p \cdot H = \dfrac{27\sqrt{3}}{2} \cdot 3 = \dfrac{81\sqrt{3}}{2}$$
- Zauważ trójkąt prostokątny utworzony przez wysokość ostrosłupa \(H\), krawędź boczną \(b\) oraz połowę przekątnej podstawy \(\frac{d}{2}\).
- Kąt nachylenia krawędzi bocznej do płaszczyzny podstawy (\(60^\circ\)) to kąt leżący między krawędzią boczną a połową przekątnej podstawy.
- Użyj definicji sinusa dla kąta \(60^\circ\) (\(\sin 60^\circ = \dfrac{H}{b}\)) lub własności trójkąta prostokątnego o kątach \(30^\circ, 60^\circ, 90^\circ\), aby obliczyć wysokość \(H\).
-
Wyodrębnienie trójkąta prostokątnego w ostrosłupie:
W ostrosłupie prawidłowym czworokątnym spodek wysokości \(O\) znajduje się w punkcie przecięcia przekątnych kwadratowej podstawy. Odcinek \(SO\) (wysokość ostrosłupa \(H\)), odcinek \(OB\) (połowa przekątnej podstawy) oraz krawędź boczna \(SB = 12\) tworzą trójkąt prostokątny \(SOB\) o kącie prostym przy wierzchołku \(O\).
Kątem nachylenia krawędzi bocznej do płaszczyzny podstawy jest kąt \(\angle SBO = 60^\circ\). -
Obliczenie wysokości \(H\) przy użyciu funkcji trygonometrycznej:
W trójkącie prostokątnym \(SOB\) stosunek przyprostokątnej leżącej naprzeciw kąta \(60^\circ\) (wysokości \(H\)) do przeciwprostokątnej (krawędzi bocznej \(b = 12\)) określa funkcja sinus: $$\sin 60^\circ = \dfrac{H}{b}$$ Wstawiamy wartość \(\sin 60^\circ = \dfrac{\sqrt{3}}{2}\) oraz \(b = 12\): $$\dfrac{\sqrt{3}}{2} = \dfrac{H}{12}$$ Mnożymy obie strony równania przez \(12\): $$H = 12 \cdot \dfrac{\sqrt{3}}{2}$$ $$H = 6\sqrt{3}$$
W pewnym ostrosłupie liczba wszystkich krawędzi jest o \(9\) większa od liczby wszystkich wierzchołków.
Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Podstawą tego ostrosłupa jest
- Niech \(n\) oznacza liczbę boków (wierzchołków) wielokąta leżącego w podstawie ostrosłupa (\(n\)-kąt).
- Wyraź liczbę wszystkich wierzchołków ostrosłupa w zależności od \(n\): \(W = n + 1\) (\(n\) wierzchołków podstawy plus \(1\) wierzchołek główny).
- Wyraź liczbę wszystkich krawędzi ostrosłupa w zależności od \(n\): \(K = 2n\) (\(n\) krawędzi podstawy plus \(n\) krawędzi bocznych).
- Zbuduj i rozwiąż równanie liniowe wynikające z warunku: \(K = W + 9\).
-
Zapisanie liczby elementów ostrosłupa o podstawie \(n\)-kąta:
Przyjmijmy, że podstawą ostrosłupa jest pewien \(n\)-kąt:- Liczba wszystkich wierzchołków ostrosłupa: \(W = n + 1\)
- Liczba wszystkich krawędzi ostrosłupa: \(K = 2n\)
-
Ułożenie i rozwiązanie równania:
Z treści zadania wynika, że liczba krawędzi jest o \(9\) większa od liczby wierzchołków: $$K = W + 9$$ Podstawiamy wzory na \(K\) i \(W\): $$2n = (n + 1) + 9$$ $$2n = n + 10$$ Odejmujemy \(n\) od obu stron równania: $$2n - n = 10$$ $$n = 10$$ -
Sformułowanie wniosku:
Skoro \(n = 10\), to w podstawie ostrosłupa znajduje się wielokąt o \(10\) bokach, czyli dziesięciokąt.
*(Sprawdzenie: dla \(n = 10\) mamy \(W = 10 + 1 = 11\) wierzchołków oraz \(K = 2 \cdot 10 = 20\) krawędzi; różnica wynosi \(20 - 11 = 9\)).*
Zdarzenie \(A\) polega na tym, że suma liczb wyrzuconych oczek będzie większa od \(10\).
Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Prawdopodobieństwo zdarzenia \(A\) jest równe- Określ liczbę wszystkich możliwych wyników dwukrotnego rzutu standardową sześcienną kostką (\(|\Omega|\)).
- Zwróć uwagę na sformułowanie „suma większa od \(10\)” – oznacza to, że suma oczek musi wynosić \(11\) lub \(12\) (sama suma równa \(10\) nie spełnia tego warunku).
- Wypisz wszystkie pary uporządkowane \((a, b)\), które dają taką sumę, a następnie oblicz prawdopodobieństwo klasyczne: \(P(A) = \dfrac{|A|}{|\Omega|}\).
-
Wyznaczenie liczby wszystkich zdarzeń elementarnych \(|\Omega|\):
W każdym rzucie sześcienną kostką możemy otrzymać jeden z \(6\) wyników: \(\{1, 2, 3, 4, 5, 6\}\).
Zgodnie z regułą mnożenia, liczba wszystkich możliwych par wyników w dwukrotnym rzucie wynosi: $$|\Omega| = 6 \cdot 6 = 36$$ -
Wyznaczenie zdarzeń sprzyjających zdarzeniu \(A\):
Zdarzenie \(A\) polega na wyrzuceniu sumy oczek ostro większej od \(10\) (\(\text{suma} > 10\)). Możliwymi sumami spełniającymi ten warunek są \(11\) oraz \(12\):- Suma równa \(11\): pary \((5, 6)\) oraz \((6, 5)\) (łącznie \(2\) zdarzenia)
- Suma równa \(12\): para \((6, 6)\) (łącznie \(1\) zdarzenie)
-
Obliczenie prawdopodobieństwa zdarzenia \(A\):
Stosujemy klasyczną definicję prawdopodobieństwa: $$P(A) = \dfrac{|A|}{|\Omega|} = \dfrac{3}{36}$$
Wśród \(120\) osób przeprowadzono ankietę, w której zadano pytanie: Ile godzin snu potrzebujesz, aby być wypoczętym?. Każdy z ankietowanych zaznaczył dokładnie jedną odpowiedź. Wyniki ankiety przedstawiono w poniższej tabeli.
| Deklarowana liczba godzin snu | \(4\) | \(5\) | \(6\) | \(7\) | \(8\) | \(9\) | \(10\) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Liczba osób, które zadeklarowały daną liczbę godzin snu | \(6\) | \(4\) | \(14\) | \(36\) | \(38\) | \(10\) | \(12\) |
Uzupełnij zdania. Wpisz odpowiednie liczby w wykropkowanych miejscach, aby zdania były prawdziwe.
- 1. Mediana deklarowanej liczby godzin snu przez osoby uczestniczące w ankiecie jest równa ........... .
- 2. Dominanta deklarowanej liczby godzin snu przez osoby uczestniczące w ankiecie jest równa ........... .
- 3. Prawdopodobieństwo zdarzenia polegającego na tym, że jedna osoba wybrana losowo spośród ankietowanych zadeklarowała \(10\) godzin snu, jest równe ........... .
2. \(8\)
3. \(\dfrac{1}{10}\) (lub \(0{,}1\))
- Dla parzystej liczby uporządkowanych danych (\(N = 120\)) mediana to średnia arytmetyczna dwóch środkowych wyrazów (o numerach \(60\) i \(61\)).
- Dominanta (moda) to wartość, która występuje w badanej grupie najczęściej (ma największą liczebność).
- Prawdopodobieństwo klasyczne to stosunek liczby osób spełniających dany warunek do całkowitej liczby badanych osób: \(P(A) = \dfrac{|A|}{|\Omega|}\).
-
Wyznaczenie mediany deklarowanej liczby godzin snu:
Liczba wszystkich ankietowanych wynosi \(N = 120\) (liczba parzysta). Po uporządkowaniu wyników niemalejąco, mediana jest średnią arytmetyczną wyrazów znajdujących się na \(60.\) oraz \(61.\) pozycji: $$\text{Me} = \dfrac{x_{60} + x_{61}}{2}$$ Sumujemy kolejno liczby osób, aby ustalić wartości na tych pozycjach:- \(4\) godziny: pozycje od \(1\) do \(6\) (\(6\) osób)
- \(5\) godzin: pozycje od \(7\) do \(10\) (\(6 + 4 = 10\) osób)
- \(6\) godzin: pozycje od \(11\) do \(24\) (\(10 + 14 = 24\) osoby)
- \(7\) godzin: pozycje od \(25\) do \(60\) (\(24 + 36 = 60\) osób) \(\rightarrow\) na pozycji \(60.\) znajduje się liczba \(7\) (\(x_{60} = 7\))
- \(8\) godzin: pozycje od \(61\) do \(98\) (\(60 + 38 = 98\) osób) \(\rightarrow\) na pozycji \(61.\) znajduje się liczba \(8\) (\(x_{61} = 8\))
-
Wyznaczenie dominanty (mody):
Dominanta to wartość cechy o największej liczbie wskazań w tabeli. Porównujemy liczebności:- \(4\) godz. \(\rightarrow 6\) osób
- \(5\) godz. \(\rightarrow 4\) osoby
- \(6\) godz. \(\rightarrow 14\) osób
- \(7\) godz. \(\rightarrow 36\) osób
- \(8\) godz. \(\rightarrow 38\) osób (największa liczebność)
- \(9\) godz. \(\rightarrow 10\) osób
- \(10\) godz. \(\rightarrow 12\) osób
-
Obliczenie prawdopodobieństwa zdarzenia:
Zdarzenie \(A\) polega na wylosowaniu osoby, która zadeklarowała \(10\) godzin snu.
Liczba wszystkich możliwych wyników to całkowita liczba ankietowanych: $$|\Omega| = 120$$ Liczba osób, które zadeklarowały \(10\) godzin snu (zdarzenia sprzyjające): $$|A| = 12$$ Korzystając z klasycznej definicji prawdopodobieństwa: $$P(A) = \dfrac{|A|}{|\Omega|} = \dfrac{12}{120} = \dfrac{1}{10} = 0{,}1$$
Niech \(P(r)\) oznacza pole powierzchni bocznej takiego walca w zależności od promienia \(r\) podstawy walca.
Oblicz promień \(r\) podstawy tego z rozważanych walców, którego pole powierzchni bocznej jest największe. Zapisz obliczenia.
Dziedzina: \(r \in (0, 5)\)
Promień o największym polu bocznym: \(r = 2{,}5\) (lub \(r = \dfrac{5}{2}\))
- Zdefiniuj średnicę podstawy jako \(d = 2r\) i zapisz zależność między średnicą a wysokością walca \(h\): \(2r + h = 10\).
- Wyznacz wysokość \(h\) w zależności od promienia \(r\) i uwzględnij warunki geometryczne (\(r > 0\) oraz \(h > 0\)), aby wyznaczyć dziedzinę funkcji.
- Podstaw wyznaczoną wysokość \(h\) do wzoru na pole powierzchni bocznej walca \(P_b = 2\pi r h\), otrzymując funkcję kwadratową zmiennej \(r\).
- Ponieważ współczynnik przy najwyższej potędze jest ujemny, funkcja osiąga wartość największą w wierzchołku paraboli (\(r = p = -\dfrac{b}{2a}\)).
-
Wyznaczenie zależności między wysokością a promieniem oraz ustalenie dziedziny:
Oznaczmy:- \(r\) – promień podstawy walca,
- \(d = 2r\) – średnica podstawy walca,
- \(h\) – wysokość walca.
-
Wyznaczenie wzoru funkcji pola powierzchni bocznej \(P(r)\):
Wzór na pole powierzchni bocznej walca ma postać: $$P_b = 2\pi r h$$ Wstawiając zależność \(h = 10 - 2r\), otrzymujemy funkcję zmiennej \(r\): $$P(r) = 2\pi r(10 - 2r)$$ $$P(r) = 20\pi r - 4\pi r^2 = -4\pi r^2 + 20\pi r$$ -
Wyznaczenie promienia \(r\), dla którego pole powierzchni bocznej jest największe:
Otrzymana funkcja \(P(r) = -4\pi r^2 + 20\pi r\) jest funkcją kwadratową, gdzie: $$a = -4\pi, \quad b = 20\pi, \quad c = 0$$ Ponieważ współczynnik kierunkowy \(a = -4\pi < 0\), ramiona paraboli są skierowane w dół, a funkcja osiąga swoją największą wartość w wierzchołku paraboli dla argumentu \(r = r_w\): $$r_w = -\dfrac{b}{2a} = -\dfrac{20\pi}{2 \cdot (-4\pi)} = \dfrac{20\pi}{8\pi} = \dfrac{20}{8} = \dfrac{5}{2} = 2{,}5$$ Sprawdzamy, czy otrzymany promień należy do dziedziny funkcji: $$2{,}5 \in (0, 5)$$ Warunek jest spełniony, co oznacza, że pole powierzchni bocznej walca jest największe dla promienia \(r = 2{,}5\).
