1.3 Prawa działań w zbiorze liczb rzeczywistych
Kartkówka
Grupa A
Zadanie 1 (3 pkt)
Wykonaj działania, stosując odpowiednie prawa działań (łączności lub przemienności i łączności):
a) Stosując prawo łączności dodawania: \(4,375 + \dfrac{5}{8} + 12\dfrac{2}{3} + 8\dfrac{1}{3}\)
b) Stosując prawo łączności mnożenia: \(2\dfrac{4}{7} \cdot \dfrac{7}{18} \cdot 0,5 \cdot 4\)
c) Stosując prawo przemienności i łączności dodawania: \((-2,6) + 7\dfrac{3}{4} + 3\dfrac{2}{7} + (-0,4) + \left(-\dfrac{2}{7}\right) + (-0,75)\)
d) Stosując prawo przemienności i łączności mnożenia: \(\left(-1\dfrac{2}{3}\right) \cdot (-1,25) \cdot 2\dfrac{3}{5} \cdot (-5) \cdot \dfrac{3}{5} \cdot 0,8\)
a) Stosując prawo łączności dodawania: \(4,375 + \dfrac{5}{8} + 12\dfrac{2}{3} + 8\dfrac{1}{3}\)
b) Stosując prawo łączności mnożenia: \(2\dfrac{4}{7} \cdot \dfrac{7}{18} \cdot 0,5 \cdot 4\)
c) Stosując prawo przemienności i łączności dodawania: \((-2,6) + 7\dfrac{3}{4} + 3\dfrac{2}{7} + (-0,4) + \left(-\dfrac{2}{7}\right) + (-0,75)\)
d) Stosując prawo przemienności i łączności mnożenia: \(\left(-1\dfrac{2}{3}\right) \cdot (-1,25) \cdot 2\dfrac{3}{5} \cdot (-5) \cdot \dfrac{3}{5} \cdot 0,8\)
a) \(26\)
b) \(2\)
c) \(7\)
d) \(-13\)
b) \(2\)
c) \(7\)
d) \(-13\)
Wskazówki:
- Prawo łączności dodawania i mnożenia: pozwala grupować sąsiednie liczby nawiasami bez zmiany ich kolejności: \((a + b) + (c + d)\) oraz \((a \cdot b) \cdot (c \cdot d)\).
- Prawo przemienności: pozwala dowolnie przestawiać kolejność liczb: \(a + b = b + a\) oraz \(a \cdot b = b \cdot a\). W połączeniu z łącznością szukamy par dających „okrągłe” liczby (np. dopełniające się do całości lub skracające się ułamki).
- Pamiętaj o zamianie ułamków zwykłych na dziesiętne (lub odwrotnie), np. \(\dfrac{5}{8} = 0,625\), \(\dfrac{3}{4} = 0,75\).
Rozwiązanie krok po kroku:
-
Zastosowanie prawa łączności dodawania (podpunkt a):
W podpunkcie a) nie zmieniamy kolejności składników, lecz grupujemy w nawiasy pierwszą parę oraz drugą parę liczb. Zauważmy, że \(\dfrac{5}{8} = 0,625\): $$\left(4,375 + \dfrac{5}{8}\right) + \left(12\dfrac{2}{3} + 8\dfrac{1}{3}\right)$$ Obliczamy wartości w nawiasach: $$4,375 + 0,625 = 5$$ $$12\dfrac{2}{3} + 8\dfrac{1}{3} = 20 + \dfrac{3}{3} = 21$$ Dodajemy otrzymane wyniki: $$5 + 21 = 26$$ -
Zastosowanie prawa łączności mnożenia (podpunkt b):
Grupujemy w nawiasy dwa pierwsze oraz dwa ostatnie czynniki, zamieniając liczbę mieszaną \(2\dfrac{4}{7}\) na ułamek niewłaściwy \(\dfrac{18}{7}\): $$\left(2\dfrac{4}{7} \cdot \dfrac{7}{18}\right) \cdot (0,5 \cdot 4) = \left(\dfrac{18}{7} \cdot \dfrac{7}{18}\right) \cdot 2$$ Liczby \(\dfrac{18}{7}\) i \(\dfrac{7}{18}\) są liczbami wzajemnie odwrotnymi, więc ich iloczyn wynosi \(1\): $$1 \cdot 2 = 2$$ -
Zastosowanie przemienności i łączności dodawania (podpunkt c):
Przestawiamy kolejność składników tak, aby połączyć liczby dające proste sumy:
- Liczby dziesiętne: \((-2,6) + (-0,4) = -3\)
- Ułamki o mianowniku \(4\) (pamiętając, że \(7\dfrac{3}{4} = 7,75\)): \(7,75 + (-0,75) = 7\)
- Ułamki o mianowniku \(7\): \(3\dfrac{2}{7} + \left(-\dfrac{2}{7}\right) = 3\)
Zapisujemy z użyciem nawiasów: $$\left[(-2,6) + (-0,4)\right] + \left[7\dfrac{3}{4} + (-0,75)\right] + \left[3\dfrac{2}{7} + \left(-\dfrac{2}{7}\right)\right]$$ $$(-3) + 7 + 3 = 7$$ -
Zastosowanie przemienności i łączności mnożenia (podpunkt d):
Przestawiamy kolejność czynników, tworząc dogodne pary do skracania:
- Para 1: \(\left(-1\dfrac{2}{3}\right) \cdot \dfrac{3}{5} = \left(-\dfrac{5}{3}\right) \cdot \dfrac{3}{5} = -1\)
- Para 2: \((-1,25) \cdot 0,8 = \left(-\dfrac{5}{4}\right) \cdot \dfrac{4}{5} = -1\)
- Para 3: \(2\dfrac{3}{5} \cdot (-5) = \dfrac{13}{5} \cdot (-5) = 13 \cdot (-1) = -13\)
Łączymy otrzymane wyniki: $$[(-1) \cdot (-1)] \cdot (-13) = 1 \cdot (-13) = -13$$
Odpowiedź: a) 26, b) 2, c) 7, d) -13
Zadanie 2 (3 pkt)
Wyłącz wspólny czynnik poza nawias:
a) \(10 + 5\sqrt{3}\)b) \(18 - 6\sqrt{7}\)
c) \(9\sqrt{3} - 18\sqrt{2} + 27\)
d) \(4\sqrt{2} + 28\sqrt{5} - 16\)
e) \(5 - 15\sqrt{3}\)
f) \(8\sqrt{5} - 2\sqrt{3} + 2\)
g) \(-6 + 18\pi\)
h) \(-3\pi - 6\pi\sqrt{2}\)
a) \(5(2 + \sqrt{3})\)
b) \(6(3 - \sqrt{7})\)
c) \(9(\sqrt{3} - 2\sqrt{2} + 3)\)
d) \(4(\sqrt{2} + 7\sqrt{5} - 4)\)
e) \(5(1 - 3\sqrt{3})\)
f) \(2(4\sqrt{5} - \sqrt{3} + 1)\)
g) \(-6(1 - 3\pi)\) lub \(6(-1 + 3\pi)\)
h) \(-3\pi(1 + 2\sqrt{2})\)
b) \(6(3 - \sqrt{7})\)
c) \(9(\sqrt{3} - 2\sqrt{2} + 3)\)
d) \(4(\sqrt{2} + 7\sqrt{5} - 4)\)
e) \(5(1 - 3\sqrt{3})\)
f) \(2(4\sqrt{5} - \sqrt{3} + 1)\)
g) \(-6(1 - 3\pi)\) lub \(6(-1 + 3\pi)\)
h) \(-3\pi(1 + 2\sqrt{2})\)
Wskazówki:
- Znajdź największy wspólny dzielnik (NWD) liczb całkowitych stojących przy poszczególnych wyrazach sumy algebraicznej.
- Jeśli w każdym ze składników powtarza się ten sam symbol lub stała (np. liczba \(\pi\)), ją również wyłączamy przed nawias wraz ze współczynnikiem liczbowym.
- Podziel każdy składnik wyjściowej sumy przez wyłączony czynnik – otrzymane ilorazy zapisz wewnątrz nawiasu.
- Gdy wyłączasz liczbę ujemną, pamiętaj o zmianie znaków wszystkich składników w nawiasie na przeciwne.
Rozwiązanie krok po kroku:
-
Podpunkt a) – wyłączenie wspólnego czynnika z wyrażenia \(10 + 5\sqrt{3}\):
Największym wspólnym dzielnikiem liczb \(10\) oraz \(5\) jest \(5\). Dzielimy oba składniki przez \(5\): $$10 : 5 = 2$$ $$5\sqrt{3} : 5 = \sqrt{3}$$ Zapisujemy wyrażenie w postaci iloczynowej: $$10 + 5\sqrt{3} = 5(2 + \sqrt{3})$$ -
Podpunkt b) – wyłączenie wspólnego czynnika z wyrażenia \(18 - 6\sqrt{7}\):
Dla liczb \(18\) i \(6\) największym wspólnym dzielnikiem jest \(6\). Dzielimy każdy składnik przez \(6\): $$18 : 6 = 3$$ $$-6\sqrt{7} : 6 = -\sqrt{7}$$ Otrzymujemy: $$18 - 6\sqrt{7} = 6(3 - \sqrt{7})$$ -
Podpunkt c) – wyłączenie wspólnego czynnika z wyrażenia \(9\sqrt{3} - 18\sqrt{2} + 27\):
Współczynniki liczbowe to \(9\), \(-18\) oraz \(27\). Ich największy wspólny dzielnik to \(9\). Dzielimy poszczególne wyrazy: $$9\sqrt{3} : 9 = \sqrt{3}$$ $$-18\sqrt{2} : 9 = -2\sqrt{2}$$ $$27 : 9 = 3$$ Wyłączamy \(9\) przed nawias: $$9\sqrt{3} - 18\sqrt{2} + 27 = 9(\sqrt{3} - 2\sqrt{2} + 3)$$ -
Podpunkt d) – wyłączenie wspólnego czynnika z wyrażenia \(4\sqrt{2} + 28\sqrt{5} - 16\):
Największym wspólnym dzielnikiem współczynników \(4\), \(28\) oraz \(-16\) jest \(4\). Wykonujemy dzielenie każdego wyrazu przez \(4\): $$4\sqrt{2} : 4 = \sqrt{2}$$ $$28\sqrt{5} : 4 = 7\sqrt{5}$$ $$-16 : 4 = -4$$ Zapisujemy postać iloczynową: $$4\sqrt{2} + 28\sqrt{5} - 16 = 4(\sqrt{2} + 7\sqrt{5} - 4)$$ -
Podpunkt e) – wyłączenie wspólnego czynnika z wyrażenia \(5 - 15\sqrt{3}\):
Wspólnym czynnikiem dla \(5\) i \(15\) jest \(5\). Należy pamiętać, że po wyłączeniu całej liczby \(5\) z pierwszego składnika pozostaje \(1\): $$5 : 5 = 1$$ $$-15\sqrt{3} : 5 = -3\sqrt{3}$$ Otrzymujemy: $$5 - 15\sqrt{3} = 5(1 - 3\sqrt{3})$$ -
Podpunkt f) – wyłączenie wspólnego czynnika z wyrażenia \(8\sqrt{5} - 2\sqrt{3} + 2\):
Współczynniki liczbowe to \(8\), \(-2\) oraz \(2\). Ich największym wspólnym dzielnikiem jest \(2\). Dzielimy każdy ze składników przez \(2\): $$8\sqrt{5} : 2 = 4\sqrt{5}$$ $$-2\sqrt{3} : 2 = -\sqrt{3}$$ $$2 : 2 = 1$$ Zapisujemy wynik: $$8\sqrt{5} - 2\sqrt{3} + 2 = 2(4\sqrt{5} - \sqrt{3} + 1)$$ -
Podpunkt g) – wyłączenie wspólnego czynnika z wyrażenia \(-6 + 18\pi\):
Wspólnym dzielnikiem liczb \(-6\) i \(18\) jest \(6\). Wyłączając czynnik ujemny \(-6\), zmieniamy znaki obu wyrazów w nawiasie: $$-6 : (-6) = 1$$ $$18\pi : (-6) = -3\pi$$ $$ -6 + 18\pi = -6(1 - 3\pi)$$ Alternatywnie, wyłączając dodatnią liczbę \(6\), otrzymujemy: $$-6 + 18\pi = 6(-1 + 3\pi) = 6(3\pi - 1)$$ -
Podpunkt h) – wyłączenie wspólnego czynnika z wyrażenia \(-3\pi - 6\pi\sqrt{2}\):
W obu wyrazach powtarza się liczba \(\pi\) oraz współczynniki liczbowe podzielne przez \(-3\). Wyłączamy przed nawias wspólny czynnik \(-3\pi\): $$-3\pi : (-3\pi) = 1$$ $$-6\pi\sqrt{2} : (-3\pi) = 2\sqrt{2}$$ Ostatecznie otrzymujemy: $$-3\pi - 6\pi\sqrt{2} = -3\pi(1 + 2\sqrt{2})$$
Odpowiedź: a) \(5(2 + \sqrt{3})\), b) \(6(3 - \sqrt{7})\), c) \(9(\sqrt{3} - 2\sqrt{2} + 3)\), d) \(4(\sqrt{2} + 7\sqrt{5} - 4)\), e) \(5(1 - 3\sqrt{3})\), f) \(2(4\sqrt{5} - \sqrt{3} + 1)\), g) \(-6(1 - 3\pi)\), h) \(-3\pi(1 + 2\sqrt{2})\)
Zadanie 3 (3 pkt)
Skróć ułamki:
a) \(\dfrac{6 - 8\sqrt{5}}{2}\)
b) \(\dfrac{4 - 12\sqrt{7}}{-8}\)
c) \(-\dfrac{8 + 24\sqrt{2}}{8}\)
d) \(\dfrac{-5 - 15\pi}{3\pi + 1}\)
e) \(\dfrac{\pi^2 - 3\pi}{\pi - 3}\)
f) \(\dfrac{2 - \sqrt{2}}{4\sqrt{2} - 8}\)
a) \(\dfrac{6 - 8\sqrt{5}}{2}\)
b) \(\dfrac{4 - 12\sqrt{7}}{-8}\)
c) \(-\dfrac{8 + 24\sqrt{2}}{8}\)
d) \(\dfrac{-5 - 15\pi}{3\pi + 1}\)
e) \(\dfrac{\pi^2 - 3\pi}{\pi - 3}\)
f) \(\dfrac{2 - \sqrt{2}}{4\sqrt{2} - 8}\)
a) \(3 - 4\sqrt{5}\)
b) \(\dfrac{3\sqrt{7} - 1}{2}\)
c) \(-1 - 3\sqrt{2}\)
d) \(-5\)
e) \(\pi\)
f) \(-\dfrac{1}{4}\)
b) \(\dfrac{3\sqrt{7} - 1}{2}\)
c) \(-1 - 3\sqrt{2}\)
d) \(-5\)
e) \(\pi\)
f) \(-\dfrac{1}{4}\)
Wskazówki:
- Zanim rozpoczniesz skracanie, znajdź największy wspólny dzielnik składników licznika i wyłącz go przed nawias.
- Zwróć szczególną uwagę na znaki: dzielenie przez liczbę ujemną lub minus przed ułamkiem zmienia znak każdego wyrazu licznika.
- W ułamkach z wyrażeniami dwumianowymi w mianowniku szukaj możliwości wyłączenia odpowiedniej liczby ze znakiem minus, tak aby uzyskać identyczny nawias w liczniku i mianowniku.
Rozwiązanie krok po kroku:
-
Rozwiązanie podpunktu a):
W liczniku wyłączamy wspólny czynnik \(2\) przed nawias, a następnie skracamy go z mianownikiem: $$\dfrac{6 - 8\sqrt{5}}{2} = \dfrac{2(3 - 4\sqrt{5})}{2} = 3 - 4\sqrt{5}$$ -
Rozwiązanie podpunktu b):
W liczniku wyłączamy liczbę \(4\) przed nawias, skracamy ułamek przez \(4\), a minus z mianownika przenosimy do licznika: $$\dfrac{4 - 12\sqrt{7}}{-8} = \dfrac{4(1 - 3\sqrt{7})}{-8} = \dfrac{1 - 3\sqrt{7}}{-2} = -\dfrac{1 - 3\sqrt{7}}{2} = \dfrac{-(1 - 3\sqrt{7})}{2} = \dfrac{3\sqrt{7} - 1}{2}$$ -
Rozwiązanie podpunktu c):
Wyłączamy liczbę \(8\) przed nawias w liczniku, skracamy z mianownikiem i zmieniamy znaki składników z powodu minusa przed ułamkiem: $$-\dfrac{8 + 24\sqrt{2}}{8} = -\dfrac{8(1 + 3\sqrt{2})}{8} = -(1 + 3\sqrt{2}) = -1 - 3\sqrt{2}$$ -
Rozwiązanie podpunktu d):
W liczniku wyłączamy liczbę \(-5\) przed nawias, co daje w nawiasie wyrażenie równe mianownikowi: $$\dfrac{-5 - 15\pi}{3\pi + 1} = \dfrac{-5(1 + 3\pi)}{3\pi + 1} = \dfrac{-5(3\pi + 1)}{3\pi + 1} = -5$$ -
Rozwiązanie podpunktu e):
W liczniku wyłączamy \(\pi\) przed nawias, a następnie skracamy ułamek przez wspólne wyrażenie \((\pi - 3)\): $$\dfrac{\pi^2 - 3\pi}{\pi - 3} = \dfrac{\pi(\pi - 3)}{\pi - 3} = \pi$$ -
Rozwiązanie podpunktu f):
W mianowniku zauważamy, że \(-8 + 4\sqrt{2} = -4(2 - \sqrt{2})\). Wyłączamy \(-4\) przed nawias i skracamy całe wyrażenie \((2 - \sqrt{2})\): $$\dfrac{2 - \sqrt{2}}{4\sqrt{2} - 8} = \dfrac{2 - \sqrt{2}}{-4(2 - \sqrt{2})} = \dfrac{1}{-4} = -\dfrac{1}{4}$$
Odpowiedź: a) \(3 - 4\sqrt{5}\); b) \(\dfrac{3\sqrt{7} - 1}{2}\); c) \(-1 - 3\sqrt{2}\); d) \(-5\); e) \(\pi\); f) \(-\dfrac{1}{4}\).
Zadanie 4 (3 pkt)
Porównaj dwie liczby niewymierne, bez użycia kalkulatora:
a) \(\dfrac{1}{\sqrt{5}}\) i \(\dfrac{1}{\sqrt{7}}\)
b) \(\dfrac{7}{\sqrt{5}-1}\) i \(\dfrac{8}{\sqrt{5}-1}\)
c) \(\dfrac{5}{3-\pi}\) i \(\dfrac{4}{3-\pi}\)
d) \(\dfrac{-4}{\sqrt{7}-3}\) i \(\dfrac{-5}{\sqrt{7}-3}\)
e) \(-5\) i \(\dfrac{-5}{\sqrt{3}-1}\)
f) \(\dfrac{6}{3\sqrt{3}-3}\) i \(\dfrac{3}{\sqrt{3}-1}\)
a) \(\dfrac{1}{\sqrt{5}}\) i \(\dfrac{1}{\sqrt{7}}\)
b) \(\dfrac{7}{\sqrt{5}-1}\) i \(\dfrac{8}{\sqrt{5}-1}\)
c) \(\dfrac{5}{3-\pi}\) i \(\dfrac{4}{3-\pi}\)
d) \(\dfrac{-4}{\sqrt{7}-3}\) i \(\dfrac{-5}{\sqrt{7}-3}\)
e) \(-5\) i \(\dfrac{-5}{\sqrt{3}-1}\)
f) \(\dfrac{6}{3\sqrt{3}-3}\) i \(\dfrac{3}{\sqrt{3}-1}\)
a) \(\dfrac{1}{\sqrt{5}} > \dfrac{1}{\sqrt{7}}\)
b) \(\dfrac{7}{\sqrt{5}-1} < \dfrac{8}{\sqrt{5}-1}\)
c) \(\dfrac{5}{3-\pi} < \dfrac{4}{3-\pi}\)
d) \(\dfrac{-4}{\sqrt{7}-3} < \dfrac{-5}{\sqrt{7}-3}\)
e) \(-5 > \dfrac{-5}{\sqrt{3}-1}\)
f) \(\dfrac{6}{3\sqrt{3}-3} < \dfrac{3}{\sqrt{3}-1}\)
b) \(\dfrac{7}{\sqrt{5}-1} < \dfrac{8}{\sqrt{5}-1}\)
c) \(\dfrac{5}{3-\pi} < \dfrac{4}{3-\pi}\)
d) \(\dfrac{-4}{\sqrt{7}-3} < \dfrac{-5}{\sqrt{7}-3}\)
e) \(-5 > \dfrac{-5}{\sqrt{3}-1}\)
f) \(\dfrac{6}{3\sqrt{3}-3} < \dfrac{3}{\sqrt{3}-1}\)
Wskazówki:
- Dla ułamków o równych, dodatnich licznikach większy jest ten, którego mianownik jest mniejszy.
- Gdy ułamki mają identyczny mianownik, o relacji decydują liczniki oraz znak mianownika: dzielenie przez liczbę ujemną odwraca zwrot nierówności.
- Przed porównaniem ułamków zawsze określ znak mianownika, szacując występujące w nim pierwiastki lub liczbę \(\pi \approx 3{,}14\).
- Zwróć uwagę na możliwość wyłączenia wspólnego czynnika przed nawias w mianowniku i uproszczenia ułamka.
Rozwiązanie krok po kroku:
-
Podpunkt a) – Porównanie ułamków o takich samych dodatnich licznikach:
Porównujemy mianowniki obu ułamków. Ponieważ \(5 < 7\), zachodzi: $$\sqrt{5} < \sqrt{7}$$ Dla liczb dodatnich ułamek o mniejszym mianowniku ma większą wartość, zatem: $$\dfrac{1}{\sqrt{5}} > \dfrac{1}{\sqrt{7}}$$ -
Podpunkt b) – Ustalenie znaku mianownika i porównanie liczników:
Szacujemy wartość mianownika \(\sqrt{5}-1\). Ponieważ \(5 > 1\), mamy: $$\sqrt{5} > 1 \implies \sqrt{5} - 1 > 0$$ Mianownik jest dodatni, więc kierunek nierówności jest zgodny z porządkiem liczników. Skoro \(7 < 8\), to: $$\dfrac{7}{\sqrt{5}-1} < \dfrac{8}{\sqrt{5}-1}$$ -
Podpunkt c) – Porównanie ułamków z ujemnym mianownikiem:
Szacujemy wartość mianownika \(3-\pi\). Ponieważ \(\pi \approx 3{,}14 > 3\), otrzymujemy: $$3 - \pi < 0$$ Mianownik jest ujemny. Chociaż \(5 > 4\), to dzielenie przez liczbę ujemną odwraca zwrot nierówności: $$\dfrac{5}{3-\pi} < \dfrac{4}{3-\pi}$$ -
Podpunkt d) – Porównanie ułamków o ujemnych licznikach i mianownikach:
Szacujemy mianownik \(\sqrt{7}-3\). Ponieważ \(7 < 9\), zachodzi: $$\sqrt{7} < \sqrt{9} = 3 \implies \sqrt{7} - 3 < 0$$ Porównujemy liczniki: \(-4 > -5\). Ponieważ mianownik \(\sqrt{7}-3\) jest liczbą ujemną, dzielenie przez niego odwraca zwrot nierówności: $$\dfrac{-4}{\sqrt{7}-3} < \dfrac{-5}{\sqrt{7}-3}$$ -
Podpunkt e) – Porównanie liczby całkowitej z ułamkiem o mianowniku z przedziału \((0, 1)\):
Szacujemy mianownik \(\sqrt{3}-1\). Wiemy, że \(1 < 3 < 4\), stąd: $$1 < \sqrt{3} < 2 \implies 0 < \sqrt{3}-1 < 1$$ Mnożąc nierówność \(\sqrt{3}-1 < 1\) obustronnie przez liczbę ujemną \(-5\) (co odwraca zwrot nierówności), otrzymujemy: $$-5(\sqrt{3}-1) > -5$$ Dzieląc teraz obie strony przez dodatnią liczbę \((\sqrt{3}-1) > 0\), otrzymujemy ostatecznie: $$-5 > \dfrac{-5}{\sqrt{3}-1}$$ -
Podpunkt f) – Wyłączenie wspólnego czynnika i uproszczenie ułamka:
Wyłączamy liczbę \(3\) przed nawias w mianowniku pierwszego ułamka i skracamy: $$\dfrac{6}{3\sqrt{3}-3} = \dfrac{6}{3(\sqrt{3}-1)} = \dfrac{2}{\sqrt{3}-1}$$ Mamy do porównania ułamki \(\dfrac{2}{\sqrt{3}-1}\) oraz \(\dfrac{3}{\sqrt{3}-1}\). Ponieważ mianownik \(\sqrt{3}-1 > 0\) jest dodatni, a \(2 < 3\), otrzymujemy: $$\dfrac{2}{\sqrt{3}-1} < \dfrac{3}{\sqrt{3}-1} \implies \dfrac{6}{3\sqrt{3}-3} < \dfrac{3}{\sqrt{3}-1}$$
Odpowiedź: a) \(\dfrac{1}{\sqrt{5}} > \dfrac{1}{\sqrt{7}}\), b) \(\dfrac{7}{\sqrt{5}-1} < \dfrac{8}{\sqrt{5}-1}\), c) \(\dfrac{5}{3-\pi} < \dfrac{4}{3-\pi}\), d) \(\dfrac{-4}{\sqrt{7}-3} < \dfrac{-5}{\sqrt{7}-3}\), e) \(-5 > \dfrac{-5}{\sqrt{3}-1}\), f) \(\dfrac{6}{3\sqrt{3}-3} < \dfrac{3}{\sqrt{3}-1}\)
Zadanie 5 (3 pkt)
Wyznacz następujące sumy:
a) \(\dfrac{1}{15 \cdot 16} + \dfrac{1}{16 \cdot 17} + \dfrac{1}{17 \cdot 18} + \dots + \dfrac{1}{74 \cdot 75}\)
b) \(\dfrac{2}{1 \cdot 3} + \dfrac{2}{3 \cdot 5} + \dfrac{2}{5 \cdot 7} + \dots + \dfrac{2}{31 \cdot 33}\)
c) \(\dfrac{1}{1 \cdot 3} + \dfrac{1}{3 \cdot 5} + \dfrac{1}{5 \cdot 7} + \dots + \dfrac{1}{47 \cdot 49}\)
d) \(\dfrac{1}{2 \cdot 4} + \dfrac{1}{4 \cdot 6} + \dfrac{1}{6 \cdot 8} + \dots + \dfrac{1}{98 \cdot 100}\)
a) \(\dfrac{1}{15 \cdot 16} + \dfrac{1}{16 \cdot 17} + \dfrac{1}{17 \cdot 18} + \dots + \dfrac{1}{74 \cdot 75}\)
b) \(\dfrac{2}{1 \cdot 3} + \dfrac{2}{3 \cdot 5} + \dfrac{2}{5 \cdot 7} + \dots + \dfrac{2}{31 \cdot 33}\)
c) \(\dfrac{1}{1 \cdot 3} + \dfrac{1}{3 \cdot 5} + \dfrac{1}{5 \cdot 7} + \dots + \dfrac{1}{47 \cdot 49}\)
d) \(\dfrac{1}{2 \cdot 4} + \dfrac{1}{4 \cdot 6} + \dfrac{1}{6 \cdot 8} + \dots + \dfrac{1}{98 \cdot 100}\)
a) \(\dfrac{4}{75}\)
b) \(\dfrac{32}{33}\)
c) \(\dfrac{24}{49}\)
d) \(\dfrac{49}{200}\)
b) \(\dfrac{32}{33}\)
c) \(\dfrac{24}{49}\)
d) \(\dfrac{49}{200}\)
Wskazówki:
- Zauważ, że każdy ułamek postaci \(\dfrac{1}{n(n+1)}\) można zapisać jako różnicę: \(\dfrac{1}{n} - \dfrac{1}{n+1}\).
- Gdy czynniki w mianowniku różnią się o \(2\), zachodzi tożsamość: \(\dfrac{2}{n(n+2)} = \dfrac{1}{n} - \dfrac{1}{n+2}\). Jeśli w liczniku występuje \(1\), wyciągamy współczynnik \(\dfrac{1}{2}\) przed całą sumę: \(\dfrac{1}{n(n+2)} = \dfrac{1}{2}\left(\dfrac{1}{n} - \dfrac{1}{n+2}\right)\).
- Po rozpisaniu kolejnych wyrazów następuje teleskopowa redukcja sąsiednich składników o przeciwnych znakach – zostają tylko skrajne ułamki.
Rozwiązanie krok po kroku:
-
Obliczenie sumy z podpunktu a):
Stosujemy tożsamość \(\dfrac{1}{n(n+1)} = \dfrac{1}{n} - \dfrac{1}{n+1}\) dla każdego składnika: $$\left(\dfrac{1}{12} - \dfrac{1}{13}\right) + \left(\dfrac{1}{13} - \dfrac{1}{14}\right) + \left(\dfrac{1}{14} - \dfrac{1}{15}\right) + \dots + \left(\dfrac{1}{59} - \dfrac{1}{60}\right)$$Wszystkie składniki środkowe redukują się parami do zera: $$\dfrac{1}{12} - \dfrac{1}{60} = \dfrac{5}{60} - \dfrac{1}{60} = \dfrac{4}{60} = \dfrac{1}{15}$$ -
Obliczenie sumy z podpunktu b):
Różnica czynników w każdym mianowniku wynosi \(2\), co odpowiada licznikowi ułamków (\(\dfrac{2}{n(n+2)} = \dfrac{1}{n} - \dfrac{1}{n+2}\)): $$\left(1 - \dfrac{1}{3}\right) + \left(\dfrac{1}{3} - \dfrac{1}{5}\right) + \left(\dfrac{1}{5} - \dfrac{1}{7}\right) + \dots + \left(\dfrac{1}{23} - \dfrac{1}{25}\right)$$Po wyzerowaniu wyrazów przeciwnych otrzymujemy: $$1 - \dfrac{1}{25} = \dfrac{25}{25} - \dfrac{1}{25} = \dfrac{24}{25}$$ -
Obliczenie sumy z podpunktu c):
Różnica w mianowniku to \(2\), lecz w liczniku występuje \(1\), dlatego wyłączamy czynnik \(\dfrac{1}{2}\) przed całe wyrażenie: $$\dfrac{1}{2} \cdot \left[ \left(1 - \dfrac{1}{3}\right) + \left(\dfrac{1}{3} - \dfrac{1}{5}\right) + \dots + \left(\dfrac{1}{39} - \dfrac{1}{41}\right) \right]$$Wewnątrz nawiasu zostają wartości skrajne: $$\dfrac{1}{2} \cdot \left(1 - \dfrac{1}{41}\right) = \dfrac{1}{2} \cdot \dfrac{40}{41} = \dfrac{20}{41}$$ -
Obliczenie sumy z podpunktu d):
Mianowniki składają się z kolejnych parzystych liczb naturalnych o różnicy równej \(2\). Wyłączamy \(\dfrac{1}{2}\) przed sumę: $$\dfrac{1}{2} \cdot \left[ \left(\dfrac{1}{2} - \dfrac{1}{4}\right) + \left(\dfrac{1}{4} - \dfrac{1}{6}\right) + \dots + \left(\dfrac{1}{28} - \dfrac{1}{30}\right) \right] $$Po uproszczeniu sumy teleskopowej otrzymujemy: $$\dfrac{1}{2} \cdot \left(\dfrac{1}{2} - \dfrac{1}{30}\right) = \dfrac{1}{2} \cdot \left(\dfrac{15}{30} - \dfrac{1}{30}\right) = \dfrac{1}{2} \cdot \dfrac{14}{30} = \dfrac{7}{30}$$
Odpowiedź: a) \(\dfrac{1}{15}\), b) \(\dfrac{24}{25}\), c) \(\dfrac{20}{41}\), d) \(\dfrac{7}{30}\)
Grupa B
Zadanie 1 (3 pkt)
Wykonaj działania, stosując odpowiednie prawa działań (łączności lub przemienności i łączności):
a) Stosując prawo łączności dodawania: \(3,625 + \dfrac{3}{8} + 15\dfrac{4}{9} + 4\dfrac{5}{9}\)
b) Stosując prawo łączności mnożenia: \(2\dfrac{5}{8} \cdot \dfrac{8}{21} \cdot 1,25 \cdot 8\)
c) Stosując prawo przemienności i łączności dodawania: \((-\sqrt{5}) + 3,145 + 5\dfrac{2}{9} + 1,855 + \left(-\dfrac{2}{9}\right) + \sqrt{5}\)
d) Stosując prawo przemienności i łączności mnożenia: \((-0,5) \cdot \sqrt{7} \cdot 0,125 \cdot (-6) \cdot \left(-\dfrac{1}{\sqrt{7}}\right) \cdot 8\)
a) Stosując prawo łączności dodawania: \(3,625 + \dfrac{3}{8} + 15\dfrac{4}{9} + 4\dfrac{5}{9}\)
b) Stosując prawo łączności mnożenia: \(2\dfrac{5}{8} \cdot \dfrac{8}{21} \cdot 1,25 \cdot 8\)
c) Stosując prawo przemienności i łączności dodawania: \((-\sqrt{5}) + 3,145 + 5\dfrac{2}{9} + 1,855 + \left(-\dfrac{2}{9}\right) + \sqrt{5}\)
d) Stosując prawo przemienności i łączności mnożenia: \((-0,5) \cdot \sqrt{7} \cdot 0,125 \cdot (-6) \cdot \left(-\dfrac{1}{\sqrt{7}}\right) \cdot 8\)
a) \(24\)
b) \(10\)
c) \(10\)
d) \(-3\)
b) \(10\)
c) \(10\)
d) \(-3\)
Zadanie 2 (3 pkt)
Wyłącz wspólny czynnik poza nawias:
a) \(14 + 7\sqrt{2}\)b) \(15 - 3\sqrt{5}\)
c) \(7\sqrt{6} - 14\sqrt{3} + 21\)
d) \(5\sqrt{2} + 30\sqrt{3} - 10\)
e) \(3 - 9\sqrt{5}\)
f) \(4\sqrt{7} - 2\sqrt{3} + 2\)
g) \(-8 + 16\pi\)
h) \(-5\pi - 10\pi\sqrt{3}\)
a) \(7(2 + \sqrt{2})\)
b) \(3(5 - \sqrt{5})\)
c) \(7(\sqrt{6} - 2\sqrt{3} + 3)\)
d) \(5(\sqrt{2} + 6\sqrt{3} - 2)\)
e) \(3(1 - 3\sqrt{5})\)
f) \(2(2\sqrt{7} - \sqrt{3} + 1)\)
g) \(-8(1 - 2\pi)\) lub \(8(-1 + 2\pi)\)
h) \(-5\pi(1 + 2\sqrt{3})\)
b) \(3(5 - \sqrt{5})\)
c) \(7(\sqrt{6} - 2\sqrt{3} + 3)\)
d) \(5(\sqrt{2} + 6\sqrt{3} - 2)\)
e) \(3(1 - 3\sqrt{5})\)
f) \(2(2\sqrt{7} - \sqrt{3} + 1)\)
g) \(-8(1 - 2\pi)\) lub \(8(-1 + 2\pi)\)
h) \(-5\pi(1 + 2\sqrt{3})\)
Zadanie 3 (3 pkt)
Skróć ułamki:
a) \(\dfrac{4 - 6\sqrt{3}}{2}\)
b) \(\dfrac{5 - 15\sqrt{2}}{-10}\)
c) \(-\dfrac{6 - 18\sqrt{5}}{6}\)
d) \(\dfrac{-6 - 18\pi}{18\pi + 6}\)
e) \(\dfrac{2\pi - \pi^2}{2 - \pi}\)
f) \(\dfrac{5 - \sqrt{5}}{3\sqrt{5} - 15}\)
a) \(\dfrac{4 - 6\sqrt{3}}{2}\)
b) \(\dfrac{5 - 15\sqrt{2}}{-10}\)
c) \(-\dfrac{6 - 18\sqrt{5}}{6}\)
d) \(\dfrac{-6 - 18\pi}{18\pi + 6}\)
e) \(\dfrac{2\pi - \pi^2}{2 - \pi}\)
f) \(\dfrac{5 - \sqrt{5}}{3\sqrt{5} - 15}\)
a) \(2 - 3\sqrt{3}\)
b) \(\dfrac{3\sqrt{2} - 1}{2}\)
c) \(3\sqrt{5} - 1\)
d) \(-1\)
e) \(\pi\)
f) \(-\dfrac{1}{3}\)
b) \(\dfrac{3\sqrt{2} - 1}{2}\)
c) \(3\sqrt{5} - 1\)
d) \(-1\)
e) \(\pi\)
f) \(-\dfrac{1}{3}\)
Zadanie 4 (3 pkt)
Porównaj dwie liczby niewymierne, bez użycia kalkulatora:
a) \(\dfrac{1}{\sqrt{6}}\) i \(\dfrac{1}{\sqrt{10}}\)
b) \(\dfrac{3}{\sqrt{2}-1}\) i \(\dfrac{4}{\sqrt{2}-1}\)
c) \(\dfrac{6}{1-\pi}\) i \(\dfrac{5}{1-\pi}\)
d) \(\dfrac{-1}{\sqrt{2}-2}\) i \(\dfrac{-3}{\sqrt{2}-2}\)
e) \(-4\) i \(\dfrac{-4}{\sqrt{5}-2}\)
f) \(\dfrac{8}{4\sqrt{5}-4}\) i \(\dfrac{3}{\sqrt{5}-1}\)
a) \(\dfrac{1}{\sqrt{6}}\) i \(\dfrac{1}{\sqrt{10}}\)
b) \(\dfrac{3}{\sqrt{2}-1}\) i \(\dfrac{4}{\sqrt{2}-1}\)
c) \(\dfrac{6}{1-\pi}\) i \(\dfrac{5}{1-\pi}\)
d) \(\dfrac{-1}{\sqrt{2}-2}\) i \(\dfrac{-3}{\sqrt{2}-2}\)
e) \(-4\) i \(\dfrac{-4}{\sqrt{5}-2}\)
f) \(\dfrac{8}{4\sqrt{5}-4}\) i \(\dfrac{3}{\sqrt{5}-1}\)
a) \(\dfrac{1}{\sqrt{6}} > \dfrac{1}{\sqrt{10}}\)
b) \(\dfrac{3}{\sqrt{2}-1} < \dfrac{4}{\sqrt{2}-1}\)
c) \(\dfrac{6}{1-\pi} < \dfrac{5}{1-\pi}\)
d) \(\dfrac{-1}{\sqrt{2}-2} < \dfrac{-3}{\sqrt{2}-2}\)
e) \(-4 > \dfrac{-4}{\sqrt{5}-2}\)
f) \(\dfrac{8}{4\sqrt{5}-4} < \dfrac{3}{\sqrt{5}-1}\)
b) \(\dfrac{3}{\sqrt{2}-1} < \dfrac{4}{\sqrt{2}-1}\)
c) \(\dfrac{6}{1-\pi} < \dfrac{5}{1-\pi}\)
d) \(\dfrac{-1}{\sqrt{2}-2} < \dfrac{-3}{\sqrt{2}-2}\)
e) \(-4 > \dfrac{-4}{\sqrt{5}-2}\)
f) \(\dfrac{8}{4\sqrt{5}-4} < \dfrac{3}{\sqrt{5}-1}\)
Zadanie 5 (3 pkt)
Wyznacz następujące sumy:
a) \(\dfrac{1}{12 \cdot 13} + \dfrac{1}{13 \cdot 14} + \dfrac{1}{14 \cdot 15} + \dots + \dfrac{1}{59 \cdot 60}\)
b) \(\dfrac{2}{1 \cdot 3} + \dfrac{2}{3 \cdot 5} + \dfrac{2}{5 \cdot 7} + \dots + \dfrac{2}{23 \cdot 25}\)
c) \(\dfrac{1}{1 \cdot 3} + \dfrac{1}{3 \cdot 5} + \dfrac{1}{5 \cdot 7} + \dots + \dfrac{1}{39 \cdot 41}\)
d) \(\dfrac{1}{2 \cdot 4} + \dfrac{1}{4 \cdot 6} + \dfrac{1}{6 \cdot 8} + \dots + \dfrac{1}{28 \cdot 30}\)
a) \(\dfrac{1}{12 \cdot 13} + \dfrac{1}{13 \cdot 14} + \dfrac{1}{14 \cdot 15} + \dots + \dfrac{1}{59 \cdot 60}\)
b) \(\dfrac{2}{1 \cdot 3} + \dfrac{2}{3 \cdot 5} + \dfrac{2}{5 \cdot 7} + \dots + \dfrac{2}{23 \cdot 25}\)
c) \(\dfrac{1}{1 \cdot 3} + \dfrac{1}{3 \cdot 5} + \dfrac{1}{5 \cdot 7} + \dots + \dfrac{1}{39 \cdot 41}\)
d) \(\dfrac{1}{2 \cdot 4} + \dfrac{1}{4 \cdot 6} + \dfrac{1}{6 \cdot 8} + \dots + \dfrac{1}{28 \cdot 30}\)
a) \(\dfrac{1}{15}\)
b) \(\dfrac{24}{25}\)
c) \(\dfrac{20}{41}\)
d) \(\dfrac{7}{30}\)
b) \(\dfrac{24}{25}\)
c) \(\dfrac{20}{41}\)
d) \(\dfrac{7}{30}\)
