21.6 Mapa. Skala mapy
Kartkówka
Grupa A
Zadanie 1 (1 pkt)
Droga z Krakowa do Zakopanego ma w przybliżeniu $100 \ \text{km}$. Oblicz, jaką długość będzie miała ta trasa na mapie wykonanej w skali $1 : 1 \ 000 \ 000$. Wynik podaj w centymetrach.
Trasa na mapie będzie miała długość $10 \ \text{cm}$.
Aby obliczyć długość trasy na mapie, najpierw zamieniamy rzeczywistą odległość na centymetry.
Rzeczywista odległość: $d_{rz} = 100 \ \text{km}$.
Zamiana jednostek:\[100 \ \text{km} = 100 \cdot 1000 \ \text{m} = 100 \ 000 \ \text{m}\]\[100 \ 000 \ \text{m} = 100 \ 000 \cdot 100 \ \text{cm} = 10 \ 000 \ 000 \ \text{cm}\]Skala mapy to $1 : 1 \ 000 \ 000$. Oznacza to, że $1 \ \text{cm}$ na mapie odpowiada $1 \ 000 \ 000 \ \text{cm}$ w terenie.
Obliczamy długość trasy na mapie ($d_m$), dzieląc rzeczywistą odległość przez mianownik skali:\[d_m = \frac{10 \ 000 \ 000 \ \text{cm}}{1 \ 000 \ 000}\]\[d_m = 10 \ \text{cm}\]
Zadanie 2 (2 pkt)
Na mapie w skali $1:50\,000$ obszar leśny ma kształt prostokąta o wymiarach $3 \text{ cm}$ na $5 \text{ cm}$. Oblicz rzeczywistą powierzchnię tego lasu w hektarach. Przyjmij, że $1 \text{ hektar (ha)} = 10\,000 \text{ m}^2$.
Rzeczywista powierzchnia lasu wynosi $375 \text{ ha}$.
Skala mapy wynosi $1:50\,000$, co oznacza, że $1 \text{ cm}$ na mapie odpowiada $50\,000 \text{ cm}$ w rzeczywistości.
Obliczamy rzeczywiste wymiary prostokątnego obszaru leśnego.
Długość rzeczywista ($l_r$):\[l_r = 3 \text{ cm} \times 50\,000\]\[l_r = 150\,000 \text{ cm}\]Przeliczamy długość na metry:\[l_r = 150\,000 \text{ cm} \times \frac{1 \text{ m}}{100 \text{ cm}} = 1500 \text{ m}\]Szerokość rzeczywista ($w_r$):\[w_r = 5 \text{ cm} \times 50\,000\]\[w_r = 250\,000 \text{ cm}\]Przeliczamy szerokość na metry:\[w_r = 250\,000 \text{ cm} \times \frac{1 \text{ m}}{100 \text{ cm}} = 2500 \text{ m}\]Obliczamy rzeczywistą powierzchnię ($P_r$) lasu w metrach kwadratowych:\[P_r = l_r \times w_r\]\[P_r = 1500 \text{ m} \times 2500 \text{ m}\]\[P_r = 3\,750\,000 \text{ m}^2\]Teraz przeliczamy powierzchnię na hektary, wiedząc, że $1 \text{ ha} = 10\,000 \text{ m}^2$.\[P_r = \frac{3\,750\,000 \text{ m}^2}{10\,000 \text{ m}^2/\text{ha}}\]\[P_r = 375 \text{ ha}\]
Zadanie 3 (1 pkt)
Powierzchnia lasu na mapie w skali $1:100\,000$ wynosi $5\,\text{cm}^2$. Oblicz rzeczywistą powierzchnię tego lasu i podaj wynik w $\text{km}^2$.
Rzeczywista powierzchnia lasu wynosi $5\,\text{km}^2$.
Skala mapy $1:k$ oznacza, że $1\,\text{cm}$ na mapie odpowiada $k\,\text{cm}$ w rzeczywistości. W naszym przypadku $k = 100\,000$.
Jeśli skala liniowa wynosi $1:k$, to skala powierzchniowa wynosi $1:k^2$.
Obliczamy kwadrat skali liniowej:\[k^2 = (100\,000)^2 = (10^5)^2 = 10^{10}\]Powierzchnia rzeczywista ($P_R$) jest równa powierzchni na mapie ($P_M$) pomnożonej przez $k^2$:\[P_R = P_M \cdot k^2\]\[P_R = 5\,\text{cm}^2 \cdot 10^{10}\]\[P_R = 5 \cdot 10^{10}\,\text{cm}^2\]Teraz przeliczamy powierzchnię z $\text{cm}^2$ na $\text{km}^2$.
Wiemy, że $1\,\text{km} = 100\,000\,\text{cm} = 10^5\,\text{cm}$.
Zatem $1\,\text{km}^2 = (10^5\,\text{cm})^2 = 10^{10}\,\text{cm}^2$.
Podzielmy rzeczywistą powierzchnię w $\text{cm}^2$ przez współczynnik konwersji:\[P_R = \frac{5 \cdot 10^{10}\,\text{cm}^2}{10^{10}\,\text{cm}^2/\text{km}^2}\]\[P_R = 5\,\text{km}^2\]
Zadanie 4 (3 pkt)
Na zachód od Warszawy znajduje się Kampinoski Park Narodowy (KPN). Jego powierzchnia na mapie wykonanej w skali $1 : 200\,000$ wynosi w przybliżeniu $96 \text{ cm}^2$.
a) Wyznacz przybliżone pole powierzchni KPN. Wynik podaj w $\text{km}^2$.
b) Wiedząc, że powierzchnia rzeczywista KPN jest równa $38\,544 \text{ ha}$, oblicz względny błąd przybliżenia z punktu a) i wyraź go w procentach. Wynik tego błędu podaj w przybliżeniu dziesiętnym z dokładnością do $0.01\%$.
a) Przybliżone pole powierzchni KPN wynosi $384 \text{ km}^2$.
b) Błąd względny przybliżenia wynosi około $0.37\%$.
a) Obliczamy przybliżone pole powierzchni KPN.
Skala mapy wynosi $1 : 200\,000$. Skala liniowa $k = 200\,000$.
Skala pola powierzchni jest kwadratem skali liniowej, czyli $k^2$.\[k^2 = (200\,000)^2 = 40\,000\,000\,000 = 4 \cdot 10^{10}\]Powierzchnia parku na mapie wynosi $P_m = 96 \text{ cm}^2$. Obliczamy powierzchnię rzeczywistą $P_r$:\[P_r = P_m \cdot k^2 = 96 \text{ cm}^2 \cdot (200\,000)^2 = 96 \cdot 4 \cdot 10^{10} \text{ cm}^2 = 3.84 \cdot 10^{12} \text{ cm}^2\]Zamieniamy jednostki na kilometry kwadratowe, wiedząc, że $1 \text{ km}^2 = 10^{10} \text{ cm}^2$.\[P_r = \frac{3.84 \cdot 10^{12} \text{ cm}^2}{10^{10} \text{ cm}^2/\text{km}^2} = 384 \text{ km}^2\]b) Obliczamy błąd względny przybliżenia.
Powierzchnia obliczona (przybliżona) $P_p = 384 \text{ km}^2$.
Powierzchnia rzeczywista $P_{rz} = 38\,544 \text{ ha}$.
Ujednolicamy jednostki, wiedząc, że $1 \text{ km}^2 = 100 \text{ ha}$.\[P_{rz} = 38\,544 \text{ ha} = \frac{38\,544}{100} \text{ km}^2 = 385.44 \text{ km}^2\]Błąd bezwzględny:\[\Delta P = |P_{rz} - P_p| = |385.44 \text{ km}^2 - 384 \text{ km}^2| = 1.44 \text{ km}^2\]Błąd względny $\delta$:\[\delta = \frac{\Delta P}{P_{rz}} = \frac{1.44}{385.44} \approx 0.003736\]Wyrażamy błąd w procentach i zaokrąglamy do $0.01\%$.\[\delta\% = \delta \cdot 100\% \approx 0.3736\% \approx 0.37\%\]
Zadanie 5 (4 pkt)
Park Narodowy Tatrzański ma rzeczywistą powierzchnię $325.50 \text{ km}^2$.
a) Oblicz, jaką powierzchnię zajmowałby ten park na mapie wykonanej w skali $1 : 200\,000$. Wynik podaj w $\text{cm}^2$ z dokładnością do dwóch miejsc po przecinku.
b) Jeśli na innej mapie powierzchnia parku wynosi $8.1375 \text{ cm}^2$, jaka jest skala tej mapy? Podaj skalę w formacie $1 : S$.
a) Powierzchnia parku na mapie wynosi około $81.38 \text{ cm}^2$.
b) Skala mapy to $1 : 200\,000\sqrt{10}$, czyli w przybliżeniu $1 : 632\,456$.
a) Obliczamy powierzchnię parku na mapie. Rzeczywista powierzchnia parku ($A_R$): \[A_R = 325.50 \text{ km}^2\] Skala mapy ($k$): \[k = \frac{1}{200\,000}\] Przeliczamy rzeczywistą powierzchnię na $\text{cm}^2$: \[A_R = 325.50 \cdot 10^{10} \text{ cm}^2\] Powierzchnia na mapie ($A_M$) jest równa rzeczywistej powierzchni pomnożonej przez kwadrat skali: \[A_M = A_R \cdot k^2\] \[A_M = 325.50 \cdot 10^{10} \text{ cm}^2 \cdot \left(\frac{1}{200\,000}\right)^2\] \[A_M = 325.50 \cdot 10^{10} \text{ cm}^2 \cdot \frac{1}{(2 \cdot 10^5)^2}\] \[A_M = 325.50 \cdot 10^{10} \text{ cm}^2 \cdot \frac{1}{4 \cdot 10^{10}}\] \[A_M = \frac{325.50}{4} \text{ cm}^2\] \[A_M = 81.375 \text{ cm}^2\] Po zaokrągleniu do dwóch miejsc po przecinku: \[A_M \approx 81.38 \text{ cm}^2\] b) Obliczamy skalę mapy. Rzeczywista powierzchnia parku ($A_R$): \[A_R = 325.50 \text{ km}^2 = 325.50 \cdot 10^{10} \text{ cm}^2\] Powierzchnia parku na mapie ($A_M$): \[A_M = 8.1375 \text{ cm}^2\] Kwadrat skali ($k^2$) to stosunek powierzchni na mapie do powierzchni rzeczywistej: \[k^2 = \frac{A_M}{A_R}\] \[k^2 = \frac{8.1375 \text{ cm}^2}{325.50 \cdot 10^{10} \text{ cm}^2}\] \[k^2 = \frac{8.1375}{325.50 \cdot 10^{10}}\] \[k^2 = 0.025 \cdot 10^{-10}\] \[k^2 = 2.5 \cdot 10^{-12}\] Skala liniowa ($k$) to pierwiastek kwadratowy ze skali powierzchniowej: \[k = \sqrt{2.5 \cdot 10^{-12}}\] \[k = \sqrt{2.5} \cdot 10^{-6}\] Skala mapy w formacie $1 : S$ oznacza, że $S = 1/k$: \[S = \frac{1}{\sqrt{2.5} \cdot 10^{-6}}\] \[S = \frac{10^6}{\sqrt{2.5}}\] \[S = \frac{10^6}{\sqrt{25/10}}\] \[S = \frac{10^6}{5/\sqrt{10}}\] \[S = \frac{10^6 \cdot \sqrt{10}}{5}\] \[S = 200\,000 \sqrt{10}\] Przybliżona wartość $S$: \[S \approx 200\,000 \cdot 3.16227766\] \[S \approx 632\,455.53\] Zaokrąglając do najbliższej liczby całkowitej: \[S \approx 632\,456\]
Grupa B
Zadanie 1 (1 pkt)
Odległość w linii prostej między centrum Gdańska a centrum Gdyni wynosi około $25 \ \text{km}$. Oblicz, ile centymetrów będzie wynosić ta odległość na mapie turystycznej w skali $1 : 200 \ 000$.
Odległość na mapie będzie wynosić $12,5 \ \text{cm}$.
Zadanie 2 (2 pkt)
Na mapie w skali $1:20\,000$ obszar leśny ma kształt prostokąta o wymiarach $7 \text{ cm}$ na $2.5 \text{ cm}$. Oblicz rzeczywistą powierzchnię tego lasu w hektarach. Przyjmij, że $1 \text{ hektar (ha)} = 10\,000 \text{ m}^2$.
Rzeczywista powierzchnia lasu wynosi $70 \text{ ha}$.
Zadanie 3 (1 pkt)
Powierzchnia parku na mapie w skali $1:50\,000$ wynosi $8\,\text{cm}^2$. Oblicz rzeczywistą powierzchnię tego parku i podaj wynik w $\text{km}^2$.
Rzeczywista powierzchnia parku wynosi $2\,\text{km}^2$.
Zadanie 4 (3 pkt)
Na wschód od Hajnówki znajduje się Białowieski Park Narodowy (BPN). Jego powierzchnia na mapie wykonanej w skali $1 : 250\,000$ wynosi w przybliżeniu $17 \text{ cm}^2$.
a) Wyznacz przybliżone pole powierzchni BPN. Wynik podaj w $\text{km}^2$.
b) Wiedząc, że powierzchnia rzeczywista BPN jest równa $10\,517 \text{ ha}$, oblicz względny błąd przybliżenia z punktu a) i wyraź go w procentach. Wynik tego błędu podaj w przybliżeniu dziesiętnym z dokładnością do $0.01\%$.
a) Przybliżone pole powierzchni BPN wynosi $106.25 \text{ km}^2$.
b) Błąd względny przybliżenia wynosi około $1.03\%$.
Zadanie 5 (4 pkt)
Park Narodowy Pieniński ma rzeczywistą powierzchnię $250.88 \text{ km}^2$.
a) Oblicz, jaką powierzchnię zajmowałby ten park na mapie wykonanej w skali $1 : 300\,000$. Wynik podaj w $\text{cm}^2$ z dokładnością do dwóch miejsc po przecinku.
b) Jeśli na innej mapie powierzchnia parku wynosi $2.787555 \text{ cm}^2$, jaka jest skala tej mapy? Podaj skalę w formacie $1 : S$.
a) Powierzchnia parku na mapie wynosi około $27.88 \text{ cm}^2$.
b) Skala mapy to $1 : 300\,000\sqrt{10}$, czyli w przybliżeniu $1 : 948\,683$.
