Processing math: 100%

czwartek, 31 maja 2012

Twierdzenie o dwusiecznej kąta trójkąta

Twierdzenie
Dwusieczna kąta trójkąt dzieli jego bok na odcinki proporcjonalne do pozostałych boków trójkąta.

Założenie:   CD\   jest dwusieczną kąta \angle{C}.
Teza:   \frac{p}{q}=\frac{a}{b}.
Dowód.  Oznaczenia jak na rysunku. Poprowadźmy prostą {BE}\parallel{CD}.
|\angle{CBE}|=|\angle{BCD}|=\phi \wedge |\angle{CEB}|=|\angle{ACD}|=\phi, więc trójkąt BCE jest równoramienny i |EC|=|BC|=a. Na podstawie twierdzenia Talesa\frac{p}{q}=\frac{a}{b}.

Zadania
1. Mając dane długości boków  a,b,c  trójkąta ABC obliczyć długości odcinków na jakie dwusieczna kąta \angle{C} podzieliła bok AB.
2. Obliczyć długość odcinka jaki brzeg trójkąta ABC wyciął z dwusiecznej kąta \angle{C}, mając dane długości boków trójkąta a,b,c.
Rozwiązania
1. Niech szukane odcinki mają długości p,q. Na podstawie tw. o dwusiecznej kąta mamy \frac{p}{q}=\frac{a}{b} \wedge p+q=c. Rozwiązując układ równań otrzymamy p=\frac{ac}{a+b}\qquad q=\frac{bc}{a+b}.
2. Wskazówka.
Zastosować tw. cosinusów w \Delta ABC dla obliczenia cos\angle{A} oraz w  \Delta ADC.


Graniastosłupy - objętości - pola powierzchni

Oznaczenia:

P - pole podstawy
B - pole powierzchni bocznej
h - wysokość
S - pole powierzchni całkowitej
V - objętość


V=P\cdot h\qquad S=2P+B

Zadania
1. Przekątna sześcianu jest o dwa dłuższa od przekątnej jego ściany. Obliczyć objętość i pole powierzchni sześcianu.
2. Wszystkie ściany równoległościanu są rombami o boku a\ i kącie ostrym \alpha.\ Obliczyć objętość równoległościanu.
3. W graniastosłupie prawidłowym sześciokątnym krawędź podstawy jest równa a, zaś najdłuższa przekątna graniastosłupa jest cztery razy większa od najkrótszej przekątnej jego podstawy. Obliczyć objętość i pole powierzchni całkowitej graniastosłupa.
4. Podstawą graniastosłupa prostego jest równoległobok o bokach długości 2 i 4 oraz kącie ostrym \frac{\pi}{3}. Krótsza przekątna graniastosłupa jest nachylona do płaszczyzny podstawy pod kątem  \frac{\pi}{6}. Obliczyć objętość i pole powierzchni całkowitej graniastosłupa.

Rozwiązania
2. Oznaczenia jak na rysunku.


Z trójkąta ALA'\qquad |AL|=a\cdot cos\alpha,   z trójkąta AKL\qquad |AK|=\frac{|AL|}{cos\frac{ \alpha}{2}}=\frac{a\cdot cos\alpha}{cos\frac{ \alpha}{2}},  z trójkąta AKA'     h=\sqrt{a^2-|AK|^2}=\sqrt{a^2 -\frac{a^2\cdot cos^2\alpha}{cos^2\frac{\alpha}{2}}}=\frac{a}{cos\frac{ \alpha}{2}}\sqrt{cos^2\frac{\alpha}{2}-cos^2\alpha}.
Zatem  V=P \cdot h=a^2 sin\alpha\cdot\frac{a}{cos\frac{ \alpha}{2}}\sqrt{cos^2\frac{\alpha}{2}-cos^2\alpha}=2a^3sin\frac{\alpha}{2} \sqrt{sin\frac{3\alpha}{2}sin\frac{\alpha}{2}}.
S=6a^2sin\alpha.

4. Oznaczenia jak na rysunku.


W trójkącie ABD\qquad d^2= 16+4-16cos\frac{\pi}{3}=12,  więc d=2\sqrt{3}.
W trójkącie BDD'\qquad h=d\cdot tg\frac{\pi}{6}=2\sqrt{3}\cdot \frac{\sqrt{3}}{3}=2.
P=4\cdot2sin\frac{\pi}{3}=4\sqrt{3},\ B=(4+2+4+2)h=24.
V=P\cdot h=4\sqrt{3}\cdot 2=8\sqrt{3}\qquad S=2P+B=8\sqrt{3}+24.

poniedziałek, 28 maja 2012

Pola figur płaskich - wzory - zadania

Oznaczenia
a_1+a_2+...+a_n=2p \ -\ obwód
r\ - promień okręgu wpisanego
R\ - promień okręgu opisanego
P\ - pole

1. Wielokąt opisany na okręgu



  P=p\cdot r

 2. Trójkąt

 

P=\frac{1}{2}ah_a \\

P=\frac{1}{2}absin\gamma \\

P=\sqrt{p(p-a)(p-b)(p-c)} \\

P=\frac{abc}{4R} \\

P=2R^2 sin\alpha sin\beta sin\gamma

 

3. Równoległobok

 

  P=a\cdot h=absin\alpha

 

4. Romb

 

 

P=ah=\frac{1}{2}de=a^2sin\alpha

 

 5. Trapez

 

 

P=\frac{a+b}{2}\cdot h

 


Zadania

1. Środkowe dzielą trójkąt o polu P na sześć "małych" trójkątów.Obliczyć pola tych trójkątów.

2. Obliczyć stosunek wysokości trójkąta mając dane długości jego boków a=6,\ b=7,\ c=8.

3. Trójkąt o bokach długości a,b,c\ podzielono prostą równoległą do boku c\ na części o równych polach. Obliczyć długości boków każdej z tych części.

4. Obliczyć promień okręgu opisanego i pole trójkąta o bokach długości 2,3,4.

5. Dane są trzy różne proste równoległe. Odległość środkowej od skrajnych wynosi a\ i b. Wierzchołki trójkąta równobocznego leżą na tych trzech prostych.Obliczyć jego pole.


                                 
 Rys. do zadania nr 5.

Rozwiązania:
2. P= \frac{1}{2}ah_a= \frac{1}{2}bh_b= \frac{1}{2}ch_c=3h_a= \frac{7}{2}h_b=4h_c
h_a=\frac{1}{3}P,\ h_b=\frac{2}{7}P,\ h_c=\frac{1}{4}P
h_a:h_b:h_c=\frac{1}{3}:\frac{2}{7}:\frac{1}{4}=28:24:21.

3. Posłużmy się rysunkiem


\Delta_{KLC}\sim \Delta_{ABC} \wedge P_{KLC}=\frac{1}{2}P_{ABC}\Rightarrow \frac{P_{KLC}}{P_{ABC}}=k^2=\frac{1}{2}\Rightarrow k=\frac{\sqrt{2}}{2}
/stosunek pól figur podobnych równy jest kwadratowi skali ich podobieństwa/.
Części to trójkąt KLC\ o bokach x=c\frac{\sqrt{2}}{2},\ y=b\frac{\sqrt{2}}{2},\ z=a\frac{\sqrt{2}}{2}\ oraz trapez ABLK\ o bokach c, v=a-a\frac{\sqrt{2}}{2}, x=c\frac{\sqrt{2}}{2}, u=b-b\frac{\sqrt{2}}{2}.





piątek, 25 maja 2012

Suma miar kątów wewnętrznych, liczba przekątnych n - kąta

Suma miar kątów wewnętrznych n-kąta wypukłego

Jeżeli poprowadzimy z jednego z wierzchołków np. z A_1\ wszystkie przekątne, to n-kąt zostanie podzielony na (n - 2) trójkątów. Suma miar kątów wewnętrznych n-kąta jest równa sumie miar kątów wszystkich (n - 2) trójkątów zatem wynosi (n-2)\cdot 180^0.




Liczba przekątnych n-kąta wypukłego

 

Każda para spośród n wierzchołków n-kąta wyznacza przekątną lub bok n-kąta. Jest ich \frac{n(n-1)}{2}\ - liczba dwuelementowych kombinacji n-elementowego zbioru. N spośród nich, to boki. Ilość przekątnych wynosi \frac{n(n-1)}{2}-n=\frac{n(n-2)}{2}.\ Ostatecznie \frac{n(n-2)}{2}.

Zadania

1. Obliczyć sumę miar zewnętrznych
    a) trójkąta,
    b) czworokąta,
    c) n-kąta.
Rozwiązanie p. b)
Miary kątów wewnętrznych czworokąta ABCD\ są równe \alpha,\ \beta,\ \gamma,\ \delta\ a miary kątów zewnętrznych odpowiedno 180^0-\alpha,\ 180^0-\beta,\ 180^0-\gamma,\ 180^0-\delta.




 Suma miar wszystkich kątów zewnętrznych wynosi: 2(180^0-\alpha+180^0-\beta+180^0-\gamma+180^0-\delta)=2[720^0-(\alpha+\beta+\gamma+\delta)]= \   2(720^0-360^0)=720^0.

2. Ile  wierzchołków ma wielokąt, którego liczba przekątnych jest
    a) 5 razy
    b) k razy
większa od liczby jego boków.

środa, 23 maja 2012

Trójkąty - środkowe, symetralne, dwusieczne - zadania


Nierówność trójkąta


Liczby a,\ b,\ c\ są długościami boków pewnego trójkąta wtedy i tylko wtedy, gdy |a-b|<c<a+b.
Suma miar kątów wewnętrznych trójkąta


Prosta k\ tworzy z ramionami AC\ BC\ trójkąta kąty o mierze \alpha\ \beta\ (kąty naprzemianległe wewnętrzne). Stąd \alpha+\beta+\gamma=180^0 .

Środkową trójkąta nazywamy odcinek, którego końcami są: wierzchołek trójkąta i środek przeciwległego
 boku.


Twierdzenie
Środkowe trójkąta przecinają się w jednym punkcie. Dzieli on środkowe w stosunku \frac{1}{2}.\
Dowód części twierdzenia.
Niech punkty K\ i M\ będą środkami boków BC\ i AB\ trójkąta ABC,\ a punkt O\ punktem przecięcia tych środkowych.


Poprowadźmy prostą KN\ równoległą do CM.\ Proste te przecinają ramiona \angle{ABC},\ więc odcinki wyznaczone na ramionach kąta są proporcjonalne.  \frac{|NB|}{|NM|}=\frac{|KB|}{|KC|}=1\ zatem |NB|=|NM|.\ Te same proste przecinają również ramiona \angle{BAK}\ zatem  \frac{|OK|}{|OA|}=\frac{|MN|}{|MA|}=\frac{1}{2}.\
Aby wykazać, że punkt O\ jest punktem wspólnym trzech środkowych można posłużyć się rachunkiem wektorów.
Punkt przecięcia środkowych nazywamy środkiem ciężkości trójkąta.

Zadanie
Obliczyć długość środkowej trójkąta prostokątnego poprowadzonej z wierzchołka kąta prostego mając dane długości przyprostokątnych a\ i b.\


Zadanie
W trójkącie środkowe AK\ i BL\ są prostopadłe. Mając dane długości boków |BC|=a\ i |AC|=b\ obliczyć długość trzeciego boku.
Zadanie
Niech a\ ,b,\ c\ oznczają długości boków trójkąta, a  s_a,\ s_b,\ s_c\ długości środkowych poprowadzonych do tych boków. Wykazać, że \frac{3(a+b+c)}{4}<s_a+s_b+s_c<a+b+c.
 Dowód.
W oparciu o nierówność trójkąta (rys. 1.) mamy: 2s_c<a+b.\ Podobnie wykazujemy, że 2s_b<a+c\ i 2s_a<b+c.\ Dodając nierówności stronami i dzieląc przez 2 otrzymujemy: s_a+s_b+s_c<a+b+c.\  
   

                                        Rys. 1

 Drugą część nierówności wykażemy w oparciu o rys. 2.


                               
                                   Rys. 2

W trójkątach wyznaczonych przez punkty A,B,C\ i punkt przecięcia środkowych mamy:
a<\frac{2}{3}s_b+\frac{2}{3}s_c,\ b<\frac{2}{3}s_a+\frac{2}{3}s_c,\ c<\frac{2}{3}s_a+\frac{2}{3}s_b.\ Dodając nierówności stronami i mnożąc obie strony przez \frac{3}{4}\ otrzymamy tezę postawioną w zadaniu.


Twierdzenie
Symetralne boków trójkąta przecinają się w jednym punkcie. Jest on środkiem okręgu opisanego na tym trójkącie.


 Dowód.
Niech k,\ l\ m\ będą symetralnymi boków trójkąta jak na rysunku. Niech k\cap l=\{O\}\Rightarrow|OB|=|OC| \wedge|OA|=|OC| \Rightarrow|OA|=|OB| \Rightarrow O\in l.\
Tym samym punkty A,\ B,\ C\ są równo odległe od punktu O\ więc leżą na okręgu o środku O.

Twierdzenie
Dwusieczne kątów wewnętrznych trójkąta przecinają się w jednym punkcie. Jest on środkiem okręgu wpisanego w ten trójkąt




Wysokością trójkąta nazywamy odcinek, którego jednym końcem jest wierzchołek trójkąta a drugim prostokątny rzut tego wierzchołka na prostą zawierającą bok przeciwległy.


Twierdzenie
Proste zawierające wysokości trójkąta przecinają się w jednym punkcie. (punkt ten nazywamy ortocentrum trójkąta)


niedziela, 20 maja 2012

czworokąty i okręgi

Pomocne twierdzenia przy rozwiązywaniu zadań.

Twierdzenie o okręgu wpisanym w czworokąt.


                                     
                                             Rys. 1.

W czworokąt można wpisać okrąg wtedy i tylko wtedy, gdy sumy długości  przeciwległych boków czworokąta są równe.

Założenie: W czworokąt jest wpisany okrąg.
Teza: Sumy długości przeciwległych boków czworokąta są równe.
Dowód. Oznaczenia jak na rys. 1. |AB|+|CD|=p+q+m+n\ i |AD|+|BC|=p+q+m+n\ zatem
|AB|+|CD|=|AD|+|BC|.
Dowód twierdzenia odwrotnego pozostawiam czytelnikom.

Twierdzenie o okręgu opisanym na czworokącie.


                                     
                                                 Rys. 2.
   
Na czworokącie można opisać okrąg wtedy i tylko wtedy, gdy sumy miar przeciwległych kątów czworokąta są równe.

Założenie: Na czworokącie jest opisany okrąg.
Teza: Sumy miar przeciwległych kątów czworokąta są równe.
Dowód. Oznaczenia jak na rys. 2. |\angle{BAD}|=x\ i |\angle{BCD}|=y.\ Miary kątów środkowych opartych na tych samych łukach co kąty \angle{BAD}\ i \angle{BCD}\   są dwukrotnie większe i wynoszą odpowiednio 2x\ i 2y.\    |\angle{BAD}|+|\angle{BCD}|=x+y=\frac{1}{2}(2x+2y)=\frac{1}{2}\cdot 360^0=180^0,\ co kończy dowód.
Dowód twierdzenia odwrotnego pozostawiam czytelnikom.


Twierdzenie Ptolemeusza




W czworokącie wpisanym w okrąg iloczyn długości przekątnych jest równy sumie iloczynów długości przeciwległych boków.
|AC|\cdot|BD|=|AB|\cdot|CD|+|BC|\cdot|AD|.  \\

                                                                                                                                            
Zadanie
Przeciwległe boki czworokąta wpisanego w okrąg leżą na przecinających się prostych. Proste przecinają się pod kątami \alpha\ i  \beta.\ Obliczyć miary kątów czworokąta.




Rozwiązanie. Oznaczenia jak na rysunku. Miary kątów wewnętrznych czworokąta przy wierzchołkach A,B,C,D,\  to |\angle{A}|,|\angle{B}|,|\angle{C}|,|\angle{D}|.\ Ponieważ czworokąt ABCD\ jest wpisany w okrąg więc|\angle{A}|+|\angle{C}|=|\angle{B}|+|\angle{D}|=180^0.\
W trójkątach ADL\ i CDK\ mamy: |\angle{A}|+|\angle{D}|+\beta=180^0\
 i |\angle{C}|+|\angle{D}|+\alpha=180^0\ .  Dodając stronami otrzymamy:   |\angle{D}|=90^0-\frac{\alpha+\beta}{2}\ i dalej |\angle{B}|=90^0+\frac{\alpha+\beta}{2},\ |\angle{A}|=90^0+\frac{\alpha-\beta}{2},\ |\angle{C}|=90^0-\frac{\alpha-\beta}{2}.

Zadanie
Wykaż, że jeżeli dwusieczne wewnętrznych kątów czworokąta przecinają się w czterech punktach, to na czworokącie wyznaczonym przez te punkty można opisać okrąg.
Rozwiązanie.



W czworokącie ABCD\ suma miar kątów wewnętrznych wynosi 360^0,\ zatem
2\alpha+2\beta+2\gamma+2\delta=360^0,\ stąd \alpha+\beta+\gamma+\delta=180^0.
Policzmy sumę miar przeciwległych kątów czworokąta KLMN:\ \phi+\omega=180^0-(\alpha+\beta)+180^0-(\gamma+\delta)=360^0-180^0=180^0,\ zatem na czworokącie KLMN\ można opisać okrąg.






piątek, 18 maja 2012

Równoległoboki - własności - zadania

Równoległobokiem nazywamy czworokąt, który ma dwie pary boków równoległych.

Zadanie 1.
Oblicz pole równoległoboku mając dane długości jego przekątnych oraz kąt między nimi zawarty.
Rozwiązanie.
Niech w równoległoboku ABCD\ przekątne mają długości d\ oraz e\ i kąt między nimi |\angle{BOC}|=\alpha.\ Poprowadźmy proste równoległe do przekątnych równoległoboku przechodzące przez jego wierzchołki. Otrzymamy równoległobok KLMN\ o bokach długości d,\ e i kącie \angle{KNM}|=\alpha i polu dwukrotnie większym od pola równoległoboku (KLMN składa się z ośmiu przystających trójkątów).


P_{ABCD}=\frac{1}{2}P_{KLMN}=\frac{1}{2}de\cdot\sin\alpha.

Zadanie 2.
Oblicz pole równoległoboku mając dane długości jego przekątnych oraz kąt ostry równoległoboku.
Rozwiązanie.
Niech przekątne mają długości d\ oraz e\ a kąt ostry |\angle{BAD}|=\alpha.


Z twierdzenia cosinusów e^2=a^2+b^2-2ab\cos\alpha\ oraz d^2=a^2+b^2+2ab\cos\alpha\ Stąd

d^2-e^2=4ab\cos\alpha=\frac{4ab\sin\alpha\cos\alpha}{\sin\alpha}\ i ab\sin\alpha=\frac{e^2-d^2}{4ctg\alpha}.\ Ostatecznie P=\frac{1}{4}(d^2-e^2) tg\alpha.


Zadanie 3.
Dwusieczne kątów równoległoboku przecinają się w czterech punktach. Wykaż, że są to wierzchołki prostokąta.
Rozwiązanie.
Niech półproste AL,\ BN,\ CN,\ DL\ będą dwusiecznymi kątów równoległoboku przy wierzchołkach A,B,C,D,\ (rys. 3). Punkty K,L,M,N,\ to punkty przecięcia wymienionych dwusiecznych.


Niech miary kątów równoległoboku przy wierzchołkach A i B będą równe \alpha\ i \beta.
Oczywiście \alpha+\beta=180^0.\ |\angle{AKB}|=180^0-(\frac{\alpha}{2}+\frac{\beta}{2})=180^0-90^0=90^0.\  Analogicznie wykazujemy, że pozostałe kąty czworokąta KLMN są proste. Czworokąt, którego wszystkie kąty są proste jest prostokątem.

Zadanie 4.
Dane są boki równoległoboku a,\ b\ oraz kąt między nimi zawarty 30^0.\ Oblicz pole czworokąta, którego wierzchołkami są punkty przecięcia dwusiecznych kątów tego równoległoboku.

Zadanie 5.
Wykaż, że w równoległoboku suma kwadratów długości jego przekątnych jest równa sumie kwadratów długości wszystkich jego boków.

wtorek, 15 maja 2012

Trapezy - własności - zadania

Trapezem nazywamy czworokąt, który ma parę boków równoległych. Te boki nazywamy podstawami.

Zadanie 1.
Mając dane długości podstaw a \ i b \ trapezu oblicz długość odcinka, którego końcami są środki ramion tego trapezu.




 Rozwiązanie.
Niech |AB|=a, \  |CD|=b, \ |KL|=s, \   \wedge\ K, \ L są środkami AD \ i BC \ .
\overrightarrow{KL}=\overrightarrow{KD}+\overrightarrow{DC}+\overrightarrow{CL} \\ \overrightarrow{KL}=\overrightarrow{KA}+\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{BL} \\ 2\overrightarrow{KL}=\overrightarrow{0}+\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{DC}+ \overrightarrow{0}\\ \overrightarrow{KL}=\frac{1}{2}(\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{DC}),\\    
/\overrightarrow{AB},\  \overrightarrow{DC}\ są równoległe i mają zwroty zgodne/
Wnioski:  {KL} \parallel {AB} \ i s=\frac{a+b}{2} .  /średnia arytmetyczna/

Zadanie 2.
Dane są długości podstaw trapezu |AB|=a,\ |CD|=b. \ Przekątne trapezu przecinają się w punkcie O.\
Odcinek KL \ jest równoległy do pdstaw i przechodzi przez punkt O. \ Końce odcinka należą do ramion trapezu.
 a) Wykazać, że |KO|=|LO|. \\
 b) Obliczyć długość KL .




Rozwiązanie.
Niech |KO|=x,\ |LO|=y,\ |KL|=s.\ Z podobieństwa trójkątów KOD \ i ABD \ (kk)
\frac{x}{a}=\frac{|OD|}{|OD|+|OB|}=\frac{1}{1+\frac{|OB|}{|OD|}} =\frac{1}{1+\frac{a}{b}}=\frac{b}{a+b}\ \Rightarrow x=\frac{ab}{a+b} .\
Z podobieństwa trójkątów LOC \ i BAC \
\frac{y}{a}=\frac{|OC|}{|OA|+|OC|}=\frac{1}{\frac{|OA|}{|OC|}+1}=\frac{1}{\frac{a}{b}+1}=\frac{b}{a+b} \Rightarrow y=\frac{ab}{a+b} .\
Wnioski:
 a) x=y,
 b) |KL|=s=x+y   s=\frac{2ab}{a+b}.  /średnia harmoniczna/


Zadanie 3.




Przekątne dzielą trapez na cztery trójkąty o polach P_1,\ P_2,\ S_1,\ S_2.\ Oznaczenia jak na rys. 3.
 a) Wykazać, że S_1=S_2.
 b) Mając dane P_1,\ P_2\ obliczyć pole trapezu P.
 c) Znając stosunek podstaw k=\frac{a}{b}\ i pole trapezu P\ obliczyć P_1,\ P_2,\ S=S_1=S_2.

Rozwiązanie.
Niech |\angle{AOB}|=\alpha.\ Zauważmy, że |\angle{AOD}|=180^0-\alpha\ i  sin(180^0-\alpha)=sin \alpha.
 a)  P_{ABD}=P_{ABC}    /wspólna podstawa i równe wysokości/
P_1+S_1=P_1+S_2
S_1=S_2.
 b) Ponieważ S^2=S_1S_2=(\frac{1}{2}ps\cdot sin\alpha)(\frac{1}{2}qr\cdot sin\alpha)=(\frac{1}{2}pq\cdot sin\alpha)(\frac{1}{2}rs\cdot sin\alpha)=P_1P_2, więc S=\sqrt{P_1P_2}.
P_{ABCD}=P_1+S_1+S_2+P_2=P_1+2\sqrt{P_1P_2}+P_2=(\sqrt{P_1}+\sqrt{P_2})^2.
 c) Trójkąty AOB\ i AOD\ mają wspólną wysokość a stosunek ich podstaw jest równy \frac{q}{s}=k\ stąd \frac{P_1}{S}=k\ czyli P_1=k \cdot S.
Podobnie z parą trójkątów AOD\ i COD.\ Otrzymujemy S=k\cdot P_2\ i P_2=\frac{1}{k}\cdot S.\
Zatem P=P_1+2S+P_2=k \cdot S+2S+\frac{1}{k}\cdot S=\frac{S\cdot(k^2+2k+1)}{k}=S\cdot\frac{(k+1)^2}{k}. OstatecznieS=\frac{k}{(k+1)^2}\cdot P\ P_1=\frac{k^2}{(k+1)^2}\cdot P\ P_2=\frac{1}{(k+1)^2}\cdot P.

Zadanie 4.

 
       Rys. 4.


Mając dane długości podstaw trapezu obliczyć długość odcinka łączącego środki jego przekątnych. Oznaczenia jak na rys. 4 (a\geq b).

Rozwiązanie.
\overrightarrow{KL}=\overrightarrow{KC}+\overrightarrow{CD}+\overrightarrow{DL}
\overrightarrow{KL}=\overrightarrow{KA}+\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{BL}

2\overrightarrow{KL}=\overrightarrow{0}+\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{CD}+\overrightarrow{0}
/Wektory \overrightarrow{AB}, \overrightarrow{CD}\ są równoległe i mają zwroty przeciwne/
Wniski: KL\parallel AB\  i s=\frac{a-b}{2}.

środa, 9 maja 2012

Egzamin maturalny z matematyki maj 2012 poz. rozsz.

Zadanie 1. (4 pkt)
Wyznacz cztery kolejne liczby całkowite takie, że największa z nich jest równa sumie kwadratów trzech pozostałych.

Zadanie 2. (4 pkt)
Rozwiąż nierówność  x^4+x^2 \geq2x.

Zadanie 3. (4 pkt)
Rozwiąż równanie  cos2x+2=3cosx.

Zadanie 4. (6 pkt)
Oblicz wszystkie wartości parametru m,\ dla których równanie  x^2-(m+2)x+m+4=0\ ma dwa różne pierwiastki rzeczywiste  x_1,\ x_2\ takie, że  x_1^4+x_2^4=4m^3+6m^2-32m+12.

Zadanie 5. (6 pkt)
Trzy liczby tworzą ciąg geometryczny. Jeżeli do drugiej liczby dodamy 8, to ciąg ten zmieni się w arytmetyczny. Jeżeli zaś do ostatniej liczby nowego ciągu arytmetycznego dodamy 64, to tak otrzymany ciąg będzie znów geometryczny. Znajdź te liczby. Uwzględnij wszystkie możliwości.

Zadanie 6 (6 pkt)
W układzie współrzędnych rozważamy wszystkie punkty P\ postaci: P=(\frac{1}{2}m+\frac{5}{2},m),\ gdzie m \in<-1,7>. Oblicz najmniejszą i największą wartość  |PQ|^2,\ gdzie  Q=(\frac{55}{2},0).

Zadanie 7 (3 pkt)
Udowodnij, że jeżeli  a+b \geq 0,\ to prawdziwa jest nierówność  a^3+b^3 \geq a^2b+ab^2.

Zadanie 8 (4 pkt)
Oblicz, ile jest liczb naturalnych ośmiocyfrowych takich, że iloczyn cyfr w ich zapisie dziesiętnym jest równy 12.

Zadanie 9 (5 pkt)
Dany jest prostokąt ABCD,\ w którym |AB|=a,\ |BC|=b,\    i \   a>b.\ Odcinek AE\   jest wysokością trójkąta DAB\ opuszczoną na jego bok BD.\ Wyraź pole trójkąta AED\ za pomocą a \ i   b.

Zadanie 10. (5 pkt)
Podstawą ostrosłupa ABCS\ jest trójkąt równoramienny ABC.\ Krawędź AS\ jest wysokością osrosłupa oraz |AS|=8 \sqrt{210},\ |BS|=118,\ |CS|=131.\ Oblicz objętość tego ostrosłupa.

Zadanie 11. (3 pkt)
Zdarzenia losowe  A, \ B\ są zawarte w \Omega \ oraz P(A \cap B')=0,7 \ (A' oznacza zdarzenie przeciwne do zdarzenia A, B' oznacza zdarzenie przeciwne do zdarzenia B). Wykaż, że P(A' \cap B) \leq 0,3.

Odpowiedzi:

1.    - 1, 0, 1, 2

2.  x \in (- \infty,0> \cup <1, \infty)

3.   x=- \frac{\pi}{3}+2k \pi \  \vee x=\frac{\pi}{3}+2k \pi \  \vee x=2k \pi,\ k \in C

4.   m = -\sqrt{14}, \vee m= \sqrt{14}

5.    (11 \frac{1}{9},-2 \frac{2}{9},\frac{4}{9}) \ lub \ (36,12,4)

6.  min = \frac{2045}{4} ,      max = \frac{2605}{4}

7.  Dowód

8.  280

9.   P=\frac{ab^3}{2a^2+2b^2}

10.   V=1760 \sqrt{210}

11.Dowód

Rozwiązania niektórych zadań:

1. Można przyjąć, że szukane liczby to
  n-1,\ n,\ n+1,\ n+2,\ n \in C\ \\ (n-1)^2+n^2+(n+1)^2=n+2 \\ n^2-2n+1+n^2+n^2+2n+1=n+2 \\ 3n^2-n=0 \\ n(3n-1)=0 \\ n=0\ \vee \ n=\frac{1}{3} \not \in C.
Szukane liczby:  -1,\ 0, 1,\ 2.

5. Szukane liczby oznaczmy: x,\ y,\ z.\ Można przyjąć, że x=a-r,\ y=a-8,\ z=a+r\
wówczas liczby x,\ y+8,\ z\ utworzą ciąg arytmetyczny, natomiast ciągi (a-r,a-8,a+r)\ oraz (a-r,a,a+r+64)\ będą ciągami geometrycznymi. Zatem
(a-8)^2=a^2-r^2\ \wedge\    a^2=(a-r)(a+r+64).\  Stąd 3r^2-64r+256=0,\
(r_1=\frac{16}{3} \wedge a_1=\frac{52}{9}) \vee (r_2=16 \wedge a_2=20).
Odp. (\frac{4}{9},\ -\frac{20}{9},\ \frac{100}{9})\ lub (4,\ 12,\ 36).

6. P=(\frac{1}{2}m+\frac{5}{2}, m)=(x, y) \\ \left\{\begin{array}{cc} \frac{1}{2}m+\frac{5}{2}=x \\ m=y \end{array}\right.\Rightarrow y=2x-5,\ x\in<2,\ 6>.
Zbiór punktów P\ to odcinek AB\ , gdzie A=(2, -1),\ B=(6,\ 7).


Ponieważ prosta prostopadła do AB\ przechodząca przez punkt Q\ przecina prostą k\ poza odcinkiem AB\ co wynika z obliczeń: pr.QQ':y=-\frac{1}{2}(x-\frac{55}{2}).
\left\{\begin{array}{cc}- \frac{1}{2}x+\frac{55}{4}=y \\ y=2x-5 \end{array}\right. \Rightarrow x=\frac{15}{2}\notin<2,\ 6> więc szukane wielkości to:
max = |AQ|^2=\frac{2605}{4} \\
min = |BQ|^2= \frac{2045}{4}.


7.  a+b \geq 0 \wedge (a-b)^2 \geq 0 \Rightarrow (a+b)(a-b)^2 \geq 0 \Rightarrow (a+b)(a^2-2ab+b^2) \geq 0 \Rightarrow \\ a^3-2a^2b+ab^2+a^2b-2ab^2+b^3 \geq 0 \Rightarrow a^3+b^3 \geq a^2b+ab^2.

9. \Delta AED \sim \Delta BAD w  skali  k= \frac{b}{ \sqrt{a^2+b^2}}  /stosunek przeciwprostokątnych/ 
 P_{AED}=k^2 \cdot P_{BAD}=(\frac{b}{\sqrt{a^2+b^2}})^2 \cdot \frac{1}{2}ab=\frac{ab^3}{2a^2+2b^2}.  

11.(A \cap B') \cap (A' \cap B)=\emptyset  \wedge \ ((A \cap B') \cup (A' \cap B)) \subset A \cup B
P(A \cap B')+P(A' \cap B) \leq P(A \cup B) \leq 1,  
P(A' \cap B) \leq 1-0,7=0,3.


wtorek, 8 maja 2012

Egzamin maturalny z matematyki 2012 poz. podst.





Odpowiedzi:
1.-----A,  2.-----B,  3.-----A,  4.-----B,  5.-----B,  6.-----C,  7.-----A,  8.-----A,  9.-----C,
10. -----D,  11.-----B,  12.-----B,  13.-----D,  14.-----D, 15.-----B, 16.-----C,  17.-----C, 
18.-----B, 19.-----B,  20.-----A,  21.-----A,  22.-----A,  23.-----B,  24.-----C,  25.-----D.
26. x \in(-\infty,-5) \cup (-3,+ \infty)\ ,  27. Uzasadn.,  28. - 3,  29. y=0,5x+6,\ 30. Uzasadn.,
31. P(A)=\frac{17}{49},    32. x=14,\ y=126,\ z=378,\  33. V=\frac{32 \sqrt{3}}{3},\    34. t = 2,5h.
                                                                

Próbna matura z Operonem 2012 - matematyka

Zadanie 1. (4 pkt)
Znajdź ujemne pierwiastki równania ||2x-1|-2|=4.

Zadanie 2. (4 pkt)
Prostokąt o bokach długości a, b\ jest podobny do prostokąta o bokach długości a+5, b+5.\ Wykaż, że te prostokąty są kwadratami.

Zadanie 3. (5 pkt)
Dla jakich x\ liczby  \frac{1}{2tgx},\ cosx,\ sinx\ w podanej kolejności są kolejnymi wyrazami ciągu geometrycznego?

Zadanie 4. (4 pkt)
Wykaż, że dla dowolnej liczby a>0\ zachodzi nierówność
log^2(\pi \cdot a)+log^2(\pi+a) \geq \frac{2}{log_{\pi+a}10}-log_\pi \pi.\

Zadanie 5. (5 pkt)
Wierzchołki trójkąta równobocznego ABC\ leżą na paraboli, będącej wykresem funkcji f(x)=x^2-6x. Punkt C\ leży w wierzchołku paraboli. Znajdź współrzędne jednego z pozostałych wierzchołków trójkąta.

Zadanie 6. (4 pkt)
W graniastosłupie prawidłowym czworokątnym długość krawędzi podstawy jest równa 2a.\ Miara kąta między przekątną podstawy a przekątną ściany bocznej wychodzącą  z tego samego wierzchołka jest równa \alpha.\ Oblicz objętość graniastosłupa.

Zadanie 7. (5 pkt)
W konkursie Jaka to piosenka? uczestnik zna 12 spośród przygotowanych 20 piosenek. Prowadzący przedstawia mu 4 piosenki. Uczestnik musi odgadnąć tytuł co najmniej jednej piosenki, aby przejść do dalszego etapu konkursu. Oblicz prawdopodobieństwo, że uczestnik przejdzie do dalszego etapu konkursu. Wynik podaj z dokładnością do 0,01.

Zadanie 8. (4 pkt)
Oblicz, dla jakich wartości parametru k\ punkt przecięcia prostych o równaniach y=-x,\ y=x+k\ należy do koła o nierówności (x+1)^2+(y+1)^2 \leq10.

Zadanie 9. (6 pkt)
Wiadomo, że pierwiastkami wielomianu W(x)=x^3+ax^2+bx+6\ są liczby -1\ i 2.
Rozwiąż nierówność W(x)>0.

Zadanie 10. (5 pkt)
Wyznacz wszystkie wartości parametru m\ , dla których równanie (m-1)x^2+2(m+1)x+4=0\ ma jedno rozwiązanie.

Zadanie 11. (4 pkt)
W trójkącie o polu \frac{1}{4}ab\ dwa boki mają długości a\ i b.\ Znajdź długość trzeciego boku.

Odpowiedzi:
 1. x = - 2,5
 2. Dowód
 3. x=\frac{\pi}{3}+2k \pi \vee x=- \frac{\pi}{3}+2k \pi\ ,k \in C
 4. Dowód
 5. A=(3+\sqrt{3},-6) ,\  B=(3- \sqrt{3},-6)
 6. V=4 \sqrt{2}a^3 \sqrt{tg^2 \alpha-1}
 7. P(A)=0,9855...\approx 0,99
 8. k \in <-4,4>
 9. x \in (-1,2) \cup (3,+\infty)
10. m=1 \vee m=5
11. c=\sqrt{a^2+b^2-ab \sqrt{3}} \vee c=\sqrt{a^2+b^2+ab \sqrt{3}}.