dysleksja

Miejsce

na naklejkę

z kodem szkoły

MMA-R1_1P-072

EGZAMIN MATURALNY

Z MATEMATYKI

POZIOM ROZSZERZONY

Czas pracy 180 minut

MAJ

ROK 2007

Instrukcja dla zdającego

1. Sprawdź, czy arkusz egzaminacyjny zawiera 15

stron

(zadania 1 – 11). Ewentualny brak zgłoś przewodniczącemu

zespołu nadzorującego egzamin.

2. Rozwiązania zadań i odpowiedzi zamieść w miejscu na to

przeznaczonym.

3. W rozwiązaniach zadań przedstaw tok rozumowania

prowadzący do ostatecznego wyniku.

4. Pisz czytelnie. Używaj długopisu/pióra tylko z czarnym

tuszem/atramentem.

5. Nie

używaj korektora, a błędne zapisy przekreśl.

6. Pamiętaj, że zapisy w brudnopisie nie podlegają ocenie.

7. Obok

każdego zadania podana jest maksymalna liczba punktów,

którą możesz uzyskać za jego poprawne rozwiązanie.

8. Możesz korzystać z zestawu wzorów matematycznych, cyrkla

i linijki oraz kalkulatora.

9. Wypełnij tę część karty odpowiedzi, którą koduje zdający.

Nie wpisuj żadnych znaków w części przeznaczonej dla

egzaminatora.

10. Na karcie odpowiedzi wpisz swoją datę urodzenia i PESEL.

Za rozwiązanie

Zamaluj

pola odpowiadające cyfrom numeru PESEL. Błędne

wszystkich zadań

można otrzymać

zaznaczenie otocz kółkiem

i zaznacz właściwe.

łącznie

Ż

50 punktów

yczymy powodzenia!

Wypełnia zdający przed

rozpoczęciem pracy

KOD

PESEL ZDAJĄCEGO

ZDAJĄCEGO

2

Egzamin maturalny z matematyki

Poziom rozszerzony

Zadanie 1. (5 pkt)

Dana jest funkcja f ( x) = x −1 − x + 2 dla x ∈ R .

a) Wyznacz zbiór wartości funkcji f dla x ∈ (−∞, 2

− ) .

b) Naszkicuj wykres tej funkcji.

c) Podaj jej miejsca zerowe.

d) Wyznacz wszystkie wartości parametru m, dla których równanie f ( x) = m nie ma rozwiązania.

a) Niech

x ∈(−∞, 2

− ) , wtedy:

x −1 < 0 , czyli x −1 = −( x − ) 1 oraz

x + 2 < 0 , czyli x + 2 = −( x + 2) .

Zatem dla x ∈(−∞, 2

− ) otrzymuję:

f ( x) = −( x − )

1 − (−( x + 2)) = − x +1+ x + 2 = 3.

Funkcja f dla x ∈(−∞, 2

− ) jest funkcją stałą, a jej zbiorem wartości jest

zbiór { }

3 .

b) Po zastosowaniu definicji wartości bezwzględnej funkcję f zapisuję w następującej postaci:

⎧

3

dla x ∈(−∞,−2)

⎪

f ( x) = ⎨

2

− x −1 dla x∈ 2

− , )

1

⎪

3

−

dla x ∈ 1,∞

⎪

)

⎩

Egzamin maturalny z matematyki

3

Poziom rozszerzony

Szkicuję wykres funkcji f.

y

3

-2

1

x

-1

-3

Funkcja ma jedno miejsce zerowe w przedziale ( 2,

− )

1 (co widać na

sporządzonym wykresie).

Miejsce zerowe funkcji f wyznaczam, korzystając z jej wzoru w tym przedziale:

−

1

2 x −1 = 0 , stąd x = −

.

0

2

c) Równanie f ( x) = m nie ma rozwiązań, gdy prosta o równaniu y = m nie przecina wykresu funkcji f, czyli dla m < 3

− lub m > 3 .

4

Egzamin maturalny z matematyki

Poziom rozszerzony

Zadanie 2. ( 5 pkt)

Rozwiąż nierówność: log ( 2

x −1 + log

5 − x > log

3 x +1 .

1

)

1 (

)

1 ( (

))

3

3

3

Wyznaczam dziedzinę nierówności logarytmicznej:

2

x −1 > 0 ∧ 5 − x > 0 ∧ x + 1 > 0 .

Rozwiązania tych nierówności zaznaczam na osi liczbowej:

x

–1 0 1

5

Dziedziną danej nierówności jest przedział (1,5) .

Korzystam ze wzoru na sumę logarytmów i otrzymuję nierówność równoważną: log ⎡⎣( 2

x −1 5 − x ⎤ > log

3 x + 1

1

)(

)

1 (

(

))

⎦

.

3

3

1

Funkcja logarytmiczna przy podstawie jest malejąca, więc po opuszczeniu 3

logarytmów i zmianie zwrotu nierówności otrzymuję nierówność równoważną: ( 2 x − )1(5− x)<3( x + )1.

Przedstawiam ją w postaci iloczynowej:

( x − )

1 ( x + )

1 (5 − x) < 3( x + )

1

( x − )

1 ( x + )

1 (5 − x) − 3( x + )

1 < 0

( x + )1⎡⎣( x − )1(5− x)−3⎤ < 0

⎦

( x + )( 2

1 − x + 6 x − 8) < 0

−( x + )

1 ( x − 2)( x − 4) < 0

Rozwiązaniem nierówności jest suma przedziałów ( 1

− , 2) ∪ (4, ∞) .

Rozwiązaniem nierówności logarytmicznej jest część wspólna otrzymanego zbioru i dziedziny: (1 , 2) ∪ (4 , 5) .

Egzamin maturalny z matematyki

5

Poziom rozszerzony

Zadanie 3. ( 5 pkt)

Kapsuła lądownika ma kształt stożka zakończonego w podstawie półkulą o tym samym promieniu co promień podstawy stożka. Wysokość stożka jest o 1 m większa niż promień 2

półkuli. Objętość stożka stanowi

objętości całej kapsuły. Oblicz objętość kapsuły

3

lądownika.

Sporządzam pomocniczy rysunek:

h

r

Zapisuję zależność miedzy długością promienia stożka i jego wysokością: h = r + 1.

Objętość V kapsuły zapisuję jako sumę objętości stożka i półkuli: 1

2

1

2

1

2

3

V = π r ⋅ h + π r =

2

π r ⋅( r + )

3

1 +

π r stąd

3

2

V = π r + π r .

3

3

3

3

3

Zależność między objętością V stożka i objętością V kapsuły wynikającą S

z treści zadania ma postać:

2

V = V , stąd

S

3

1

2 ⎛

1

⎞

2

π r ⋅( r + )

3

2

1 =

π r + π r

⎜

⎟

3

3 ⎝

3

⎠

1

2

1

2

π r ( r )

2

1

π ⎛

⎞

+ =

r

r +

⎜

⎟

3

3

⎝

3 ⎠

⎛

1 ⎞

r + 1 = 2 r +

⎜

⎟

⎝

3 ⎠

1

r =

.

3

2π

Obliczam objętości V kapsuły lądownika:

3

V =

m .

27

6

Egzamin maturalny z matematyki

Poziom rozszerzony

Zadanie 4. ( 3 pkt)

3

Dany jest trójkąt o bokach długości 1,

, 2. Oblicz cosinus i sinus kąta leżącego naprzeciw

2

najkrótszego boku tego trójkąta.

Wykonuję rysunek pomocniczy, na którym zaznaczam poszukiwany kąt: 3

1

2

α

2

Wykorzystuję twierdzenie cosinusów do zapisania równania: 2

( )2 ⎛ 3 ⎞

3

2

1

=

+ 2 − 2 ⋅ ⋅ 2 ⋅ cos

⎜ ⎟

α i obliczam wartość cosinusa kąta α :

⎝ 2 ⎠

2

7

cosα =

.

8

Wartość funkcji sinus kąta α wyznaczam z tożsamości trygonometrycznej 2

2

sin α + cos α = 1.

2

7

15

2

sin α

⎛ ⎞

+

=1

⎜ ⎟

,

2

sin α =

.

⎝ 8 ⎠

64

Kąt α jest kątem ostrym, więc sinα

15

=

.

8

Egzamin maturalny z matematyki

7

Poziom rozszerzony

Zadanie 5. ( 7 pkt)

Wierzchołki trójkąta równobocznego ABC są punktami paraboli 2

y = − x + 6 x . Punkt C jest jej wierzchołkiem, a bok AB jest równoległy do osi O x. Sporządź rysunek w układzie współrzędnych i wyznacz współrzędne wierzchołków tego trójkąta.

Aby sporządzić rysunek wyznaczam współrzędne wierzchołka danej paraboli: y = − x + x = −( x − )2

2

6

3

+ 9 , więc wierzchołek paraboli ma współrzędne (3,9) .

Wykonuję rysunek ilustrujący treść zadania:

y

C

9

A 600

B

600

x

0

3

6

Trójkąt ABC jest równoboczny, więc kąt BAC ma miarę 60D . Współczynnik kierunkowy prostej przechodzącej przez punkty A i C jest więc równy tg 60D = 3 .

Wyznaczam równanie prostej AC:

prosta y = 3 x + b przechodzi przez punkt C = (3,9) , więc współczynnik b jest równy b = 3

− 3 + 9 .

Prosta AC ma równanie: y = 3 x − 3 3 + 9 .

8

Egzamin maturalny z matematyki

Poziom rozszerzony

Aby wyznaczyć współrzędne punktu A rozwiązuję układ równań:

⎧⎪ y = 3 x − 3 3 + 9

⎨

2

⎪⎩ y = − x + 6 x

Po dokonaniu podstawienia

2

y = − x + 6 x otrzymuję równanie

2

3 x − 3 3 + 9 = − x + 6 x , które po uporządkowaniu przyjmuje postać: 2

x + x ( 3 − 6) + 9 − 3 3 = 0.

Rozwiązaniem równania są liczby: x = 3 , x = 3 − 3 .

1

2

Współrzędne punktów przecięcia prostej AC z parabolą 2

y = − x + 6 x są więc

następujące: (3 − 3,6) oraz (3,9) .

Punkt (3,9) jest wierzchołkiem paraboli, więc punkt A ma współrzędne (3− 3,6).

Współrzędne punktu B wyznaczam wykorzystując fakt, iż osią symetrii paraboli 2

y = − x + 6 x jest prosta x = 3 . Punkt B jest więc obrazem punktu A w symetrii

względem tej prostej, czyli B = (3 + 3,6) .

Egzamin maturalny z matematyki

9

Poziom rozszerzony

Zadanie 6. ( 4 pkt)

Niech A, B będą zdarzeniami o prawdopodobieństwach P ( A) i P ( B) . Wykaż, że jeżeli P ( A) = 0,85 i P ( B) = 0, 75 , to prawdopodobieństwo warunkowe spełnia nierówność P ( A B) ≥ 0,8.

Ponieważ P ( A ∪ B) ≤1 z własności prawdopodobieństwa, więc 1 ≥ P ( A ∪ B) = P( A) + P( B) − P( A ∩ B) .

Stąd po przekształceniu otrzymuję:

P ( A ∩ B) ≥ P( A) + P( B) −1

P ( A ∩ B) ≥ 0,85 + 0,75 −1

P ( A ∩ B) ≥ 0,6

Korzystam z definicji prawdopodobieństwa warunkowego:

∩

P ( A B) P( A

B)

0,6

=

≥

i otrzymuję P ( A B) ≥ 0,8 .

P ( B)

0,75

10

Egzamin maturalny z matematyki

Poziom rozszerzony

Zadanie 7. ( 7 pkt)

⎧ mx − y = 2

Dany jest układ równań: ⎨

⎩ x + my = m .

Dla każdej wartości parametru m wyznacz parę liczb ( x, y) , która jest rozwiązaniem tego układu równań. Wyznacz najmniejszą wartość sumy x + y dla m ∈ 2, 4 .

⎧ mx − y = 2

Rozwiązaniem układu równań ⎨

dla każdego m ∈ R jest para liczb

⎩ x + my = m

⎧

3 m

x =

⎪

2

⎪

m + 1

⎨

2

m − 2

⎪ y =

.

2

⎪⎩

m + 1

m + 3 m − 2

Sumę x + y zapisuję w postaci funkcji f ( m) 2

=

, m ∈ R .

2

m + 1

Aby znaleźć najmniejszą wartość sumy w danym przedziale obliczam pochodną 2

3

− m + 6 m + 3

funkcji f: f ′( m) =

(

, m ∈ R .

m + )2

2

1

Obliczam miejsca zerowe pochodnej funkcji f:

f ′( m)= 0 gdy

2

3

− m + 6 m + 3 = 0 .

Rozwiązaniami równania są liczby: m = 1 − 2 , m = 1 + 2 , przy czym 1

2

m ∉ 2, 4 .

1

Badam znak pochodnej w przedziale 2, 4 :

Ponieważ f ′( m) > 0 dla m ∈(2, 1+ 2 ) , więc funkcja f jest rosnąca w przedziale 2, 1 + 2 ) . Ponieważ f ′( m) < 0 dla m∈(1+ 2, 4), więc funkcja f jest malejąca w przedziale (1+ 2, 4 .

Stąd wnioskuję, że funkcja f przyjmuje najmniejszą wartość w jednym z końców przedziału 2, 4 .

Egzamin maturalny z matematyki

11

Poziom rozszerzony

Obliczam wartość funkcji f na końcach przedziału: f ( ) 8

2 =

oraz f ( )

26

4 =

5

17

i porównuję otrzymane liczby.

Najmniejszą wartością sumy x + y jest f ( ) 26

4 =

.

17

12

Egzamin maturalny z matematyki

Poziom rozszerzony

Zadanie 8. (3 pkt)

2

sin x − sin x

Dana jest funkcja f określona wzorem f ( x) =

dla x ∈ (0, π ) ∪ (π , 2π ) .

sin x

a) Naszkicuj wykres funkcji f .

b) Wyznacz miejsca zerowe funkcji f.

Korzystam z definicji wartości bezwzględnej i zapisuję wzór funkcji f 2

⎧ sin x − sin x dla sin x > 0

⎪⎪

sin x

w postaci: f ( x) = ⎨

2

sin x

⎪

+ sin x dla sin x < 0

⎪⎩

sin x

⎧

x −

x >

f ( x)

sin

1 dla sin

0

= ⎨

sin

⎩

x + 1 dla sin x < 0 .

Szkic wykresu funkcji w podanym zbiorze jest następujący:

y

1

x

π

2π

-1

Na podstawie wzoru wyznaczam miejsca zerowe funkcji:

f ( x) = 0 dla x takich, że sin x −1 = 0 lub sin x +1 = 0 , π

3π

czyli dla x =

, oraz x =

.

2

2

Egzamin maturalny z matematyki

13

Poziom rozszerzony

Zadanie 9. ( 3 pkt)

Przedstaw wielomian W ( x)

4

3

2

= x − 2 x − 3 x + 4 x −1 w postaci iloczynu dwóch wielomianów stopnia drugiego o współczynnikach całkowitych i takich, że współczynniki przy drugich potęgach są równe jeden.

Dany wielomian W ( x)

4

3

2

= x − 2 x − 3 x + 4 x −1 przedstawiam w takiej postaci, aby można było zastosować wzory skróconego mnożenia:

W ( x)

4

3

2

2

= x − 2 x + x − 4 x + 4 x −1.

Grupuję wyrazy i przedstawiam wyrażenie w postaci różnicy kwadratów dwóch 2

2

wyrażeń: W ( x) = ( 2

x − x) − (2 x − )

1 .

Wykorzystuję wzory skróconego mnożenia do rozkładu wielomianu na iloczyn dwóch wielomianów stopnia drugiego:

W ( x) = ( x − x)2 − ( x − )2

2

= ( 2

x − x + x − ) ⋅ ( 2

2

1

2

1

x − x − 2 x + )

1 =

= ( 2

x + x − ) ⋅ ( 2

1

x − 3 x + )

1 .

14

Egzamin maturalny z matematyki

Poziom rozszerzony

Zadanie 10. ( 4 pkt)

π 3

Na kole opisany jest romb. Stosunek pola koła do pola powierzchni rombu wynosi

.

8

Wyznacz miarę kąta ostrego rombu.

Sporządzam rysunek pomocniczy i wprowadzam następujące oznaczenia: a – długość boku rombu, r – promień koła wpisanego w romb, P – pole koła K

wpisanego w romb, P – pole rombu, α – kąt ostry rombu.

R

D

C

r

a

α

A

B

E

Zgodnie z wprowadzonymi oznaczeniami

2

P = π r , 2

P = a ⋅ r .

K

R

2

P

π r

π 3

r

3

Z warunków zadania wynika proporcja: K =

=

, stąd

=

.

P

a ⋅ 2 r

8

2 a

8

R

3

Z otrzymanej równości wyznaczam promień okręgu: r = a ⋅

.

4

DE

2 r

Z trójkąta prostokątnego AED wyznaczam sinus kąta α : sinα =

=

AD

a

3

2 ⋅ a

3

4

sinα =

=

.

a

2

Zatem 60

= D

α

.

Egzamin maturalny z matematyki

15

Poziom rozszerzony

Zadanie 11. (4 pkt)

Suma n początkowych wyrazów ciągu arytmetycznego ( a wyraża się wzorem n )

S = n 2

2

+ n dla n ≥ 1.

n

a) Oblicz sumę 50 początkowych wyrazów tego ciągu o numerach parzystych: a + a + a + ... + a

.

2

4

6

100

S

b) Oblicz lim

n

.

2

n→∞ 3 n − 2

a) Wyznaczam wzór ogólny ciągu ( a , korzystając z własności sum n )

częściowych ciągów: a = S − S

n

n

n 1

−

a = n + n − ( n − )2

2

2

2

1 − n + 1 = 4 n −1.

n

Wyznaczam wartość wyrazu a = 7 i różnicy ciągu ( a , a , ..., a

), 8

r = .

2

2

4

100

Obliczam sumę 50

n =

początkowych wyrazów ciągu o numerach

2 ⋅ 7 + (50 − )

1 ⋅ 8

parzystych: S =

⋅50 =10150 .

50

2

S

b) Obliczam granicę ciągu

n

:

2

3 n − 2

2

S

2 n + n

2

lim

n

= lim

=

2

2

n→∞ 3 n − 2

−

.

n→∞ 3 n

2

3

16

Egzamin maturalny z matematyki

Poziom rozszerzony

BRUDNOPIS