Cím: Megoldásvázlatok a 2016/6. sz. emelt szintű matematika gyakorló feladatsorhoz
Szerző(k):  Studium Generale diákszervezet 
Füzet: 2016/október, 397 - 403. oldal  PDF  |  MathML 

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

I. rész
 

 
1. Pisti, a focicsapat csapatkapitánya kíváncsi volt, hogy milyen erős a csapat, így készített egy statisztikát. Segítsünk Pistinek a statisztikai értékek kiszámításában.
a) A csapattagok átlagosan egyenként egy meccsen 4 km hosszúságú utat futnak. Az út egyik felét 17 km/h-val, míg az út másik felét 14 km/h-val futják. Mennyi a fiúk átlagsebessége?  (6 pont)
b) A kezdőcsapat összeállításánál nagyon fontos a megfelelő magasság is. Pisti 183, Béla 201, Peti 200, Marci 191 cm magas. Andris és Bálint magassága azonban elveszett. Szerencsére Pisti már kiszámolta a kezdőcsapat magasságának a következő átlagait (két tizedesjegyre kerekítve): négyzetes átlag: 188,16 cm, számtani átlag: 187,83 cm. Segítsünk kiszámítani Andris és Bálint magasságát, ha tudjuk, hogy Bálint az alacsonyabb kettejük közül. A választ egész számra kerekítve adjuk meg.  (6 pont)

 
Megoldás. a) Az átlagsebességet az alábbi formulával számíthatjuk ki: vátlag=sösszestösszes.
A feladat szövegéből tudjuk, hogy az összes út 4 km. Az összes idő pedig
217+214=311190,26  óra.
Ezeket behelyettesítve a fenti képletbe:
vátlag=43111915,35kmh.

b) A feladat során két helyes képlet alkalmazására van szükség, a számtani átlag képletére:
Y¯=i=1NYiN,
illetve a négyzetes átlag képletére:
Y¯=i=1NYi2N.

A képletekbe való behelyettesítés után a következő egyenletrendszert kapjuk:
188,16=1832+2012+2002+1912+x2+y26,187,83=183+201+200+191+x+y6.

A feladatot levezetve y1169,41 cm, y2182,57 cm. Az ezekhez tartozó x számpárok ugyanezek felcserélve, betűszimmetria miatt, így az x értékek kiszámolása nem szükséges.
Kerekítés után: Bálint 169 cm, Andris pedig 183 cm magas. Ezekkel az értékekkel számolva a feladat szövegében szereplő átlagokat kapjuk.
 
2. Néhányan dartsoznak. Adélnak, a ,,Sniper''-nek 458-szor annyi pontja van, mint az 5. helyen álló Eleknek, illetve 53-szor annyi pontja van, mint a 2. helyen álló Bélának. A 25. helyen álló emberek pontszámai egy mértani sorozatot alkotnak, továbbá pontszámaik összege 390. Harmadik helyen Csaba toporzékol, míg a 4. Dani. A bajnokság során csak egész pontszámuk lehet a versenyzőknek.
a) Hány pontja van a játékosoknak külön-külön?  (9 pont)
b) Tegyük fel, hogy a játék hátralévő részében még 5-ször találják el a legértékesebb mezőt, a tripla 20-at, mely 60 pontot ér. Mekkora a valószínűsége, hogy a jelenleg 40 ponttal 6. helyen álló Feri csak ezekből a dobásokból meg tudja dönteni az eredeti 279 pontos rekordot, ha feltehetjük, hogy a tripla 20-ak az első hat helyen lévő emberek között születnek, akik ugyanakkora valószínűséggel dobnak tripla 20-at, és egy ember akár többet is dobhat?  (4 pont)

 
Megoldás. a) Első lépésként meghatározzuk a mértani sorozat kvóciensét. Ehhez a 458-ot elosztjuk 53-dal, így 13540-et kapunk. Ez  q3-nak felel meg, így a kvóciens 32.
A mértani sorozat összegképlete Sn=a1qn-1q-1, ahol a1 a legkisebb pontszám, vagyis ,,Purman'' pontszáma. Behelyettesítve
390=a11,54-11,5-1,amibőla1=48.
Ebből ki lehet számolni a többi játékos pontszámát, melyek a következők: Eleké 48, Danié 72, Cecilé 108, Béláé 162 pont.
Adélnak pedig (Béla pontját 53-dal beszorozva) 270 pontja van.
b) Ferinek minimum 4 tripla 20-at kell dobnia, hogy megdöntse a rekordot (hiszen ha 4-et dob, akkor pont 280 pontja lesz). Ha mindegyiket ő dobja, az csak egyféleképpen történhet meg, ha pedig 1-et más dob, az 25-féleképpen, hiszen megkülönböztetjük, hogy hányadikat dobja más.
Az összes eset meghatározásához az ismétléses variáció képletét használjuk: V65,i=65=7776.
Ebből adódóan a valószínűség: p=1+2577760,00334.
 
3. Dávid úgy dönt, hogy szeretne 13 SG-s lány között 7 db ajándékot kisorsolni. Az ajándékok különböző értékűek. Az ajándékok közül 5 be van csomagolva, 2 pedig nincs.
a) Hányféleképpen oszthatja szét Dávid az ajándékait, ha tudjuk, hogy egy lány többet is kaphat, és már kettő becsomagolt ajándék előre ki lett sorsolva, továbbá Fanni csak a nem becsomagolt ajándékok közül kaphat?  (7 pont)
b) Dávid észrevette, hogy a megvásárolt ajándékok egy része selejtes, egy része pedig kopott. A bolt statisztikája szerint a raktárukon lévő 80 termék közül 13 darab volt selejtes, 7 darab kopott és a többi sértetlen. Mennyi a valószínűsége annak, hogy Dávid 2 darab selejtes és 3 darab kopott ajándékot hozott el az SG-s lányoknak (a maradék 2 ajándék sértetlen)?  (6 pont)

 
Megoldás. a) A feladat során nem kell a már előre kisorsolt ajándékokkal foglalkozni, így 3 becsomagolt és 2 nem becsomagolt maradt.
Mivel az ajándékok különböző értékűek és egy lány többet is kaphat, így az ismétléses variáció képletébe kell behelyettesítenünk.
Figyelni kell arra is, hogy a becsomagolt ajándékokat csak 12 lánynak oszthatjuk szét.
Innen: V123,iV132,i=123132=292032 eset van.
b) Az összes eset meghatározása során ismétlés nélküli kombináció képletét kell alkalmazni. Ez alapján: C807=(807).
Meg kell határozni azon esetek számát, amikor az adott halmazokból adott mennyiséget vesz ki, ennek módja: (132)(73)(602).
A valószínűség kiszámításához a kedvező eseteket elosztjuk az összes esettel:
p=(132)(73)(602)(807)1,52110-3.

 
4. a) Határozzuk meg az AB, AB, A\B halmazokat, ha az A halmaz a log(x2-1)(-6x2-9) függvény értelmezési tartománya, a B halmaz pedig a
-2x2+2x+60
kifejezés értelmezési tartománya.  (9 pont)
b) Az SG-s e-learning kurzuson 3 tantárgyból lehet választani. Matekot összesen 26, Törit 21, Közgázt 19 diák tanul. Tudjuk továbbá, hogy a Közgázt és Törit is tanulók kétszer annyian vannak, mint a Matekot és Közgázt is, illetve azt, hogy a Törit és Közgázt tanulók 4-gyel többen vannak, mint a Matekot és Törit is tanulók. 15 diák tanul egynél több tárgyat. Összesen 48 diák tanul az e-learningen. Hány diák tanul Matekot és Közgázt is?  (4 pont)

 
Megoldás. a) Első lépésként meg kell határozni az A halmaz elemeit. Mivel logaritmusunk van, az alap 0-nál nagyobb és nem egyenlő 1-gyel: x2-1>0 x]-;-1[]1;[ és x2-11 x±2.
Kikötést kell tenni a logaritmus numeruszára is. Mivel a számláló negatív, csak a nevezőre kell kikötést tenni: x2-9<0]-3;3[.
Az előbb felsorolt három halmaz közös része az A halmaz: (]-3;-1[\{-2})(]1;3[\{2}).
Meg kell határozni még a B halmazt: -2x2+2x+600 -2(x2-x-30)0 -2(x-6)(x+5)0 x[-5;6]. Innen:
AB=A=(]-3;-1[\{-2})(]1;3[\{2}),AB=B=[-5;6],A\B={}.

b) |M|=26, |T|=21, |K|=19. Vezessük be az alábbi jelöléseket: |MK|=x, |MKT|=y. Ennek segítségével: |KT|=2x, |MT|=2x-4.
Ez alapján felírhatjuk a következő egyenletrendszert:
26+21+19-x-2x-(2x-4)+y=48,(x-y)+(2x-y)+(2x-4-y)+y=15.
Az egyenleteket megoldva kapjuk, hogy y=3, x=5.
Tehát 5 diák tanul Matekot és Közgázt is.
 

II. rész
 

 
5. Adott egy kör, melynek középpontja O(8;5), sugara 4 egység. Adott továbbá a h:y=-x+9 egyenes és a P(0;1) pont.
a) Adjuk meg azon egyenesek metszéspontjait a körrel, amik áthaladnak a P ponton, valamint a h egyenes és a kör egyik metszéspontján.  (10 pont)
b) Adjuk meg az új egyenesek körhöz viszonyított helyzetét/helyzeteit.  (2 pont)
c) Adjuk meg a h és a g:y=5 egyenesek hajlásszögét.  (4 pont)

 
I. megoldás. a) Felírjuk a kör egyenletét: k:(x-8)2+(y-5)2=16.
Egyenletrendszerben megoldva megkeressük k metszéspontjait a h egyenessel. Ezek a következők lesznek: Q(4;5), Z(8;1).
Két pont alapján felírjuk a keresett egyenesek egyenletét:
e:(4-0)(y-1)=(5-1)(x-0),
azaz y=x+1,
f:(8-0)(y-1)=(1-1)(x-0),
azaz y=1.

 
 

A kör és az egyes egyenesek egyenleteit egyenletrendszerben megoldjuk. Ebből megkapjuk, hogy az e egyenes és a k kör metszéspontjai: Q(4;5), Q'(8;9), továbbá az f egyenes és a k kör érintési pontja: Z(8;1).
b) Az e egyenes szelője, az f egyenes pedig érintője a k körnek.
c) A két egyenes irányvektora: vg(1;0), illetve vh(1;-1).
Két vektor skaláris szorzatának átalakított képletével a következőt kapjuk:
cosα=11+0(-1)02+(-1)212+12=22,
amiből α=45.
 
II. megoldás. Vegyük észre, hogy g párhuzamos az x tengellyel. Ezért a két egyenes hajlásszögét megkapjuk, ha felírjuk az m=tgα összefüggést. Behelyettesítve: -1=tgα, amiből α=135.
Mivel két egyenes hajlásszögén mindig az általuk meghatározott 2 szög közül a kisebbet értjük, így a hajlásszög értéke 180-135=45.
 
6. a) Összeszorozzuk az első 100 pozitív egész számot. Hány 0 áll az így képzett szám végén?  (10 pont)
b) Határozzuk meg azt a négyjegyű számot, amely eleget tesz a következő állításnak: abcd¯+abc¯-ab¯+a¯=2925.  (6 pont)

 
Megoldás. a) Egy szám végén annyi nulla áll, ahányadik hatványával a 10-nek osztható a szám. A tíz prímtényezős felbontása: 25=10. Ebből az következik, hogy ahány számpárost tudunk összeállítani 2-esekből és 5-ösökből, annyi 0 lesz a számunk végén.
1‐100-ig a 2-vel és annak hatványaival osztható számokból több van, mint az 5-tel és annak hatványaiból oszthatóakból, ezért minden 5-öshöz fogunk találni 2-es szorzópárt, így elég az 5-ösök darabszámát megállapítani.
Nézzük meg, hogy hány számban szerepel az 5 első hatványa. 100:5=20, tehát 20 db 5-öst kapunk. Az 5 második hatványa: 100:25=4. Minden szám 2-vel növelné az 5-ösök mennyiségét, de ezeket egyszer már számoltuk, így csak 4-gyel növekszik a darabszám. Mivel 53>100, ezért több lehetőség nincs. Ez összesen tehát 20+4=24 db 5-ös.
Tehát a szám végén pontosan 24 nulla áll.
b) Át kell alakítani az egyenletet: 1091a+109b+11c+d=2925. Kikötést kell tenni: 1a9, 0b, c,d9, a,b,c,dZ.
a=2, hiszen máshogy az egyenlet nem teljesülhet.
2182+109b+11c+d=2925109b+11c+d=743.

b=6, hiszen máshogy az egyenlet nem teljesülhet.
654+11c+d=74311c+d=89.

c=8, hiszen máshogy az egyenlet nem teljesülhet.
11c+d=8988+d=89.

Tehát d=1. Innen a szám: abcd¯=2681.
 
7. a) Egy trapézt, melynek alapjai 2 és 8 cm, szárai pedig 3 és 4 cm hosszúak, a rövidebbik alapjánál fogva megforgatunk.
b) Mekkora az így keletkezett forgástest felszíne és térfogata?  (10 pont)
c) Mekkora a térfogata annak a legkisebb gömbnek, amibe beleférne ez a test?  (6 pont)

 
Megoldás. a) Észre kell venni, hogy a feladat esetében egy hengerről és két kúpról van szó. Ki kell számolni a trapéz magasságát, amit egy kétismeretlenes egyenlet segítségével tudunk megtenni, ha kivágjuk a trapéz téglalap részét középről.
m2+x2=32,m2+(6-x)2=42}x=2912,m=45512.
Ezután a henger és a kúp térfogatának kiszámítása következik. Legyen c a trapéz hosszabbik alapja, c=2 cm, m a trapéz magassága és x az egyik szár hosszabbik alapra eső vetülete.
Vtest=Vhenger-V1.kúp-V2.kúp==m2πc-m2xπ3-m2(6-x)π345518π-2,55π-3,77π18,96π59,56  cm3.
Felszínszámításnál a henger, illetve a kúpok palástjára lesz szükség:
Atest=Apalást(henger)+Apalást(1.kúp)+Apalást(2.kúp)==2mπc+4mπ+3mπ28,44π+7,11π+5,33π=40,88π128,44  cm2.


 
 

b) Ahhoz, hogy meghatározzuk a köré írható gömb sugarát, a síkmetszetet kell megvizsgálni. Egy olyan téglalap átlóját nézzük, melynek egyik oldala 8 cm, a másik pedig 2m, azaz 4556.
Innen az átló hossza Pitagorasz-tétellel kiszámítva (két tizedesjegyre kerekítve): 8,75 cm. Ebből a sugár: r4,38 cm. A gömb térfogatát pedig a következő képlettel határozzuk meg:
Vgömb=4r3π3351,98  cm3.

 
8. a) Oldjuk meg az alábbi egyenletrendszert:
9x343y=49x27y,cos(2x+92y)+cos(113x+2y)=-3.(16 pont)

 
Megoldás. A két egyenletet megfigyelve rá lehet jönni, hogy érdemes az elsővel kezdeni. Ezt átalakítva a következőt kapjuk:
73y33y=72x32x(73)3y=(73)2x.

Az exponenciális függvény szigorú monotonitása miatt: 3y=2x y=2x3. Ezt már be tudjuk helyettesíteni a második egyenletbe. Az egyenletet átalakítva kapjuk, hogy cos(5x)=-32.
Az egyenletet megoldva megkapjuk a következő értékeket: x1=16π+2kπ5, x2=-16π+2lπ5, k,lZ.
Visszahelyettesítve: y1=19π+4kπ15, y2=-19π+4lπ15, k,lZ.
 
9. a) Egy derékszögű háromszög oldalai egy számtani sorozat egymást követő elemei. A háromszög kerülete 36 cm. Milyen hosszúak a háromszög oldalai?  (5 pont)
b) Hány megoldása van az |x2-4x-5|=p egyenletnek a p paraméter függvényében?  (11 pont)

 
Megoldás. a) A feladat megoldásához egy kétismeretlenes egyenletrendszert kell felírnunk. Az első a kerület meghatározásából következik, a második pedig a Pitagorasz-tétel felírása.
(a2-d)+a2+(a2+d)=36,(a2-d)2+a22=(a2+d)2.
Az első egyenletet rendezve: a2=12. Ezt behelyettesítve a második egyenletbe: d=3.
A háromszög oldalai 9, 12, 15 cm hosszúak.
b) Először számoljuk ki a másodfokú kifejezés zérushelyeit: x1=-1; x2=5.
Így a kifejezés lokális szélsőértéke az x=x1+x22=2 helyen van. Értéke: y=-9.
Így már fel tudjuk rajzolni a függvény grafikonját (az abszolút érték miatt azokat a pontokat, amelyek második koordinátája negatív, tükrözzük az x tengelyre):
A p értékétől függően annyi megoldása lesz az egyenletnek, ahány metszéspont keletkezik a függvény grafikonjának és egy, az x tengellyel párhuzamos egyenesnek.
Ha p<0, akkor nincs megoldás.
Ha p=0, akkor 2 megoldás van.
Ha 0<p<9, akkor 4 megoldás van.
Ha p=9, akkor 3 megoldás van.
Ha p>9, akkor ismét 2 megoldás van.