ЗНО онлайн 2015 року з математики – пробний тест

ТЕМА: Геометрія. Планіметрія. Найпростіші фігури на площині. Довжина відрізка.

Це завдання перевіряє вміння знаходити довжини відрізків, використовуючи основну властивість вимірювання відрізків.

Довжина відрізка дорівнює сумі довжин частин, на які відрізок ділиться будь-якою його точкою.

Розділимо відрізок \(AB\) точками \(K\), \(L\), \(M\) на рівні відрізки \(AK\), \(KL\), \(LM\) та \(MB\) (див. рисунок).

Тоді довжина кожного з цих відрізків дорівнює $$ \frac{1}{4} AB = \frac{1}{4} \cdot 60 = 15\ \text{см}. $$ Нехай точки \(C\) і \(D\) – середини крайніх відрізків \(AK\) і \(MB\) відповідно. Тоді

Відповідь: B.

ТЕМА: Алгебра і початки аналізу. Рівняння, нерівності та їх системи. Квадратні рівняння. Теорема Вієта.

Це завдання перевіряє вміння знаходити добуток коренів квадратного рівняння.

Перший спосіб. За теоремою Вієта, якщо зведене квадратне рівняння $$ x^{2} + px + q = 0 $$ має корені \(x_{1}, x_{2}\), то \begin{gather*} x_{1} + x_{2} = -p,\\[7pt] x_{1} \cdot x_{2} = q. \end{gather*} Задане рівняння $$ x^{2} + 6x - 55 = 0 $$ має два корені, оскільки його дискримінант

Тоді за теоремою Вієта їх добуток дорівнює \(-55.\)

Другий спосіб. Можна розв’язувати це завдання, не використовуючи теорему Вієта. Знайдемо корені заданого квадратного рівняння:

Тоді \(x_{1}\cdot x_{2} = (-11)\cdot 5 = -55.\)

Відповідь: A.

ТЕМА: Алгебра і початки аналізу. Числа і вирази. Раціональні дроби.

Це завдання перевіряє вміння спрощувати раціональні дроби, використовуючи основну властивість дробу: якщо чисельник і знаменник дробу домножити або розділити на одне і те ж саме відмінне від нуля число, то значення дробу не зміниться.

Дріб можна скоротити, якщо його чисельник і знаменник мають спільні множники. Оскільки \begin{gather*} 3x^{2}y = 3xy \cdot x,\\[7pt] 9xy^{3} = 3\cdot 3xy \cdot y^{2}=3xy\cdot 3y^2, \end{gather*} то спільним множником чисельника і знаменника є вираз \(3xy.\) Тоді

Відповідь: Д.

ТЕМА: Алгебра і початки аналізу. Функції. Графік функції.

Це завдання перевіряє вміння встановлювати належність точки графіку функції.

Точка \((x_{0}; y_{0})\) належить графіку функції \(y = f(x)\), якщо її координати задовольняють умову \(f(x_{0}) = y_{0}\).

Перевіримо кожну з наведених точок:

А. Точка \((2; 7)\) не може належати графіку функції \(y = \frac{5 + x}{x - 2}\), оскільки абсциса цієї точки \(x = 2\) не входить до області визначення функції. При \(x=2\) знаменник дробу перетворюється на нуль, тому вираз не має змісту.

Б. \(\frac{5 + 1}{1 - 2} = -6 \ne 6\), точка \((1; 6)\) не належить графіку функції.

В. \(\frac{5 + (-3)}{-3 - 2} = -0{,}4 \ne 0{,}4\), точка \((-3; 0{,}4)\) не належить графіку функції.

Г. \(\frac{5 + 0}{0 - 2} = -2{,}5 \ne 2{,}5\), точка \((0; 2{,}5)\) не належить графіку функції.

Д. \(\frac{5 + 4}{4 - 2} = 4{,}5\), точка \((4; 4{,}5)\) належить графіку функції.

Відповідь: Д.

ТЕМА: Геометрія. Планіметрія. Чотирикутники. Паралелограм та його властивості.

Це завдання перевіряє знання властивостей паралелограма. Розглянемо окремо кожне твердження.

I. \(\angle A + \angle B + \angle C + \angle D = 360^\circ\) – твердження є правильним, оскільки сума внутрішніх кутів будь-якого опуклого чотирикутника дорівнює \(360^\circ.\)

II. \(\angle B + \angle D = 180^\circ\) – це твердження неправильне. Протилежні кути паралелограма рівні, їх сума може дорівнювати \(180^\circ\) лише тоді, коли ці кути прямі. Але з рисунка видно, що кути \(B\) і \(D\) – тупі (їх градусна міра перевищує \(90^\circ\), отже, їх сума більша за \(180^\circ\)).

III. \(\angle B - \angle A \gt 0^\circ\) – ця нерівність рівносильна нерівності \(\angle B \gt \angle A.\) З рисунка видно, що це твердження є правильним. Отже, правильні твердження I і III.

Відповідь: Г.

ТЕМА: Алгебра і початки аналізу. Рівняння, нерівності та їх системи. Логарифмічні рівняння.

Це завдання перевіряє вміння розв’язувати найпростіші логарифмічні рівняння.

За означенням логарифмом числа \(b\) за основою \(a\) (позначають \(\log_a b\)) називають показник степеня, до якого треба піднести основу \(a\), щоб одержати число \(b.\) Отже, якщо \(\log_a b = t\), то \(b = a^t.\) Зазначимо, що \(a \gt 0\), \(a \ne 1\), \(b \gt 0.\)

Звідси випливає, що коренем рівняння \(\log_3 x = -1\) є число \(x = 3^{-1} = \frac{1}{3}.\)

Відповідь: A.

ТЕМА: Геометрія. Стереометрія. Тіла і поверхні обертання. Площа сфери.

Це завдання перевіряє вміння обчислювати площу сфери за заданим діаметром сфери.

Якщо діаметр \(d\) сфери дорівнює \(12\) см, то радіус сфери $$ R = \frac{1}{2} d, $$ тобто \(R = 6\) см.

Площа сфери радіуса \(R\) обчислюється за формулою $$ S = 4\pi R^2. $$ Підставивши у цю формулу замість \(R\) його довжину, отримаємо

Відповідь: B.

ТЕМА: Геометрія. Планіметрія. Вектори. Сума векторів. Теорема Піфагора.

Це завдання перевіряє вміння визначати довжину вектора, що є сумою зображених на рисунку векторів.

Для розв’язання завдання необхідно вміти виконувати операцію додавання двох векторів, використовувати теорему Піфагора для знаходження невідомих елементів прямокутних трикутників.

Для визначення суми зображених на рисунку векторів скористаємося правилом паралелограма. Побудуємо паралелограм \(ABCD\), причому \(\overrightarrow{a} = \overrightarrow{AB}\), \(\overrightarrow{b} = \overrightarrow{AD}.\) Тоді сумою векторів \(\overrightarrow{a}\) і \(\overrightarrow{b}\) є вектор \(\overrightarrow{c} = \overrightarrow{AC}\mathord{:}\) $$ \overrightarrow{c} = \overrightarrow{a} + \overrightarrow{b},\ \text{або} $$ $$ \overrightarrow{AC} = \overrightarrow{AB} + \overrightarrow{AD} $$ (див. рисунок).

Оскільки за умовою вектори \(\overrightarrow{a}\) і \(\overrightarrow{b}\) перпендикулярні, то паралелограм \(ABCD\) є прямокутником, довжина вектора \(\overrightarrow{a} + \overrightarrow{b}\) дорівнює довжині гіпотенузи \(AC\) прямокутного трикутника \(ADC\) з катетами \(AD = 8\) та \(DC = 6\) (див. рисунок).

За теоремою Піфагора

Отже, довжина вектора \(\overrightarrow{a} + \overrightarrow{b}\) дорівнює \(10.\)

Відповідь: Г.

ТЕМА: Алгебра і початки аналізу. Рівняння, нерівності та їх системи. Означення розв’язку системи рівнянь з двома змінними та методи їх розв’язування.

Це завдання перевіряє вміння розв’язувати систему рівнянь з двома змінними.

Запишемо задані рівності у вигляді системи: $$ \left\{\begin{array}{l} \sqrt{x} + y = 5,\\ 2\sqrt{x} - y = 7. \end{array}\right. $$ Ця система є лінійною відносно \(\sqrt{x}\) та \(y.\)

Перший спосіб. Додамо почленно обидва рівняння системи: $$ \sqrt{x} + y + 2\sqrt{x} - y = 5 + 7. $$ Звівши подібні доданки, отримаємо рівняння \(3\sqrt{x} = 12\), або \(\sqrt{x} = 4.\) Підставивши у перше рівняння системи замість \(\sqrt{x}\), його значення \(4\), отримаємо \(4 + y = 5\), звідки \(y = 1.\)

Другий спосіб. З першого рівняння системи виразимо \(\sqrt{x}\) через \(y\mathord{:}\) \(\sqrt{x} = 5 - y\) і підставимо в друге рівняння замість \(\sqrt{x}\) значення \(5 - y.\) Отримаємо:

Відповідь: Д.

ТЕМА: Алгебра і початки аналізу. Елементи комбінаторики, початки теорії ймовірностей та елементи статистики. Ймовірність випадкової події. Класичне означення ймовірності події. Ймовірність суми подій.

Це завдання перевіряє вміння знаходити ймовірність події, використовуючи класичне означення ймовірності та формулу ймовірності суми несумісних подій.

Оскільки майстер обслуговує в певний момент часу лише один верстат, то ймовірності того, що в цей момент часу він обслуговує I, II або III верстат, дорівнюють \(0{,}2\), \(0{,}3\) і \(0{,}5\) відповідно.

Оскільки події \(A =\) «майстер обслуговує I верстат» і \(B =\) «майстер обслуговує III верстат» несумісні (тобто поява однієї з цих подій виключає появу другої), то ймовірність суми цих подій \(A + B =\) «майстер обслуговує I верстат або III верстат» дорівнює сумі ймовірностей подій \(A\) і \(B\), тобто

Відповідь: Б.

ТЕМА: Алгебра і початки аналізу. Функції. Графік функції.

Це завдання перевіряє вміння встановлювати графік функції, заданої формулою.

Щоб розв’язати завдання, потрібно знати властивості показникової функції \(y = a^{x}\), яка визначена на всій дійсній осі, на всій області визначення зростає, якщо \(a \gt 1\), і спадає, якщо \(0 \lt a \lt 1\), не перетинає вісь \(x\), набуває лише додатних значень і перетинає вісь \(y\) у точці \((0; 1).\)

Зазначені властивості мають лише функції, графіки яких зображено на рисунках Б і Г. Показникова функція \(y = 2^{-x}\), або \(y = \left(\frac{1}{2}\right)^{x}\), є спадною (більшому значенню \(x\) відповідає менше значення функції). Тому відповіддю є варіант Б.

Зазначимо, що відповідь можна отримати просто. Для цього обчислимо значення заданої функції, наприклад, в точці \(x = 1\mathord{:}\) $$ 2^{-1} = \frac{1}{2} = 0{,}5. $$ Отже, точка \((1; 0{,}5)\), що міститься у першій координатній чверті, належить графіку шуканої функції. Із запропонованих варіантів лише у варіанті Б графік містить точку, що належить першій координатній чверті, тому відповіддю може бути лише варіант Б.

Відповідь: Б.

ТЕМА: Алгебра і початки аналізу. Рівняння, нерівності та їх системи. Тригонометричні рівняння.

Це завдання перевіряє вміння досліджувати найпростіші тригонометричні рівняння \(\sin x = a\), \(\cos x = a\), \(\mathrm{tg}\ x = a\) і \(\mathrm{ctg}\ x = a.\)

Потрібно знати, що рівняння \(\sin x = a\) і \(\cos x = a\) мають безліч коренів, якщо \(a \in [-1; 1]\), і не мають коренів, якщо \(|a| \gt 1\), тобто \(a \in (-\infty; -1) \cup (1; +\infty).\) Тригонометричні рівняння \(\mathrm{tg}\ x = a\) і \(\mathrm{ctg}\ x = a\) мають безліч коренів при будь-яких значеннях \(a.\)

Отже, рівняння, наведені у варіантах Б, В і Г, мають корені.
Розглянемо А: $$ \sin x = \frac{\sqrt{3}}{2}. $$

Оскільки $$ \frac{\sqrt{3}}{2} \in [-1; 1] $$ (нагадаємо, що \(\sqrt{3} \approx 1{,}73\)), то рівняння $$ \sin x = \frac{\sqrt{3}}{2} $$ має корені.

Д: $$ \cos x = \frac{2}{\sqrt{3}}. $$ Оскільки $$ \frac{2}{\sqrt{3}} \gt 1, $$ то рівняння $$ \cos x = \frac{2}{\sqrt{3}} $$ не має коренів.

Відповідь: Д.

ТЕМА: Алгебра і початки аналізу. Числа і вирази. Логарифмічні вирази та їхні перетворення.

Це завдання перевіряє знання основної логарифмічної тотожності та вміння використовувати її та властивості степенів для перетворення логарифмічних виразів.

Подамо \(36\) у вигляді степеня з основою \(6\mathord{:}\) \(36 = 6^{2}.\) Підставимо в заданий вираз: $$ 36^{\log_{6} 5} = \left(6^{2}\right)^{\log_{6} 5}. $$ Використовуючи властивість степеня: $$ (a^{x})^{y} = a^{xy} = (a^{y})^{x}, $$ одержимо: $$ \left(6^{2}\right)^{\log_{6} 5} = \left(6^{\log_{6} 5}\right)^{2}. $$

Врахувавши основну логарифмічну тотожність $$ a^{\log_{a} b} = b, $$ отримуємо: $$ 6^{\log_{6} 5} = 5. $$ Отже, $$ 36^{\log_{6} 5} = \left(6^{\log_{6} 5}\right)^{2} = 5^{2} = 25. $$

Такий же результат отримаємо, якщо виконаємо такі перетворення:

Використавши логарифмічну тотожність: \begin{gather*} \log_a b^n=n\cdot \log_a b. \end{gather*}

Відповідь: Г.

ТЕМА: Геометрія. Стереометрія. Прямі та площини у просторі. Кут між мимобіжними прямими.

Це завдання перевіряє знання аксіом стереометрії та означення кута між мимобіжними прямими у просторі.

Щоб визначити кут між мимобіжними прямими \(a\) і \(b\) у просторі, проведемо пряму \(c\), яка паралельна прямій \(b\) і перетинає пряму \(a\). Кут між прямими \(a\) і \(c\), що лежать в одній площині, і буде шуканим кутом між прямими \(a\) і \(b\).

Прямі \(AA_{1}\) і \(DD_{1}\) паралельні (як прямі, що проходять через паралельні ребра куба). Отже, кут між прямими \(AB_{1}\) і \(DD_{1}\) дорівнює куту між прямими \(AB_{1}\) і \(AA_{1}\) і становить \(45^\circ\), оскільки діагональ \(AB_{1}\) квадрата \(AA_{1}B_{1}B\) утворює зі стороною \(AA_{1}\) кут \(45^\circ.\)

Відповідь: B.

ТЕМА: Алгебра і початки аналізу. Функції. Область визначення функції.

Це завдання перевіряє вміння знаходити область визначення функції, заданої аналітично.

Функція $$ y = \frac{4 - x}{5} $$ є лінійною:

Отже, ця функція визначена на всій дійсній осі, тобто область визначення є проміжок \((-\infty; +\infty).\)

Можна не акцентувати увагу на тому, що задана функція є лінійною. Достатньо зауважити, що знаменник дробового виразу $$ \frac{4 - x}{5}, $$ тобто число \(5\), не залежить від \(x\) і не дорівнює нулю, а чисельник \(4 - x\) має сенс за будь-якого значення \(x.\) Отже, функція $$ y = \frac{4 - x}{5} $$ визначена для всіх \(x \in (-\infty; +\infty).\)

Відповідь: A.

ТЕМА: Алгебра і початки аналізу. Модуль числа. Раціональні нерівності.

Це завдання перевіряє знання означення модуля числа та вміння розкривати модуль буквенного виразу.

За означенням модулем числа \(x\) називають саме це число, якщо воно є невід’ємним, і протилежне до \(x\) число, якщо воно є від’ємним, тобто

Отже,

Визначимо проміжки знакосталості виразу \(a^{2}-a-6.\) Для цього визначимо нулі цього тричлена, прирівнявши його до нуля: \(a^{2}-a-6=0\), звідки \(a_{1}=-2\), \(a_{2}=3.\) Визначимо знак виразу \(a^{2}-a-6\) на проміжках \((-\infty; -2)\), \((-2; 3)\) і \((3; +\infty) \) (див. рисунок).

Оскільки на проміжку \((-2; 3)\) вираз \(a^{2}-a-6\) набуває лише від’ємних значень, то на цьому проміжку

Відповідь: Г.

ТЕМА: Алгебра і початки аналізу. Рівняння, нерівності та їх системи. Показникові нерівності.

Це завдання перевіряє вміння розв’язувати показникові нерівності.

Поділимо обидві частини нерівності на \(2\mathord{:}\) $$ (0{,}3)^{x} \lt 0{,}09 $$ (оскільки \(2 \gt 0\), то знак нерівності не змінюється). Запишемо число \(0{,}09\) як степінь з основою \(0{,}3\mathord{:}\) $$ 0{,}09 = 0{,}3^{2}. $$ Отримаємо нерівність: $$ (0{,}3)^{x} \lt (0{,}3)^{2}. $$

Оскільки \(0{,}3 \lt 1\), то функція \(y = (0{,}3)^{x}\) є спадною на всій області визначення, і нерівність $$ (0{,}3)^{x} \lt (0{,}3)^{2} $$ рівносильна нерівності \(x \gt 2\), тобто \(x \in (2; +\infty).\)

Відповідь: Б.

ТЕМА: Алгебра і початки аналізу. Функції. Первісна.

Це завдання перевіряє вміння знаходити первісну раціональної функції, графік якої проходить через задану точку.

Нагадаємо, що функція \(F(x)\) називається первісною для функції \(f(x)\) на проміжку \((a; b)\), якщо для будь-якого \(x \in (a; b)\) виконується рівність \(F'(x) = f(x).\)

Якщо \(F(x)\) – первісна для функції \(f(x)\), то для цієї функції існує безліч первісних і всі ці первісні мають вигляд \(F(x) + C\), де \(C \in R\) – довільна стала.

Правило знаходження первісних. Якщо \(F_{1}(x)\) – первісна для функції \(f_{1}(x)\), а \(F_{2}(x)\) – первісна для функції \(f_{2}(x)\), то \(F_{1}(x) + F_{2}(x)\) є первісною для \(f_{1}(x) + f_{2}(x).\)

У нашому випадку \(f_{1}(x) = 2x\), \(f_{2}(x) = 2\), тоді \(F_{1}(x) = x^{2}\), оскільки \((x^{2})' = 2x\), \(F_{2}(x) = 2x\), оскільки \((2x)' = 2.\)

Отже,

загальний вигляд первісної для функції $$ f(x) = 2x + 2, $$ де \(C\) – довільна стала.

Якщо графік первісної \(y = F(x)\) проходить через точку \((1; 4)\), то виконується умова \(4 = F(1).\) Підставивши у рівняння первісної $$ F(x) = x^{2} + 2x + C $$ значення \(x = 1\) і \(F(1) = 4\), отримаємо: $$ 4 = 1 + 2 + C, $$ звідки \(C = 1\). Отже, первісна функції \(y = 2x + 2\), що проходить через точку \((1; 4)\), має вигляд $$ F(x) = x^{2} + 2x + 1. $$

Відповідь: Б.

ТЕМА: Геометрія. Стереометрія. Многогранники. Прямокутний паралелепіпед. Розгортка прямокутного паралелепіпеда. Об’єм прямокутного паралелепіпеда.

Це завдання перевіряє вміння за розгорткою многогранника визначати його об’єм.

Основою прямокутного паралелепіпеда, розгортка якого зображена на рисунку, є прямокутник із сторонами \(3\ \text{см}\) і \(4\ \text{см}.\) Сума довжин бічного ребра паралелепіпеда і більшої сторони його основи дорівнює \(12\ \text{см}\), тому довжина бічного ребра дорівнює $$ 12 - 4 = 8\ \text{см}. $$ Отже, висота паралелепіпеда дорівнює \(8\ \text{см}.\)

Об’єм паралелепіпеда визначається за формулою: $$ V = abc, $$ де \(a, b, c\) – виміри прямокутного паралелепіпеда, тобто довжина і ширина його основи та висота. Тоді

Відповідь: A.

ТЕМА: Алгебра і початки аналізу. Числа і вирази. Тригонометричні вирази та їхні перетворення.

Це завдання перевіряє вміння перетворювати вирази, що містять тригонометричні функції.

Для розв’язання завдання потрібно знати основну тригонометричну тотожність: $$ \sin^{2}\alpha + \cos^{2}\alpha = 1 $$ та формули синуса та косинуса подвійного кута: \begin{gather*} \sin 2\alpha = 2\sin\alpha \cos\alpha, \\[7pt] \cos 2\alpha = \cos^{2}\alpha - \sin^{2}\alpha. \end{gather*}

Тоді $$ 1 - \cos^{2}\alpha = \sin^{2}\alpha. $$ Отже, 1 – Д.

$$ 2\sin\alpha \cos\alpha= \sin 2\alpha. $$ Отже, 2 – В.

$$ \cos^{2}\alpha - \sin^{2}\alpha = \cos 2\alpha. $$ Отже, 3 – Б.

Перетворимо вираз 4:

Отже, 4 – А.

Відповідь: 1 – Д, 2 – В, 3 – Б, 4 – А.

ТЕМА: Алгебра і початки аналізу. Функції. Графік функції. Основні властивості функцій: монотонність, парність та непарність, область значень.

Це завдання перевіряє вміння встановлювати властивості числових функцій, заданих формулою.

Щоб розв’язати це завдання, потрібно знати означення зростаючої (спадної) функції, парної та непарної функцій, області значень функції.

Функція \(y = f(x)\) називається зростаючою на проміжку \((a; b)\), якщо для будь-яких \(x_{1} \in (a; b)\) і \(x_{2} \in (a; b)\) таких, що \(x_{1} \lt x_{2}\), виконується нерівність \(f(x_{1}) \lt f(x_{2})\), тобто більшому значенню аргумента з \((a; b)\) відповідає більше значення функції.

Функція \(y = f(x)\) називається спадною на проміжку \((a; b)\), якщо для будь-яких \(x_{1} \in (a; b)\) і \(x_{2} \in (a; b)\) таких, що \(x_{1} \lt x_{2}\), виконується нерівність \(f(x_{1}) \gt f(x_{2})\), тобто більшому значенню аргумента з \((a; b)\) відповідає менше значення функції.

Функція \(y = f(x)\) називається парною, якщо для будь-якого \(x\) з області визначення функції виконується рівність \(f(-x) = f(x).\)

Функція називається непарною, якщо для будь-якого \(x\) з області визначення виконується рівність \(f(-x) = -f(x).\)

Область визначення і парної, і непарної функції симетрична відносно точки \(x = 0.\) Графік парної функції симетричний відносно осі \(y\), а непарної – відносно початку координат.

Розглянемо кожну з функцій 1–4 окремо.

1. Функція \(y = x^{2}\) є парною: \((-x)^{2} = x^{2}\) для будь-якого дійсного \(x.\) Отже, 1 – Г.

Зазначимо, що графіком цієї функції є парабола з вершиною в точці \((0; 0)\), вітки якої напрямлені вгору і симетричної відносно осі ординат (див. рисунок).

Область значень: \(E(x^{2}) = [0; +\infty)\) (важливо не обрати замість Г варіант Д).

2. Функція \(y = x^{3} + 1\) визначена на всій дійсній осі й зростає на всій області визначення. Графік цієї функції можна отримати з графіка \(y = x^{3}\) шляхом перенесення останнього на одну одиницю вгору вздовж осі \(y.\) Оскільки функція \(y = x^{3}\) є зростаючою на проміжку \((-\infty; +\infty)\), то функція \(y = x^{3} + 1\) також є зростаючою на цьому проміжку, тобто на всій області визначення. Отже, 2 – А.

3. Графіком лінійної функції \(y = 3 - x\) є пряма (див. рисунок). Для побудови графіка достатньо встановити, що пряма проходить через точки \((0; 3)\) та \((3; 0).\)

З рисунка видно, що функція \(y=3-x\) є спадною на всій числовій прямій. Отже, 3 – Б.

4. Для будь-якого \(x \in (-\infty; +\infty)\) виконується рівність \(\sin(-x) = -\sin x.\) Отже, функція \(y = \sin x\) є непарною, тому 4 – В.

Відповідь: 1 – Г, 2 – А, 3 – Б, 4 – В.

ТЕМА: Геометрія. Планіметрія. Трикутники. Рівносторонній трикутник та його властивості. Коло, описане навколо трикутника, і коло, вписане в трикутник. Співвідношення між сторонами і кутами прямокутного трикутника. Формули для обчислення площі трикутника. Теорема синусів. Теорема Піфагора.

Це завдання перевіряє вміння застосовувати означення та властивості різних видів трикутників до розв’язування планіметричних задач.

Дамо характеристику трикутникам, зображеним на рисунках 1–5.

А. Трикутник, у якого дві сторони рівні, є рівнобедреним. Оскільки кут між ними, тобто кут при вершині рівнобедреного трикутника дорівнює \(60^\circ\), то кут при основі цього трикутника дорівнює $$ \frac{180^\circ - 60^\circ}{2} = 60^\circ. $$ Отже, всі кути трикутника рівні, тому він є рівностороннім. А в рівносторонньому трикутнику центри описаного та вписаного кіл збігаються. Тому 1 – А.

Б. На цьому рисунку зображено прямокутний рівнобедрений трикутник, катети якого дорівнюють \(5\ \text{см}\). Гіпотенуза цього трикутника дорівнює \(5\sqrt{2}\ \text{см}\). Центр кола, описаного навколо цього трикутника, є серединою гіпотенузи. Тому діаметр описаного кола дорівнює довжині гіпотенузи, тобто \(5\sqrt{2}\ \text{см}\). Внутрішні кути дорівнюють \(45^\circ\), \(45^\circ\) та \(90^\circ\), а площа: $$ \frac{1}{2} \cdot 5 \cdot 5 = 12{,}5\ \text{см}^2. $$ Отже, трикутник, зображений на рис. Б, не може бути відповіддю на жодне із запитань 1–4.

В. У прямокутному трикутнику, один з катетів якого удвічі менший за гіпотенузу, гострий кут, що є протилежним до меншого катета, дорівнює \(30^\circ.\) Оскільки катет трикутника дорівнює \(5\) см, а гіпотенуза \(10\) см, то гострий кут дорівнює \(30^\circ.\) Отже, 2 – В.

Г. У трикутнику задано два кути та одну сторону, тому можна скористатися теоремою синусів та наслідком з цієї теореми: $$ \frac{a}{\sin \alpha} = \frac{b}{\sin \beta} = \frac{c}{\sin \gamma} = 2R, $$ де \(R\) – радіус кола, описаного навколо трикутника із сторонами \(a\), \(b\), \(c\) та відповідними кутами \(\alpha\), \(\beta\) та \(\gamma.\)

Виконується рівність $$ \frac{10}{\sin 45^\circ} = 2R, $$ звідки отримуємо \begin{gather*} \frac{10}{\frac{\sqrt{2}}{2}} = 2R,\\[6pt] 2R = 10\sqrt{2}. \end{gather*} Отже, діаметр кола, описаного навколо трикутника, зображеного на рис. Г дорівнює \(10\sqrt{2}\). Тому 4 – Г.

Д. Неохопленим залишилося лише запитання 3, якому може відповідати лише рисунок Д. Покажемо, що площа трикутника, зображеного на рис. Д, дорівнює \(10\ \text{см}^2.\) Висота цього трикутника ділить трикутник на два прямокутні трикутники з катетами \(2\ \text{см}\) і \(3\ \text{см}\) та \(2\ \text{см}\) і \(7\ \text{см}.\) Сума площ цих трикутників становить площу заданого трикутника і дорівнює

Отже, 3 – Д.

Відповідь: 1 – А, 2 – В, 3 – Д, 4 – Г.

ТЕМА: Геометрія. Стереометрія. Координати та вектори у просторі. Формула для обчислення відстані між двома точками.

Це завдання перевіряє розуміння декартової системи координат у просторі, а також уміння визначати відстань від заданої точки до геометричних об’єктів (точки, прямої та площини).

Нагадаємо, що відстань \(d\) між точками \(M_1(x_1; y_1; z_1)\) та \(M_2(x_2; y_2; z_2)\) можна обчислити за формулою:

1. Відстань від точки \(M(1; -4; 8)\) до площини \(xy\) дорівнює відстані від точки \(M\) до її проєкції на цю площину, тобто до точки \((1; -4; 0)\). Ця відстань дорівнює \(8.\) Отже, 1 – Г.

У загальному випадку відстань від точки \(M_1(x_1; y_1; z_1)\) до площини \(xy\) дорівнює \(|z_1|\), до площини \(xz\) — \(|y_1|\), до площини \(yz\) — \(|x_1|\).

2. Відстань від точки \(M\) до початку координат – це відстань від проекції точки \(M\) до точки \((0; 0; 0)\) і дорівнює

Отже, 2 – Д.

3. Відстань від точки \(M\) до осі \(z\) – це відстань від проєкції точки \(M\) на площину \(xy\) до початку координат, тобто точки \((0; 0; 0)\). Отже, шуканa відстань – це відстань між точками \((1; -4; 0)\) та \((0; 0; 0)\) і дорівнює

Отже, 3 – В.

4. Відстань від точки \(M\) до точки \(N(1; 0; 8)\) дорівнює

Отже, 4 – Б.

Відповідь: 1 – Г, 2 – Д, 3 – В, 4 – Б.

ТЕМА: Алгебра і початки аналізу. Числа і вирази. Текстові задачі.

Це завдання перевіряє вміння розв’язувати текстові задачі.

1. Позначимо через \(x\) швидкість пішохода, тоді \(x + 12\) – швидкість велосипедиста. Оскільки відстань між двома містами велосипедист долає за \(2\ \text{год}\), а пішохід – за \(6\ \text{год}\), то виконується рівність $$ 2(x + 12) = 6x, $$ звідси отримуємо \begin{gather*} x + 12 = 3x,\\[7pt] x = 6\ \text{ км/год}. \end{gather*} Тоді відстань між містами становить $$ 6 \cdot 6 = 36\ \text{км}. $$

2. Оскільки швидкість пішохода дорівнює \(6\ \text{км/год}\), а швидкість велосипедиста на \(12\ \text{км/год}\) більша, тобто дорівнює \(18\ \text{км/год}\), то за одну годину пішохід подолає \(6\ \text{км}\), а велосипедист – \(18\ \text{км}\). Тому через одну годину відстань між ними зменшиться на $$ 6 + 18 = 24\ \text{км}. $$ Щоб визначити через скільки годин після початку руху вони зустрінуться, потрібно відстань між містами, а вона дорівнює \(36\ \text{км}\), розділити на \(24\ \text{км}\). Отримаємо $$ 36 : 24 = 1{,}5\ \text{год}. $$

Відповідь: 1. \(36.\)
                   2. \(1{,}5.\)

ТЕМА: Геометрія. Планіметрія. Ромб та його властивості. Рівносторонній трикутник та його властивості. Коло, вписане в ромб. Співвідношення між сторонами і кутами прямокутного трикутника.

Це завдання перевіряє вміння обчислювати довжини відрізків, які є складовими рівностороннього та прямокутного трикутників.

З умови випливає, що сторона ромба дорівнює \(48 : 4 = 12\ \text{см}.\)

1. Проведемо діагональ \(BD\) і розглянемо трикутник \(ABD\) (див. рисунок).

Оскільки \(AB = AD\) і \(\angle A = 60^\circ\), то цей трикутник є рівностороннім. Тоді $$ BD = AB = AD = 12\ \text{см}. $$ Проведемо радіуси \(OK\) та \(OM\) і розглянемо трикутники \(OKB\) та \(OMD\). Оскільки \(OK\ \perp\ AB\) і \(OM\ \perp\ AD\) (дотична до кола перпендикулярна до радіуса, який сполучає центр кола з точкою дотику), \(OK = OM\) (як радіуси вписаного кола). \(\angle ABD = \angle ADB = 60^\circ\), то ці прямокутні трикутники рівні (за стороною та двома кутами). Тому $$ OB = OD = \frac{1}{2}BD = 6\ \text{см}. $$

2. Доведемо спочатку, що трикутник \(AKM\) є рівностороннім. З рівності трикутників \(OKB\) та \(OMD\) випливає, що \(KB = MD.\) Оскільки \(AB = AD\) i \(AK+KB=AB\), \(AM+MD=AD\), то \(AK=AM\). Оскільки \(\angle A = 60^\circ\), то трикутник \(AKM\) є рівностороннім. У прямокутному трикутнику \(OKB\) \(\angle KBO = 60^\circ\), тоді \(\angle KOB = 30^\circ.\) Отже, катет \(KB\) удвічі менший за гіпотенузу \(OB\mathord{:}\) $$ KB = \frac{1}{2}OB = \frac{1}{2} \cdot 6 = 3\ \text{см}. $$ Тоді

Відповідь: 1. \(6.\)
                   2. \(9.\)

ТЕМА: Алгебра і початки аналізу. Функції. Числові послідовності. Арифметична прогресія.

Це завдання перевіряє вміння розв'язувати практичні задачі на арифметичну прогресію.

Оскільки вартість підійому меблів на кожен наступний поверх перевищує вартість підійому на попередній на одну й ту саму величину, тоді й повна вартість підійому меблів на кожен наступний поверх перевищує повну вартість їх підйому на попередній на одну й ту саму величину, тобто утворює арифметичну прогресію. Позначимо через \(a_n\) повну вартість підійому меблів на \(n\text{-й}\) поверх. За умовою \(a_4 = 142\ \text{грн}\), \(a_7 = 154\ \text{грн}\). Потрібно визначити \(a_{11}.\)

Оскільки $$ a_n = a_1 + d(n-1), $$ де \(d\) – різниця арифметичної прогресії, то \begin{gather*} a_1 + 3d = 142,\\[7pt] a_1 + 6d = 154. \end{gather*} Звідси отримуємо \begin{gather*} 3d = 154 - 142 = 12,\\[7pt] d = 4. \end{gather*} Тоді

Відповідь: \(170.\)

ТЕМА: Алгебра і початки аналізу. Рівняння, нерівності та їх системи. Логарифмічні нерівності.

Це завдання перевіряє вміння розв’язувати логарифмічні рівняння.

Перший спосіб. Оскільки $$ \lg \frac{4}{2x - 3} = \lg 4 - \lg (2x - 3), $$ то перепишемо нерівність у вигляді \begin{gather*} \lg 4 - \lg (2x - 3) \ge 0,\ \text{або}\\[7pt] \lg (2x - 3) \le \lg 4. \end{gather*} Ураховуючи, що логарифмічна функція \(y = \lg x\) (тут основа дорівнює \(10 \gt 1\)) є зростаючою, то задана нерівність рівносильна системі нерівностей $$ \left\{\begin{array}{l} 2x - 3 \le 4,\\ 2x-3\gt 0, \end{array}\right. $$ звідки отримуємо: \begin{gather*} \left\{\begin{array}{l} 2x \le 7,\\ 2x \gt 3, \end{array}\right.\\[7pt] x \in (1{,}5; 3{,}5]. \end{gather*} Отже, найбільший розв’язок цієї нерівності – це число \(x = 3{,}5.\)

Другий спосіб. Ураховуючи, що \(0 = \lg 1\), перепишемо нерівність у вигляді $$ \lg \frac{4}{2x - 3} \ge \lg 1, $$ після чого переходимо до рівносильної нерівності

звідки \(x \in (1{,}5; 3{,}5].\)

Відповідь: \(3{,}5.\)

ТЕМА: Алгебра і початки аналізу. Числа і вирази. Ірраціональні вирази та їхні перетворення.

Це завдання перевіряє вміння виконувати тотожні перетворення ірраціональних числових виразів.

Щоб розв’язати завдання, потрібно знати формулу скороченого множення: $$ (a + b)^2 = a^2 + 2ab + b^2, $$ а також властивості коренів, зокрема \begin{gather*} \sqrt{a}\cdot \sqrt{b} = \sqrt{ab},\\[7pt] (\sqrt{a})^2 = a. \end{gather*}

Спростимо заданий вираз. Спочатку врахуємо, що $$ \frac{4}{\sqrt{2}} = \frac{2 \cdot 2}{\sqrt{2}} = \frac{2\cdot \sqrt{2}\cdot \sqrt{2}}{\sqrt{2}} = 2\sqrt{2}. $$ Тоді

Отже,

Відповідь: \(-83.\)

ТЕМА: Геометрія. Стереометрія. Многогранники. Тіла і поверхні обертання. Комбінації тіл.

Це завдання перевіряє вміння визначати твірну конуса за заданими його об’ємом та радіусом його основи.

Для розв’язання завдання потрібно знати властивості рівнобедреного трикутника, означення та властивості конуса, формулу об’єму конуса, теорему Піфагора.

Нехай \(ABC\) – рівнобедрений трикутник, у якому \(AB = CB\) (див. рисунок).

Висота \(BO\) є одночасно його медіаною та бісектрисою. Результатом обертання трикутника \(ABC\) навколо висоти \(BO\) (або прямокутного трикутника \(ABO\) навколо катета \(BO\)) є конус з висотою \(BO\) та радіусом основи \(AO.\) Трикутник \(ABC\) – осьовий переріз конуса. Бічна сторона трикутника \(ABC\) – твірна конуса.

За теоремою Піфагора для прямокутного трикутника \(ABO\) виконується рівність $$ AB^{2} = AO^{2} + BO^{2}. $$ Оскільки точка \(O\) є серединою відрізка \(AC\), то $$ AO = \frac{1}{2} AC = \frac{1}{2} \cdot 16 = 8\ \text{см}. $$

Для визначення висоти конуса запишемо формулу об’єму конуса: $$ V = \frac{1}{3}\pi AO^{2} \cdot BO. $$ Оскільки \(AO = 8\ \text{см}\), а \(V = 320\pi\ \text{см}^3\), то \begin{gather*} 320\pi = \frac{1}{3}\pi \cdot 8^{2} \cdot BO,\\[6pt] 320\cdot 3=64\cdot BO,\\[6pt] BO = \frac{320 \cdot 3}{64} = 5\cdot 3=15\ \text{см}. \end{gather*}

Отже, $$ AB^{2} = 8^{2} + 15^{2} = 289, $$ звідси $$ AB = \sqrt{289} = 17\ \text{см}. $$

Відповідь: \(17.\)