ТЕМА: Алгебра і початки аналізу. Числа і вирази.

Завдання перевіряє вміння виконувати тотожні перетворення логарифмічних, тригонометричних виразів.

1. Якщо \(n^{\textstyle \log_n m}=a\), то…

Застосуймо основну логарифмічну тотожність:

\begin{gather*} a^{\textstyle \log_a b}=b.\\[7pt] m=a. \end{gather*}

Отже, 1 – Б.

2. Якщо \(\dfrac{mn^2-nm^2}{n-m}=a\), то…

Розкладімо чисельник дробу на множники, винісши спільний множник \(mn\) за дужки.

\begin{gather*} \frac{mn(n-m)}{n-m}=a. \end{gather*}

Скоротімо дріб на спільний множник \((n-m)\), оскільки \(n\gt 1\), \(m\gt 1\) і \(n\ne m\) (інакше знаменник перетворився б на нуль):

\begin{gather*} mn=a. \end{gather*}

Отже, 2 – Г.

3. Якщо \(n\sin^2 m+n\cos^2 m=a\), то…

Винесімо спільний множник \(n\) за дужки й застосуймо основну тригонометричну тотожність:

\begin{gather*} \sin^2 \alpha+\cos^2 \alpha=1.\\[7pt] n(\sin^2 m+\cos^2 m)=a;\\[7pt] n\cdot 1=a;\\[7pt] n=a. \end{gather*}

Отже, 3 – Д.

Відповідь: 1 – Б, 2 – Г, 3 – Д.

ТЕМА: Алгебра і початки аналізу. Функції.

Завдання перевіряє вміння визначати властивості числових функцій за їхніми графіками.

1. Функція \(y=x^3\) (кубічна парабола).

Оскільки \(y(0)=0^3=0\), графік перетинає відрізок \(AB\) у точці \((0; 0).\) Оскільки \(y(1)=1^3=1\), графік перетинає відрізок \(BC\) у точці \((1; 1).\) Графік має дві спільні точки з ламаною.

Отже, 1 – B.

2. Функція \(y=\cos x\) (косинусоїда).

Розгляньмо зміну косинуса на відрізку \([0; 2\pi]{:}\)

Якщо \(x=0\), \(y=\cos 0=1.\) Це вершина \(B(0; 1).\)

Якщо \(x=\pi\), \(y=\cos \pi=-1.\) Ця точка лежить на нижній основі \(AD.\)

Якщо \(x=2\pi\), \(y=\cos (2\pi)=1.\) Це вершина \(C(2\pi; 1).\)

Графік має три спільні точки з ламаною.

Отже, 2 – Г.

3. Функція \(y=x+1\) (лінійна функція).

Графік має одну спільну точку з ламаною – це вершина \(B(0; 1).\)

Отже, 3 – Б.

Відповідь: 1 – B, 2 – Г, 3 – Б.

ТЕМА: Геометрія. Планіметрія. Трикутники. Чотирикутники.

Завдання перевіряє знання властивостей квадрата, прямокутного та рівнобедреного трикутників, а також теореми Піфагора.

1. Довжина сторони квадрата \(ABCD.\)

Оскільки за умовою \(KM=DM\), трикутник \(\Delta KMD\) – рівнобедрений з основою \(KD.\)

Проведімо з вершини \(M\) висоту \(MP\) до основи \(KD\ (MP\!\perp\!AD).\) За властивістю рівнобедреного трикутника висота, проведена до основи, є також його медіаною.

Це означає, що точка \(P\) ділить відрізок \(KD\) навпіл: \(KP=PD.\)

Чотирикутник \(MPDC\) за побудовою є прямокутником (оскільки \(MC\!\parallel\!PD\) та \(\angle C=\angle D=90^\circ\)).

З властивостей прямокутника випливає, що протилежні сторони рівні:

\begin{gather*} PD=MC=10\ \text{см}. \end{gather*}

Оскільки \(P\) – середина \(KD\), то:

\begin{gather*} KP=PD=10\ \text{см}. \end{gather*}

Сторона квадрата \(AD\) просто складається з трьох відомих відрізків на одній прямій:

\begin{gather*} AD=AK+KP+PD;\\[7pt] AD=4+10+10=24\ \text{см}. \end{gather*}

Отже, 1 – A.

2. Довжина відрізка \(DM.\)

Розгляньмо прямокутний трикутник \(\Delta MCD\ (\angle C=90^\circ).\)

Катет \(MC=10\) см (за умовою).

Катет \(CD=24\) см (сторона квадрата).

За теоремою Піфагора в трикутнику \(\Delta MCD{:}\)

\begin{gather*} DM^2=MC^2+CD^2. \end{gather*}

Підставмо відомі значення чисел:

\begin{gather*} DM^2=10^2+24^2;\\[7pt] DM^2=100+576=676;\\[7pt] DM=\sqrt{676}=26\ \text{см}. \end{gather*}

Отже, 2 – Д.

3. Відстань від середини відрізка \(DM\) до прямої \(AB.\)

Чотирикутник \(ABMD\) – це прямокутна трапеція з основами \(BM\) і \(AD\ (BM\!\parallel\!AD\), \(\angle A=\angle B=90^\circ).\)

Точка \(O\) – середина похилої бічної сторони \(MD.\) Проведімо з точки \(O\) перпендикуляр \(OK\) до сторони \(AB\ (OK\!\perp\!AB).\) Оскільки \(BM\!\parallel\!AD\) і вони обидва перпендикулярні до \(AB\), то відрізок \(OK\), проведений через середину \(MD\) паралельно основам, є середньою лінією трапеції \(ABMD.\)

За властивістю середньої лінії трапеції, її довжина дорівнює півсумі основ:

\begin{gather*} OK=\frac{BM+AD}{2}. \end{gather*}

\begin{gather*} OK=\frac{14+24}{2}=\frac{38}{2}=19\ \text{см}. \end{gather*}

Отже, 3 – B.

Відповідь: 1 – A, 2 – Д, 3 – B.

ТЕМА: Алгебра і початки аналізу. Похідна функції.

Завдання перевіряє вміння визначати похідну суми та обчислювати її значення в точці для заданого значення аргумента.

Перш ніж диференціювати, розкриймо дужки, щоб звести функцію до стандартного вигляду многочлена:

\begin{gather*} f(x)=4x-x^2. \end{gather*}

Застосуймо основні правила диференціювання \((x^{\alpha})'=\alpha x^{\alpha-1}\) та \((Cx)'=C.\)

\begin{gather*} f(x)'=(4x)'-(x^2)'=4-2x. \end{gather*}

Підставмо значення \(x_0=5\) у рівняння похідної:

\begin{gather*} f(5)'=4-2\cdot 5=4-10=-6. \end{gather*}

Відповідь: \(-6.\)

ТЕМА: Алгебра і початки аналізу. Перестановки, комбінації, розміщення. Комбінаторні правила суми та добутку.

Завдання перевіряє вміння використовувати комбінаторні правила добутку для розв’язання комбінаторних задач.

Унікальний код кожної книжки складається із \(4\) позицій:
[ _ ][ _ ][ _ ][ _ ].

Перша позиція (буква): за умовою використовуємо латинський алфавіт, у якому \(26\) букв. Отже, для першого місця маємо \(26\) варіантів.

Друга позиція (цифра): у математиці \(10\) цифр (від \(0\) до \(9\)). Оскільки в умові немає обмежень на повторення символів, маємо \(10\) варіантів.

Третя позиція (цифра): аналогічно – \(10\) варіантів.

Четверта позиція (цифра): аналогічно – \(10\) варіантів.

За правилом добутку в комбінаториці, щоб обчислити загальну кількість комбінацій для всього коду, треба перемножити кількість варіантів для кожної позиції:

\begin{gather*} N=26\cdot 10\cdot 10\cdot 10=26000. \end{gather*}

Правило добутку: Якщо об’єкт \(A\) можна вибрати \(n\) способами, а об’єкт \(B\) – \(m\) способами, то пару \(A\) і \(B\) можна вибрати \(n\cdot m\) способами.

Відповідь: \(26000.\)

ТЕМА: Геометрія. Стереометрія. Тіла обертання.

Завдання перевіряє знання формул для обчислення об'єму конуса й уміння їх застосовувати.

Осьовим перерізом конуса є рівносторонній трикутник. Його сторони – дві твірні конуса \(L\) і діаметр основи \(d=2R\) (де \(R\) – радіус основи конуса).

Оскільки трикутник рівносторонній:

\begin{gather*} L=2R. \end{gather*}

Площу рівностороннього трикутника зі стороною \(a\) обчислімо за формулою:

\begin{gather*} S=\frac{a\sqrt{3}}{4}. \end{gather*}

Сторона трикутника \(a=2R\), а його площа \(S=27\sqrt{3}\) см. Підставмо ці значення:

\begin{gather*} \frac{(2R)^2\sqrt{3}}{4}=27\sqrt{3};\\[6pt] \frac{4R^2\sqrt{3}}{4}=27\sqrt{3};\\[6pt] R^2\sqrt{3}=27\sqrt{3}. \end{gather*}

Поділімо обидві частини на \(\sqrt{3}{:}\)

\begin{gather*} R^2=27;\\[7pt] R=\sqrt{27}=\sqrt{9}\cdot \sqrt{3}=3\sqrt{3}\ \text{см}. \end{gather*}

Висоту рівностороннього трикутника (яка водночас є висотою конуса \(H\)) обчислімо за формулою через його сторону \((a=2R){:}\)

\begin{gather*} H=\frac{a\sqrt{3}}{2}=\frac{2R\sqrt{3}}{2}=R\sqrt{3}. \end{gather*}

Підставмо значення \(R{:}\)

\begin{gather*} H=3\sqrt{3}\cdot \sqrt{3}=3\cdot 3=9\ \text{см}. \end{gather*}

Об'єм конуса:

\begin{gather*} V=\frac 13\pi R^2H. \end{gather*}

Підставмо значення \(R=3\sqrt{3}\) см та \(H=9\) см:

Відповідь: \(81.\)

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

Завдання перевіряє навички розв’язання квадратних рівнянь, аналізування та дослідження рівнянь із параметрами.

\begin{gather*} x^2-8x+m=0;\\[7pt] x_2=x_1+2. \end{gather*}

Для зведеного квадратного рівняння \(x^2+px+q=0\) за теоремою Вієта сума коренів дорівнює \(x_1+x_2=-p\), а добуток \(x_1\cdot x_2=q.\)

У заданому рівнянні:

\begin{gather*} x_1+x_2=8;\\[7pt] x_1\cdot x_2=m. \end{gather*}

Підставмо \(x_2=x_1+2\) у рівняння суми:

\begin{gather*} x_1+x_1+2=8;\\[7pt] 2x_1+2=8. \end{gather*}

Розв’яжімо це рівняння:

\begin{gather*} 2x_1+2=8;\\[7pt] 2x_1=8-2;\\[7pt] 2x_1=6;\\[7pt] x_1=3. \end{gather*}

Тепер обчислімо другий корінь \(x_2{:}\)

\begin{gather*} x_2=x_1+2=3+2=5. \end{gather*}

Використаймо рівняння добутку коренів для обчислення \(m{:}\)

\begin{gather*} m=x_1\cdot x_2=3\cdot 5=15. \end{gather*}

Відповідь: \(15.\)

ТЕМА: Алгебра та початки аналізу. Числа і вирази. Дійсні числа.

Завдання перевіряє знання означення кореня \(n\text{-го}\) степеня, властивості коренів, уміння використовувати властивості модуля в розв'язуванні задач.

За властивістю арифметичного квадратного кореня:

\begin{gather*} \sqrt{a^2}=|a|.\\[7pt] \sqrt{(-1-\sqrt{6})^2}=|-1-\sqrt{6}|. \end{gather*}

Оскільки обидва доданки \(-1\) та \(-6\) від'ємні, їхня сума теж від'ємне число:

\begin{gather*} -1-\sqrt{6}\lt 0. \end{gather*}

За властивістю модуля:

Відповідь: Б.

ТЕМА: Геометрія. Стереометрія. Координати та вектори у просторі.

Завдання перевіряє вміння виконувати дії з векторами.

Сумою векторів \(\vec a(x_1; y_1; z_1)\) i \(\vec b(x_2; y_2; z_2)\) є вектор \(\vec c=\vec a+\vec b{:}\)

\begin{gather*} \vec c(x_1+x_2; y_1+y_2; z_1+z_2). \end{gather*}

Щоб визначити координати суми векторів,  додамо їхні координати (першу – до першої, другу – до другої тощо).

\begin{gather*} \vec c(1+(-8); -2+(-3); 5+6);\\[7pt] \vec c(-7; -5; 11). \end{gather*}

Відповідь: A.