ТЕМА: Лінійні й раціональні рівняння та їхні системи.

Завдання перевіряє вміння розв’язувати лінійні й раціональні рівняння.

ОДЗ:

\begin{gather*} x+y\ne 0;\\[7pt] x\ne -y. \end{gather*}

Спростімо перше рівняння, скориставшись властивістю пропорції:

\begin{gather*} \frac ab=\frac cd\Rightarrow a\cdot d=b\cdot c;\\[6pt] x+y=3\cdot (-2);\\[7pt] x+y=-6. \end{gather*}

Розв’яжімо методом додавання систему:

\begin{gather*} \left\{\begin{array}{l} x+y=-6,\\ 2x-y=-3. \end{array}\right.\\[7pt] x+y+2x-y=-6-3;\\[7pt] 3x=-9;\\[7pt] x=-3. \end{gather*}

Отже, \(x_0=-3.\)

Відповідь: Г.

ТЕМА: Чотирикутники. Трикутники.

Завдання перевіряє знання властивостей прямокутного трикутника, трапеції, уміння обчислювати площу трапеції.

Проведімо висоту \(CH\) з вершини \(C\) на основу \(AD\ (CH\!\perp\!AD).\)

Оскільки трапеція прямокутна \((\angle A=90^\circ)\), чотирикутник \(ABCH\) є прямокутником. Звідси маємо: \(CH=AB=12\) см (висота трапеції) і \(AH=BC.\)

Розгляньмо \(\Delta CHD\ (\angle H=90^\circ).\) За теоремою Піфагора:

\begin{gather*} CD^2=CH^2+HD^2;\\[7pt] 20^2=12^2+HD^2;\\[7pt] 400=144+HD^2;\\[7pt] HD^2=400-144=256;\\[7pt] HD=16\ \text{см}. \end{gather*}

За умовою \(BC:AD=3:5.\) Нехай \(BC=3x\), тоді \(AD=5x.\)

Оскільки \(AD=AH+HD\), а \(AH=BC=3x\), підставмо відомі значення:

\begin{gather*} 5x=3x+16;\\[7pt] 2x=16;\\[7pt] x=8\ \text{см}. \end{gather*}

Тепер визначмо довжини основ:

менша основа \(BC=3\cdot 8=24\) см;

більша основа \(AD=5\cdot 8=40\) см.

Площу трапеції обчислімо за формулою:

\begin{gather*} S=\frac{a+b}{2}\cdot h, \end{gather*}

де \(a\), \(b\) – основи, \(h\) – висота.

Відповідь: Б.

ТЕМА: Дійсні числа та дії з ними.

Завдання перевіряє вміння виконувати дії з дійсними числами, тотожні перетворення логарифмічних, ірраціональних і степеневих виразів.

1. \(\ln \dfrac 1e=\ln e^{-1}=-1\cdot \ln e=-1.\)

Застосували формули:

\begin{gather*} \log_a b^n=n\cdot \log_a b;\\[7pt] \log_a a=1. \end{gather*}

Число \(-1\) належить проміжку \([-1; 0).\) Отже, правильна відповідь – Б.

2. \(e\approx 2{,}7.\)

\begin{gather*} e-5\lt 0;\\[7pt] |e-5|=-(e-5)=-e+5=\\[7pt] =5-e\approx 5-2{,}7\approx 2{,}3. \end{gather*}

Число \(2{,}3\) належить проміжку \((2; +\infty).\) Отже, правильна відповідь – Д.

3. \(e^0=1.\)

Число \(1\) належить проміжку \([1; 2).\) Отже, правильна відповідь – Г.

Відповідь: 1 – Б, 2 – Д, 3 – Г.

ТЕМА: Алгебра і початки аналізу. Функції.

Завдання перевіряє вміння визначати властивості числових функцій, заданих формулою або графіком.

1. Функція \(y=cos x.\) Косинус – періодична функція.

Підставмо \(y=1{:}\) \(\cos x=1\) виконується в усіх точках виду \(x=2\pi k\), \(k\in Z\) (наприклад: \(0\), \(\pm 2\pi\), \(\pm 4\pi\) тощо). Спільних точок безліч.

Отже, 1 – Д.

2. Функція \(y=x^2-2x+2.\)

Підставмо \(y=1{:}\)

\begin{gather*} x^2-2x+2=1;\\[7pt] x^2-2x+1=0;\\[7pt] (x-1)^2=0;\\[7pt] x=1. \end{gather*}

Квадратне рівняння має лише один корінь. Графіки мають одну спільну точку (пряма є дотичною до вершини параболи).

Отже, 2 – Б.

3. Функція \(y=1+\frac 2x.\)

Підставмо \(y=1\) (зважмо на ОДЗ: \(x\ne 0\)):

\begin{gather*} 1+\frac 2x=1;\\[6pt] \frac 2x=0. \end{gather*}

Дріб дорівнює нулю лише тоді, коли його чисельник дорівнює нулю. Але чисельник тут сталий \((2\ne 0).\)

Горизонтальна пряма \(y=1\) є горизонтальною асимптотою для цієї гіперболи, тому графіки ніколи не перетинаються. Тобто не мають жодної спільної точки.

Отже, 3 – A.

Відповідь: 1 – Д, 2 – Б, 3 – А.

ТЕМА: Геометрія. Планіметрія. Чотирикутники.

Завдання перевіряє знання властивостей ромба та прямокутного трикутника.

1. Висота ромба.

Висота ромба \(h\) дорівнює діаметру вписаного кола \((h=2r){:}\)

\begin{gather*} h=2\cdot 12=24\ \text{см}. \end{gather*}

Отже, правильна відповідь – В.

2. Проєкція меншої діагоналі на сторону ромба.

Проєкцією меншої діагоналі \(BD\) на сторону ромба \(AD\) є відрізок \(KD\) (оскільки \(B\) проєктується в точку \(K\), а вершина \(D\) лежить на цій прямій). Розгляньмо прямокутний трикутник \(BKD\ (\angle BKD=90^\circ).\) За теоремою Піфагора:

Отже, правильна відповідь – А.

3. Сторона ромба.

Розгляньмо прямокутні трикутники \(\Delta AOD\ (\angle AOD=90^\circ)\) та \(\Delta BKD\ (\angle BKD=90^\circ){:}\) \(\angle AOD=\angle BKD=90^\circ.\)

Гострий кут \(\angle ODA\) (або \(\angle BDK\)) – спільний.

Звідси: \(\Delta AOD\sim \Delta BKD\) за двома гострими кутами (ознака подібності прямокутних трикутників).

Оскільки трикутники подібні, відношення їхніх відповідних сторін (навпроти рівних кутів) є рівними. Запишімо пропорцію відношення гіпотенуз до прилеглих катетів для цих трикутників:

\begin{gather*} \frac{AD}{BD}=\frac{OD}{KD}. \end{gather*}

Підставмо всі відомі значення, які отримали на попередніх кроках \((BD=30\) см, \(OD=15\) см, \(KD=18\) см\(){:}\)

\begin{gather*} \frac{AD}{30}=\frac{15}{18};\\[6pt] AD=\frac{15\cdot 30}{18}=5\cdot 5=25\ \text{см}. \end{gather*}

Отже, правильна відповідь – Г.

Відповідь: 1 – B, 2 – A, 3 – Г.

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

Завдання перевіряє знання формули \(n\text{-го}\) члена та вміння розв’язувати задачі на застосування властивостей арифметичної прогресії.

Арифметична прогресія – це послідовність чисел, де кожне наступне утворюється додаванням (або відніманням) того самого числа, яке називають різницею прогресії \((d).\)

Будь-який інший член прогресії \((a_n)\) відрізняється від відомого \((a_k)\) на цілу кількість кроків \(d{:}\)

\begin{gather*} a_n=a_k+d\cdot m, \end{gather*}

де \(m\) – це ціле число.

Підставивши відомі значення \(a_k=27\) та \(d=5\)

\begin{gather*} a_n=27+5m. \end{gather*}

Шукані члени прогресії належать інтервалу \((60; 75).\) Складімо подвійну нерівність:

\begin{gather*} 60\lt 27+5m\lt 75;\\[7pt] 60-27\lt 5m\lt 75-27;\\[7pt] 33\lt 5m\lt 48;\\[6pt] \frac{33}{5}\lt m\lt \frac{48}{5};\\[6pt] 6{,}6\lt m\lt 9{,}6;\\[7pt] m=\{7,\ 8,\ 9\} \end{gather*}

Обчислімо відповідні члени арифметичної прогресії:

Обчислімо суму \(S\) визначених членів прогресії:

\begin{gather*} S=62+67+72=201. \end{gather*}

Відповідь: \(201.\)

ТЕМА: Алгебра та початки аналізу. Елементи комбінаторики, початки теорії імовірностей та елементи статистики. Перестановки, комбінації, розміщення.

Завдання перевіряє вміння розв'язувати задачі з комбінаторики, застосовувати комбінаторне правило добутку.

Скористаймося формулою комбінацій вибору \(k\) елементів з \(n\) можливих:

\begin{gather*} C_n^k=\frac{n!}{k!\cdot (n-k)!}. \end{gather*}

1. Оберімо співака.

Треба обрати \(1\) співака з \(5\) фіналістів. Кількість способів це зробити дорівнює:

\begin{gather*} C_5^1=5. \end{gather*}

2. Оберімо музичні групи.

Треба обрати \(2\) групи з \(12\) фіналістів. Оскільки порядок вибору груп не має значення, використаймо формулу комбінацій \((C_{12}^2){:}\)

3. Визначмо загальну кількість варіантів.

Оскільки маємо обрати і співака, і музичні групи (сполучник і вказує на одночасний вибір), за правилом добутку перемножмо отримані результати:

\begin{gather*} N=C_5^1\cdot C_{12}^2=5\cdot 66=330. \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: \(330.\)

ТЕМА: Геометрія. Стереометрія. Прямі та площини у просторі. Многогранники.

Завдання перевіряє вміння розв’язувати стереометричні задачі, обчислювати об’єм призми.

1. Визначмо більшу діагональ \((AC)\) основи.

Діагональний переріз прямої призми – це прямокутник, сторонами якого є діагональ основи та висота призми \((H=AA_1=8\sqrt{3}).\) Оскільки переріз більший, він проходить через більшу діагональ ромба \((AC).\)

Формула площі перерізу:

Звідси обчислімо більшу діагональ:

2. Визначмо меншу діагональ \((BD)\) ромба.

У ромбі з гострим кутом \(60^\circ\) діагоналі розбивають його на чотири прямокутні трикутники, або менша діагональ ділить ромб на два рівносторонні трикутники. Сторона ромба дорівнює меншій діагоналі \(CD=BD\) (бо трикутник \(\Delta BCD\) рівносторонній). Визначмо сторону \(CD\) ромба:

3. Обчислімо площу основи \((S_\text{осн}){:}\)

Підставимо знайдені значення площі основи та висоти у формулу об'єму:

Відповідь: \(3600.\)

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

Завдання перевіряє вміння розв’язувати квадратні рівняння, аналізувати та досліджувати рівняння, розв’язувати рівняння з параметром.

\begin{gather*} ax^2+bx+c=0, \end{gather*}

де \(a\), \(b\), \(c\) – коефіцієнти квадратного рівняння.

\(D=b^2-4ac\) – дискримінант.

Якщо \(D\gt 0\), то

\begin{gather*} x_1=\frac{-b-\sqrt{D}}{2a};\\[6pt] x_2=\frac{-b+\sqrt{D}}{2a}. \end{gather*}

У заданому рівнянні \(x^2+(2a-15)x+26-4a=0\) маємо коефіцієнти:

\begin{gather*} a_\text{коеф.}=1;\\[7pt] b_\text{коеф.}=2a-15;\\[7pt] c_\text{коеф.}=26-4a. \end{gather*}

Обчислімо дискримінант заданого рівняння:

Щоб корені існували, дискримінант \((D)\) має бути невід’ємним:

Тобто

За умовою задачі, обидва корені мають бути більшими за \(1{:}\ x_1\gt 1\) i \(x_2\gt 1.\)

Підставмо ці значення:

\begin{gather*} \left\{\begin{array}{l} 2\gt 1,\\ -2a+13\gt 1. \end{array}\right.\\[7pt] -2a+13\gt 1;\\[7pt] -2a\gt 1-13;\\[7pt] -2a\gt -12. \end{gather*}

Помножмо обидві частини нерівності на \(-1{:}\)

\begin{gather*} 2a\lt 12. \end{gather*}

Важливо: унаслідок множення на від'ємне число знак нерівності змінюється на протилежний!

\begin{gather*} a\lt 6. \end{gather*}

Отже, \(x\in (-\infty; 6).\)

У завданні запитують про найбільше ціле значення \(a.\) Оскільки число \(6\) не входить у проміжок (знак строгий), то найбільше ціле число, що задовольняє умову, – це \(5.\)

Відповідь: \(5.\)