Національний мультитест з математики – Варіант 27

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

Завдання перевіряє вміння розв’язувати рівняння першого степеня.

Розв'яжімо лінійне рівняння:

\begin{gather*} 0{,}02x=-2.\\[7pt] x=-2:0{,}02;\\[7pt] x=-100. \end{gather*}

Відповідь: Д.

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

Завдання перевіряє вміння розкривати дужки або множити число на суму двох чи більше чисел.

Щоб помножити число на суму двох чисел, треба це число помножити на кожен доданок і результати додати. Розкриймо дужки:

Відповідь: Д.

ТЕМА: Геометрія. Планіметрія. Чотирикутники.

Це завдання перевіряє знання властивостей паралелограмів, суміжних кутів.

Розгляньмо прямі \(AB\) і \(CD\) та січну \(MK.\) Кут \(BAD\) та кут \(CDK\) є відповідними кутами при паралельних прямих \(AB\!\parallel\!CD\) та січній \(MK.\)

\begin{gather*} \angle BAD=\angle CDK=55^\circ. \end{gather*}

За властивістю суміжних кутів:

Відповідь: A.

ТЕМА: Геометрія. Стереометрія. Тіла обертання.

Завдання перевіряє знання властивостей геометричних тіл, зокрема конуса.

Конус утворений обертанням рівностороннього (рівнобедреного) трикутника \(APB\) навколо його висоти \(PO\), проведеної до основи.

Відповідь: Г.

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

Завдання перевіряє вміння виконувати тотожні перетворення раціональних виразів.

Відповідь: Г.

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

Завдання перевіряє вміння знаходити значення функції в точці за її графіком.

Нерівність \(f(x_0)\gt 0\) виконується для тих значень аргумента, за яких графік функції розташований у верхній півплощині (вище від осі \(Ox\)). Функція набуває додатних значень на проміжку \(x\in [-2; 1).\)

Серед запропонованих варіантів лише значення \(x=-1\) входить у цей проміжок. У точці \(x=1\) функція дорівнює нулю \(f(1)=0\), що не задовольняє строгу нерівність.

Відповідь: Б.

ТЕМА: Трикутники.

Завдання перевіряє знання видів трикутників і їхніх основних властивостей, властивостей медіани трикутника.

I. Твердження правильне. Згідно з аксіомами геометрії, кожна сторона трикутника має лише одну середину. Відрізок, що сполучає цю точку з протилежною вершиною, за означенням є медіаною.

II. Твердження неправильне. Центр вписаного кола — точка перетину бісектрис (інцентр). Точку перетину медіан називають центроїдом (або центром мас). Центроїд ділить кожну медіану у відношенні \(2:1\), рахуючи від вершини.

III. Твердження правильне. Це властивість медіани, проведеної до гіпотенузи. Оскільки центр описаного навколо прямокутного трикутника кола завжди лежить на середині гіпотенузи, то медіана, що з'єднує вершину прямого кута із цією точкою, – радіус \((R).\)

Відповідь: Г.

ТЕМА: Алгебра і початки аналізу. Числа і вирази.

Завдання перевіряє вміння розв’язувати текстові задачі арифметичним способом та обчислювати відсотки.

Плата зросла на \(144-120=24\) (грн).

\(24\) гривні становлять від \(120\) гривень:

\begin{gather*} \frac{24}{120}\cdot 100\,\%=\frac 15\cdot 100\,\%=20\,\%. \end{gather*}

Відповідь: B.

ТЕМА: Логарифмічні рівняння.

Завдання перевіряє вміння розв’язувати логарифмічні рівняння.

За означенням логарифма:

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

Отже,

\begin{gather*} x=0{,}5^{-2};\\[6pt] x=\left(\frac 12\right)^{-2};\\[6pt] x=2^2;\\[7pt] x=4. \end{gather*}

Корінь рівняння \(4\in (1;4].\)

Відповідь: B.

ТЕМА: Алгебра і початки аналізу. Дійсні числа.

Завдання перевіряє знання означення степеня з натуральним показником, його властивостей.

Використали властивість степеня з натуральним показником:

\begin{gather*} (ab)^x=a^x\cdot b^x;\\[6pt] \frac{a^x}{a^y}=a^{x-y}. \end{gather*}

Відповідь: Д.

ТЕМА: Геометрія. Стереометрія. Многогранники.

Завдання перевіряє знання властивостей призми та вміння розв'язувати стереометричні задачі.

Площу бічної поверхні призми визначмо за формулою:

\begin{gather*} S_\text{біч}=P_\text{осн}\cdot H. \end{gather*}

В основі правильної чотирикутної призми лежить квадрат зі стороною \(a\), тож його периметр:

\begin{gather*} P=4a. \end{gather*}

У правильній призмі бічне ребро – її висота, отже \(H=b.\)

\begin{gather*} S_\text{біч}=4a\cdot b=4ab. \end{gather*}

Відповідь: Д.

ТЕМА: Алгебра і початки аналізу. Рівняння.

Завдання перевіряє вміння розв'язувати системи лінійних та ірраціональних рівнянь.

Піднесімо обидві частини першого рівняння до квадрата:

\begin{gather*} ((\sqrt{a})^2=a,\ \text{якщо}\ a\ge 0){:}\\[7pt] 2x=6;\\[7pt] x=6:2. \end{gather*}

Підставмо \(x=3\) у рівняння \(x-4y=7{:}\)

\begin{gather*} 3-4y=7;\\[7pt] -4y=7-3;\\[7pt] -4y=4;\\[7pt] y=4:(-4);\\[7pt] y=-1. \end{gather*}

Отже, \(y_0=-1.\)

Відповідь: B.

ТЕМА: Числові послідовності.

Завдання перевіряє знання означення арифметичної прогресії, формули її \(n\text{-го}\) члена.

За формулою \(n\text{-го}\) члена:

\begin{gather*} a_n=a_1+d(n-1).\\[7pt] a_5=a_1+4d;\\[7pt] a_3=a_1+2d. \end{gather*}

Спростімо вираз:

Отже, \(a_5-a_3=2\cdot 4=8.\)

Відповідь: B.

ТЕМА: Чотирикутники. Трикутники.

Завдання перевіряє знання властивостей чотирикутників, зокрема квадрата, прямокутного трикутника, уміння застосовувати теорему Піфагора.

\(ABCD\) – квадрат, \(BC=12\) см. Точка \(K\) ділить сторону \(BC\) у відношенні \(BK:KC=3:1.\) Нехай \(BK=3x\) см, \(KC=x\) см.

\begin{gather*} BC=BK+KC;\\[7pt] 3x+x=12\ \text{см};\\[7pt] 4x=12\ \text{см};\\[7pt] x=3. \end{gather*}

Отже, \(BK=9\) см, \(KC=3\) см.

Розгляньмо \(\Delta ABC\ (\angle B=90^\circ).\) Катети \(AB=12\) см і \(BK=9\) см. За теоремою Піфагора:

\begin{gather*} AK^2=AB^2+BK^2. \end{gather*}

Визначмо довжину гіпотенузи:

\begin{gather*} AK^2=12^2+9^2=144+81=225;\\[7pt] AK=\sqrt{225}=15\ \text{см}. \end{gather*}

Відповідь: Б.

ТЕМА: Алгебра і початки аналізу. Числа і вирази.

Завдання перевіряє вміння виконувати тотожні перетворення тригонометричних, ірраціональних, логарифмічних виразів.

1. Якщо \(n\cos 8\pi=a\), то…

Функція \(\cos x\) має період \(2\pi.\)

\begin{gather*} \cos 8\pi =\cos(4\cdot 2\pi)=\cos 0=1. \end{gather*}

Тоді \(a=n\cdot 1=n.\)

Отже, правильна відповідь – Г.

2. Якщо \(\log_2 8+\log_2 n=\log_2 a\), то...

\begin{gather*} \log_2 (8n)=\log_2 a. \end{gather*}

Якщо логарифмічні вирази мають однакові основи \((2)\), можна прирівняти їхні підлогарифмічні вирази (аргументи).

Отже, \(8n=a.\)

Застосували властивість логарифмів:

\begin{gather*} \log_a b+\log_a c=\log_a (b\cdot c). \end{gather*}

Отже, правильна відповідь – Б.

3. Якщо \(\sqrt{\sqrt[\scriptstyle n]{8}}=\sqrt[\scriptstyle a]{8}\), то…

Квадратний корінь \(\sqrt{\vphantom{X}\ldots}\) має показник \(2.\) Скористаймося властивістю \(\sqrt[\scriptstyle m]{\sqrt[\scriptstyle n]{x}}=\sqrt[\scriptstyle {mn}]{x}\ \ {:}\)

\begin{gather*} \sqrt{\sqrt[\scriptstyle n]{8}}=\sqrt[\scriptstyle 2n]{8}\ ;\\[7pt] \sqrt[\scriptstyle 2n]{8}=\sqrt[\scriptstyle a]{8}. \end{gather*}

Звідси \(a=2\cdot n=2n.\)

Отже, правильна відповідь – A.

Відповідь: 1 – Г, 2 – Б, 3 – A.

ТЕМА: Функціональна залежність.

Завдання перевіряє вміння визначати властивості числових функцій, заданих формулою.

1. Функція \(y=(x+2)^2\) квадратична, її графік – парабола.

Графік отримано паралельним перенесенням параболи \(y=x^2\) на \(2\) одиниці ліворуч уздовж осі \(Ox.\) Вершина параболи має координати \((-2; 0).\) Гілки напрямлені вгору. Отже, на проміжку \((-\infty; -2]\) функція спадає, а на проміжку \([-2; +\infty)\) – зростає.

Отже, правильна відповідь – Г.

2. \(y=2\sqrt{x}\) – ірраціональна функція.

Графік \(y=2\sqrt{x}\) – вітка параболи, що виходить із точки \((0; 0)\) і лежить у першій чверті.

Пряма \(y=x-2\) проходить через точки \((2; 0)\) і \((0; -2).\)

Графік функції \(y=2\sqrt{x}\) має одну спільну точку з графіком функції \(y=x-2.\)

Отже, правильна відповідь – Б.

3. Функція \(y=2^x\) показникова з основою \(a=2.\)

Вона зростає \((a\gt 1)\) на всій області визначення, тобто на проміжку \((-\infty; +\infty).\)

Отже, правильна відповідь – A.

Відповідь: 1 – Г, 2 – Б, 3 – A.

ТЕМА: Чотирикутники. Трикутники.

Завдання перевіряє знання властивостей трапеції, прямокутних трикутників.

1. \(AO.\)

За умовою точка \(O\) – середина діагоналі \(AC\), тому маємо:

\begin{gather*} AO=AC:2=80:2=40\ \text{см}. \end{gather*}

Отже, правильна відповідь – Б.

2. \(AD.\)

Розгляньмо прямокутний трикутник \(ACD\ (\angle A=90^\circ).\) За теоремою Піфагора:

Отже, правильна відповідь – A.

3. \(AB.\)

Проведімо висоту \(BK\) з вершини \(B\) до основи \(AD.\) Трапеція прямокутна, тому \(BK=CD=48\) см.

Нехай \(AB=BC=x.\) Тоді чотирикутник \(KBCD\) – прямокутник, отже \(KD=BC=x.\) Тоді відрізок \(AD=AD-KD=64-x.\)

Розгляньмо прямокутний трикутник \(ABK.\) За теоремою Піфагора:

\begin{gather*} AB^2=AK^2+KB^2;\\[7pt] (64-x)^2+48^2=x^2;\\[7pt] 4096-128x+x^2+2304=x^2;\\[7pt] -128x+6400=0;\\[7pt] 128x=6400;\\[7pt] x=6400:125;\\[7pt] x=50. \end{gather*}

Тож \(AB=50\) см.

Отже, правильна відповідь – Г.

Відповідь: 1 – Б, 2 – A, 3 – Г.

ТЕМА: Первісна та визначений інтеграл.

Завдання перевіряє знання таблиці первісних, уміння застосовувати правила визначення первісних у точці.

Будь-які дві первісні \(F(x)\) і \(G(x)\) для тієї самої функції \(f(x)\) різняться лише деякою сталою величиною \(C\):

\begin{gather*} G(x)=F(x)+C. \end{gather*}

За умовою маємо первісну

\begin{gather*} F(x)=4x^3-3x^2+9. \end{gather*}

Отже,

\begin{gather*} G(x)=4x^3-3x^2+9+C. \end{gather*}

Відомо, що графік функції \(G(x)\) проходить через точку з координатами \((-1; 0).\) Це означає, що за \(x=-1\) значення функції \(G(-1)=0.\) Підставмо ці значення в рівняння:

\begin{gather*} 0=4\cdot (-1)^3-3\cdot (-1)^2+9+C;\\[7pt] 0=4\cdot (-1)-3\cdot (1)+9+C;\\[7pt] 0=-4-3+9+C;\\[7pt] 0=2+C;\\[7pt] C=-2. \end{gather*}

Отже, функція \(G(x)\) має вигляд:

Обчислімо значення функції в точці \(x=1.\)

\begin{gather*} G(1)=4\cdot (1)^3-3\cdot (1)^2+7;\\[7pt] G(1)=4-3+7;\\[7pt] G(1)=8. \end{gather*}

Відповідь: \(8.\)

ТЕМА: Перестановки, комбінації, розміщення. Комбінаторні правила суми та добутку.

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

І. Для виконання замовлення автобуса виконавець має \(8\) різних автобусів. Оскільки треба вибрати лише один, то кількість способів зробити це дорівнює кількості автобусів: \begin{gather*} N_1=8. \end{gather*}

II. Для виконання замовлення на два мікроавтобуси виконавець має \(6\) різних мікроавтобусів. Треба вибрати два з них. Оскільки порядок вибору не має значення (просто потрібні дві машини), скористаймося формулою для комбінацій вибору \(k\) варіантів з \(n\) можливих:

Отже, виконавець замовлення може \(15\) способами вибрати два мікроавтобуси.

Оскільки треба вибрати і автобус, i мікроавтобуси одночасно, застосуймо правило добутку:

\begin{gather*} 8\cdot 15=120\ \text{варіантів}. \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: \(120.\)

ТЕМА: Геометрія. Стереометрія. Многогранники.

Завдання перевіряє вміння обчислювати об’єм піраміди.

Маємо правильну трикутну піраміду, тому основа – правильний трикутник, основа висоти – центр трикутника.

Об'єм піраміди обчислімо за формулою:

\begin{gather*} V=\frac 13S_\text{осн}\cdot H, \end{gather*}

де \(S_\text{осн}\) – площа основи, \(H\) – висота.

Основа висоти \(H\) піраміди збігається із центром вписаного кола основи. Розгляньмо прямокутний трикутник \(DOK\), катети якого – висота піраміди \(H=DO\) та радіус вписаного кола \(r=OK\), а гіпотенуза – апофема \(L=DK=8\) см.

Радіус вписаного кола для правильного трикутника:

\begin{gather*} r=\frac{a}{2\sqrt{3}}=\frac{8\sqrt{3}}{2\sqrt{3}}=4\ \text{см}. \end{gather*}

За теоремою Піфагора:

Відповідь: \(192.\)

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

Завдання перевіряє вміння розв’язувати квадратні рівняння з параметрами, а також досліджувати їхні властивості за допомогою теореми Вієта.

\begin{gather*} x^2+(9-a)x+20-3a-2a^2=0;\\[7pt] x_1\lt 0\ \text{i}\ x_2\lt 0. \end{gather*}

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

Оскільки \((3a-1)^2\ge 0\) для будь-якого значення \(a\), то корені існують за будь-якого \(a.\)

Щоб обидва корені були від’ємними, мають одночасно виконуватися дві умови: \(x_1+x_2\lt 0\) i \(x_1\cdot x_2\gt 0.\)

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

Проаналізуймо суму коренів цього рівняння:

\begin{gather*} \left\{\begin{array}{l} x_1+x_2\lt 0,\\ x_1+x_2=-(9-a); \end{array}\right.\\[7pt] -9+a\lt 0;\\[7pt] a\lt 9. \end{gather*}

Проаналізуймо добуток коренів цього рівняння:

\begin{gather*} \left\{\begin{array}{l} x_1\cdot x_2\gt 0,\\ x_1\cdot x_2=20-3a-2a^2; \end{array}\right.\\[7pt] 20-3a-2a^2\gt 0. \end{gather*}

Помножмо на \(-1\), змінивши знак нерівності:

Отже, \(a\in (-4; 2{,}5).\)

Знайдімо перетин отриманих умов:
1. \(a\lt 9.\)
2. \(a\in (-4; 2{,}5).\)

Спільним розв’язком є проміжок \(a\in (-4; 2{,}5).\)

Цілі значення \(a\) в цьому проміжку:

\begin{gather*} \{-3; -2; -1; 0; 1; 2\}. \end{gather*}

Найменше ціле значення: \(-3.\)

Відповідь: \(-3.\)