Zadanie 7 · 4 pkt · otwarte

Ciąg geometryczny z wyrazów ciągu arytmetycznego o sumie 105

Trzywyrazowy ciąg (x,y,z)(x, y, z) jest geometryczny i rosnący. Suma wyrazów tego ciągu jest równa 105105⁠. Liczby xx⁠, yy oraz zz są – odpowiednio – pierwszym, drugim oraz szóstym wyrazem ciągu arytmetycznego (an)(a_n)⁠, określonego dla każdej liczby naturalnej n≥1n \ge 1⁠.

Oblicz xx⁠, yy oraz zz⁠. Zapisz obliczenia.

Pokaż odpowiedź i rozwiązanieSpróbuj najpierw sam(a), potem sprawdź.

Rozwiązanie krok po kroku

  1. Niech rr będzie różnicą ciągu (an)(a_n)⁠; x=a1x = a_1⁠, y=a2y = a_2⁠, z=a6z = a_6⁠.

    y=x+r,z=x+5ry = x + r, \quad z = x + 5r
  2. Suma wyrazów ciągu (x,y,z)(x, y, z) jest równa 105105⁠.

    x+(x+r)+(x+5r)=105x + (x + r) + (x + 5r) = 105

    Do tego miejsca: 1 pkt

  3. Upraszczamy równanie i wyznaczamy xx⁠.

    3x+6r=105,x=35−2r3x + 6r = 105, \quad x = 35 - 2r
  4. Wyrażamy yy i zz przez rr⁠.

    y=35−r,z=35+3ry = 35 - r, \quad z = 35 + 3r

    Do tego miejsca: 2 pkt

  5. Ciąg (x,y,z)(x, y, z) jest geometryczny, więc y2=x⋅zy^2 = x \cdot z⁠.

    (35−r)2=(35−2r)⋅(35+3r)(35 - r)^2 = (35 - 2r) \cdot (35 + 3r)

    Do tego miejsca: 3 pkt

  6. Rozwijamy obie strony: 1225−70r+r2=1225+35r−6r21225 - 70r + r^2 = 1225 + 35r - 6r^2⁠.

    7r2−105r=07r^2 - 105r = 0
  7. Wyłączamy 7r7r przed nawias: 7r(r−15)=07r(r - 15) = 0⁠.

    r=0  ∨  r=15r = 0 \;\vee\; r = 15
  8. Dla r=0r = 0 ciąg byłby stały, a nie rosnący, więc r=15r = 15⁠. Ciąg (5,20,80)(5, 20, 80) jest geometryczny (iloraz 44⁠), rosnący i ma sumę 105105⁠.

    x=5,y=20,z=80x = 5, \quad y = 20, \quad z = 80

    Do tego miejsca: 4 pkt

Odpowiedź

x=5x = 5⁠, y=20y = 20⁠, z=80z = 80⁠.

Jak to jest punktowane

Za rozwiązanie jest jeden poziom — najwyższy, który spełnia.

  • 4 pktZasady oceniania (dla sposobu I i II)zastosowanie poprawnej metody i poprawny wynik: x=5x = 5⁠, y=20y = 20⁠, z=80z = 80⁠.Zasady oceniania (dla sposobu III)zastosowanie poprawnej metody i poprawny wynik: x=5x = 5⁠, y=20y = 20⁠, z=80z = 80⁠.Zasady oceniania (dla sposobu IV)zastosowanie poprawnej metody i poprawny wynik: x=5x = 5⁠, y=20y = 20⁠, z=80z = 80⁠.
  • 3 pktZasady oceniania (dla sposobu I i II)zapisanie równania z jedną niewiadomą rr⁠, np. (35−r)2=(35−2r)⋅(35+3r)(35 - r)^2 = (35 - 2r) \cdot (35 + 3r)ALBO– poprawne wyznaczenie rr w zależności od xx z równania (x+r)2=x(x+5r)(x + r)^2 = x(x + 5r)⁠: r=3xr = 3x⁠.Zasady oceniania (dla sposobu III)zapisanie równania z jedną niewiadomą yy⁠, np. y2=(2y−35)⋅(140−3y)y^2 = (2y - 35) \cdot (140 - 3y)⁠.Zasady oceniania (dla sposobu IV)zapisanie równania x+x⋅q+x⋅q2=105x + x \cdot q + x \cdot q^2 = 105 oraz obliczenie qq⁠: q=4q = 4ALBO– zapisanie równania x+x⋅q+x⋅q2=105x + x \cdot q + x \cdot q^2 = 105 oraz zapisanie, że ciąg (x,y,z)(x, y, z) jest rosnący, więc x≠0x \ne 0⁠, oraz zapisanie równania q2−5q+4=0q^2 - 5q + 4 = 0⁠.
  • 2 pktZasady oceniania (dla sposobu I i II)zapisanie xx⁠, yy oraz zz w zależności od rr⁠: x=35−2rx = 35 - 2r⁠, y=35−ry = 35 - r⁠, z=35+3rz = 35 + 3rALBO– zapisanie układu równańx+x+r+x+5r=105x + x + r + x + 5r = 105 i (x+r)2=x(x+5r)(x + r)^2 = x(x + 5r) lubx+x+r+x+5r=105x + x + r + x + 5r = 105 i x+x⋅x+5rx+r+x⋅(x+5rx+r)2=105x + x \cdot \frac{x + 5r}{x + r} + x \cdot \left(\frac{x + 5r}{x + r}\right)^2 = 105Zasady oceniania (dla sposobu III)zapisanie xx oraz zz w zależności od yy⁠: x=2y−35x = 2y - 35⁠, z=140−3yz = 140 - 3y⁠.Zasady oceniania (dla sposobu IV)zapisanie równania 4⋅(x⋅q−x)=x⋅q2−x⋅q4 \cdot (x \cdot q - x) = x \cdot q^2 - x \cdot q oraz zapisanie, że ciąg (x,y,z)(x, y, z) jest rosnący, więc x≠0x \ne 0 i q≠1q \ne 1⁠, oraz obliczenie qq⁠: q=4q = 4ALBO– zapisanie równań 4⋅(x⋅q−x)=x⋅q2−x⋅q4 \cdot (x \cdot q - x) = x \cdot q^2 - x \cdot q orazx+x⋅q+x⋅q2=105x + x \cdot q + x \cdot q^2 = 105⁠.
  • 1 pktZasady oceniania (dla sposobu I i II)zapisanie równania x+x+r+x+5r=105x + x + r + x + 5r = 105ALBO– zapisanie równania (x+r)2=x(x+5r)(x + r)^2 = x(x + 5r)⁠,ALBO– zapisanie równania x+x⋅x+5rx+r+x⋅(x+5rx+r)2=105x + x \cdot \frac{x + 5r}{x + r} + x \cdot \left(\frac{x + 5r}{x + r}\right)^2 = 105⁠.Zasady oceniania (dla sposobu III)zapisanie równania 4⋅(y−x)=z−y4 \cdot (y - x) = z - y lub y2=xzy^2 = xz⁠, lub 5(y−x)=z−x5(y - x) = z - x⁠.Zasady oceniania (dla sposobu IV)zapisanie równania 4⋅(x⋅q−x)=x⋅q2−x⋅q4 \cdot (x \cdot q - x) = x \cdot q^2 - x \cdot q lub x+x⋅q+x⋅q2=105x + x \cdot q + x \cdot q^2 = 105⁠.

Uznawane są też inne sposoby rozwiązania

  • W układzie równań x+x+r+x+5r=105x + x + r + x + 5r = 105 i (x+r)2=x(x+5r)(x + r)^2 = x(x + 5r) drugie równanie daje r2−3rx=0r^2 - 3rx = 0⁠, więc r=0r = 0 (odrzucamy) albo r=3xr = 3x⁠; wtedy 21x=10521x = 105⁠, x=5x = 5⁠, r=15r = 15⁠.
  • Z zależności x+y+z=105x + y + z = 105⁠, y2=xzy^2 = xz i 4⋅(y−x)=z−y4 \cdot (y - x) = z - y wynika, że x=2y−35x = 2y - 35⁠, z=140−3yz = 140 - 3y i 7y2−385y+4900=07y^2 - 385y + 4900 = 0⁠, czyli y=20y = 20 albo y=35y = 35 (wtedy x=y=zx = y = z⁠, więc odrzucamy).
  • Iloraz qq ciągu geometrycznego: y=xqy = xq⁠, z=xq2z = xq^2 i 4⋅(xq−x)=xq2−xq4 \cdot (xq - x) = xq^2 - xq⁠; ciąg jest rosnący, więc x≠0x \ne 0 i q≠1q \ne 1⁠, stąd q=4q = 4⁠, a z x+4x+16x=105x + 4x + 16x = 105 mamy x=5x = 5⁠.

Uwagi z zasad oceniania CKE

  • 1. Jeżeli zdający dzieli obie strony otrzymanego równania przez wyrażenie zawierające niewiadomą i nie umieszcza zapisu, że to wyrażenie jest różne od zera, oraz konsekwentnie rozwiąże zadanie do końca, to może otrzymać co najwyżej 3 punkty za całe rozwiązanie.
  • 2. Jeżeli zdający popełni błąd, który nie jest rachunkowy, np. a1+a1+5r2⋅6=105\frac{a_1 + a_1 + 5r}{2} \cdot 6 = 105⁠, y−x=4⋅(z−y)y - x = 4 \cdot (z - y) i rozwiąże zadanie do końca, to może otrzymać co najwyżej 2 punkty za całe rozwiązanie (za spełnienie kryterium z kategorii za 1 pkt oraz za obliczenie xx⁠, yy oraz zz⁠).

Chcesz rozwiązywać to zadanie z podpowiedziami? Zapisz się na listę oczekujących

Źródło: CKE, matura maj 2024, poziom rozszerzony, zadanie 7