MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Exponenciális és Logaritmusos feladatok

Átírás

1 MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Eponenciális és Logaritmusos feladatok A szürkített hátterű feladatrészek nem tartoznak az érintett témakörhöz, azonban szolgálhatnak fontos információval az érintett feladatrészek megoldásához! ) Oldja meg az alábbi egyenleteket! a) log, ahol valós szám és (6 pont) b) cos 4 sin, ahol tetszőleges forgásszöget jelöl ( pont) a) A logaritmus definíciója szerint b) ( pont) Ellenőrzés. cos sin helyettesítéssel, sin sin 4 0 sin y új változóval y y 0. y ; y ( pont) y nem megoldás, mert sin k vagy k (fokban is megadható) ( pont) 6 6 k Ellenőrzés, vagy le kell írni, hogy a gyökök igazzá teszik az eredeti egyenletet, mivel ekvivalens átalakításokat végeztünk. Összesen: 7 pont ) Mekkora értéke, ha lg lg lg? ( pont) lg lg Mivel a 0-es alapú logaritmusfüggvény szig. monoton nő, 7 Összesen: pont ) Oldja meg a következő egyenleteket: a) 9 0 (6 pont) b) sin sin (6 pont)

2 a) Legyen a Az a a 0 másodfokú egyenletet kell megoldani. Ennek az egyenletnek a gyökei: a és a a esetén a egyenlet nem ad megoldást, mert minden valós kitevőjű hatványa pozitív szám. Az kielégíti az eredeti egyenletet. b) Legyen sin a Az a a 0 másodfokú egyenletet kell megoldani. Ennek az egyenletnek a gyökei: a és a. a sin nem ad megoldást, mert sin a sin A sin egyenlet gyökei: k, ahol k tetszőleges egész szám. Ezek az értékek kielégítik az egyenletet. Összesen: pont 4) Adott a következő egyenletrendszer: () lg y lg () y a) Ábrázolja derékszögű koordináta-rendszerben azokat a P( ; y ) pontokat, amelyeknek koordinátái kielégítik a () egyenletet! ( pont) b) Milyen, illetve y valós számokra értelmezhető mindkét egyenlet? ( pont) c) Oldja meg az egyenletrendszert a valós számpárok halmazán! ( pont) d) Jelölje meg az egyenletrendszer megoldáshalmazát az a) kérdéshez használt derékszögű koordináta-rendszerben! ( pont) a) ( pont)

3 b) Az () egyenlet miatt y és c) lg y lg lg lg A logaritmusfüggvény szigorú monotonitása miatt ( pont) és 4 y és y 4 A másodfokú egyenletrendszer megoldásai: ; 4 illetve ; 4 amiből a második számpár nem tartozik az eredeti egyenlet értelmezési tartományába, az első számpár kielégíti az eredeti egyenletrendszert. d) A ; 4 pont bejelölése. ( pont) Összesen: 7 pont ) Oldja meg a pozitív valós számok halmazán a log6 egyenletet! Jelölje a megadott számegyenesen az egyenlet megoldását! ( pont) 4 ( pont) Összesen: pont sin 7 6) Melyik a nagyobb: A vagy B log? (Írja a megfelelő relációs 4 jelet a válaszmezőbe! Válaszát indokolja!) ( pont) A, B A B Összesen: pont

4 7) Adja meg a lg 8) A pozitív valós számok halmaza. lg egyenlet megoldáshalmazát! ( pont) ( pont) a) Mely pozitív egész számokra igaz a következő egyenlőtlenség? (4 pont) b) Oldja meg a valós számok halmazán az alábbi egyenlőtlenséget! 9 (8 pont) a) Az ( alapú eponenciális) függvény szigorúan monoton növekedése miatt Az egyenlőtlenség megoldása: ; ; ; 4 b) 0 A ( alapú eponenciális) függvény szigorú monotonitása miatt Az nem megoldása az egyenletnek. Az egyenlet megoldása a valós számok halmazán az 9. ( pont) Összesen: pont 9) Oldja meg a valós számok halmazán a következő egyenleteket! a) b) lg lg lg 0 (6 pont) (6 pont) a) Értelmezési tartomány: A logaritmus azonosságának helyes alkalmazása. (A lg függvény kölcsönösen egyértelmű.) és Mindkét megoldás megfelel.

5 b) 0 ( pont) A négyzetgyök értéke nemnegatív szám, ezért nincs valós megoldás. Összesen: pont 0) Határozza meg az alábbi egyenletek valós megoldásait! log log 6 0 (7 pont) a) b) sin 6 4 (0 pont) a) Az egyenlet bal oldalán szereplő szorzat értéke pontosan akkor 0, ha valamelyik tényezője 0. Ha az első tényező 0, akkor log b) Innen 8 Ha a második tényező 0, akkor 6 log 6 Innen 64 ahonnan a pozitív tartományba csak az 8 Mind a két gyök kielégíti az eredeti egyenletet. sin vagy sin 6 6 ( pont) n vagy n ( pont) 7 n vagy n ( pont) 4 n ; n ; n ; 4 n, n (4 pont) Összesen: 7 pont ) Adja meg a log 8kifejezés pontos értékét! ( pont) A kifejezés értéke 4. ) Mennyi az A kifejezés értéke:. kifejezés értéke, ha? ( pont) ( pont) ( pont)

6 ) Az a, b és c tetszőleges pozitív valós számokat jelölnek. Tudjuk, hogy lg lg a lg b lg c Válassza ki, hogy melyik kifejezés adja meg helyesen értékét! ( pont) a A: c b B: a b c C: a b c a c D: b E: a b c F: G: a b a c b c A helyes kifejezés: F. ( pont) lg c lg d 4) A b, c és d pozitív számokat jelölnek. Tudjuk, hogy lg b. Fejezze ki az egyenlőségből b-t úgy, hogy abban c és d logaritmusa ne szerepeljen! ( pont) c b vagy b d c d ( pont) ) Melyik szám nagyobb? A lg vagy B cos8 ( pont) 0 A nagyobb szám betűjele: B cos 8 ( pont)

7 6) István az log 0 függvény grafikonját akarta felvázolni, de ez nem sikerült neki, több hibát is elkövetett (a hibás vázlat látható a mellékelt ábrán). Döntse el, hogy melyik igaz az alábbi állítások közül! a) István rajzában hiba az, hogy a vázolt függvény szigorúan monoton csökkenő. b) István rajzában hiba az, hogy a vázolt függvény - höz -t rendel. c) István rajzában hiba az, hogy a vázolt függvény zérushelye. ( pont) b). ( pont) 7) Adja meg azokat az valós számokat, melyekre teljesül: log 4. Válaszát indokolja! ( pont) A logaritmus definíciója alapján: 6 a lehetséges értékek: 4, 4 Összesen: pont 8) Oldja meg az alábbi egyenleteket a valós számok halmazán! a) 0 ( pont) b), ahol 0 és (7 pont) a) (Az alapú eponenciális függvény szigorú monotonitása miatt: 0 Ellenőrzés b) Az egyenlet bal oldalát közös nevezőre hozva: Az egyenlet mindkét oldalát -vel szorozva A zárójelek felbontása és összevonás után: 6 Nullára rendezve: 6 0 A másodfokú egyenlet gyökei: ; ( pont) Ellenőrzés Összesen: pont

8 9) a) Oldja meg a valós számok halmazán az 0 egyenlőtlenséget! (7 pont) b) Adja meg az négy tizedesjegyre kerekített értékét, ha 4 0. (4 pont) c) Oldja meg a cos cos 0 ; egyenletet a alaphalmazon. (6 pont) a) Ha, akkor ( 0, ezért) 0, vagyis. ( pont) A -nál kisebb számok halmazán tehát a ; intervallum minden eleme megoldása az egyenlőtlenségnek. Ha, akkor ( 0, ezért) 0, vagyis. ( pont) A -nál nagyobb számok halmazában nincs ilyen elem, tehát a -nál nagyobb számok között nincs megoldása az egyenlőtlenségnek. A megoldáshalmaz: ;. b) 0 4 log 4, 69 c) (A megadott egyenlet cos -ben másodfokú,) így a megoldóképlet felhasználásával cos 0, vagy cos. ( pont) Ez utóbbi nem lehetséges (mert a koszinuszfüggvény értékkészlete a ; intervallum). A megadott halmazban a megoldások:, illetve. ( pont) Összesen: 7 pont 0) Melyik az az természetes szám, amelyre log 8? ( pont) 4 ( pont)

9 ) Oldja meg az alábbi egyenleteket a valós számok halmazán! a) 4 ( pont) lg lg4 (7 pont) b) a) 4 ( pont) Tehát ( pont) Visszahelyettesítéssel az eredeti egyenletbe megbizonyosodtunk róla, hogy az megoldás helyes b) Értelmezési tartomány: lg4 ( pont) Logaritmus-azonosság alkalmazásával: A logaritmus definíció alapján: 4 ( pont) 6 Ellenőrzés, visszahelyettesítés ) Az ábrán az : ; ; f f a Összesen: pont függvény grafikonja látható. ( pont) a) Adja meg az f függvény értékkészletét! b) Határozza meg az a szám értékét! Az f értékkészlete 0,;4. a 0,. ( pont) ) Adja meg az értékét, ha Összesen: pont log! ( pont) ( pont)

10 4) Újsághír: Szeizmológusok számításai alapján a 004. december 6-án Szumátra szigetének közelében kipattant földrengés a Richter-skála szerint 9,-es erősségű volt; a rengést követő cunami (szökőár) halálos áldozatainak száma megközelítette a 00 ezret. A földrengés Richter-skála szerinti erőssége és a rengés középpontjában felszabaduló energia között fennálló összefüggés: M 4, 4 lg E. Ebben a képletben E a földrengés középpontjában felszabaduló energia mérőszáma (joule-ban mérve), M pedig a földrengés erősségét megadó nem negatív szám a Richter-skálán. a) A Nagasakira 94-ben ledobott atombomba felrobbanásakor 4 felszabaduló energia, 44 0 joule volt. A Richter-skála szerint mekkora erősségű az a földrengés, amelynek középpontjában ekkora energia szabadul fel? ( pont) b) A 004. december 6-i szumátrai földrengésben mekkora volt a felszabadult energia? ( pont) c) A 007-es chilei nagy földrengés erőssége a Richter-skála szerint - vel nagyobb volt, mint annak a kanadai földrengésnek az erőssége, amely ugyanebben az évben következett be. Hányszor akkora energia szabadult fel a chilei földrengésben, mint a kanadaiban? ( pont) d) Az óceánban fekvő egyik szigeten a földrengést követően kialakuló szökőár egy körszelet alakú részt tarolt le. A körszeletet határoló körív középpontja a rengés középpontja, sugara pedig 8 km. A rengés középpontja a sziget partjától 7 km távolságban volt (lásd a felülnézeti ábrán). Mekkora a szárazföldön elpusztult rész területe egész négyzetkilométerre kerekítve? (6 pont) 4 a) 4,4 lg,44 0 M M ( pont) b) 9, 4,4 lg E lg E 0,8 Tehát a felszabadult energia körülbelül 0 E, 8 0 J

11 c) A chilei rengés erőssége -vel nagyobb volt, mint a kanadai: 4,4 lg Ec 4,4 lg E k Rendezve: lg E lg E c k Ec (A logaritmus azonosságát alkalmazva) lg Ek Ec Ebből 000 Ek 000-szer akkora volt a felszabadult energia. d) Az ábra jelöléseit használjuk. Az AKF derékszögű háromszögből: 7 cos 8 ) 9,. 8,4 8 sin8,4 T AKB 00,6 km 8,4 T 8 08,6 km körcikk 60 T 08,6 00,6 8 km körszelet Az elpusztult rész területe körülbelül 8 km. Összesen: 7 pont a) Mely valós számokra értelmezhető a log kifejezés? b) Oldja meg a valós számok halmazán az alábbi egyenletet! log 0 ( pont) a) b) ( pont) Összesen: pont

12 6) Egy idén megjelent iparági előrejelzés szerint egy bizonyos alkatrész iránti kereslet az elkövetkező években emelkedni fog, minden évben az előző évi kereslet 6%-ával. (A kereslet az adott termékből várhatóan eladható mennyiséget jelenti.) a) Várhatóan hány százalékkal lesz magasabb a kereslet év múlva, mint idén? ( pont) Az előrejelzés szerint ugyanezen alkatrész ára az elkövetkező években csökkenni fog, minden évben az előző évi ár 6%-ával. b) Várhatóan hány év múlva lesz az alkatrész ára az idei ár 6%-a? ( pont) Egy cég az előrejelzésben szereplő alkatrész eladásából szerzi meg bevételeit. A cég vezetői az elkövetkező évek bevételeinek tervezésénél abból indulnak ki, hogy a fentiek szerint a kereslet évente 6%-kal növekszik, az ár pedig évente 6%-kal csökken. c) Várhatóan hány százalékkal lesz alacsonyabb az éves bevétel 8 év múlva, mint idén? ( pont) A kérdéses alkatrész egy forgáskúp alakú tömör test. A test alapkörének sugara cm, alkotója 6 cm hosszú. d) Számítsa ki a test térfogatát! (4 pont) a) A kereslet minden évben várhatóan az előző évi kereslet,6 -szorosára változik, így év múlva az idei,06,4 -szorosára nő. Ez kb. 4%-kal magasabb, mint az idei kereslet. b) Az ár minden évben várhatóan az előző év ár 0,9-szorosára változik, így megoldandó a 0,94 0,6 egyenlet, (ahol n az eltelt évek számát jelenti.) lg 0,6 Ebből n 6,96. lg 0,94 ( pont) Azaz várhatóan 7 év múlva lesz az ár a jelenlegi ár 6%-a. c) A bevételt a kereslet és az ár szorzatából kapjuk, így 8 év múlva a jelenlegi bevétel,06 0,94 8 0,97 -szerese várható. ( pont) Azaz 8 év múlva a bevétel az ideinél kb.,8 %-kal lesz alacsonyabb. d) Ábra az adatok feltüntetésével. A kúp magasságát m -mel jelölve a Pitagorasz-tétel alapján: 6 7,cm m., A kúp térfogata V 49cm. Összesen: 7 pont

13 7) Adja meg az alábbi állítások logikai értékét (igaz vagy hamis)! ( pont) A) ( ) B) Minden esetén C). A) ( ) ( ), tehát az állítás igaz. B), amely állítás negatív -re nem igaz, tehát az állítás hamis. C), az állítás így igaz. ( pont) Összesen: pont 8) Egy 04 végén készült előrejelzés szerint az Indiában élő tigrisek t száma az elkövetkezendő években (az egyes évek végén) megközelítőleg a következő összefüggés szerint alakul: t ( ) 600 0,84, ahol a 04 óta eltelt évek számát jelöli. a) Számítsa ki, hogy az előrejelzés alapján 06 végére hány százalékkal csökken a tigrisek száma a 04-es év végi adathoz képest! (4 pont) b) Melyik évben várható, hogy a tigrisek száma 900 alá csökken? (4 pont) Egy állatkert a tigrisek fennmaradása érdekében tenyésztő programba kezd. Beszereznek 4 hím és nőstény kölyöktigrist, melyeket egy kisebb és egy nagyobb kifutóban kívánnak elhelyezni a következő szabályok mindegyikének betartásával: (I) háromnál kevesebb tigris egyik kifutóban sem lehet; (II) a nagyobb kifutóba több tigris kerül, mint a kisebbikbe; (III) mindkét kifutóban hím és nőstény tigrist is el kell helyezni; (IV) egyik kifutóban sem lehet több hím, mint nőstény tigris. c) Hányféleképpen helyezhetik el a 9 tigrist a két kifutóban? (8 pont) (A tigriseket megkülönböztetjük egymástól, és két elhelyezést eltérőnek tekintünk, ha van olyan tigris, amelyik az egyik elhelyezésben más kifutóban van, mint a másik helyezésben.) a) A tigrisek száma minden évben az előző évinek 0,84-szeresére csökken. Így 04 és 06 között a tigrisek száma 0,84 0,7 -szorosára változik. Ez azt jelenti, hogy a számuk 7% -kal csökken. b) A feladat szövege alapján az alábbi egyenletet írhatjuk fel: ( pont) 600 0, Az egyenlet megoldása 8,78. ( pont)

14 Így 9 év múlva, azaz 0-ban várható, hogy a tigrisek száma 900 alá csökkenni. c) A (I) és (II) miatt a kisebb kifutóba vagy 4 tigris kerülhet. Ha tigris kerül a kisebb kifutóba, a (III) miatt (IV) miatt ez csak két nőstény és egy hím lehet. Két nőstényt és egy hímet féleképpen lehet összesen kiválasztani. ( pont) Ha 4 tigris kerül a kisebb kifutóba, akkor (III) és (IV) miatt ez csak két 4 nőstény és két hím lehet, őket 60 -féleképpen lehet kiválasztani. ( pont) Így összesen eset lehetséges. Összesen: 7 pont 9) Oldja meg a következő egyenletet a valós számok halmazán! Válaszát három tizedesjegyre kerekítve adja meg! ( pont) 0 A kifejezést logaritmus alá visszük és alkalmazzuk a logaritmus azonosságát. lg lg0 lg lg0 lg lg0, ( pont) Összesen: pont