Térgeometria Megoldások Térgeometria - megoldások 1) Egy gömb alakú labda belső sugara 1 cm. Hány liter levegő van benne? Válaszát indokolja! ( pont) 4r V = 4 1 V = ( ) V 90,8 cm A labdában 9, liter levegő van. Összesen: pont ) Egy forgáskúp alapkörének átmérője egyenlő a kúp alkotójával. A kúp magasságának hossza 5 cm. Készítsen vázlatot! a) Mekkora a kúp felszíne? (9 pont) b) Mekkora a kúp térfogata? ( pont) c) Mekkora a kúp kiterített palástjának középponti szöge? (6 pont) a) Ábra ( pont) Pitagorasz-tétel alkalmazásával: = +( 5 ) = +( ) a r. 4r r 5. ( pont) r = 5 cm a =10 cm r A = r + r a A = 5 + 50 A = 75 5,6 cm b) r m 55 V = V =. V 6,7 cm. c) A körcikk sugara a. Az ívhossz: a. ( pont) a a = 60 a. ( pont) o A kérdezett középponti szög: = 180 A feladat megoldható az ívhosszak arányának felírásával is. 5 a - 67 -
005-0XX Középszint ) Egy vállalkozás reklám-ajándéka szabályos hatszög alapú egyenes gúla, amit fából készítenek el. A gúla alapélei 4, cm hosszúak, magassága 5 mm. a) Hány cm faanyag van egy elkészült gúlában? b) A gúla oldallapjait színesre festik. Hány cm felületet festenek be egy gúla oldallapjainak a színezésekor? (8 pont) c) A gúla oldallapjait hat különböző színnel festik be úgy, hogy 1-1 laphoz egy színt használnak. Hányféle lehet ez a színezés? (Két színezést akkor tekintünk különbözőnek, ha forgatással nem vihetők át egymásba.) ( pont) d) A cég bejáratánál az előbbi tárgy tízszeresére nagyított változatát helyezték el. Hányszor annyi fát tartalmaz ez, mint egy ajándéktárgy? ( pont) a) m test m o 4, cm m a 4, cm 4, cm 4, cm 1 1 V = Thatszög mtest = 6 Tháromszög mtest A hatszög 6 egybevágó szabályos háromszögből épül fel, melyeknek minden oldala 4, cm hosszúságú. a 4, A szabályos háromszög területe:. 4 4 m = 5 mm =,5 cm 1 4, V = 6,5 = 8,19 cm 8, cm faanyag van a gúlában. ( pont) 4 T = 6 T = am o b) palást oldallap o a test m = m + m ( pont) 4, m a = =,61 ( cm ) ( pont) m = 4,41 cm o T palást = 55,6 cm, ennyi felületet festenek be. c) Hatféle színt 6!-féle sorrendben lehet befesteni. A gúla forgásszimmetriája miatt a színezések száma 5! =10 ( pont) d) A tízszeres nagyítás miatt 10 = 1000 -szer annyi fát tartalmaz. ( pont) - 68 -
Térgeometria - megoldások 4) 4 cm átmérőjű fagolyókat négyesével kis (téglatest alakú) dobozokba csomagolunk úgy, hogy azok ne lötyögjenek a dobozokban. A két szóba jövő elrendezést felülnézetből lerajzoltuk: A dobozokat átlátszó műanyag fóliával fedjük le, a doboz többi része kartonpapírból készül. A ragasztáshoz, hegesztéshez hozzászámoltuk a doboz méreteiből adódó anyagszükséglet 10%-át. a) Mennyi az anyagszükséglet egy-egy dobozfajtánál a két felhasznált anyagból külön-külön? (8 pont) b) A négyzet alapú dobozban a fagolyók közötti teret állagmegóvási célból tömítő anyaggal töltik ki. A doboz térfogatának hány százalékát teszi ki a tömítő anyag térfogata? a) A négyzet alapú doboznál: T = 64 cm alap oldal T = 18 cm Az anyagszükséglet 1,1 ( 18 + 64) = 11, cm papír, és 1,1 64 = 70,4 cm fólia. A téglalap alapú doboznál: T = 64 cm alap T oldal = 4 ( + 8 ) =160 cm Az anyagszükséglet 1,1 4 = b) A doboz térfogata A négy golyó térfogata együtt: 56 14 = 1 46,4 cm és 70,4 cm fólia. ( pont) 8 8 4 = 56 cm 4 4 14 cm A keresett arány: 1 100 = 47,66 48%. ( pont) 56 Összesen: 1 pont 5) Egy téglatest alakú akvárium belső méretei (egy csúcsból kiinduló éleinek hossza): 4 cm, 5 cm és dm. Megtelik-e az akvárium, ha beletöltünk 0 liter vizet? Válaszát indokolja! ( pont) ( ) V = 4 5 0 = 1500 cm = 1,5 dm = 1,5 liter ( pont) Az akvárium nem telik meg. Összesen: pont - 69 -
005-0XX Középszint 6) Egy szabályos háromszög alapú egyenes hasáb alapéle 8 cm hosszú, palástjának területe (az oldallapok területösszege) hatszorosa az egyik alaplap területének. Mekkora a hasáb felszíne és térfogata? (1 pont) Az a oldalú szabályos háromszög magassága: a Az alaplap területe: 16 ( cm ) a = 4. = ( pont) 4 A palást területe: am = 4m ( pont) 4m t = 6 16 t t m = 4 ( pont) t ( ) 16 4 19 ( cm ) V = T m = = ( pont) hasáb a t Ahasáb = T a a mt A hasáb = 16 + 4 4 = 18 1, 7 ( cm ) ( pont) Összesen: 1 pont 7) Egy négyzetes oszlop egy csúcsból kiinduló három élének hossza: a, a és b. Fejezze ki ezekkel az adatokkal az ebből a csúcsból kiinduló testátló hosszát! ( pont) b A lapátló hossza a + b A testátló hossza ( ) a + a + b = a + b ( pont) a a 8) Egy gyertyagyárban sokféle színű, formájú és méretű gyertyát készítenek. A folyékony, felhevített viaszt különféle formákba öntik. Az öntőhelyek egyikén négyzet alapú egyenes gúlát öntenek, melynek alapéle 5 cm, oldaléle 8 cm hosszú. a) Számítsa ki ennek a gúla alakú gyertyának a térfogatát! (Az eredményt cm -ben, egészre kerekítve adja meg!) Ezen az öntőhelyen az egyik műszakban 10 darab ilyen gyertyát gyártanak. b) Hány liter viaszra van szükség, ha tudjuk, hogy a felhasznált anyag 6 %-a veszteség? (Az eredményt egy tizedes jegyre kerekítve adja meg!) A gúla alakú gyertyákat egyenként díszdobozba csomagolják. c) Hány cm papír szükséges 40 darab díszdoboz elkészítéséhez, ha egy doboz papírszükséglete a gúla felszínének 16%-a? - 70 -
a) A test magassága m. 5 A négyzet átlójának a fele: ( cm ) m = 64 1,5 ( 7, cm) A gúla alakú gyertya térfogata: Ta m V =, ( ) b) Az x térfogatú viasznak a 94%-a adja a 10 db gyertya térfogatát: 0, 94 x = 10 V ( pont) 10 60 896 ( cm x = ) 0,94 8, liter viaszra van szükség. - 71 - Térgeometria - megoldások c) Az oldallap magassága (Pitagorasz-tétellel) 8,5 ( 7,6 cm) 5 mo A palást területe: P 4 10mo ( 76 cm ) A gúla felszíne: A 5 P 101( cm ) m = o = = = + = A teljes felhasznált papírmennyiség: ( 1 6 40 A = 1 6 40 101 5494 cm ),,. Összesen: 1 pont 9) Egy facölöp egyik végét csonka kúp alakúra, másik végét forgáskúp alakúra formálták. (Így egy forgástestet kaptunk.) A középső, forgáshenger alakú rész hossza 60 cm és átmérője 1 cm. A csonka kúp alakú rész magassága 4 cm, a csonka kúp fedőlapja pedig 8 cm átmérőjű. Az elkészült cölöp teljes hossza 80 cm. a) Hány m fára volt szükség 5000 darab cölöp gyártásához, ha a gyártáskor a felhasznált alapanyag 18%-a a hulladék? (Válaszát egész m -re kerekítve adja meg!) (8 pont) Az elkészült cölöpök felületét vékony lakkréteggel vonják be. b) Hány m felületet kell belakkozni, ha 5000 cölöpöt gyártottak? (Válaszát egész m -re kerekítve adja meg!) (9 pont) a) Az adatok helyes értelmezése (pl. ábra). A csonka kúp alakú rész térfogatának kiszámítása ( 18 cm ) A henger alakú rész térfogatának kiszámítása ( 6786 cm ) A kúp alakú rész térfogatának kiszámítása ( 60 cm )... Egy cölöp térfogatának kiszámítása 7707 cm. 7707 Egy cölöp elkészítéséhez ( 999 ) cm. 0,8 ( pont) 5000 cölöp elkészítéséhez A 8 46995000 cm, azaz D 5 m E M 47 m fára van szükség. B 5 C
005-0XX Középszint b) A csonka kúp fedőköre területének kiszámítása: - 7-50 cm A csonka kúp alkotójának kiszámítása: 0 ( 4, 47) palást területének kiszámítása: A hengerpalást területének kiszámítása: 141 cm 6 cm A kúp alkotójának kiszámítása: 9 ( 17,09) a kúppalást területének kiszámítása: cm 1 cölöp felszíne 775 cm 5000 cölöp felszíne 1875000 cm, ami 188 m. 10) Egy fa építőjáték-készlet négyféle, különböző méretű téglatestfajtából áll. A készletben a különböző méretű elemek mindegyikéből 10 db van. Az egyik téglatest, nevezzük alapelemnek, egy csúcsából induló éleinek hossza: 8 cm, 4 cm, cm. A többi elem méreteit úgy kapjuk, hogy az alapelem valamelyik 4 párhuzamos élének a hosszát megduplázzuk, a többi él hosszát pedig változatlanul hagyjuk. a) Mekkora az egyes elemek felszíne? b) Rajzolja le az alapelem kiterített hálózatának 1: arányú kicsinyített képét! c) Elférhet-e a játékkészlet egy olyan kocka alakú dobozban, amelynek belső éle 16 cm? d) A teljes készletből öt elemet kiveszünk. (A kiválasztás során minden elemet azonos valószínűséggel választunk.) Mekkora valószínűséggel a) lesz mind az öt kiválasztott elem négyzetes oszlop? (A valószínűség értékét három tizedesjegy pontossággal adja meg!) (5 pont) Az elem Az elem méretei (cm) alapelem 84 A elem 16 4 B elem 88 C elem 84 4 Az elem felszíne (cm ) 11 08 19 160 b) Az alapelem éleinek hossza 1: arányú kicsinyítésben 4 cm, cm és 1 cm. c) Az alapelem térfogata 64 cm. Az alapelemen kívül még három különböző méretű elem van a készletben, ezek mindegyikének a térfogata ( ) 64 = 18 cm. 4 cm cm A négy különböző méretű elem térfogatának összege 448 cm. A teljes készlet térfogata tízszer ennyi, vagyis 4480 cm. Mivel a 16 cm élű doboz térfogata 4096 cm, a játékkészlet nem fér el a dobozban. 1 cm
Térgeometria - megoldások d) A teljes készletben 40 elem van. A B és a C elem négyzetes oszlop. A négyzetes oszlopok száma a készletben 0. Annak valószínűsége, hogy az első kiválasztott elem négyzetes oszlop legyen: 0 40 0 19 hogy a második is az legyen:, 40 9 és így tovább. (Minden helyes kiválasztásnál eggyel csökken a négyzetes oszlopok és a készlet elemszáma is.) 0 19 18 17 16 Hogy az ötödik is négyzetes oszlop legyen: ( 0,056) 40 9 8 7 6 ( pont) Annak a valószínűsége, hogy mind az öt kiválasztott elem négyzetes oszlop legyen: 0, 04. A feladat megoldható úgy is, ha a készletből kiválasztható 5 elemű részhalmazokat vesszük számba. Összesen: 1 pont 11) Egy gömb alakú gáztároló térfogata 5000 m. Hány méter a gömb sugara? A választ egy tizedesre kerekítve adja meg! Írja le a számítás menetét! Ha a gömb sugara r, akkor: 15000 ( 11994 ) r = 4 4r = 5000,, ebből r =, 4 A gömb sugara 10,6 m. Összesen: 4 pont 1) Belefér-e egy 1600 cm felszínű (gömb alakú) vasgolyó egy 0 cm élű kocka alakú dobozba? Válaszát indokolja! ( pont) A kockába tehető legnagyobb felszínű gömb sugara 10 cm, ennek felszíne 400 156 cm Nem fér bele a gömb a dobozba. Összesen: pont - 7 -
005-0XX Középszint 1) Az iskolatejet gúla alakú, impregnált papírból készült dobozba csomagolják. (Lásd az alábbi ábrát, ahol CA = CB = CD.) A dobozba,88 dl tej fér. a) Számítsa ki a gúla éleinek hosszát! Válaszát egész cm-ben adja meg! (8 pont) b) Mekkora a papírdoboz felszíne? Válaszát cm -ben, egészre kerekítve adja meg! a),88 dl = 88 cm x A tetraéder (gúla) alapterülete T a = C x A (ekkor a magassága x), x a térfogata V = 6 x 88 =, melyből 6 x = 178 ; x = 1 Az ABD háromszög mindegyik oldala egyenlő, hosszuk x 16, 97 17 cm A tetraéder (gúla) élei 1 cm, illetve 17 cm hosszúak. 144 T 1 = = 7 cm b) Az egybevágó derékszögű háromszögek területe: ( ) A negyedik lap területe ( ) x T = 4 14,7 cm A papírdoboz felszíne A = T 1 + T = 40, 7 41 cm. Összesen: 1 pont 14) Hányszorosára nő egy kocka térfogata, ha minden élét háromszorosára növeljük? ( pont) Ha az eredeti kocka oldala a (a térfogata: a ), akkor a már megnövelt kocka oldaléle :a. Az új kocka térfogata, így 7a. A kocka térfogata 7-szeresére nő. ( pont) 15) Egy 1 cm oldalhosszúságú négyzetet megforgatunk az egyik oldalával párhuzamos szimmetriatengelye körül. a) Mekkora az így keletkező forgástest térfogata és felszíne? (6 pont) A felszínt egész cm -re, a térfogatot egész cm -re kerekítve adja meg! Ugyanezt a négyzetet forgassuk meg az egyik átlóját tartalmazó forgástengely körül! b) Mekkora az így keletkező forgástest térfogata és felszíne? (9 pont) A felszínt egész cm -re, a térfogatot egész cm -re kerekítve adja meg! - 74 - x D x B
Térgeometria - megoldások c) A forgástestek közül az utóbbinak a felszíne hány százaléka az első forgatással kapott forgástest felszínének? ( pont) a) Az első esetben a forgástengely a négyzet szemközti oldalainak közös felezőmerőlegese, a keletkező forgástest forgáshenger: alapkörének sugara 6 cm, magassága 1 cm. Térfogata: V 1 = 6 1 V 1 = 4 157 cm Felszíne: A 1 = 6 + 6 1 A 1 = 16 679 cm b) A második esetben (mivel a négyzet átlói merőlegesen felezik egymást) a forgástest egy kettőskúp. A közös köralap átmérője a négyzet átlója, a kúpok magassága a négyzet átlóhosszának fele. d = 1 17 A négyzet átlója: ( ) ( ) 6 6 Az egyik kúp térfogata: V1 = V = azaz ( ) 1 144 640 A két kúp egybevágó, így a kettőskúp térfogata: V = V 1 180 cm A forgáskúp palástja kiterítve körcikk, amelynek az ívhossza 6 17 5, 4 cm, ( ) ( ) sugara 1 cm hosszú. 6 1 Így a területe: 7 ( 0 cm T = = ) T = 144 640 cm. A kettőskúp felszíne: ( ) c) A kérdezett százalék: azaz kb. 94%. T 144 100 = 100 A 1 16, 16) Az ábrán látható kockának berajzoltuk az egyik lapátlóját. Rajzoljon ebbe az ábrába egy olyan másik lapátlót, amelynek van közös végpontja a berajzolt lapátlóval! Hány fokos szöget zár be ez a két lapátló? Válaszát indokolja! ( pont) Az egy csúcsból kiinduló (bármelyik) két lapátló a végpontjaik által meghatározott harmadik lapátlóval kiegészítve szabályos háromszöget határoz meg, ( pont) a keresett szög ezért 60 -os. Összesen: pont - 75 -
005-0XX Középszint 17) Egy csonkakúp alakú tejfölös doboz méretei a következők: az alaplap átmérője 6 cm, a fedőlap átmérője 11 cm és az alkotója 8,5 cm. a) Hány cm tejföl kerül a dobozba, ha a gyárban a kisebbik körlapján álló dobozt magasságának 86%-áig töltik meg? Válaszát tíz cm -re kerekítve adja meg! (11 pont) b) A gyártás során a dobozok %-a megsérül, selejtes lesz. Az ellenőr a gyártott dobozok közül visszatevéssel 10 dobozt kiválaszt. Mennyi a valószínűsége annak, hogy a 10 doboz között lesz legalább egy selejtes? Válaszát két tizedesjegyre kerekítve adja meg! a) Ábra. A csonkakúp m cm magas. (A szimmetria miatt) ED =,5 cm. Az AED derékszögű háromszögből ( AD = 8,5 cm, AE = m ): (6 pont) m = 8,5,5 m 8,1 Ennek 86%-a: 0,86m 7,0. Az APQ és az AED derékszögű háromszögek hasonlók (mindkettő derékszögű és egyik hegyesszögük közös); a hasonlóságuk aránya (megfelelő oldalaik hosszának aránya) 0,86. Ezért PQ = 0,86 DE, vagyis PQ = 8,6,5 =,15. A síkmetszet sugara: GQ = +,15 = 5,15. 7,0 A tejföl térfogata V ( 5,15 + + 5,15 ) ( ) V 7,9 cm Tíz cm -re kerekítve a tejföl térfogata 70 cm. b) Komplementer eseménnyel számolunk. Sérült doboz kiválasztásának a valószínűsége 0,0, ezért a jó doboz kiválasztásának a valószínűsége 0,97. 10 Annak a valószínűsége, hogy az ellenőr nem talál selejtes terméket 0,97, ( pont) 10 1 0,97 0,66 tehát annak a valószínűsége, hogy talál selejtest ( ) A keresett valószínűség két tizedesjegyre kerekítve 0,6. A feladat az eredeti esemény valószínűségét kiszámolva is megoldható. - 76 -
- 77 - Térgeometria - megoldások 18) a) Számítsa ki annak a szabályos négyoldalú gúlának a térfogatát, melynek minden éle 10 cm hosszú! (6 pont) Térgeometriai feladatok megoldásában segíthet egy olyan készlet, melynek elemeiből (kilyuggatott kisméretű gömbökből és különböző hosszúságú E műanyag pálcikákból) matematikai és kémiai modellek építhetők. Az ábrán egy kocka modellje látható. b) Számítsa ki az ABH szög nagyságát! (A test csúcsait tekintse pontoknak, az éleket pedig H D G F C szakaszoknak!) Anna egy molekulát modellezett a A készlet B segítségével, ehhez 7 gömböt és néhány pálcikát használt fel. Minden pálcika két gömböt kötött össze, és bármely két gömböt legfeljebb egy pálcika kötött össze. A modell elkészítése után feljegyezte, hogy hány pálcikát szúrt bele az egyes gömbökbe. A feljegyzett adatok: 6, 5,,,, 1, 1. c) Mutassa meg, hogy Anna hibát követett el az adatok felírásában! Anna is rájött, hogy hibázott. A helyes adatok: 6, 5,,,,, 1. d) Hány pálcikát használt fel Anna a modell elkészítéséhez? ( pont) a) A test alaplapja négyzet, melynek területe ( ) T = 100 cm. A gúla m magassága egy olyan derékszögű 10 háromszög egyik befogója, melynek átfogója 10 (cm), m másik befogója (az alaplap átlójának fele): 10 ( = 50 7,07 cm) 10 (Így a Pitagorasz-tétel értelmében:) m = 100 50 = 50 10 amiből ( 0 m = 50 7,07 cm m miatt) ( ) Tm 100 50 A gúla térfogata V = = ( 6 ) cm. A magasság kiszámítható az oldallap magassága és a testmagasság által meghatározott háromszögből is. b) (Mivel a kocka BA éle merőleges az ADHE oldallapra, ezért) a HAB szög nagysága 90. ABH szög legyen. A kocka élének hosszát a-val jelölve AH = a, így tg=, amiből (0 90 miatt) = 54,74. A szög nagysága koszinusztétel segítségével is megadható. c) A gömböket jelölje a megadott fokszámok sorrendjében A, B, C, D, E, F és G. Az A gömb mindegyik másik gömbbel össze van kötve. 10
005-0XX Középszint Mivel G elsőfokú gömb, ezért csak A-val van összekötve. F is elsőfokú gömb, ezért F is csak A-val van összekötve. Ezek szerint B csak A-val, C-vel, D-vel és E-vel lehet összekötve, vagyis nem lehet ötödfokú. d) Mindegyik felhasznált pálcika két gömböt köt össze, így az egyes csúcsokból induló pálcikákat megszámolva minden felhasznált pálcikát kétszer számolunk meg. Így az összes (jól) feljegyzett szám összege éppen kétszerese a pálcikák számának. 6 + 5 + + + + + 1 A pálcikák száma tehát: = 11 A pálcikák száma gráfos indoklással is megadható (a csúcsok fokszámösszege az élek számának kétszerese.) 19) Tekintsünk két egybevágó, szabályos négyoldalú (négyzet alapú) gúlát, melyek alapélei cm hosszúak, oldalélei pedig cm-esek. A két gúlát alaplapjuknál fogva összeragasztjuk (az alaplapok teljesen fedik egymást), így az ábrán látható testet kapjuk. a) Számítsa ki ennek a testnek a felszínét (cm -ben) és a térfogatát (cm -ben)! Válaszait egy tizedesjegyre kerekítve adja meg! (9 pont) A test lapjait 1-től 8-ig megszámozzuk, így egy dobóoktaédert kapunk, amely minden oldallapjára egyforma valószínűséggel esik. Egy ilyen test esetében is van egy felső lap, az ezen lévő számot tekintjük a dobás kimenetelének. (Az ábrán látható dobó-oktaéderrel 8-ast dobtunk.) b) Határozza meg annak a valószínűségét, hogy ezzel a dobó-oktaéderrel egymás után négyszer dobva, legalább három esetben 5-nél nagyobb számot dobunk! - 78 - (8 pont) a) Az oldallap-háromszögekben a cm-es oldalhoz tartozó magasság hossza (a Pitagorasz-tételt alkalmazva) 1 8 (,8 ) = (cm). 8 Egy oldallap területe (,8 ) (cm ). A test felszíne: A,6 cm. A testet alkotó gúlák magassága megegyezik annak az egyenlő szárú háromszögnek a magasságával, amelynek szára a gúlák oldalélével, alapja a gúla alapjának átlójával egyezik meg. A gúla m magasságára (a Pitagorasz-tételt alkalmazva): m = m = (cm). 7 (,65) 1 A gúla térfogata: V = 7 (,5 ) (cm ). A test térfogata ennek kétszerese, azaz megközelítőleg 7, 1cm. ( pont)
b) ( egy adott dobás 5-nél nagyobb) - 79 - Térgeometria - megoldások P = ( pont) 8 P 8 ( mind a négy dobás 5-nél nagyobb) = ( 0,0198 ) ( három dobás 5-nél nagyobb, egy nem) = ( 0,118) 4 4 5 P 1 8 8 A kérdéses valószínűség ezek összege, azaz 0, 15. ( pont) ( pont) 0) Egy szabályos négyoldalú (négyzet alapú) gúla alapéle 1 cm, oldallapjai 60 -os szöget zárnak be az alaplap síkjával. a) Számítsa ki a gúla felszínét (cm -ben) és térfogatát (cm -ben)! Válaszait egészre kerekítve adja meg! (7 pont) A gúlát két részre osztjuk egy az alaplappal párhuzamos síkkal, amely a gúla magasságát a csúcstól távolabbi harmadoló pontban metszi. b) Mekkora a keletkező gúla és csonkagúla térfogatának aránya? Válaszát egész számok hányadosaként adja meg! (5 pont) c) Számítsa ki a keletkező csonkagúla felszínét cm -ben! (5 pont) a) Jó ábra az adatok feltüntetésével. A gúla magassága: M = 1 ( = 6 10,9) (cm). A gúla oldallapjának a 1 cm-es oldalhoz tartozó magassága szintén 1 cm. A gúla felszíne: 1 A = 1 + 4 = 4cm. ( pont) A gúla térfogata: 1 6 V = 499cm. ( pont) b) Az adott sík a gúlát egy csonkagúlára és egy az eredetihez hasonló gúlára vágja szét, ahol a hasonlóság aránya =. ( pont) Vlevágott gúla 8 A hasonló testek térfogatának aránya: = = V 7, eredeti gúla A hasonló testek térfogatának aránya: 19 : 7, azaz a keletkező testek térfogatának aránya 8 : 19. c) (A középpontos hasonlósági transzformáció tulajdonságai miatt) a csonkagúla fedőéle 1 = 8 (cm), alapéle 1 cm. 1 Egy oldallapjának magassága 1 = 4 (cm). 1 + 8 Egy oldallapjának területe: T = 4 = 40 (cm ). A csonkagúla felszíne: A = 1 + 8 + 4 40 = 68 cm. ( pont)
005-0XX Középszint 1) Egy henger alakú bögre belsejének magassága 1 cm, belső alapkörének átmérője 8 cm. Belefér-e egyszerre 1 liter kakaó? Válaszát indokolja! V = r m = 4 1 ( pont) V 60 cm 1 liter 500 cm =, tehát belefér a bögrébe. Összesen: 4 pont ) Három tömör játékkockát az ábrának megfelelően rakunk össze. Mindegyik kocka éle cm. Mekkora a keletkező test a) felszíne, ( pont) b) térfogata? Számítását írja le! a) Egy lap területe 9 cm. A felszín 14 lap területének összege. A = 14 9 cm = 16 cm. b) A keletkező test térfogata cm = 81 cm. Összesen: 4 pont ) Egy téglatest egy csúcsból kiinduló éleinek hossza 15 cm, 1 cm és 8 cm. Számítsa ki a téglatest felszínét! Írja le a számítás menetét! ( pont) A = ( 15 1 + 15 8 + 8 1) = 79 Tehát a téglatest felszíne 79 cm. ( pont) Összesen: pont 4) Egy henger alakú fazék belsejének magassága 14 cm, belső alapkörének átmérője 0 cm. Meg lehet-e főzni benne egyszerre 5 liter levest? Válaszát indokolja! Belefér 5 liter leves? V = r m = 10 14 ( pont) V 498 cm Tehát az 5 liter leves nem fér bele a fazékba, mivel a 49 cm³ kevesebb, mint az 5000 cm³. Összesen: 4 pont 5) A kólibaktérium (hengeres) pálcika alakú, hossza átlagosan mikrométer 10 6 m 7 5 10 m. ( ), átmérője 0,5 mikrométer ( ) a) Számítsa ki egy mikrométer magas és 0,5 mikrométer átmérőjű forgáshenger térfogatát és felszínét! Számításainak eredményét m - ben, illetve m -ben, normálalakban adja meg! (5 pont) - 80 -
- 81 - Térgeometria - megoldások Ideális laboratóriumi körülmények között a kólibaktériumok gyorsan és folyamatosan osztódnak, számuk 15 percenként megduplázódik. Egy tápoldat kezdetben megközelítőleg millió kólibaktériumot tartalmaz. b) Hány baktérium lesz a tápoldatban 1,5 óra elteltével? A baktériumok számát a tápoldatban t perc elteltével a 15 ( ) 000000 t B t = összefüggés adja meg. c) Hány perc alatt éri el a kólibaktériumok száma a tápoldatban a 600 milliót? Válaszát egészre kerekítve adja meg! (8 pont) 7 a) A henger alapkörének sugara,5 10 ( m) térfogata ( ) V, 7 6 =,5 10 10, 19 normálalakban V, 9 10 ( m ) A henger felszíne: A ( ). 7 7 6 =,5 10 + 5 10 10, 1 normálalakban,5 10 ( m ) A. b) A kólibaktériumok száma 1,5 óra alatt 6-szor duplázódott, ( pont) 6 ezért 1,5 óra után 000000 = = 19 millió lesz a baktériumok száma. c) A baktériumok száma x perc múlva lesz 600 millió. Meg kell oldanunk a x 15 600 x 15 = egyenletet. ( pont) = 00 Átalakítva: x = log 00 15 ( pont) lg 00 x = 15 lg amiből x 115 adódik, tehát 115 perc múlva lesz a baktériumok száma 600 millió. 6) A vízi élőhelyek egyik nagy problémája az algásodás. Megfelelő fény- és hőmérsékleti viszonyok mellett az algával borított terület nagysága akár 1- nap alatt megduplázódhat. a) Egy kerti tóban minden nap (az előző napi mennyiséghez képest) ugyanannyi-szorosára növekedett az algával borított terület nagysága. A kezdetben 1,5 m -en észlelhető alga hét napi növekedés után borította be teljesen a 7 m -es tavat. Számítsa ki, hogy naponta hányszorosára növekedett az algás terület! Egy parkbeli szökőkút medencéjének alakja szabályos hatszög alapú egyenes hasáb. A szabályos hatszög egy oldala,4 m hosszú, a medence mélysége 0,4 m. A medence alját és oldalfalait csempével burkolták, majd a medencét teljesen feltöltötték vízzel. b) Hány m területű a csempével burkolt felület, és legfeljebb hány liter víz fér el a medencében? (8 pont)
005-0XX Középszint A szökőkútban hat egymás mellett, egy vonalban elhelyezett kiömlő nyíláson keresztül törhet a magasba a víz. Minden vízsugarat egy-egy színes lámpa világít meg. Mindegyik vízsugár megvilágítása háromféle színű lehet: kék, piros vagy sárga. Az egyik látványprogram úgy változtatja a vízsugarak megvilágítását, hogy egy adott pillanatban három-három vízsugár színe azonos legyen, de mind a hat ne legyen azonos színű (például kék-sárga-sárga-kék-sárga-kék). c) Hányféle különböző látványt nyújthat ez a program, ha vízsugaraknak csak a színe változik? (5 pont) a) Ha naponta x-szeresére nőtt az algás terület, akkor: 7 1,5 x = 7. x = 7 18 1,5 Az algás terület naponta körülbelül a másfélszeresére növekedett. b) A medence alaplapja egy,4 m oldalhosszúságú szabályos hatszög, ennek,4 területe T alaplap = 6 4 ( pont) 14,96 m ( ) A medence oldalfalainak összterülete T oldalfal = 6,4 0,4 = 5,76 m. ( ) Így összesen körülbelül 0, 7 m felületet burkoltak csempével. A medence térfogata,4 V = Talaplap m = 6 0,4 4 5, 986 m. ( ) Körülbelül 5986 liter víz fér el a medencében. c) Ha például a kék és a sárga színt választották ki, akkor 6 = 0 különböző módon választható ki az a három vízsugár, amelyet a kék színnel világítanak meg (a másik három fénysugarat ugyanekkor sárga színnel világítják meg). ( pont) A megvilágításhoz két színt háromféleképpen választhatnak ki (kék-sárga, kék-piros, piros-sárga). 6 = 60 Azaz 60 különböző megvilágítás lehetséges. - 8 -
Térgeometria - megoldások 7) Egy család személyautóval Budapestről Keszthelyre utazott. Útközben lakott területen belül, országúton és autópályán is haladtak. Az utazással és az autóval kapcsolatos adatokat a következő táblázat tartalmazza: megtett út hossza ( km ) átlagsebesség km óra átlagos benzinfogyasztás 100 km-en (liter) lakott területen belül 45 40 8, országúton 5 70 5,1 autópályán 105 10 5,9 a) Mennyi ideig tartott az utazás? b) Hány liter ezen az utazáson az autó 100 km-re eső átlagfogyasztása? Válaszát egy tizedesjegyre kerekítve adja meg! (5 pont) Útközben elfogyott az autóból a benzin. A legközelebbi benzinkútnál kétféle benzines kannát lehet kapni. A nagyobbra rá van írva, hogy 0 literes, a kisebbre nincs ráírva semmi. A két kanna (matematikai értelemben) hasonló, a nagyobb kanna magassága éppen kétszerese a kisebb kanna magasságának. c) Hány literes a kisebb kanna? a) Egy adott útszakasz megtételéhez szükséges időt megkapjuk, ha az útszakasz hosszát elosztjuk az útszakon mért átlagsebességgel. Az egyes útszakaszok megtételéhez szükséges idő lakott területen belül: 1,15 ( óra ) országúton: 0,5 ( óra ) ( pont) autópályán 0,875 ( óra ). Így összesen 1,15 + 0,5 + 0,875 =, 5 óráig tartott az utazás. b) Az egyes útszakaszokon az autó fogyasztása lakott területen belül: 45 8,,75 100 = ( liter ), országúton: 5 5,1 = 1,785 ( liter ), ( pont) 100 autópályán: 105 5,9 6,195 100 = ( liter ). Az összes fogyasztás 185 km-en 11,715 liter. 100 km -en az átlagfogyasztás: 11,715 100 ( liter ). 185 Az autó átlagfogyasztása 100 km -en kb. 6, liter. c) A két test hasonló, a hasonlósági arány 1:, így a térfogatok aránya 1: 8. ( pont) A kisebb kanna térfogata 0,5 8 = liter. Összesen: 1 pont - 8 -
005-0XX Középszint 8) Egy téglatest alakú akvárium egy csúcsból kiinduló élei 0 cm, 40 cm, illetve 50 cm hosszúak. a) Hány literes ez az akvárium? (A számolás során tekintsen el az oldallapok vastagságától!) ( pont) Tekintsük azt a háromszöget, amelynek oldalait az ábrán látható téglatest három különböző hosszúságú lapátlója alkotja. b) Mekkora ennek a háromszögnek a legkisebb szöge? Válaszát fokban, egészre kerekítve adja meg! (8 pont) a) 0 40 50 60000 V = = ( ) V = 60 dm. Az akvárium térfogata 60 liter. b) Az egyes lapátlók hossza: + = ( ) ( ) 50 40 4100 64,0 cm cm, + = ( ) ( ) 50 0 400 58,1 0 40 50 cm. + = ( ) cm, ( pont) A legkisebb szög a legrövidebb oldallal van szemben. A legrövidebb oldallal szemközti szöget α -val jelölve, koszinusztétellel: 500=4100+400-4100 400 cos. ( pont) Ebből cos 0,6696. ( pont) A háromszög legkisebb szöge: α = 48. Összesen: 11 pont 9) A biliárdjáték megkezdésekor az asztalon 15 darab azonos méretű, színezésű biliárdgolyót helyezünk el háromszög alakban úgy, hogy az első sorban 5 golyó legyen, a másodikban 4, a következőkben pedig,, illetve 1 golyó. (A golyók elhelyezésére vonatkozó egyéb szabályoktól tekintsünk el.) a) Hányféleképpen lehet kiválasztani a 15-ből azt az 5 golyót, amelyet majd az első sorban helyezünk el? (Az 5 golyó sorrendjét nem vesszük figyelembe.) ( pont) b) Hányféle különböző módon lehet az első két sort kirakni, ha a 9 golyó sorrendjét is figyelembe vesszük? ( pont) Egy biliárdasztal játékterülete téglalap alakú, mérete 194 cm 97 cm. A játékterület középpontja felett 85 cm-rel egy olyan (pontszerűnek tekinthető) lámpa van, amely fénykúpjának a nyílásszöge 100. c) Számítással állapítsa meg, hogy a lámpa megvilágítja-e a játékterület minden pontját! (11 pont) a) 15 golyóból az első sorba kerülő 5-öt 15 = 5 ( pont) = 00 -féleképpen lehet kiválasztani. - 84 -
Térgeometria - megoldások b) A lehetséges különböző kirakások száma: 15 14... 8 7 = ( pont) = 181614400. c) Az ábra, melyen a lámpa fénykúpjának nyílásszöge, azaz α = 100, a kúp magassága m = 85 cm, az alapkör sugara r. ( pont) Szögfüggvény alkalmazása a derékszögű háromszögben: tg 50 = r =. m Ebből az alapkör sugara: 101, cm. r ( ) A kérdés megválaszolásához az asztallap két legtávolabbi pontjának a e a távolságát kell vizsgálni, vagyis meg kell határozni a téglalap átlóinak ( ) hosszát. ( pont) e = 194 + 97 16,9 cm e ( ) Mivel e r, ezért a lámpa nem világítja be az asztallap minden pontját. 0) Adja meg az alábbi állítások logikai értékét (igaz vagy hamis)! a) Minden paralelogramma tengelyesen szimmetrikus négyszög. b) A kocka testátlója 45 -os szöget zár be az alaplappal. c) A szabályos tizenhétszögben az egyik csúcsból kiinduló összes átló a tizenhétszöget 15 háromszögre bontja. ( pont) a) Hamis b) Hamis c) Igaz ( pont) 1) 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 5 év múlva, mint idén? ( pont) Az előre jelzés 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 65%-a? (5 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? (5 pont) A kérdéses alkatrész egy forgáskúp alakú tömör test. A test alapkörének sugara cm, alkotója 6 cm hosszú. d) Számítsa ki a test térfogatát! - 85 -
005-0XX Középszint a) A kereslet minden évben várhatóan az előző évi kereslet 1,6 -szorosára változik, 5 így 5 év múlva az idei 1,06 1,4 -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 = 0,65 egyenlet, (ahol n az eltelt évek számát jelenti.) lg 0,65 Ebből n = ( 6,96). lg 0,94 ( pont) Azaz várhatóan 7 év múlva lesz az ár a jelenlegi ár 65%-a. c) A bevételt a kereslet és az ár szorzatából kapjuk, így 8 év múlva a jelenlegi bevétel ( 1,06 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: ( ) m = 6 = 7 5,cm. 1 5, A kúp térfogata V 49cm. ) Egy műanyag terméket gyártó üzemben szabályos hatoldalú csonkagúla alakú, felül nyitott virágtartó dobozokat készítenek egy kertészet számára (lásd az ábrát). A csonkagúla alaplapja 1cm oldalú szabályos hatszög, fedőlapja 7cm oldalú szabályos hatszög, az oldalélei 8cm hosszúak. a) Egy műanyagöntő gép 1kg alapanyagból (a virágtartó doboz falának megfelelő anyagvastagság mellett) 0,9 m felületet képes készíteni. Számítsa ki, hány virágtartó doboz készíthető 1kg alapanyagból! (11 pont) A kertészetben a sok virághagymának csak egy része hajt ki: 0, 91 annak a valószínűsége, hogy egy elültetett virághagyma kihajt. b) Számítsa ki annak a valószínűségét, hogy 10 darab elültetett virághagyma közül legalább 8 kihajt! Válaszát három tizedesjegyre kerekítve adja meg! (6 pont) a) A virágtartó doboz talpának felszíne megegyezik a csonkagúla 7cm-es oldalhosszúságú fedőlapjának területével. Ez egy szabályos hatszög, melynek területe egyenlő 6db 7cm oldalhosszúságú szabályos háromszög területével. 7 sin 60 t1 = 6 17, cm ( pont) - 86 -
Térgeometria - megoldások A virágtartó oldalának felületét a csonkagúla oldallapjait alkotó húrtrapézok területével számítjuk ki. A magasság az + m = 8 összefüggésből adódóan m 7,4 cm. ( pont) 7 + 1 A trapéz területe ekkor: t = 7,4 = 74,cm. Így a teljes felület A = 17, + 6 74, = 57,5 cm. Mivel a gép 1kg anyagból 900 cm felületet képes elkészíteni, ezért 1kg anyagból 900 16,4. 57,5 ( pont) Vagyis 16 virágtartó doboz készíthető. b) Ha legalább 8 virághagyma kihajt, akkor 8, 9 vagy 10 hajt ki. I. Annak a valószínűsége, hogy pontosan 8 kihajt és nem a binomiális 10 8 tétellel számítható ki: p1 = 0,91 0,09 0,1714 8 II. Annak a valószínűsége, hogy pontosan 9 kihajt és 1 nem: 10 9 p = 0,91 0,09 9 0,851 10 III. Végül annak a valószínűsége, hogy mind a 10 kihajt: p = 0,91 0,894 A keresett valószínűség a három eset valószínűségének összege, vagyis P = p1 + p + p = 0, 946. ( pont) ) Zsófi gyertyákat szeretne önteni, hogy megajándékozhassa a barátait. Öntőformának egy négyzet alapú szabályos gúlát választ, melynek alapéle 6cm, oldaléle 5cm hosszúságú. Egy szaküzletben 11cmoldalú, kocka alakú tömbökben árulják a gyertyának való viaszt. Ezt megolvasztva és az olvadt viaszt a formába öntve készülnek a gyertyák. (A számítások során tekintsen el az olvasztás és öntés során bekövetkező térfogatváltozástól.) a) Legfeljebb hány gyertyát önthet Zsófi egy 11cm oldalú, kocka alakú tömbből? (6 pont) Zsófi az elkészült gúla alakú gyertyák lapjait szeretné kiszínezni. Mindegyik lapot (az alaplapot és az oldallapokat is) egy-egy színnek, kékkel vagy zölddel fogja színezni. b) Hányféle különböző gyertyát tud Zsófi ilyen módon elkészíteni? (Két gyertyát különbözőnek tekintünk, ha forgással nem vihetők egymásba.) (6 pont) Zsófi a gyertyák öntéséhez három különböző fajta varázskanócot használ. Mindegyik fajta varázskanóc fehér színű, de a meggyújtáskor (a benne lévő anyagtól függően) az egyik fajta piros, a másik lila, a harmadik narancssárga lánggal ég, Zsófi hétfőn egy dobozba tesz 6 darab gyertyát, mindhárom fajtából kettőt-kettőt. Keddtől kezdve minden nap véletlenszerűen kivesz egy gyertyát a dobozból, és meggyújtja. c) Számítsa ki annak a valószínűségét, hogy Zsófi az első három nap három különböző színű lánggal égő gyertyát gyújt meg! (5 pont) - 87 -
005-0XX Középszint a) A gúla oldallap magasságának kiszámításához Pitagorasz-tételt írunk fel: 5 = 4, majd a gúla magasságához újra alkalmazzuk: m = 4 = 7,65 cm. ( pont) Ezután kiszámoljuk a gúla térfogatát. 6 7 1 7 1,75cm V gúla = = Egy kocka alakú tömb térfogata V = 11 = 11cm, így egy kockából 11 41,9, azaz 41 gyertya önthető ki. 1,75 ( pont) b) Az alaplapot kétféleképpen lehet kiszínezni. Az oldallapok lehetnek ugyanolyan színűek, mindegyik kék, vagy mindegyik zöld, ez összesen két eset. Lehet három oldallap zöld és egy kék, vagy három oldallap kék és egy zöld, ez is összesen két eset. Olyan festésből, amikor két oldallap zöld és két oldallap kék, szintén kétféle lehet, attól függően, hogy az ugyanolyan színű lapok szomszédosak vagy szemköztiek. Az oldallapokat tehát hatféleképpen lehet kiszínezni, így összesen 6 =1 különböző színezés készíthető. ( pont) c) Az első gyertya bármilyen színű lánggal éghet. Annak, hogy a második gyertya más színű lánggal ég, 4 5 a valószínűsége. kocka - 88 - Annak, hogy a harmadik gyertya más színű lánggal ég, mint az első kettő, 4 a valószínűsége. 4 Ekkor a kérdéses valószínűség P = 1 = = 0, 4. ( pont) 5 4 5 4) Egy forgáskúp alapkörének sugara 5 cm, magassága 9 cm hosszú. Számítsa ki a kúp térfogatát! ( pont) 5 9 = 75 cm 5,6 cm ( pont) Összesen: pont 5) A Bocitej Kft. 1 literes tejesdobozának alakja négyzet alapú egyenes hasáb. A dobozt színültig töltik tejjel. Hány cm magas a doboz, ha az alapnégyzet oldala 7 cm? Megoldását részletezze! ( pont) 1 liter = 1000 cm Ha a doboz m magas, akkor a térfogata 7 7 m = 1000 m 0, 04 cm,ahonnan ( ) Összesen: pont
- 89 - Térgeometria - megoldások 6) A Hód Kft. Faárutelephelyén rönkfából (henger alakú fatörzsekből) a következő módon készítenek gerendát. A keresztfűrészgép először két oldalt levág egy-egy az ábra sötéttel jelölt részt, majd a fa 90 -kal történő elfordítása után egy hasonló vágással végül egy négyzetes hasáb alakú gerendát készít. A gépet úgy állítják be, hogy a kapott hasáb alaplapja a lehető legnagyobb legyen. Most egy forgáshenger alakú, 60 cm átmérőjű, 5 méter hosszú rönkfát fűrészel így a gép. a) Igaz-e, hogy a kapott négyzetes hasáb alakú fagerenda térfogata kisebb 1 köbméternél? (6 pont) A Hód Kft. Deszkaárut is gyárt, ehhez a faanyagot 0000 Ft/ m -es beszerzési áron vásárolja meg a termelőtől. A gyártás közben a megvásárolt fa kb. 40%-ából hulladékfa lesz. A késztermék 1 köbméterét 90000 forintért adja el a cég, de az eladási ár 5%-át a költségekre kell fordítania (feldolgozás, telephely fenntartása stb.). b) Mennyi haszna keletkezik a Hód Kft.-nek 1 köbméter deszkaáru eladásakor? (5 pont) A fakitermelő cég telephelyéről hat teherautó indul el egymás után. Négy teherautó fenyőfát, kettő pedig tölgyfát szállít. c) Számítsa ki annak a valószínűségét, hogy a két, tölgyfát szállító teherautó közvetlenül egymás után gördül ki a telephelyről, ha az autók indulási sorrendje véletlenszerű! (6 pont) a) A farönk tekinthető egy 60 cm átmérőjű, 5 méter magasságú körhengernek. A fűrészelés után kapott hasáb alaplapja egy négyzet, melynek átlója a henger alapkörének átmérője. Az alapkörbe írható négyzet oldalát a -val jelölve (Pitagorasz-tétel szerint): a + a = 60, ahonnan a = 1800. ( pont) A négyzetes oszlop térfogata 1800 500 = 900000 cm Mivel 1m = 1000000 cm, így az állítás igaz, a hasáb térfogata 1 köbméternél valóban kevesebb. ( pont) b) 1m deszkaáru előállításához 1: 0,6 = 1,6667 m rönkfa szükséges, ( pont) melynek ára 50000 Ft 1m deszkaárú eladási árának 5%-a 1500 Ft A Hód Kft. Haszna egy köbméter deszkaáru eladásakor: 90000 1500 50000 = 8500 Ft c) A hat teherautó összesen 6! = ( 70) -féle sorrendben indulhat el. A két, tölgyfát szállító teherautót tekintsük egy járműnek. 5! = 10 Az öt jármű lehetséges sorrendjeinek a száma ( ) A két tölgyfát szállító teherautó minden egyes sorrendben kétféleképpen helyezkedhet el közvetlenül egymás mögött 5! = 40 így a kedvező esetek száma ( ) A kérdéses valószínűség 40 1 70 =