A 2014/2015. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny. MATEMATIKA III. KATEGÓRIA (a speciális tanterv szerint haladó gimnazisták)



Hasonló dokumentumok
A döntő feladatai. valós számok!

Vektorok összeadása, kivonása, szorzás számmal, koordináták, lineáris függetlenség

Koordináta - geometria I.

Arany Dániel Matematikai Tanulóverseny 2011/2012-es tanév első (iskolai) forduló haladók I. kategória

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Geometria IV.

Ha a síkot egyenes vagy görbe vonalakkal feldaraboljuk, akkor síkidomokat kapunk.

Vektoralgebrai feladatok

A skatulya-elv alkalmazásai

BOLYAI MATEMATIKA CSAPATVERSENY FŐVÁROSI DÖNTŐ SZÓBELI (2005. NOVEMBER 26.) 5. osztály

Azonosító jel: Matematika emelt szint

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK KÖZÉPSZINT Függvények

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Geometria II.

BOLYAI MATEMATIKA CSAPATVERSENY DÖNTŐ osztály

3. KÖRGEOMETRIA Körrel kapcsolatos alapismeretek

I. rész. Pótlapok száma Tisztázati Piszkozati. Név:...osztály:... Matematika kisérettségi május 15. Fontos tudnivalók

Ábrahám Gábor A háromszög és a terület Feladatok. Feladatok

Lineáris algebra gyakorlat

MATEMATIKA ÉRETTSÉGI TÍPUSFELADATOK MEGOLDÁSAI KÖZÉPSZINT Trigonometria

Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny 2011/2012 Matematika I. kategória (SZAKKÖZÉPISKOLA) Döntő. x 3x 2 <

Osztályozó és Javító vizsga témakörei matematikából 9. osztály 2. félév

1. forduló. MEGOLDÁSOK Pontszerző Matematikaverseny 2015/2016-os tanév

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

BOLYAI MATEMATIKA CSAPATVERSENY ORSZÁGOS DÖNTŐ SZÓBELI (2012. NOVEMBER 24.) 3. osztály

3. Matematikai logika (megoldások)

Emelt szintű érettségi feladatsorok és megoldásaik Összeállította: Szászné Simon Judit; dátum: november. I. rész

Analízis elo adások. Vajda István szeptember 24. Neumann János Informatika Kar Óbudai Egyetem. Vajda István (Óbudai Egyetem)

6) Határozza meg a következő halmazokat! A= {deltoidok} {téglalapok}; B= {négyzetek} {húrnégyszögek} (2pont)

MATEMATIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

A parabola és az egyenes, a parabola és kör kölcsönös helyzete

( ) Schultz János EGYENLŐTLENSÉGEK A HÁROMSZÖG GEOMETRIÁJÁBAN

MATEMATIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Elektronikus tananyag MATEMATIKA 10. osztály II. félév

Térgeometria feladatok. 2. Egy négyzetes oszlop magassága háromszor akkora, mint az alapéle, felszíne 504 cm 2. Mekkora a testátlója és a térfogata?

Nagy András. Számelméleti feladatgyűjtemény 2009.

Analízis elo adások. Vajda István október 3. Neumann János Informatika Kar Óbudai Egyetem. Vajda István (Óbudai Egyetem)

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló gimnáziuma) Térgeometria III.

GAZDASÁGMATEMATIKA KÖZÉPHALADÓ SZINTEN

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Térgeometria V.

2011. március 9. Dr. Vincze Szilvia

MATEMATIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

2004. december 1. Irodalom

MATEMATIKA PRÓBAÉRETTSÉGI MEGOLDÓKULCS EMELT SZINT

1. Írja fel prímszámok szorzataként a 420-at! 2. Bontsa fel a et két részre úgy, hogy a részek aránya 5 : 4 legyen!

MATEMATIKA ÍRÁSBELI VIZSGA május 3.

5. Trigonometria. 2 cos 40 cos 20 sin 20. BC kifejezés pontos értéke?

MATEMATIKA HETI 3 ÓRA

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

MATEMATIKA ÍRÁSBELI VIZSGA május 8.

2. feladat Legyenek 1 k n rögzített egészek. Mennyi az. x 1 x 2...x k +x 2 x 3...x k x n k+1 x n k+2...x n

Útmutató a vízumkérő lap kitöltéséhez

Brósch Zoltán (Debreceni Egyetem Kossuth Lajos Gyakorló Gimnáziuma) Térgeometria II.

EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

Megyei Matematika Szakkör Feladatsorok. A foglakozások hétfő délutánonként tól kezdődnek a Matematikai Intézet M402-es tantermében.

Javítóvizsga témakörei matematika tantárgyból

XXIV. NEMZETKÖZI MAGYAR MATEMATIKAVERSENY Szabadka, április 8-12.

Arany Dániel Matematikai Tanulóverseny 2015/2016-os tanév 3. (döntő) forduló Haladók I. kategória

JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Azonosító jel: MATEMATIKA EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA május 3. 8:00. Az írásbeli vizsga időtartama: 240 perc NEMZETI ERŐFORRÁS MINISZTÉRIUM

Koordinátageometria. M veletek vektorokkal grakusan. Szent István Egyetem Gépészmérnöki Kar Matematika Tanszék 1

Mátrixok február Feladat: Legyen ( ( B = A =

ELLENÁLLÁSOK PÁRHUZAMOS KAPCSOLÁSA, KIRCHHOFF I. TÖRVÉNYE, A CSOMÓPONTI TÖRVÉNY ELLENÁLLÁSOK PÁRHUZAMOS KAPCSOLÁSA. 1. ábra

4) Az ABCD négyzet oldalvektorai körül a=ab és b=bc. Adja meg az AC és BD vektorokat a és b vektorral kifejezve!

JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ. Képi diagnosztikai és intervenciós asszisztens szakképesítés

Feladatok megoldásokkal a negyedik gyakorlathoz (Függvényvizsgálat) f(x) = 2x 2 x 4. 2x 2 x 4 = 0, x 2 (2 x 2 ) = 0.

4. előadás. Vektorok

43. ORSZÁGOS TIT KALMÁR LÁSZLÓ MATEMATIKAVERSENY MEGYEI FORDULÓ HETEDIK OSZTÁLY JAVÍTÁSI ÚTMUTATÓ

Bevezetés. Párhuzamos vetítés és tulajdonságai

Matematikai és matematikai statisztikai alapismeretek

A 2011/2012. tanévi FIZIKA Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első fordulójának feladatai és megoldásai fizikából. I.

Pitagorasz tételének általánosítása n-dimenzióra

Miskolci Egyetem GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR. Analízis I. példatár. (kidolgozott megoldásokkal) elektronikus feladatgyűjtemény

Algebra es sz amelm elet 3 el oad as Rel aci ok Waldhauser Tam as 2014 oszi f el ev

MATEMATIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

7. előadás. Vektorok alkalmazásai

KOVÁCS BÉLA, MATEMATIKA I.

Átrendezések és leszámlálások ÚTMUTATÓ Hegedüs Pál június 30.

Középiskolai matematika szakköri Feladatok a Fibonacci számok témaköréből Melczer Kinga

Egy emelt szintű érettségi feladat kapcsán Ábrahám Gábor, Szeged

Operációkutatás. 2. konzultáció: Lineáris programozás (2. rész) Feladattípusok

Jelek tanulmányozása

MAGYAR NYELV a 4. évfolyamosok számára. MNy2 JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

MATEMATIKA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Jogszabályváltozások. Érettségi 2015/2016 tanév tavasz. Dr. Kun Ágnes osztályvezető

Fordítóprogramok Készítette: Nagy Krisztián

Egy csodálatos egyenesről (A Simson-egyenes) Bíró Bálint, Eger

Áramlástechnikai gépek soros és párhuzamos üzeme, grafikus és numerikus megoldási módszerek (13. fejezet)

Diszkrét matematika I. gyakorlat

Kapitány Benedek AZ IZOPERIMETRIKUS EGYENLŐTLENSÉG. BSc szakdolgozat. Témavezető: Frenkel Péter Algebra és Számelmélet Tanszék

2) = 0 ahol x 1 és x 2 az ax 2 + bx + c = 0 ( a,b, c R és a 0 )

Matematika III. 1. Kombinatorika Prof. Dr. Závoti, József

Geometria. A geometria vagy mértan a geo+metros= földmérés szóból ered, görög tudósok és egyiptomi földmérnökök tapasztalataira épül.

G Szabályfelismerés feladatcsomag

1. Halmazok számhalmazok, ponthalmazok

MATEMATIKA KOMPETENCIATERÜLET A

Minta 1. MATEMATIKA EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI FELADATSOR

JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ. Fogászati asszisztens szakképesítés Fogászati beavatkozások, kezelések modul. 1. vizsgafeladat május 30.

Számelméleti feladatok az általános iskolai versenyek tükrében dr. Pintér Ferenc, Nagykanizsa

FORTE MAP 5.0 Felhasználói tájékoztató

Bolyai János Matematikai Társulat

A szintvonalas eljárásról. Bevezetés

Átírás:

A 2014/2015. tanévi Országos Középiskolai Tanulmányi Verseny első forduló MATEMATIKA III. KATEGÓRIA (a speciális tanterv szerint haladó gimnazisták) Javítási-értékelési útmutató Kérjük a javító tanárokat, hogy a feladatok javításakor vegyék figyelembe a versenyzők számára kiadott tájékoztatót. Külön is felhívjuk szíves figyelmüket arra, hogy minden feladatra csak egy helyes megoldásért jár a megfelelő pontszám. Kérjük, hogy a dolgozatokon konkrétan jelezzék a hibákat és az egyes feladatokra adott pontszámot, a dolgozat kijavítása után pedig töltsék ki a dolgozathoz mellékelt értékelő lap rovatait. A dolgozatokat nem kell osztályzattal minősíteni. A pontszámok indokolt esetben bonthatók. A III. kategóriában versenyző tanulók dolgozatait 12 ponttól kell továbbküldeni az iskolákból, közvetlenül az OKTV Matematika III., Oktatási Hivatal, 1363 Budapest, Pf. 19. címre. A feltételeknek megfelelő dolgozatok közül azonban csak azok küldhetők tovább, amelyek tartalmazzák legalább két feladat lényegében teljes (5 7 pontos) megoldását. Tájékoztatásul megjegyezzük, hogy a versenykiírás alapján a versenybizottság legfeljebb 50 versenyzőt juttathat be a döntőbe. A pontozási útmutatóban nem szereplő más helyes megoldás vagy megoldásrészlet esetén az arányos pontszámot szíveskedjenek megadni. Budapest, 2014. november A versenybizottság 1. feladat Mely 1-nél nagyobb egész számok lehetnek két egymást követő n 2 + 3 alakú szám közös osztói? Megoldás: Tegyük fel, hogy a k természetes szám osztója n 2 +3-nak és (n+1) 2 +3-nek is. Ekkor k osztója a különbségüknek is, vagyis 2n+1-nek is. Ekkor k ugyancsak osztója az n(2n + 1) 2(n 2 + 3) = n 6 számnak, és így (2n + 1) 2(n 6) = 13-nak is. Tehát ha k > 1, akkor csak k = 13 lehet. Másrészt a 13 szám valóban megfelelő, mert n = 6-ra 13 osztója az n 2 + 3 = 39 és az (n+1) 2 +3 = 52 számnak is. Megjegyzés: A 13 számhoz n 2 + 3 és 2n + 1 másféle kombinációi útján is eljuthatunk (például 4(n 2 +3) (2n 1)(2n+1) = 13), a megoldás középső részlete ezek bármelyikével teljes értékű. OKTV 2014/2015 1 1. forduló

2. feladat Egy háromszög oldalszakaszain felvettünk egy-egy pontot úgy, hogy az ezek összekötésével keletkező négy részháromszög területe egyenlő. Mutassuk meg, hogy a pontok az oldalak felezőpontjai. Első megoldás: Legyenek az ABC háromszög AB, BC, AC oldalán felvett pontok rendre C 1, A 1, B 1. Legyen még AC 1 /AB = x, BA 1 /BC = y, és CB 1 /CA = z. A háromszög területére vonatkozó képlet alapján T AB1 C 1 = AB 1 AC 1 sinα T ABC AB AC sinα = (1 z) x = 1/4. Hasonlóan kapjuk, hogy (1 x) y = 1/4, valamint (1 y) z = 1/4. Az első egyenletből z-t kifejezve majd a harmadikba helyettesítve(1 y) (1 1/(4x)) = 1/4, azaz 1 y = x/(4x 1). Ezt a második egyenletbe helyettesítve x-re az (1 x) 3x 1 4x 1 = 1 4 egyenlet adódik. Innen átrendezéssel 4x 2 4x + 1 = 0, amit egyedül az x = 1/2 érték elégít ki. Ezt az egyenletekbe visszahelyettesítve y = z = 1/2, vagyis a pontok valóban az oldalak felezőpontjai. Második megoldás: Használjuk az előző megoldásban bevezetett jelöléseket. Válasszuk meg az egységet úgy, hogy az ABC háromszög területe éppen 1 legyen. Ekkor az AB 1 C 1, BC 1 A 1, CB 1 A 1 háromszögek mindegyikének területe 1/4, és rendre egyenlő az x(1 z), y(1 x), z(1 y) értékekkel. A számtani és mértani közép közötti egyelőtlenségek alapján 3 2 = T AB1 C 1 + T BC1 A 1 + T CB1 A 1 x+(1 z) + y +(1 x) + z +(1 y) 2 2 2 = 3 2. Egyenlőség csak úgy állhat, ha x = 1 z, y = 1 x, és z = 1 y, ahonnan x = y = z = 1/2 adódik. Az osztópontok tehát felezőpontok. 3. feladat A p < q páratlan prímek az n! prímtényezős felbontásában azonos kitevőn szerepelnek. Igazoljuk, hogy ekkor n < p(p + 1)/2. Megoldás: A p prímszám kitevője az n! felbontásában [ ] [ ] [ ] n n n + p p 2 + p 3 +..., OKTV 2014/2015 2 1. forduló

ahol [x] az x szám egészrészét jelöli, és az összegzést addig kell folytatni, amíg az egészrész nulla nem lesz. A feltevés szerint p < q, így minden i kitevőre [ ] [ ] n n p i q i. Ezért p és q kitevője csak úgy egyezhet meg, ha minden i 1-re [ ] [ ] n n p i = q i teljesül. Jelölje k az [n/p] és [n/q] közös értékét, ekkor tehát kp n < (k +1)p és kq n érvényes. Mivel p < q páratlan prímek, azért p + 2 q. Emiatt a fenti egyenlőtlenségekből k(p+2) kq n < (k +1)p, majd ebből 2k < p, azaz 2k p 1 következik. Ezeket felhasználva valóban 2n < (2k +2)p (p+1)p, amit bizonyítani akartunk. 4. feladat Vetítsünk egy szabályos tetraédert merőlegesen a tér valamely síkjára. Mutassuk meg, hogy ha a tetraéder vetülete paralelogramma, akkor négyzet. Első megoldás: A tetraéder csúcsait jelölje A 1, A 2, A 3, A 4, merőleges vetületeiket az S síkra A 1, A 2, A 3, A 4 úgy, hogy ezek ebben a körüljárási sorrendben paralelogrammát alkossanak. Feltehetjük, hogy a tetraéder mindegyik csúcsa S-nek ugyanazon az oldalán van, mert a síkot önmagával párhuzamosan eltolva az eredetivel egybevágó vetületet kapunk. Legyen d i az A i távolsága S-től, e i az A i -ben S-re állított merőleges, P 1 az A 1 merőleges vetülete az e 2 egyenesre, P 4 pedig az A 4 merőleges vetülete az e 3 egyenesre. Az A 1 P 1, A 1A 2, A 4A 3, A 4 P 4 irányított szakaszok párhuzamosak, egyenlő hosszúak és egyenlő állásúak. Tekintsük azt az eltolást, amely A 1 -et A 4 -be, és így P 1 -et P 4 -be viszi. Ennél az e 2 egyenes e 3 -ba megy (hiszen ez a P 4 -en át e 2 -vel húzott párhuzamos). Ezért az A 2 pont képe rajta van e 3 -on, távolsága A 4 -től pedig a tetraéder élhossza. Ilyen pont (legfeljebb) kettő van: az egyik az A 3, a másik pedig az A 3 pont T tükörképe P 4 -re. De A 2 nem mehet A 3 -ba, mert akkor A 2 A 3 párhuzamos lenne A 1 A 4 -gyel, és így a tetraéder csúcsai egy síkban lennének. Ezért A 2 képe T, azaz d 2 d 1 = d 4 d 3 (az A 2 P 1, illetve a TP 4 hossza). OKTV 2014/2015 3 1. forduló

A paralelogramma másik párhuzamos oldalpárját használva az analóg gondolatmenet azt adja, hogy d 4 d 1 = d 2 d 3. A két egyenletből d 2 = d 4 és d 1 = d 3 adódik. Ezért A 3 -nak az e 2 egyenesre eső merőleges vetülete a P 1 ponttal esik egybe. Az A 1 P 1 A 2 és az A 3 P 1 A 2 derékszögű háromszögek egybevágók, mert átfogóik a tetraéder élei, amik egyenlők, egyegy befogójuk pedig közös. Ezért a másik két befogó hossza is egyenlő, azaz A 1 P 1 = A 3 P 1. Emiatt A 1A 2 = A 3A 2, és ezzel beláttuk, hogy az A 1A 2A 3A 4 paralelogramma rombusz. Mivel d 1 = d 3, ezért az A 1 A 3 szakasz párhuzamos az S síkkal, és így a vetületének hossza a tetraéder élhossza. Ugyanez érvényes az A 2 A 4 szakaszra is, és így a rombusz átlói egyenlők, tehát négyzetről van szó. Második megoldás: Foglaljuk a szabályos tetraédert egy kockába: legyenek a kocka egy csúcsból kiinduló élvektorai a, b, c, a szabályos tetraéder csúcsaiba pedig mutassanak a 0, a+b, a+c és b+c vektorok. Az a, b, c vektorok merőleges vetületei a megadott síkra legyenek a, b, c ; ekkor a tetraéder csúcsaiba mutató vektorok vetülete rendre 0, a +b, a +c és b +c. Ezek a vektorok a paralelogramma egyik csúcsából mutatnak a paralelogramma csúcsaiba. OKTV 2014/2015 4 1. forduló

Válasszuk meg a jelölést úgy, hogy a paralelogramma egyik oldalvektora a + b legyen. Ekkor a vele szemben fekvő oldalvektor (b +c ) (a +c ) = b a. Ez a két vektor csak akkor lehet egyenlő vagy egymás ( 1)-szerese, ha a = 0 vagy b = 0, vagyis ha a kocka egy élének két végpontja ugyanarra a pontra vetül. Ekkor pedig a kocka vetülete és vele együtt a szabályos tetraéder vetülete is négyzet. Harmadik megoldás: A vetületparalelogramma két átlója a tetraéder két kitérő élének a vetülete. Az átlók felezőpontja egybeesik, ezért a vetítés iránya párhuzamos a két kitérő él felezőpontját összekötő egyenessel, azaz a tetraéder egyik éltengelyével. A szabályos tetraédert az éltengely körüli90 -os forgatás olyan tetraéderbe viszi, amely egy az éltengelyre merőleges síkra vonatkozó tükrözéssel is előállítható az eredeti tetraéderből. A két tetraédernek tehát azonos a vetülete. A vetület ezért olyan négyszög, amelyet az átlói metszéspontja körüli 90 -os forgatás önmagába visz, tehát négyzet. 5. feladat Egy 2014 oldalú szabályos sokszög csúcsai valamilyen sorrendben P 1, P 2,...,P 2014. Bizonyítsuk be, hogy a P 1 P 2, P 2 P 3,..., P 2013 P 2014, P 2014 P 1 egyenesek között van két párhuzamos. Első megoldás: Számozzuk meg a szabályos sokszög csúcsait pozitív körüljárás szerint az 1,2,...,2014 számokkal. Legyen a P i csúcshoz írt szám a i. A P i P i+1 és a P j P j+1 egyenes pontosan akkor párhuzamos, ha a i + a i+1 és a j + a j+1 vagy megegyezik, vagy pontosan 2014-gyel tér el egymástól. Indirekt módon tegyük fel, hogy az adott egyenesek között nincs két párhuzamos, ekkor ezek a páronkénti összegek minden 2014-es maradékot pontosan egyszer adnak ki. Tekintsük most az (a 1 +a 2 )+(a 2 +a 3 )+...+(a 2013 +a 2014 )+(a 2014 +a 1 ) összeget. Mivel az a 1,...,a 2014 számok pontosan az 1,...,2014 számokkal egyeznek meg, ez az összeg 2014 2015, tehát osztható 2014-gyel. Másrészt az egyes zárójelekben szereplő összegek mind különböző maradékot adnak 2014-gyel osztva, ezért az összeg 2014-es maradéka egyenlő 0+1+...+2013 = 2013 2014 2 = 2014 1006+1007 2014-es maradékával, vagyis nem nulla. A kapott ellentmondás igazolja az indirekt feltevés lehetetlenségét. (4 pont) Második megoldás: Egy szabályos n oldalú sokszög oldalai és átlói pontosan n különböző irányt (párhuzamossági osztályt) határoznak meg. OKTV 2014/2015 5 1. forduló

Ezért ha indirekt feltevéssel a kérdéses egyenesek között nincs két párhuzamos, mind a 2014 lehetséges iránynak pontosan egyszer kell szerepelnie. Számozzuk meg a szabályos sokszög csúcsait körüljárás szerint az 1-től 2014-ig terjedő egész számokkal. A sokszög átlóit és oldalait aszerint nevezzük párosnak, illetve páratlannak, hogy a két végpontjának a sorszáma páros vagy páratlan számban tér el egymástól. (Például az oldalak így mindannyian páratlanok.) Ha két átló vagy oldal párhuzamos, akkor a paritása azonos. Ezért beszélhetünk az irányaik paritásáról. Tekintsük az egyik olyan szabályos 1007-szöget, amelyet minden második csúcs kiválasztásával kapunk. Ennek az 1007-szögnek az oldal- és átlóirányai az eredeti sokszög oldal- és átlóirányai közül pontosan a párosak, ezért páros irányból 1007 van. Következésképpen ugyancsak 1007 páratlan irány van. Ezért a megadott egyenesek között is pontosan 1007 páratlan irányú kell legyen. Ugyanakkor a páratlan irányú egyenesek száma ennek ellentmondva páros, hiszen ahányszor a P 1,P 2,... ciklikus sorrend átvált párosról páratlanra, ugyanannyiszor kell páratlanról párosra váltania. OKTV 2014/2015 6 1. forduló