آزمون ریاضی شبیه‌ساز تیزهوشان و نمونه دولتی، تعیین مرکز، و جانمایی نهم به دهم

در شکل زیر، زاویه‌های \(PBC\) و \(PCB\)، زاویه‌های خارجی هفت‌ضلعی منتظم \(ABCDEFG\) هستند. می‌خواهیم اندازهٔ زاویهٔ \(P\) را به‌دست آوریم.

می‌دانیم اندازهٔ هریک از زاویه‌های خارجی یک \(n\)ضلعی منتظم از رابطهٔ \(\frac{360^\circ}{n}\) به‌دست می‌آید. (چرا؟)

بنابه قضیهٔ خطوط موازی و مورب، در شکل زیر، زاویه‌های صورتی باهم برابرند. از طرفی، چون یکی از زاویه‌های صورتی مکمل زاویهٔ \(100\) درجه است،‌ پس زاویه‌های صورتی \(80\) درجه‌اند.

$B\widehat{A}C=20^\circ$. (چرا؟)

بنابه قضیهٔ خطوط موازی و مورب، در شکل زیر، زاویه‌های سبز باهم برابرند و اندازهٔ هریک از آنها \(20\) درجه است(؟).

بنابراین، چون در هریک از مثلث‌های تیرهٔ شکل زیر، زاویه‌ٔ صورتی برابر \(80\) درجه و زاویهٔ سبز برابر \(20\) درجه است، پس زاویه‌های سیاهِ این مثلث‌ها \(80\) درجه هستند.

بنابراین مجموع زاویه‌های سیاهِ مشخص شده در شکلِ صورت مسئله، برابر است با:
\[\begin{aligned}&5\times 80^\circ+100^\circ\\&=400^\circ+100^\circ\\&=500^\circ.\end{aligned}\]

بنابراین گزینهٔ ۴ درست است.

در یک مستطیل لبه‌سفید، اگر \(n=4\)، آنگاه \(r=1-\frac{4}{m+2}\).
چرا؟

از طرفی، می‌دانیم \(r=\frac{a}{23}\). پس:
\[\begin{aligned}&1-\frac{4}{m+2}=\frac{a}{23}\\[7pt]&\Rightarrow1-\frac{a}{23}=\frac{4}{m+2}\\[7pt]&\Rightarrow\frac{23-a}{23}=\frac{4}{m+2}\\[7pt]&\Rightarrow(23-a)(m+2)=4\times23.\end{aligned}\] چون \(m\geq3\)، پس \(m+2\geq5\) و از آنجا که \(m\) عددی طبیعی است، نتیجه می‌گیریم که \(23-a\) نیز عددی طبیعی است و بنابراین، \(a<23\). از طرفی، \[\begin{aligned}&4\times23\\&=1\times92\\&=2\times46.\end{aligned}\] در نتیجه، سه مقدار متفاوت برای \(a\) وجود دارد:
\[\begin{aligned}&23-a=4\Rightarrow 19=a\\&23-a=1\Rightarrow22=a\\&23-a=2\Rightarrow21=a.\end{aligned}\]

گزینهٔ ۱ درست است.
چرا؟

گزینهٔ ۲ ناردست است.
چرا؟

گزینهٔ ۳ نادرست است.
چرا؟

گزینهٔ ۴ نادرست است.
چرا؟

\(\Big\{2^{x-1}\mid x\in\mathbb{N},x < 8\Big\}=\{1,2,4,8,16,32,64\}\). (چرا؟)

با توجه به تمرین ۹ صفحهٔ ۱۰۹ کتاب ریاضیات تکمیلی نهم، اگر \(a\) و \(b\) را محورهای مختصات در نظر بگیریم، آن‌وقت همهٔ نقطه‌های روی پاره‌خط‌های صورتی شکل زیر می‌توانند نشان‌دهندهٔ \((a,b)\) باشند. پس گزینهٔ ۴ درست است.

برای مثال، چند جفت عدد که می‌توان به‌جای \(a\) و \(b\) قرار داد، به‌صورت زیر هستند.
\[\begin{aligned}a=\sqrt{3},\;&b=\sqrt{5}\\a=0,\;&b=\sqrt{3}+\sqrt{5}\\a=0,\;&b=-\sqrt{3}-\sqrt{5}\\a=1,\;&b=\sqrt{3}+\sqrt{5}-1\end{aligned}\]

اگر \(a>0\)، آن‌وقت:
\[\begin{aligned}\frac{\sqrt[3]{(a+1)^2}\times(-2^3)}{\sqrt[3]{8(a+1)^{-1}}\times\sqrt{a+1}}=-2\sqrt{a+1}.\end{aligned}\]
(چرا؟)

برای به‌دست آوردن بیشترین مقدار $x^y$ همهٔ حالت‌های ممکن برای $x^y$ را می‌نویسیم:
\[\begin{aligned}3^4=81,\;&3^5=243\\4^3=64,\;&4^5=1024\\5^3=125,\;&5^4=625.\end{aligned}\]

بیشترین مقدار $-x^y-\frac{1}{z}$ برابر است با:
\[\begin{aligned}-4^3-\frac{1}{5}&=-64-0.2\\&=-64.2\end{aligned}\]
بنابراین، گزینهٔ ۲ درست است.

\[\begin{aligned}&\frac{4}{3}\pi(3)^3-\frac{4}{3}\pi(2)^3\\&=\frac{4}{3}\pi(27)-\frac{4}{3}\pi(8)\\&=\frac{4}{3}\pi(27-8)\\&=\frac{4}{3}\pi(19)\\&=\frac{76}{3}\pi.\end{aligned}\]

طول ضلع مربع وسط را \(a\)، و طول و عرض چهار مستطیل گوشهٔ شکل را به‌ترتیب \(2x\) و \(x\) در نظر می‌گیریم.

با توجه به شکل بالا، داریم:
\[\begin{aligned}&2x+a+2x=20\\&\Rightarrow4x=20-a.\quad(1)\end{aligned}\]
همچنین:
\[\begin{aligned}&x+a+x=14\\&\Rightarrow2x=14-a\\&\Rightarrow4x=28-2a.\quad(2)\end{aligned}\]
از رابطه‌های \((1)\) و \((2)\) نتیجه می‌شود:
\[\begin{aligned}&20-a=28-2a\\&\Rightarrow2a-a=28-20\\&\Rightarrow a=8.\end{aligned}\]
پس مساحت مربع وسط برابر است با:
\[8\times8=64.\]
بنابراین، گزینهٔ ۲ درست است.

گزینهٔ ۲ صحیح است.
\[\begin{aligned}&\sqrt{8-\sqrt{60}}+\sqrt{10+2\sqrt{21}}\\&=\sqrt{8-\sqrt{4\times15}}+\sqrt{10+2\sqrt{21}}\\&=\sqrt{8-2\sqrt{15}}+\sqrt{10+2\sqrt{21}}\\&=\sqrt{5+3-2\sqrt{5\times 3}}+\sqrt{7+3+2\sqrt{7\times 3}}\\&=\sqrt{(\sqrt{5}-\sqrt{3})^2}+\sqrt{(\sqrt{7}+\sqrt{3})^2}\\&=|\sqrt{5}-\sqrt{3}|+|\sqrt{7}+\sqrt{3}|\\&=\sqrt{5}-\sqrt{3}+\sqrt{7}+\sqrt{3}\\&=\sqrt{5}+\sqrt{7}.\end{aligned}\]