آزمون پایان‌ترم هندسه دهم

در جدول زیر، همهٔ حالت‌هایی که چهار نامه در چهار پاکت اشتباه گذاشته شوند، نمایش داده شده است.

پرسش. آیا می‌توانید حدس بزنید که به چند حالت می‌توان $n$ نامه را در $n$ پاکت اشتباه قرار داد؟

قبل از خواندن راه‌حل این مسئله، راهنمای حل تمرین ۸ صفحهٔ ۹۷ کتاب ریاضیات تکمیلی هشتم را دقیق بخوانید.

از محل ایستادن حسین، خطی موازی با خط دروازه رسم می‌کنیم (خط زرد در شکل زیر). فاصلهٔ همهٔ نقاط روی خط زرد از خط دروازه برابر ۵ متر است.(؟) از تیر دروازه خطی بر خط دروازه عمود کرده‌ایم؛ این عمود، خط زرد را در نقطهٔ $P$ قطع کرده است.

واضح است نقاطی از خط زرد که در سمت چپ نقطهٔ $P$ قرار دارند، جواب مسئله نیستند.(؟)

مسئله از ما چه می‌خواهد؟!

اگر ثابت کنیم که \(HK=HT\)، آن‌وقت چون \(SH+HK\) کوتاهترین فاصلهٔ بین \(S\) و \(K\) است، پس، \(SH+HT\) نیز کوتاهترین مسیر برای توپ در این مسئله است. (تمرین ۸ صفحهٔ ۹۷ کتاب ریاضیات تکمیلی هشتم را ببینید.)

مثلث $STK$ قائم‌الزاویه است ($K\widehat{T}S=90^\circ$)، $KT=10$، و $ST=24$. (چرا؟)

در ادامه، برای پیدا کردن فاصلهٔ‌ حسین از سعید (طول $HS$)، ابتدا طول $KS$ را به‌دست می‌آوریم و سپس، ثابت می‌کنیم که طول $KS$ دوبرابر طول $HS$ است.

به‌سادگی می‌توان ثابت کرد: \[HK=HT.\quad(1)\] (چگونه؟)

اکنون با توجه به رابطه‌های \((1)\) و \((2)\) داریم: \[HS=HK\] یعنی طول \(KS\) دوبرابر طول \(HS\) است.

حال، با به‌کارگیری قضیهٔ فیثاغورس در مثلث $STK$ داریم:
\[KS=26\quad (1)\]
(چرا؟)

در نتیجه:
\[\begin{aligned}HT=HS&=\frac{KS}{2}\\[7pt]&=\frac{26}{2}\\[7pt]&=13.\end{aligned}\]

بنابراین گزینهٔ ۴ درست است.

ایرادهای فوتبالی مسئله!

عرض زمین فوتبال حداقل ۴۵ متر است.
فاصلهٔ حسین از خط دروازه ۵ متر است. پس باتوجه‌به ابعاد محوطهٔ دروازه‌بان (محوطهٔ ۶ قدم)،  جایگاه حسین در شکل، درست نیست.
طول دروازهٔ فوتبال ۷ متر و ۳۲ سانتی‌متر است.

برای کسب اطلاعات بیشتر دربارهٔ زمین فوتبال، اینجا را کلیک کنید.

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.

\[\begin{aligned}&\Big((A-B)\cup(B-C)\Big)-(A\cup C)\\&=\Big(\big(\{1,2\}-\{2,3,4\}\big)\cup\big(\{2,3,4\}-\{4,5\}\big)\Big)-\big(\{1,2\}\cup\{4,5\}\big)\\&=\Big(\{1\}\cup\{2,3\}\Big)-\{1,2,4,5\}\\&=\{1,2,3\}-\{1,2,4,5\}\\&=\{3\}.\end{aligned}\]
بنابراین، گزینهٔ ۱ درست است.

گزارهٔ اول نادرست است. برای مثال، عددِ \[0.333333\dots=0.\overline{3}=\frac{1}{3}\]
یک عدد اعشاری غیرمختوم است، ولی گنگ نیست.

گزارهٔ‌ دوم درست است. برای مثال، حاصل‌جمع دو عدد گنگ مثبت \(2-\sqrt{2}\) و \(2+\sqrt{2}\) گنگ نیست: \[(2-\sqrt{2})+(2+\sqrt{2})=4.\]

گزارهٔ سوم نادرست است. برای مثال، اگر \(a=2\) و \(b=8\)، آن‌وقت مساحت مستطیلی به ابعاد \(\sqrt{a}\) و \(\sqrt{b}\)، عددی اصم نیست: \[\sqrt{2}\times\sqrt{8}=\sqrt{16}=4.\]

بنابراین، گزینهٔ ۱ درست است.

زیرمجموعه‌های \(4\)عضوی، \(5\)عضوی، و \(6\)عضوی \(A\) حداقل در دو عضو مشترک هستند. تعداد این زیرمجموعه‌ها \(22\)تا است. (چرا؟)

بنابراین، گزینهٔ ۳ درست است.

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.
\[\begin{aligned}a=\sqrt{3},\;&b=\sqrt{5}\\a=0,\;&b=\sqrt{3}+\sqrt{5}\\a=0,\;&b=-\sqrt{3}-\sqrt{5}\\a=1,\;&b=\sqrt{3}+\sqrt{5}-1\end{aligned}\]

\[\begin{aligned}&\frac{3\sqrt[3]{16}-\big|-2\sqrt[3]{128}-\sqrt[3]{-250}\big|}{\sqrt[3]{108}}\\[7pt]&=\frac{3\sqrt[3]{8\times2}-\big|-2\sqrt[3]{64\times2}-\sqrt[3]{-125\times2}\big|}{\sqrt[3]{27\times4}}\\[7pt]&=\frac{6\sqrt[3]{2}-\big|-8\sqrt[3]{2}+5\sqrt[3]{2}\big|}{3\sqrt[3]{4}}\\[7pt]&=\frac{6\sqrt[3]{2}-\big|-3\sqrt[3]{2}\big|}{3\sqrt[3]{4}}\\[7pt]&=\frac{6\sqrt[3]{2}-3\sqrt[3]{2}}{3\sqrt[3]{4}}\\[7pt]&=\frac{3\sqrt[3]{2}}{3\sqrt[3]{4}}\times\frac{\sqrt[3]{2}}{\sqrt[3]{2}}\\[7pt]&=\frac{\sqrt[3]{4}}{2}.\end{aligned}\]
بنابراین، گزینهٔ ۱ درست است.

\[R=\sqrt{r^2+h^2}=\sqrt{4+5}=\sqrt{9}=3.\]
نسبت کمان حاصل از گستردهٔ روی مخروط به کل دایرهٔ آن برابر است با:
\[x=\frac{2}{3}.\] پس مساحت رویهٔ مخروط برابر است با:
\[\pi\times9\times\frac{2}{3}=6\pi.\] در نتیجه، مساحت قاعدهٔ مخروط برابر است با:
\[\pi(2)^2=4\pi.\] بنابراین، مساحت کل مخروط برابر است با:
\[6\pi+4\pi=10\pi.\]

توجه کنید که در عبارتِ
\[\frac{1}{1\times 2}-\frac{1}{3\times 4}+\frac{1}{5\times 6}-\frac{1}{7\times 8}+\cdots \frac{1}{99\times 100}\]
علامت کسر $\dfrac{1}{99\times 100}$ مشخص نشده است؛ ابتدا باید علامت این کسر را معلوم کنیم.
در عبارت داده شده علامت کسر $\dfrac{1}{99\times 100}$، منفی است. (چرا؟)

مسئلهٔ مشابه

تمرین ۹ صفحهٔ ۱۳ کتاب ریاضیات تکمیلی هشتم

گزینهٔ ۲ صحیح است.
طبق تعریف کسری که صورت و مخرج آن یک چندجمله‌ای باشد، گویا است. بین عبارت‌های داده شده فقط صورت و مخرج، $\dfrac{5\sqrt{7}}{a}$ و $\dfrac{\sqrt{\pi}}{2a-3b}$ چندجمله‌ای هستند.