آزمون هندسه دهم

در انداختن یک تاس، احتمال زوج بودن، فرد بودن، اول بودن، و مرکب بودن عدد رو شده به‌ترتیب برابر است با:
\[\begin{aligned}&\frac{n\big(\{2,4,6\}\big)}{n\big(\{1,2,3,4,5,6\}\big)}=\frac{3}{6}=\frac{1}{2}\\[7pt]&\frac{n\big(\{1,3,5\}\big)}{n\big(\{1,2,3,4,5,6\}\big)}=\frac{3}{6}=\frac{1}{2}\\[7pt]&\frac{n\big(\{2,3,5\}\big)}{n\big(\{1,2,3,4,5,6\}\big)}=\frac{3}{6}=\frac{1}{2}\\[7pt]&\frac{n\big(\{4,6\}\big)}{n\big(\{1,2,3,4,5,6\}\big)}=\frac{2}{6}=\frac{1}{3}.\end{aligned}\]
(یادآوری! عدد \(1\) نه اول است و نه مرکب.)

بنابراین، گزینهٔ ۴ درست است.

راهنمای حل

هر سه عبارت نادرست است. تمرین ۴ صفحهٔ ۶۵ کتاب ریاضیات تکمیلی نهم را ببینید.

بنابراین گزینهٔ ۴ درست است.

تمرین ۴ صفحهٔ ۶۵

۹. ۳. ۷. ۴. الف) آیا در دو چندضلعی زیر، می‌توان اضلاع را طوری دوبه‌دو نظیر یکدیگر قرار داد که نسبت همهٔ اضلاع متناظر برابر باشند؟ یا به‌عبارتِ‌دیگر اضلاع متناظر متناسب باشند؟

ب) فرض کنید $n>3$. روشی برای رسم دو $n$-ضلعی که اضلاع متناظرشان متناسب باشند ولی دو چندضلعی متشابه نباشند، ارائه دهید.

راهنمای حل

الف) ابتدا اندازهٔ هریک از ضلع‌های دو چندضلعی داده شده را به‌دست می‌آوریم.
اندازهٔ اضلاع شش‌ضلعی صورتی را از کوچک به بزرگ مرتب می‌کنیم:
\[1,\sqrt{2},\sqrt{2},\sqrt{2},2,\sqrt{5}.\]
اندازهٔ اضلاع شش‌ضلعی سبز را نیز از کوچک به‌بزرگ مرتب می‌کنیم:
\[2, 2\sqrt{2},2\sqrt{2},2\sqrt{2},4,2\sqrt{5}.\]
می‌توان اضلاع این دو شش‌ضلعی را طوری دوبه‌دو نظیر کرد که نسبت اضلاع نظیر شده، برابر باشند:
\[\frac{1}{2}=\frac{\sqrt{2}}{2\sqrt{2}}=\frac{\sqrt{2}}{2\sqrt{2}}=\frac{\sqrt{2}}{2\sqrt{2}}=\frac{2}{4}=\frac{\sqrt{5}}{2\sqrt{5}}.\]

ب) یک $n$ضلعیِ محدب در نظر بگیرید و یکی از رأس آن را $A$ بنامید. رأس $A$ به دو رأس دیگر متصل است؛ این دو رأس را $B$ و $C$ بنامید. فرض کنید این $n$ضلعی محدب طوری رسم شده باشد که اگر $A$ را نسبت به قطر $BC$ قرینه کنیم نقطهٔ حاصل درون $n$ضلعی باشد. قرینهٔ $A$ نسبت به $BC$ را $A'$ می‌نامیم. اگر از $n$ضلعی محدب رأس $A$ را حذف کنیم و به‌جای آن رأس $A'$ را اضافه کنیم، یک $n$ضلعی مقعر به‌دست می‌آید. این $n$ضلعی مقعر و $n$ضلعیِ محدبی که در ابتدا رسم کردیم، شرایط مسئله را دارند ولی متشابه نیستند. برای مثال، شکل‌ زیر را ببینید.

یکی از ضلع‌های زاویهٔ با اندازهٔ $b$ را مانند شکل زیر امتداد می‌دهیم؛ در نتیجه زاویهٔ با اندازهٔ $c$ به دو قسمت تقسیم می‌شود؛ اندازهٔ یکی از این دو قسمت ۱۸۰ درجه و اندازهٔ قسمت دیگر $c-180^\circ$ می‌شود.

بنابه فرض مسئله دو خط $d$ و $d'$ موازی‌اند. پس بنابه قضیهٔ خطوط موازی و مورب زاویه‌های صورتی‌رنگ شکل زیر باهم برابرند(؟).

اکنون در شکل زیر، ناحیهٔ زرد‌رنگ یک مثلث است.

در مثلث زردرنگ، بنابه قضیهٔ مجموع زاویه‌های مثلث، داریم:
\[\begin{aligned}&a+b+(c-180^\circ)=180^\circ\\&\Rightarrow a+b+c=180^\circ+180^\circ\\&\Rightarrow a+b+c=360^\circ.\end{aligned}\]
بنابراین گزینهٔ ۳ درست است.

\[\begin{aligned}\frac{A^2-B^2}{C^2}&=\frac{(A+B)(A-B)}{C^2}\\[7pt]&=\frac{\big(a^2-b^2+a^2+b^2\big)\big(a^2-b^2-(a^2+b^2)\big)}{(ab)^2}\\[7pt]&=\frac{(2a^2)(a^2-b^2-a^2-b^2)}{a^2b^2}\\[7pt]&=\frac{(2a^2)(-2b^2)}{a^2b^2}\\[7pt]&=\frac{-4a^2b^2}{a^2b^2}\\[7pt]&=-4.\end{aligned}\]

واضح است که در گزینه‌های ۱، ۲، و ۳، قسمت خاکستری برابر \((C\cap B)-A\) هست.
در گزینهٔ ۴، \(C\cap B\) رنگ نشده است.

بنابراین، گزینهٔ ۴ درست است.

گزینهٔ ۱ درست است.
چرا؟

گزینهٔ ۲ ناردست است.
چرا؟

گزینهٔ ۳ نادرست است.
چرا؟

گزینهٔ ۴ نادرست است.
چرا؟

\[\begin{aligned}&\Big\{(-1)^{\frac{n(n+1)}{2}}\times n\,\big|\,n\in\mathbb{W},n\leq5\Big\}\\&=\Big\{(-1)^{\frac{0(0+1)}{2}}\times0,(-1)^{\frac{1(1+1)}{2}}\times1,(-1)^{\frac{2(2+1)}{2}}\times2,(-1)^{\frac{3(3+1)}{2}}\times3,(-1)^{\frac{4(4+1)}{2}}\times4,(-1)^{\frac{5(5+1)}{2}}\times5\Big\}\\&=\Big\{(-1)^0\times0,(-1)^1\times1,(-1)^3\times2,(-1)^6\times3,(-1)^{10}\times4,(-1)^{15}\times5\Big\}\\&=\Big\{0,-1,-2,3,4,-5\Big\}.\end{aligned}\]
بنابراین گزینهٔ ۴ درست است.

$0.\overline{1}=\frac{1}{9}$. (چرا؟)

بنابراین:
\[\begin{aligned}0.\overline{1}\div0.11111&=\frac{1}{9}\div\frac{11111}{100000}\\[6pt]&=\frac{1}{9}\times\frac{100000}{11111}\\[6pt]&=\frac{100000}{99999}\\[6pt]&=\frac{99999+1}{99999}\\[6pt]&=\frac{99999}{99999}+\frac{1}{99999}\\[6pt]&=1+0.\overline{00001}\\&=1.\overline{00001}.\end{aligned}\]
در نتیجه، گزینهٔ ۴ درست است.

\(\sqrt{27}+1\) بین \(6\) و \(7\) است. (چرا؟)

\(-1+\sqrt{68}\) بین \(7\) و \(8\) است. (چرا؟)

\[\begin{aligned}&-33\times\big|3^2-10.\overline{72}\big|\\&=-33\times\big|9-(10+0.\overline{72})\big|\\&=-33\times\Big|9-10-\frac{72}{99}\Big|\\&=-33\times\Big|-1-\frac{72}{99}\Big|\\&=-33\times\Big|-\frac{171}{99}\Big|\\&=-33\times\Big|-\frac{57}{33}\Big|\\&=-33\times\frac{57}{33}\\&=-57.\end{aligned}\]
بنابراین، گزینهٔ ۲ درست است.

ارتفاع استوانه را با \(h\) نمایش می‌دهیم.
\[\begin{aligned}&\frac{4}{3}\pi a^3=\pi\big(\frac{3}{2}\big)^2\times h\\[8pt]&\frac{12}{3}=\frac{h}{4}\Rightarrow h=16.\end{aligned}\]

اگر سن بهمن در سال \(94\) را \(x\) در نظر بگیریم، آن‌وقت دو رقم سمت راست سال تولد او نیز برابر \(x\) است. در نتیجه:
\[\begin{aligned}&94-x=x\\&\Rightarrow94=2x\\&\Rightarrow47=x.\end{aligned}\]
یعنی بهمن در سال \(1347\) به‌دنیا آمده است و اکنون \(48\) سال دارد. پس اکنون، مجموع سن بهمن و بهناز برابر است با:
\[\begin{aligned}&48+(48-2)\\&=48+46\\&=94.\end{aligned}\]
بنابراین، گزینهٔ ۳ درست است.

بنابه فرض مسئله، داریم: \[{\color{red}a^2+b^2=4ab}\] پس:
\[\begin{aligned}\Big(\frac{a+b}{2a-2b}\Big)^6&=\Big(\frac{a+b}{2(a-b)}\Big)^6\\[8pt]&=\Big(\frac{1}{2}\times\frac{a+b}{a-b}\Big)^6\\[8pt]&=\Big(\frac{1}{2}\Big)^6\times\Big(\frac{a+b}{a-b}\Big)^6\\[8pt]&=\frac{1}{64}\times\Big(\big(\frac{a+b}{a-b}\big)^2\Big)^3\\[8pt]&=\frac{1}{64}\times\Big(\frac{{\color{red}a^2+b^2}+2ab}{{\color{red}a^2+b^2}-2ab}\Big)^3\\[8pt]&=\frac{1}{64}\times\Big(\frac{{\color{red}4ab}+2ab}{{\color{red}4ab}-2ab}\Big)^3\\[8pt]&=\frac{1}{64}\times\Big(\frac{6ab}{2ab}\Big)^3\\[8pt]&=\frac{1}{64}\times3^3\\[8pt]&=\frac{27}{64}.\end{aligned}\]
بنابراین، گزینهٔ ۲ درست است.

پرسش. چرا در صورت مسئله، شرط \(a\ne b\) نوشته شده است؟

تساوی اول، تجزیهٔ یک عبارت جبری را نشان نمی‌دهد. زیرا \(x(x+1)+1\) به‌صورت حاصل‌ضرب دو عبارت جبری نیست.
تساوی دوم،‌ تجزیهٔ یک عبارت جبری را نشان می‌دهد. زیرا \(2y^2+5y\) به‌صورت حاصل‌ضرب \(2y\) در \(y+\frac{5}{2}\) نوشته شده است.
بنابراین، گزینهٔ ۳ درست است.