آزمون هندسه دهم

در نیمهٔ اول ۲ نتیجه ممکن است رخ داده باشد. (چرا؟)

\(B\widehat{M}S=59^\circ\). (چرا؟)

\(C\widehat{N}S=59^\circ\). (چرا؟)

بنابه فرض مسئله، \(\widehat{C}=\widehat{S}\). برای سادگی قرار می‌دهیم:
\[\widehat{C}=\widehat{S}=x.\]
چون مجموع زاویه‌های داخلی هر پنج‌ضلعی برابر \(540\) درجه است. پس \(\alpha=62^\circ\). (چرا؟)

بنابراین، گزینهٔ ۴ درست است.

پرسش. آیا چهارضلعی \(AMSN\) لوزی است؟ چرا؟

دو مثلث \(AMN\) و \(ABC\) متشابه‌اند. (چرا؟)

حال، از قضیهٔ فیثاغورس نتیجه می‌شود که \(BN=\sqrt{97}\). (چرا؟)

بنابراین، گزینهٔ ۱ درست است.

چون تعداد افرادی که تنها به یک ورزش علاقه دارند، \(21\) نفر است، پس \(m=4\). (چرا؟)

پس \(25\) نفر تنها به \(2\) ورزش علاقه‌مند هستند.

\(1.2\overline{3}=\dfrac{37}{30}\). (چرا؟)

پاسخ تشریحی

اعضای مجموعهٔ \(A\) عبارتند از:
\[{\color{blue}\varnothing}, {\color{red}\{\varnothing\}}, {\color{green}\big\{\varnothing,\{\varnothing\}\big\}}.\]بنابراین:

\(\bullet\) گزینهٔ ۱ نادرست است.
چرا؟

\(\bullet\) گزینهٔ ۲ درست است.
چرا؟

\(\bullet\) گزینهٔ ۳ درست است.
چرا؟

\(\bullet\) گزینهٔ ۴ درست است.
چرا؟

مسئلهٔ مشابه

تمرین ۱ صفحهٔ ۵ کتاب ریاضی تکمیلی نهم

اگر با چنین مسائلی مشکل دارید، حتماً درسنامهٔ مجموعه‌ها را بخوانید:

پاسخ تشریحی

چون \(x+|x|=0\)، پس \(|x|=-x\). در نتیجه:
\[\sqrt[3]{\sqrt{4x^2}\times\left(\frac{x}{4}\right)^{-1}}=-2.\]
چرا؟

بنابراین، گزینهٔ ۲ درست است.

\[\begin{aligned}&\sqrt[3]{81\times8\times5}=3\times2\times\sqrt[3]{3\times5}=6\sqrt[3]{15}\\&\sqrt{50\times49}=\sqrt{2\times5^2\times7^2}=35\sqrt{2}\\&\sqrt[3]{9^2\times11^4}=\sqrt[3]{3^4\times11^4}=33\sqrt[3]{33}\\&\sqrt{64\times242}=\sqrt{8^2\times2\times121}=88\sqrt{2}.\end{aligned}\]
چون
\[\begin{aligned}&\sqrt[3]{15} < \sqrt[3]{27}\\&\Rightarrow \sqrt[3]{15} < 3\\&\Rightarrow6\sqrt[3]{15} < 18\end{aligned}\]
و واضح است سه عدد دیگر از \(18\) بزرگ‌ترند، پس \(6\sqrt[3]{15}\) از بقیهٔ اعداد داده شده کوچک‌تر است.
بنابراین، گزینهٔ ۱ درست است.

پرسش. کدام عدد از بقیه بزرگ‌تر است؟

\((-3)^{-4}\) مثبت است. (چرا؟)

\((-4)^{-3}\) منفی است. (چرا؟)

\(-3^{-4}\) منفی است. (چرا؟)

\(4^{-3}\) مثبت است. (چرا؟)

بنابراین، گزینهٔ ۲ درست است.

وقتی کره در استوانه محاط باشد، ارتفاع استوانه برابر قطر کره، و شعاع قاعده استوانه برابر شعاع کره است.
پس مساحت استوانه برابر است با:
\[\begin{aligned}2\pi x^2+2\pi x\times(2x)&=2\pi x^2+4\pi x^2\\&=6\pi x^2.\end{aligned}\]
بنابراین، نسبت مساحت استوانه به مساحت کره برابر است با:
\[\frac{6\pi x^2}{4\pi x^2}=\frac{3}{2}.\]
در نتیجه، حجم کره برابر است با:
\[\frac{4}{3}\pi\big(\frac{3}{2}\big)^3=\frac{9}{2}\pi.\]

عبارت $\frac{1}{1}+\frac{1}{2}+\frac{1}{3}+\frac{1}{4}+\cdots+\frac{1}{1023}$ را به \(10\) دسته تقسیم می‌کنیم:
\[\begin{aligned}A_0&=\frac{1}{1}\\[7pt]A_1&=\frac{1}{2}+\frac{1}{3}\\[7pt]A_2&=\frac{1}{4}+\frac{1}{5}+\frac{1}{6}+\frac{1}{7}\\[7pt]A_3&=\frac{1}{8}+\frac{1}{9}+\cdots+\frac{1}{15}\\[7pt]A_4&=\frac{1}{16}+\frac{1}{17}+\cdots+\frac{1}{31}\\[7pt]A_5&=\frac{1}{32}+\frac{1}{33}+\cdots+\frac{1}{63}\\[7pt]A_6&=\frac{1}{64}+\frac{1}{65}+\cdots+\frac{1}{127}\\[7pt]A_7&=\frac{1}{128}+\frac{1}{129}+\cdots+\frac{1}{255}\\[7pt]A_8&=\frac{1}{256}+\frac{1}{257}+\cdots+\frac{1}{511}\\[7pt]A_9&=\frac{1}{512}+\frac{1}{513}+\cdots+\frac{1}{1023}\\\end{aligned}\]
باتوجه‌به دسته‌بندی بالا، می‌توان ثابت کرد:
\[\frac{1}{1}+\frac{1}{2}+\frac{1}{3}+\cdots+\frac{1}{1023}+\frac{1}{1024}>5\]
(چگونه؟)

همچنین، می‌توان ثابت کرد:
\[\frac{1}{1}+\frac{1}{2}+\frac{1}{3}+\cdots+\frac{1}{1023}+\frac{1}{1024}<10\]
(چگونه؟ )

بنابراین، گزینهٔ ۲ درست است.

بد نیست مقدار تقریبی عبارت $\frac{1}{1}+\frac{1}{2}+\frac{1}{3}+\frac{1}{4}+\cdots+\frac{1}{1024}$ را ببینیم. این مقدار، با چند خط برنامه‌نویسی ساده به‌دست می‌آید:
\[\frac{1}{1}+\frac{1}{2}+\frac{1}{3}+\frac{1}{4}+\cdots+\frac{1}{1024}\simeq 7.509175672\]

برای معلمان. ایدهٔ طرح این سؤال از ایدهٔ اثبات واگرا بودن سری زیر گرفته شده است:
\[\sum_{n=1}^\infty \frac{1}{n}\]

برای آشنایی بیشتر با سری بالا اینجا را کلیک کنید.

\[\begin{aligned}&bc-ab+b^2-ac\\&=b^2-ab+bc-ac\\&=b(b-a)+c(b-a)\\&=(b-a)(b+c).\end{aligned}\]
گزینهٔ ۱ صحیح است.
از رابطهٔ $a-b=7$ نتیجه می‌گیریم $b-a=-7$ و
\[\begin{aligned}&(b-a)+(c+a)\\&=-7+(-2)\\b+c&=-9.\end{aligned}\]
پس عبارت داده شده برابر است با
\[\begin{aligned}&bc-ab+b^2-ac\\&=(b-a)(b+c)\\&=(-7)\times (-9)\\&=63.\end{aligned}\]

توجه کنید که بنابه گفتهٔ مسئله $a$ و $b$ اعدادی صحیح هستند؛ یعنی فقط $x$ را باید متغیر در نظر گرفت.
\[\begin{aligned}&(x^2+ax+1)(x+b)\\&=x^2(x+b)+ax(x+b)+1(x+b)\\&=x^3+bx^2+ax^2+abx+x+b\\&=x^3+(b+a)x^2+(ab+1)x+b.\end{aligned}\]
پس، اگر به‌جای $a$ و $b$ هر عدد صحیحی قرار دهیم، تعداد جمله‌های حاصل‌ضرب نمی‌تواند بیشتر از چهارتا باشد.

بنابراین، تعداد جمله‌های حاصل‌ضرب نمی‌تواند پنج‌تا باشد.

برای اینکه بدانیم سؤال درست است یا نه، باید نشان دهیم که تعداد جمله‌های حاصل‌ضرب می‌تواند دوتا، سه‌تا یا چهارتا باشد؛ برای اثبات این ادعا کافی است برای هریک از مواردی که گفتیم حداقل یک مثال بیاوریم.
مثال برای چهار جمله؟

بنابراین، گزینهٔ ۴ درست است.

پرسش. چند عدد صحیح مانند $a$ و $b$ وجود دارد به‌طوری‌که حاصل عبارت $(x^2+ax+1)(x+b)$، چهار جمله داشته باشد؟ در صورت وجود، حداقل دو مثال برای $a$ و $b$ بیاورید.
چند عدد صحیح مانند $a$ و $b$ وجود دارد به‌طوری‌که حاصل عبارت $(x^2+ax+1)(x+b)$، سه جمله داشته باشد؟ در صورت وجود، حداقل دو مثال برای $a$ و $b$ بیاورید.
چند عدد صحیح مانند $a$ و $b$ وجود دارد به‌طوری‌که حاصل عبارت $(x^2+ax+1)(x+b)$، دو جمله داشته باشد؟ در صورت وجود، حداقل دو مثال برای $a$ و $b$ بیاورید.