Zadanie 31 · 4 pkt · otwarte

Trzy wybiegi o największej sumie pól

W schronisku dla zwierząt, na płaskiej powierzchni, należy zbudować ogrodzenie z siatki wydzielające trzy identyczne wybiegi o wspólnych ścianach wewnętrznych.

Podstawą każdego z tych trzech wybiegów jest prostokąt (jak pokazano na rysunku).

Do wykonania tego ogrodzenia należy zużyć 3636 metrów bieżących siatki.

Schematyczny rysunek trzech wybiegów (widok z góry).

Linią przerywaną zaznaczono siatkę.

Oblicz wymiary xx oraz yy jednego wybiegu, przy których suma pól podstaw tych trzech wybiegów będzie największa. W obliczeniach pomiń szerokość wejścia na każdy z wybiegów. Zapisz obliczenia.

Pokaż odpowiedź i rozwiązanieSpróbuj najpierw sam(a), potem sprawdź.

Rozwiązanie krok po kroku

  1. Siatka składa się z czterech odcinków długości xx i dwóch odcinków długości 3y3y⁠, więc z jej długości wyznaczamy yy⁠.

    4x+6y=36  ⇒  y=6−23x4x + 6y = 36 \;\Rightarrow\; y = 6 - \frac{2}{3}x

    Do tego miejsca: 1 pkt

  2. Zapisujemy sumę pól trzech prostokątów jako funkcję zmiennej xx⁠, pamiętając, że oba wymiary muszą być dodatnie.

    P(x)=3xy=3x(6−23x)=−2x2+18x,x∈(0,9)P(x) = 3xy = 3x\left(6 - \frac{2}{3}x\right) = -2x^2 + 18x, \quad x \in (0, 9)

    Do tego miejsca: 2 pkt

  3. Ramiona paraboli są skierowane w dół, a pierwsza współrzędna wierzchołka leży w dziedzinie, więc tam funkcja ma największą wartość.

    xw=−182⋅(−2)=4,5∈(0,9)x_w = \frac{-18}{2 \cdot (-2)} = 4{,}5 \in (0, 9)

    Do tego miejsca: 3 pkt

  4. Obliczamy drugi wymiar wybiegu.

    y=6−23⋅4,5=6−3=3y = 6 - \frac{2}{3} \cdot 4{,}5 = 6 - 3 = 3

    Do tego miejsca: 4 pkt

Odpowiedź

x=4,5x = 4{,}5 m, y=3y = 3 m.

Jak to jest punktowane

Za rozwiązanie jest jeden poziom — najwyższy, który spełnia.

  • 4 pktZasady oceniania dla sposobów I–Vpoprawna metoda obliczenia obu wymiarów prostokąta oraz podanie poprawnego wyniku: x=4,5x = 4{,}5 m oraz y=3y = 3 m.Zasady oceniania dla sposobu VIpoprawna metoda obliczenia obu wymiarów prostokąta oraz podanie poprawnego wyniku: x=4,5x = 4{,}5 m oraz y=3y = 3 m.
  • 3 pktZasady oceniania dla sposobów I–Vzapisanie poprawnego wzoru na sumę pól trzech prostokątów jako funkcji zmiennej xx oraz obliczenie argumentu, dla którego ta funkcja przyjmuje wartość największą: x=4,5x = 4{,}5 mALBO– zapisanie poprawnego wzoru na sumę pól trzech prostokątów jako funkcji zmiennej yy oraz obliczenie argumentu, dla którego ta funkcja przyjmuje wartość największą: y=3y = 3 m,ALBO– zapisanie poprawnego wzoru na pole jednego prostokąta jako funkcji zmiennej xx oraz obliczenie argumentu, dla którego ta funkcja przyjmuje wartość największą: x=4,5x = 4{,}5 m,ALBO– zapisanie poprawnego wzoru na pole jednego prostokąta jako funkcji zmiennej yy oraz obliczenie argumentu, dla którego ta funkcja przyjmuje wartość największą: y=3y = 3 m.Zasady oceniania dla sposobu VIzapisanie, że spośród prostokątów o danym obwodzie największe pole ma kwadrat oraz zapisanie układu równań {4x+6y=362x=3y\begin{cases} 4x + 6y = 36 \\ 2x = 3y \end{cases} oraz obliczenie x=4,5x = 4{,}5 mALBO– zapisanie, że spośród prostokątów o danym obwodzie największe pole ma kwadrat oraz zapisanie układu równań {4x+6y=362x=3y\begin{cases} 4x + 6y = 36 \\ 2x = 3y \end{cases} oraz obliczenie y=3y = 3 m.
  • 2 pktZasady oceniania dla sposobów I–Vzapisanie poprawnego wzoru na sumę pól trzech prostokątów w zależności od jednej zmiennej, np.: P(x)=3x(6−23x)P(x) = 3x\left(6 - \frac{2}{3}x\right)⁠, P(x)=x(18−2x)P(x) = x(18 - 2x)⁠, P(y)=3(9−32y)yP(y) = 3\left(9 - \frac{3}{2}y\right)yALBO– zapisanie poprawnego wzoru na pole jednego prostokąta w zależności od jednej zmiennej, np.: P(x)=x(6−23x)P(x) = x\left(6 - \frac{2}{3}x\right)⁠, P(y)=(9−32y)yP(y) = \left(9 - \frac{3}{2}y\right)y⁠.Zasady oceniania dla sposobu VIzapisanie, że spośród prostokątów o danym obwodzie największe pole ma kwadrat oraz zapisanie układu równań {4x+6y=362x=3y\begin{cases} 4x + 6y = 36 \\ 2x = 3y \end{cases}
  • 1 pktZasady oceniania dla sposobów I–Vzapisanie poprawnego związku między wymiarami jednego wybiegu a całkowitą długością siatki, np. 4x+6y=364x + 6y = 36⁠.Zasady oceniania dla sposobu VIzapisanie związku między wymiarami prostokąta, np. 4x+6y=364x + 6y = 36⁠.

Uznawane są też inne sposoby rozwiązania

  • Pole jako funkcja yy⁠: P(y)=3(9−32y)yP(y) = 3\left(9 - \frac{3}{2}y\right)y⁠, największe dla y=3y = 3 m.

Uwagi z zasad oceniania CKE

  • 1. Jeżeli zdający przyjmie P=kxyP = kxy⁠, gdzie k>0k > 0 i k≠1k \ne 1⁠, i k≠3k \ne 3⁠, ale nie zapisze, że dla przyjętej wartości współczynnika kk pole PP osiąga wartość największą wtedy i tylko wtedy, gdy największą wartość osiąga iloczyn xyxy⁠, to może otrzymać co najwyżej 3 punkty (za zapisanie warunku początkowego, za obliczenie wymiaru xx oraz obliczenie wymiaru yy adekwatnie do obranego sposobu rozwiązania).
  • 2. Jeżeli zdający zapisze błędną zależność między wymiarami jednego wybiegu a całkowitą długością siatki, ale jest ona postaci ax+by=36ax + by = 36⁠, gdzie a,b∈{2,3,4,5,6}a, b \in \{2, 3, 4, 5, 6\}⁠, i rozwiąże zadanie konsekwentnie do końca, to może otrzymać co najwyżej 3 punkty za całe rozwiązanie (za konsekwentne: wyznaczenie wzoru funkcji pola, obliczenie wymiaru xx oraz obliczenie wymiaru yy⁠, adekwatnie do obranego sposobu rozwiązania).
  • 3. Jeżeli zdający zapisze poprawnie warunek początkowy 4x+6y=364x + 6y = 36⁠, a następnie sumę pól trzech prostokątów (lub pole jednego prostokąta) jako funkcję PP jednej zmiennej i otrzyma wartość pierwszej współrzędnej wierzchołka paraboli zawierającej wykres funkcji PP⁠, która leży poza właściwą dziedziną funkcji PP⁠, to może otrzymać co najwyżej 2 punkty za całe rozwiązanie (za zapisanie warunku początkowego i wzoru na sumę pól lub pole jednego prostokąta).Jeżeli natomiast zdający zapisze błędny warunek początkowy, ale taki jak wymieniony w uwadze 2., a następnie konsekwentnie do tego warunku wyznaczy sumę pól trzech prostokątów (lub pole jednego prostokąta) jako funkcję PP jednej zmiennej i otrzyma wartość pierwszej współrzędnej wierzchołka paraboli zawierającej wykres funkcji PP⁠, która leży poza dziedziną odpowiadającą wyznaczonej przez zdającego funkcji PP⁠, to może otrzymać co najwyżej 1 punkt za całe rozwiązanie (za wyznaczenie wzoru funkcji PP⁠).
  • 4. Jeżeli zdający zapisze sumę pól trzech prostokątów (lub pole jednego prostokąta) jako funkcję PP jednej zmiennej, a następnie obliczy wartości tej funkcji dla pierwszej współrzędnej wierzchołka i dwóch argumentów leżących symetrycznie względem pierwszej współrzędnej wierzchołka, i nie odwoła się do własności wykresu funkcji kwadratowej, to otrzymuje co najwyżej 3 punkty za całe rozwiązanie.
  • 5. Jeżeli zdający nie zapisze sumy pól trzech prostokątów (lub jednego prostokąta) jako funkcji jednej zmiennej, a jedynie oblicza wartości pola dla wybranych par liczb xx oraz yy i na tej podstawie wskazuje największą wartość pola, to za całe rozwiązanie otrzymuje 0 punktów, o ile nie nabył prawa do innej liczby punktów.
  • 6. Jeżeli zdający oblicza największą wartość funkcji PP⁠, korzystając z rachunku różniczkowego, i nie uzasadni, że w punkcie będącym miejscem zerowym pochodnej funkcji PP jest największa wartość funkcji PP⁠, to może otrzymać co najwyżej 3 punkty za całe rozwiązanie.Za poprawne uzasadnienie, że w punkcie będącym miejscem zerowym pochodnej funkcji PP jest największa wartość funkcji PP⁠, można uznać sytuację, gdy zdający bada znak pochodnej (np. szkicując wykres funkcji, która w ten sam sposób jak pochodna zmienia znak, i zaznaczając na rysunku, np. znakami „+” i „-”, znak pochodnej) oraz:– opisuje (słownie lub graficznie - np. przy użyciu strzałek) monotoniczność funkcji PPLUB– zapisuje, że dla wyznaczonego miejsca zerowego pochodnej, funkcja PP ma maksimum lokalne i jest to jednocześnie jej największa wartość,LUB– zapisuje, że dla wyznaczonego miejsca zerowego pochodnej, funkcja PP ma maksimum lokalne i jest to jedyne ekstremum tej funkcji.

Chcesz rozwiązywać to zadanie z podpowiedziami? Zapisz się na listę oczekujących

Źródło: CKE, matura maj 2024, poziom podstawowy, zadanie 31