Zadanie 5 · 2 pkt · dowód

Podzielność przez 4 dla liczb nieparzystych

Wykaż, że dla każdej nieparzystej liczby naturalnej nn liczba 3n2+2n+73n^2 + 2n + 7 jest podzielna przez 44⁠.

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

Rozwiązanie krok po kroku

  1. Liczba nieparzysta to n=2l+1n = 2l + 1 dla pewnej liczby całkowitej l≥0l \ge 0⁠, więc podstawiamy ją do wyrażenia i rozwijamy kwadrat.

    3(2l+1)2+2(2l+1)+7=3(4l2+4l+1)+4l+2+73(2l + 1)^2 + 2(2l + 1) + 7 = 3\left(4l^2 + 4l + 1\right) + 4l + 2 + 7

    Do tego miejsca: 1 pkt

  2. Wymnażamy, redukujemy wyrazy podobne i wyłączamy 44 przed nawias.

    12l2+12l+3+4l+9=12l2+16l+12=4(3l2+4l+3)12l^2 + 12l + 3 + 4l + 9 = 12l^2 + 16l + 12 = 4\left(3l^2 + 4l + 3\right)

    Do tego miejsca: 2 pkt

  3. Liczba 3l2+4l+33l^2 + 4l + 3 jest całkowita, więc dane wyrażenie jest wielokrotnością liczby 44⁠, co należało wykazać.

    3n2+2n+7=4(3l2+4l+3),3l2+4l+3∈Z3n^2 + 2n + 7 = 4\left(3l^2 + 4l + 3\right), \quad 3l^2 + 4l + 3 \in \mathbb{Z}

Odpowiedź

3n2+2n+7=4(3l2+4l+3)3n^2 + 2n + 7 = 4\left(3l^2 + 4l + 3\right)⁠, więc ta liczba jest podzielna przez 44⁠.

Jak to jest punktowane

Za rozwiązanie jest jeden poziom — najwyższy, który spełnia.

  • 2 pktzapisanie, że n=2l+1n = 2l + 1⁠, oraz przekształcenie wyrażenia 3n2+2n+73n^2 + 2n + 7 do postaci 4(3l2+4l+3)4(3l^2 + 4l + 3)ALBO– przekształcenie wyrażenia 3n2+2n+73n^2 + 2n + 7 do postaci sumy algebraicznej liczb podzielnych przez 44 oraz uzasadnienie, że każdy ze składników tej sumy jest podzielny przez 44⁠,ALBO– rozpatrzenie przypadku, gdy n=4l+1n = 4l + 1⁠, tj. przekształcenie wyrażenia 3n2+2n+73n^2 + 2n + 7 do postaci 4(12l2+8l+3)4(12l^2 + 8l + 3)⁠, oraz rozpatrzenie przypadku, gdy n=4l+3n = 4l + 3⁠, tj. przekształcenie wyrażenia 3n2+2n+73n^2 + 2n + 7 do postaci 4(12l2+20l+10)4(12l^2 + 20l + 10)⁠,ALBO– zapisanie, że liczba 3n23n^2 przy dzieleniu przez 44 daje resztę 33 oraz zapisanie, że liczba 2n2n przy dzieleniu przez 44 daje resztę 22 oraz zapisanie, że suma reszt z dzielenia przez 44 liczb: 3n23n^2⁠, 2n2n⁠, 77⁠, jest podzielna przez 44⁠.
  • 1 pktzapisanie, że n=2l+1n = 2l + 1⁠, oraz przekształcenie wyrażenia 3n2+2n+73n^2 + 2n + 7 do postaci 3(4l2+4l+1)+2(2l+1)+73(4l^2 + 4l + 1) + 2(2l + 1) + 7ALBO– przekształcenie wyrażenia 3n2+2n+73n^2 + 2n + 7 do postaci sumy algebraicznej liczb podzielnych przez 44⁠, w której podzielność przez 44 jednego ze składników nie wymaga uzasadnienia: 4(n2+n+2)−(n+1)24(n^2 + n + 2) - (n + 1)^2⁠, (3n−1)(n+1)+8(3n - 1)(n + 1) + 8⁠, 4(n2+n+1)−(n+3)(n−1)4(n^2 + n + 1) - (n + 3)(n - 1)⁠,ALBO– przekształcenie wyrażenia 3n2+2n+73n^2 + 2n + 7 do postaci sumy algebraicznej liczb podzielnych przez 44⁠: 2n(n+1)+(n2+7)2n(n + 1) + (n^2 + 7)⁠, (n+1)2+2(n2+3)(n + 1)^2 + 2(n^2 + 3)⁠, oraz uzasadnienie podzielności przez 44 jednego ze składników tej sumy,ALBO– rozpatrzenie przypadku, gdy n=4l+1n = 4l + 1⁠, tj. przekształcenie wyrażenia 3n2+2n+73n^2 + 2n + 7 do postaci 4(12l2+8l+3)4(12l^2 + 8l + 3)⁠,ALBO– rozpatrzenie przypadku, gdy n=4l+3n = 4l + 3⁠, tj. przekształcenie wyrażenia 3n2+2n+73n^2 + 2n + 7 do postaci 4(12l2+20l+10)4(12l^2 + 20l + 10)⁠,ALBO– zapisanie, że liczba 3n23n^2 przy dzieleniu przez 44 daje resztę 33 oraz zapisanie, że liczba 2n2n przy dzieleniu przez 44 daje resztę 22⁠.

Uznawane są też inne sposoby rozwiązania

  • Zapisanie liczby jako różnicy liczb podzielnych przez 44⁠, czyli 3n2+2n+7=4(n2+n+2)−(n+1)23n^2 + 2n + 7 = 4\left(n^2 + n + 2\right) - (n + 1)^2⁠, gdzie n+1n + 1 jest parzysta, więc (n+1)2(n + 1)^2 jest podzielna przez 44⁠.
  • Rozpatrzenie przypadków n=4l+1n = 4l + 1 i n=4l+3n = 4l + 3⁠, w których 3n2+2n+73n^2 + 2n + 7 jest równe odpowiednio 4(12l2+8l+3)4\left(12l^2 + 8l + 3\right) i 4(12l2+20l+10)4\left(12l^2 + 20l + 10\right)⁠.
  • Reszty z dzielenia przez 44⁠, gdy nn jest nieparzysta: n2n^2 daje resztę 11⁠, więc 3n23n^2 daje resztę 33⁠, 2n2n — resztę 22⁠, a 77 — resztę 33⁠; suma reszt 3+2+3=83 + 2 + 3 = 8 jest podzielna przez 44⁠.

Uwagi z zasad oceniania CKE

  • 1. Jeżeli zdający sprawdza prawdziwość tezy tylko dla wybranych wartości nn⁠, to otrzymuje 0 punktów za całe rozwiązanie.
  • 2. Jeżeli zdający wykazuje, że dla każdej liczby naturalnej nieparzystej nn wyrażenie 3n2−2n+73n^2 - 2n + 7 (zamiast 3n2+2n+73n^2 + 2n + 7⁠) jest podzielne przez 44⁠, to otrzymuje 1 punkt.
  • 3. Jeżeli zdający przedstawia nn w postaci 2l+12l + 1⁠, a następnie przekształca wyrażenie 3n2+2n+73n^2 + 2n + 7 np. do postaci 4(3l2+4l+3)4(3l^2 + 4l + 3) i kontynuuje rozumowanie, popełniając błędy we wnioskowaniu, to otrzymuje 1 punkt za całe rozwiązanie.
  • 4. Jeżeli zdający przedstawia nn w postaci 2l+12l + 1⁠, a następnie błędnie przekształca wyrażenie 3(2l+1)2+2(2l+1)+73(2l + 1)^2 + 2(2l + 1) + 7⁠, ale uzyskuje całkowitą wielokrotność liczby 44 postaci 4⋅(a⋅l2+b⋅l+c)4 \cdot (a \cdot l^2 + b \cdot l + c)⁠, gdzie a,b,c∈Za, b, c \in \mathbb{Z} i a≠0a \ne 0⁠, to może otrzymać 1 punkt za całe rozwiązanie.

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

Źródło: CKE, matura maj 2025, poziom podstawowy, zadanie 5