Zadanie 8 · 5 pkt · otwarte

Punkty wspólne dwóch okręgów i punkt z warunku wektorowego

W kartezjańskim układzie współrzędnych (x,y)(x, y) dane są okręgi O1\mathcal{O}_1 oraz O2\mathcal{O}_2 o równaniach:

• O1\mathcal{O}_1⁠: (x−1)2+(y+3)2=5(x - 1)^2 + (y + 3)^2 = 5

• O2\mathcal{O}_2⁠: (x−2)2+(y−4)2=45(x - 2)^2 + (y - 4)^2 = 45⁠.

Te okręgi przecinają się w punktach AA oraz BB⁠. Punkt AA ma pierwszą współrzędną dodatnią. Punkt MM spełnia warunek AM→=−2⋅BM→\overrightarrow{AM} = -2 \cdot \overrightarrow{BM}⁠.

Oblicz współrzędne punktów AA⁠, BB oraz MM⁠. Zapisz obliczenia.

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

Rozwiązanie krok po kroku

  1. Odejmujemy stronami równania okręgów — kwadraty zmiennych się redukują i zostaje równanie prostej ABAB⁠.

    (x−1)2+(y+3)2−(x−2)2−(y−4)2=5−45  ⇒  2x+14y=−30(x - 1)^2 + (y + 3)^2 - (x - 2)^2 - (y - 4)^2 = 5 - 45 \;\Rightarrow\; 2x + 14y = -30

    Do tego miejsca: 1 pkt

  2. Wyznaczamy x=−7y−15x = -7y - 15 i podstawiamy do równania okręgu O2\mathcal{O}_2⁠.

    (−7y−15−2)2+(y−4)2=45(-7y - 15 - 2)^2 + (y - 4)^2 = 45

    Do tego miejsca: 2 pkt

  3. Porządkujemy równanie i rozwiązujemy je.

    50y2+230y+260=0  ⇔  5y2+23y+26=0  ⇔  y=−135  ∨  y=−250y^2 + 230y + 260 = 0 \;\Leftrightarrow\; 5y^2 + 23y + 26 = 0 \;\Leftrightarrow\; y = -\dfrac{13}{5} \;\lor\; y = -2
  4. Obliczamy pierwsze współrzędne punktów przecięcia z równości x=−7y−15x = -7y - 15⁠.

    y=−135  ⇒  x=915−15=165,y=−2  ⇒  x=14−15=−1y = -\dfrac{13}{5} \;\Rightarrow\; x = \dfrac{91}{5} - 15 = \dfrac{16}{5}, \qquad y = -2 \;\Rightarrow\; x = 14 - 15 = -1
  5. Punkt AA ma pierwszą współrzędną dodatnią, więc rozpoznajemy oba punkty.

    A=(165,−135),B=(−1,−2)A = \left(\dfrac{16}{5}, -\dfrac{13}{5}\right), \qquad B = (-1, -2)

    Do tego miejsca: 3 pkt

  6. Zapisujemy warunek AM→=−2⋅BM→\overrightarrow{AM} = -2 \cdot \overrightarrow{BM} we współrzędnych punktu M=(xM,yM)M = (x_M, y_M)⁠.

    [xM−165,  yM+135]=−2⋅[xM+1,  yM+2]\left[x_M - \dfrac{16}{5},\; y_M + \dfrac{13}{5}\right] = -2 \cdot [x_M + 1,\; y_M + 2]

    Do tego miejsca: 4 pkt

  7. Porównujemy odpowiednie współrzędne wektorów i rozwiązujemy dwa równania liniowe.

    xM−165=−2xM−2  ⇒  xM=25,yM+135=−2yM−4  ⇒  yM=−115x_M - \dfrac{16}{5} = -2x_M - 2 \;\Rightarrow\; x_M = \dfrac{2}{5}, \qquad y_M + \dfrac{13}{5} = -2y_M - 4 \;\Rightarrow\; y_M = -\dfrac{11}{5}

    Do tego miejsca: 5 pkt

Odpowiedź

A=(165,−135)A = \left(\frac{16}{5}, -\frac{13}{5}\right)⁠, B=(−1,−2)B = (-1, -2)⁠, M=(25,−115)M = \left(\frac{2}{5}, -\frac{11}{5}\right)⁠.

Jak to jest punktowane

Za rozwiązanie jest jeden poziom — najwyższy, który spełnia.

  • 5 pktzastosowanie poprawnej metody i poprawny wynik: A=(165,−135)A = \left(\frac{16}{5}, -\frac{13}{5}\right)⁠, B=(−1,−2)B = (-1, -2) oraz M=(25,−115)M = \left(\frac{2}{5}, -\frac{11}{5}\right)⁠.
  • 4 pktzapisanie równania [xM−165,yM−(−135)]=−2⋅[xM−(−1),yM−(−2)]\left[x_M - \frac{16}{5}, y_M - \left(-\frac{13}{5}\right)\right] = -2 \cdot [x_M - (-1), y_M - (-2)]ALBO– zapisanie układu równań z dwiema niewiadomymi, który pozwala obliczyć współrzędne punktu MM⁠, np. (−1−xM)2+(−2−yM)2=2\sqrt{(-1 - x_M)^2 + (-2 - y_M)^2} = \sqrt{2} oraz (xM−3,2)2+(yM+2,6)2=22\sqrt{(x_M - 3{,}2)^2 + (y_M + 2{,}6)^2} = 2\sqrt{2}⁠,ALBO– obliczenie współrzędnych punktów AA oraz BB⁠: A=(165,−135)A = \left(\frac{16}{5}, -\frac{13}{5}\right) i B=(−1,−2)B = (-1, -2) oraz zapisanie równości xM=13xA+23xBx_M = \frac{1}{3}x_A + \frac{2}{3}x_B oraz yM=13yA+23yBy_M = \frac{1}{3}y_A + \frac{2}{3}y_B⁠.
  • 3 pktobliczenie współrzędnych punktów AA oraz BB⁠: A=(165,−135)A = \left(\frac{16}{5}, -\frac{13}{5}\right) oraz B=(−1,−2)B = (-1, -2)ALBO– zapisanie równania z jedną niewiadomą, pozwalającego obliczyć pierwsze (lub drugie) współrzędne punktów przecięcia okręgów, np. (−7y−15−2)2+(y−4)2=45(-7y - 15 - 2)^2 + (y - 4)^2 = 45 oraz zapisanie równości xM=13xA+23xBx_M = \frac{1}{3}x_A + \frac{2}{3}x_B oraz yM=13yA+23yBy_M = \frac{1}{3}y_A + \frac{2}{3}y_B⁠.
  • 2 pktzapisanie równania z jedną niewiadomą, pozwalającego obliczyć pierwsze (lub drugie) współrzędne punktów przecięcia okręgów, np. (−7y−15−2)2+(y−4)2=45(-7y - 15 - 2)^2 + (y - 4)^2 = 45⁠,ALBO– wyznaczenie równania prostej ABAB⁠, np. 2x+14y=−302x + 14y = -30 oraz zapisanie równości xM=13xA+23xBx_M = \frac{1}{3}x_A + \frac{2}{3}x_B oraz yM=13yA+23yBy_M = \frac{1}{3}y_A + \frac{2}{3}y_B⁠,ALBO– zapisanie współrzędnych punktu BB⁠: B=(−1,−2)B = (-1, -2) i sprawdzenie rachunkiem, że punkt BB jest punktem przecięcia okręgów oraz wyznaczenie równania prostej ABAB⁠,ALBO– zapisanie współrzędnych punktu BB⁠: B=(−1,−2)B = (-1, -2) i sprawdzenie rachunkiem, że punkt BB jest punktem przecięcia okręgów oraz obliczenie współrzędnych środka odcinka ABAB⁠: (1110,−2310)\left(\frac{11}{10}, -\frac{23}{10}\right)⁠.
  • 1 pktwyznaczenie równania prostej ABAB⁠, np. 2x+14y=−302x + 14y = -30ALBO– zapisanie równości xM=13xA+23xBx_M = \frac{1}{3}x_A + \frac{2}{3}x_B oraz yM=13yA+23yBy_M = \frac{1}{3}y_A + \frac{2}{3}y_B⁠,ALBO– zapisanie współrzędnych punktu BB⁠: B=(−1,−2)B = (-1, -2) i sprawdzenie rachunkiem, że punkt BB jest punktem przecięcia okręgów oraz zapisanie/obliczenie współczynnika kierunkowego prostej przechodzącej przez środki okręgów: 77⁠.

Uwagi z zasad oceniania CKE

  • 1. Jeżeli zdający błędnie identyfikuje punkt AA jako (−1,−2)(-1, -2)⁠, to może otrzymać co najwyżej 4 punkty za całe rozwiązanie.
  • 2. Jeżeli zdający popełni błędy rachunkowe i otrzyma punkty AA oraz BB⁠, których pierwsze współrzędne są liczbami dodatnimi, i konsekwentnie do popełnionych błędów rozwiązuje zadanie do końca, rozważając dwa przypadki, to może otrzymać co najwyżej 4 punkty za całe rozwiązanie.
  • 3. Jeżeli zdający popełni błędy rachunkowe i otrzyma punkty AA oraz BB⁠, których pierwsze współrzędne są liczbami ujemnymi, to może otrzymać co najwyżej 3 punkty za całe rozwiązanie (trzeci punkt otrzymuje za zapisanie równości xM=13xA+23xBx_M = \frac{1}{3}x_A + \frac{2}{3}x_B oraz yM=13yA+23yBy_M = \frac{1}{3}y_A + \frac{2}{3}y_B⁠).

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

Źródło: CKE, matura maj 2025, poziom rozszerzony, zadanie 8