Zadanie 10 · 5 pkt · otwarte

Dwa miejsca zerowe funkcji kwadratowej w przedziale (−2, 2)

Wyznacz wszystkie rzeczywiste wartości parametru mm⁠, gdzie m≠0m \ne 0⁠, dla których funkcja kwadratowa ff określona wzoremf(x)=m2⋅x2−2mx−m+1f(x) = m^2 \cdot x^2 - 2mx - m + 1ma dwa różne miejsca zerowe x1x_1 oraz x2x_2 należące do przedziału (−2,2)(-2, 2)⁠.Zapisz obliczenia.

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

Rozwiązanie krok po kroku

  1. Dla m≠0m \ne 0 współczynnik przy x2x^2 jest dodatni, więc ramiona paraboli są skierowane w górę. Jej wierzchołek oznaczamy (p,q)(p, q)⁠. Funkcja ma dwa różne miejsca zerowe w przedziale (−2,2)(-2, 2) wtedy i tylko wtedy, gdy spełnione są warunki 1)–5).

    f(p)<0,p>−2,p<2,f(−2)>0,f(2)>0f(p) < 0, \quad p > -2, \quad p < 2, \quad f(-2) > 0, \quad f(2) > 0

    Do tego miejsca: 1 pkt

  2. Pierwsza współrzędna wierzchołka to p=2m2m2=1mp = \frac{2m}{2m^2} = \frac{1}{m}⁠. Rozwiązujemy warunek 1).

    f(1m)=m2⋅1m2−2m⋅1m−m+1=−m<0  ⇔  m∈(0,+∞)f\left(\dfrac{1}{m}\right) = m^2 \cdot \dfrac{1}{m^2} - 2m \cdot \dfrac{1}{m} - m + 1 = -m < 0 \;\Leftrightarrow\; m \in (0, +\infty)
  3. Warunek 2): dla m>0m > 0 jest spełniony zawsze, a dla m<0m < 0 daje 1<−2m1 < -2m⁠.

    1m>−2  ⇔  m∈(−∞,−12)∪(0,+∞)\dfrac{1}{m} > -2 \;\Leftrightarrow\; m \in \left(-\infty, -\dfrac{1}{2}\right) \cup (0, +\infty)
  4. Warunek 3): dla m<0m < 0 jest spełniony zawsze, a dla m>0m > 0 daje 1<2m1 < 2m⁠.

    1m<2  ⇔  m∈(−∞,0)∪(12,+∞)\dfrac{1}{m} < 2 \;\Leftrightarrow\; m \in (-\infty, 0) \cup \left(\dfrac{1}{2}, +\infty\right)

    Do tego miejsca: 2 pkt

  5. Warunek 4): trójmian zmiennej mm ma ujemny wyróżnik i dodatni współczynnik przy m2m^2⁠.

    f(−2)=4m2+4m−m+1=4m2+3m+1>0,Δ=9−16<0  ⇒  m∈Rf(-2) = 4m^2 + 4m - m + 1 = 4m^2 + 3m + 1 > 0, \quad \Delta = 9 - 16 < 0 \;\Rightarrow\; m \in \mathbb{R}

    Do tego miejsca: 3 pkt

  6. Warunek 5).

    f(2)=4m2−4m−m+1=(4m−1)(m−1)>0  ⇔  m∈(−∞,14)∪(1,+∞)f(2) = 4m^2 - 4m - m + 1 = (4m - 1)(m - 1) > 0 \;\Leftrightarrow\; m \in \left(-\infty, \dfrac{1}{4}\right) \cup (1, +\infty)

    Do tego miejsca: 4 pkt

  7. Bierzemy część wspólną zbiorów rozwiązań warunków 1)–5) przy m≠0m \ne 0⁠.

    m∈(1,+∞)m \in (1, +\infty)

    Do tego miejsca: 5 pkt

Odpowiedź

m∈(1,+∞)m \in (1, +\infty)

Jak to jest punktowane

Za rozwiązanie jest jeden poziom — najwyższy, który spełnia.

  • 5 pktZasady oceniania (dla sposobu I)zastosowanie poprawnej metody i poprawny wynik: (1,+∞)(1, +\infty)⁠.Zasady oceniania (dla sposobu II)zastosowanie poprawnej metody i poprawny wynik: (1,+∞)(1, +\infty)⁠.Zasady oceniania (dla sposobu III)zastosowanie poprawnej metody i poprawny wynik: (1,+∞)(1, +\infty)⁠.
  • 4 pktZasady oceniania (dla sposobu I)rozwiązanie pięciu warunków 1) – 5) określonych w kryterium za 1 punkt.Zasady oceniania (dla sposobu II)rozwiązanie pięciu warunków I) – V) określonych w kryterium za 2 punktyALBO– spełnienie warunków I) oraz III), oraz IV), oraz zapisanie x1<x2x_1 < x_2⁠.Zasady oceniania (dla sposobu III)rozwiązanie pięciu warunków A) – E) określonych w kryterium za 1 punkt.
  • 3 pktZasady oceniania (dla sposobu I)rozwiązanie czterech spośród warunków 1) – 5) określonych w kryterium za 1 punkt.Zasady oceniania (dla sposobu II)spełnienie czterech spośród warunków I) – V) określonych w kryterium za 2 punktyALBO– spełnienie warunków I) oraz III), oraz zapisanie x1<x2x_1 < x_2⁠,ALBO– spełnienie warunków I) oraz IV), oraz zapisanie x1<x2x_1 < x_2⁠,ALBO– spełnienie warunków III) oraz IV), oraz zapisanie x1<x2x_1 < x_2⁠.Zasady oceniania (dla sposobu III)rozwiązanie czterech warunków spośród warunków A) – E) określonych w kryterium za 1 punkt.
  • 2 pktZasady oceniania (dla sposobu I)rozwiązanie trzech spośród warunków 1) – 5) określonych w kryterium za 1 punkt.Zasady oceniania (dla sposobu II)spełnienie warunku I) i jednego z warunków II) – V):I) wyznaczenie wszystkich wartości parametru mm⁠, dla których funkcja ff ma dokładnie dwa miejsca zerowe oraz wyznaczenie miejsc zerowych x1x_1 oraz x2x_2 funkcji ff w zależności od mm⁠: m∈(0,+∞)m \in (0, +\infty) i x1=1−mmx_1 = \frac{1 - \sqrt{m}}{m} oraz x2=1+mmx_2 = \frac{1 + \sqrt{m}}{m}⁠,II) rozwiązanie nierówności x1<2x_1 < 2⁠: m∈(14,+∞)m \in \left(\frac{1}{4}, +\infty\right)⁠,III) rozwiązanie nierówności −2<x1-2 < x_1 : m∈(0,+∞)m \in (0, +\infty)⁠,IV) rozwiązanie nierówności x2<2x_2 < 2⁠: m∈(1,+∞)m \in (1, +\infty)⁠,V) rozwiązanie nierówności −2<x2-2 < x_2 : m∈(0,+∞)m \in (0, +\infty)⁠,ALBO– spełnienie trzech spośród warunków II) – V).Zasady oceniania (dla sposobu III)rozwiązanie trzech warunków spośród warunków A) – E) określonych w kryterium za 1 punkt.
  • 1 pktZasady oceniania (dla sposobu I)zapisanie wszystkich warunków 1) – 5):1) f(p)<0f(p) < 0 (lub q<0q < 0⁠, lub Δ>0\Delta > 0⁠),2) p>−2p > -2⁠,3) p<2p < 2⁠,4) f(−2)>0f(-2) > 0⁠,5) f(2)>0f(2) > 0⁠,ALBO– rozwiązanie jednego z warunków 1) – 5):1) f(p)<0f(p) < 0 (lub q<0q < 0⁠, lub Δ>0\Delta > 0⁠): m∈(0,+∞)m \in (0, +\infty)⁠,2) p>−2p > -2⁠: m∈(−∞,−12)∪(0,+∞)m \in \left(-\infty, -\frac{1}{2}\right) \cup (0, +\infty)⁠,3) p<2p < 2⁠: m∈(−∞,0)∪(12,+∞)m \in (-\infty, 0) \cup \left(\frac{1}{2}, +\infty\right)⁠,4) f(−2)>0f(-2) > 0⁠: m∈Rm \in \mathbb{R}⁠,5) f(2)>0f(2) > 0⁠: m∈(−∞,14)∪(1,+∞)m \in \left(-\infty, \frac{1}{4}\right) \cup (1, +\infty)⁠.Zasady oceniania (dla sposobu II)wyznaczenie wszystkich wartości parametru mm⁠, dla których funkcja ff ma dokładnie dwa miejsca zerowe: m∈(0,+∞)m \in (0, +\infty)ALBO– wyznaczenie miejsc zerowych funkcji ff w zależności od mm⁠: x1=1−mmx_1 = \frac{1 - \sqrt{m}}{m} oraz x2=1+mmx_2 = \frac{1 + \sqrt{m}}{m}⁠.Zasady oceniania (dla sposobu III)zapisanie warunków A) – E):A) Δ>0\Delta > 0⁠,B) x1+2+x2+2>0x_1 + 2 + x_2 + 2 > 0⁠,C) x1⋅x2+2(x1+x2)+4>0x_1 \cdot x_2 + 2(x_1 + x_2) + 4 > 0⁠,D) 2−x1+2−x2>02 - x_1 + 2 - x_2 > 0⁠,E) x1⋅x2−2(x1+x2)+4>0x_1 \cdot x_2 - 2(x_1 + x_2) + 4 > 0⁠,ALBO– rozwiązanie jednego z warunków A) – E):A) Δ>0\Delta > 0⁠: m∈(0,+∞)m \in (0, +\infty)⁠,B) x1+2+x2+2>0x_1 + 2 + x_2 + 2 > 0⁠: m∈(−∞,−12)∪(0,+∞)m \in \left(-\infty, -\frac{1}{2}\right) \cup (0, +\infty)⁠,C) x1⋅x2+2(x1+x2)+4>0x_1 \cdot x_2 + 2(x_1 + x_2) + 4 > 0⁠: m≠0m \ne 0⁠,D) 2−x1+2−x2>02 - x_1 + 2 - x_2 > 0⁠: m∈(−∞,0)∪(12,+∞)m \in (-\infty, 0) \cup \left(\frac{1}{2}, +\infty\right)⁠,E) x1⋅x2−2(x1+x2)+4>0x_1 \cdot x_2 - 2(x_1 + x_2) + 4 > 0⁠: m∈(−∞,0)∪(0,14)∪(1,+∞)m \in (-\infty, 0) \cup \left(0, \frac{1}{4}\right) \cup (1, +\infty)⁠.

Uznawane są też inne sposoby rozwiązania

  • Miejsca zerowe wprost: f(x)=(mx−1)2−mf(x) = (mx - 1)^2 - m⁠, więc funkcja ma dwa miejsca zerowe tylko dla m>0m > 0⁠, x1=1−mmx_1 = \frac{1 - \sqrt{m}}{m}⁠, x2=1+mmx_2 = \frac{1 + \sqrt{m}}{m}⁠; nierówność −2<x1<2-2 < x_1 < 2 spełniają liczby m∈(14,+∞)m \in \left(\frac{1}{4}, +\infty\right)⁠, a −2<x2<2-2 < x_2 < 2 — liczby m∈(1,+∞)m \in (1, +\infty)⁠.
  • Wzory Viète’a: liczby x1+2x_1 + 2⁠, x2+2x_2 + 2 oraz 2−x12 - x_1⁠, 2−x22 - x_2 są dodatnie wtedy i tylko wtedy, gdy ich sumy i iloczyny są dodatnie; razem z Δ=4m3>0\Delta = 4m^3 > 0 daje to warunki A)–E), np. x1x2−2(x1+x2)+4=4m2−5m+1m2>0x_1x_2 - 2(x_1 + x_2) + 4 = \frac{4m^2 - 5m + 1}{m^2} > 0⁠.

Uwagi z zasad oceniania CKE

  • 1. Jeżeli zdający rozwiązuje warunek Δ≥0\Delta \ge 0⁠, to za tę część rozwiązania otrzymuje 0 punktów.
  • 2. Jeżeli zdający:a) nie rozwiąże wszystkich warunków 1) – 5) określonych w kryterium za 1 punkt albob) podczas rozwiązywania warunków 1) – 5) popełni błędy rachunkowe i otrzyma zbiory rozwiązań, których część wspólna jest zbiorem pustym, alboc) popełni błąd, który nie jest rachunkowy,to może otrzymać co najwyżej 3 punkty za całe rozwiązanie.
  • 1. Jeżeli zdający rozwiązuje warunek Δ≥0\Delta \ge 0⁠, to za tę część rozwiązania otrzymuje 0 punktów.
  • 2. Jeżeli zdający:a) nie rozwiąże wszystkich warunków I) – V) określonych w kryterium za 1 punkt albob) podczas rozwiązywania warunków I) – V) popełni błędy rachunkowe i otrzyma zbiory rozwiązań, których część wspólna jest zbiorem pustym, alboc) popełni błąd, który nie jest rachunkowy,to może otrzymać co najwyżej 3 punkty za całe rozwiązanie.
  • 1. Jeżeli zdający rozwiązuje warunek Δ≥0\Delta \ge 0⁠, to za tę część rozwiązania otrzymuje 0 punktów.
  • 2. Jeżeli zdający:a) nie rozwiąże wszystkich warunków A) – E) określonych w kryterium za 1 punkt albob) podczas rozwiązywania warunków A) – E) popełni błędy rachunkowe i otrzyma zbiory rozwiązań, których część wspólna jest zbiorem pustym, alboc) popełni błąd, który nie jest rachunkowy,to może otrzymać co najwyżej 3 punkty za całe rozwiązanie.

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

Źródło: CKE, matura maj 2026, poziom rozszerzony, zadanie 10