olympiads / Slovenia /md /sl-massa /sl-MaSSA_Odbirno_2022.md
LxYxvv's picture
add pdf files
802d9fe
|
Raw
History Blame
22 kB

Društvo matematikov, fizikov

in astronomov Slovenije

Jadranska ulica 19

1000 Ljubljana

Tekmovalne naloge DMFA Slovenije

Društvo matematikov, fizikov in astronomov Slovenije dovoljuje shranitev $v$ elektronski obliki, natis in uporabo gradiva $v$ tem dokumentu za lastne potrebe učenca/dijaka/študenta in za potrebe priprav na tekmovanje na šoli, ki jo učenec/dijak/študent obiskuje. Vsakršno drugačno reproduciranje ali distribuiranje gradiva $v$ tem dokumentu, vključno $s$ tiskanjem, kopiranjem ali shranitvijo v elektronski obliki je prepovedano.

Še posebej poudarjamo, da dokumenta ni dovoljeno javno objavljati na drugih spletnih straneh (razen na www.dmfa.si), dovoljeno pa je dokument hraniti na npr. spletnih učilnicah šole, če dokument ni javno dostopen.

Čas reševanja: 45 minut.

B1. Poišči vse pare naravnih števil $a$ in $b$, ki zadoščajo enačbi $a^{2}-5 a b+24=0$.

B2. Kmet Martin je pri baliranju sena izdelal 3 enake bale sena. Prečni prerez vsake bale sena je krog s polmerom $r$. Bale sena je postavil v piramido, tako da so se dotikale druga druge, in čez njih napel vrv, ki jo je na obeh koncih pritrdil v tla. Zgornji del vrvi je napet po obodu zgornje bale sena, stranska dela vrvi pa sta ravna in se dotikata spodnjih dveh bal sena (glej sliko). Izrazi dolžino vrvi s polmerom $r$.

Čas reševanja: 45 minut.

B1. Poišči vsa realna števila $x$, ki zadoščajo enačbi $\sqrt{x^{2}-2 x+17}=3 \sqrt{3}-1$, in jih zapiši $\mathrm{v}$ obliki $x=m+n \sqrt{3}$, kjer sta $m$ in $n$ celi števili.

B2. Dana je kocka $A B C D E F G H$. Na stranici $G H$ leži točka $K$, tako da velja $|G K|:|K H|=1$ : 3, na stranici $H E$ leži točka $L$, tako da velja $|H L|:|L E|=1: 1$, na stranici $C G$ pa leži točka $M$. Kakšno mora biti razmerje $|C M|:|M G|$, da se bosta premici $A K$ in $L M$ sekali?

Čas reševanja: 45 minut.

B1. Za katere kote $\alpha \mathrm{z}$ lastnostjo $0<\alpha<2 \pi$ velja neenakost

5sinα2sinα2sinα? \frac{5 \sin \alpha-2}{\sin \alpha} \geq 2 \sin \alpha ?

B2. Poišči vse pare kompleksnih števil $z$ in $w$, ki rešijo sistem enačb

w2=63+16i2ziz=w \begin{aligned} w^{2} & =63+16 i \\ 2 z-i|z| & =w \end{aligned}

Čas reševanja: 45 minut.

B1. Naj bosta $F_{1}$ in $F_{2}$ gorišči elipse $4 x^{2}+9 y^{2}=36$ in $K$ taka točka na tej elipsi, da je $\left|K F_{1}\right|$ : $\left|K F_{2}\right|=2: 1$. Izračunaj ploščino trikotnika $K F_{1} F_{2}$.

B2. Naj bo $x$ tako realno število, da je $x+\frac{1}{x}$ celo število. Dokaži, da je tedaj za vsako naravno število $n$ tudi $x^{n}+\frac{1}{x^{n}}$ celo število.

66. matematično tekmovanje
srednješolcev Slovenije

  1. marec 2006

Rešitve nalog za Naloge za 1. letnik

  1. Enačbo preoblikujemo v $a(a-5 b)=-24$ in jo pomnožimo $\mathrm{z}-1$, da dobimo $a(5 b-a)=24$. Ker sta $a$ in $5 b-a$ celi števili, je $a$ pozitiven delitelj števila 24. Torej imamo naslednje možnosti: $a=1$ in $5 b-a=24, a=2$ in $5 b-a=12, a=3$ in $5 b-a=8, a=4$ in $5 b-a=6, a=6$ in $5 b-a=4, a=8$ in $5 b-a=3, a=12$ in $5 b-a=2$ ter $a=24$ in $5 b-a=1$. Pri vaski možnosti izračunamo še $b$ in po vrsti dobimo $b=5, b=\frac{14}{5}, b=\frac{11}{5}, b=2, b=2, b=\frac{11}{5}, b=\frac{14}{5}$ ter $b=5$. Le v štirih primerih je $b$ naravno število. Pari naravnih števil, ki zadoščajo dani enačbi, so torej $a=1$ in $b=5, a=4$ in $b=2, a=6$ in $b=2$ ter $a=24$ in $b=5$.
  2. način. Iz enačbe izrazimo $b=\frac{a^{2}+24}{5 a}$. Ker sta $a$ in $b$ naravni števili, mora $a$ deliti 24 in 5 deliti $a^{2}+24$. Pozitivni delitelji števila 24 so $1,2,3,4,6,8,12$ in 24 , toda število $a^{2}+24$ je deljivo s 5 le, ko je $a$ enak 1, 4, 6 ali 24 . V teh primerih je $b$ po vrsti enak $5,2,2$ in 5 . Pari naravnih števil, ki zadoščajo dani enačbi, so torej $a=1$ in $b=5, a=4$ in $b=2, a=6$ in $b=2$ ter $a=24$ in $b=5$.

Ugotovitev, da je $a$ pozitiven delitelj števila 24 in zapis deliteljev ......................... 4 točke Sistematičen pregled vseh možnih parov (za vsak preverjen par 1 točka).................. 8 točk Zapis vseh parov rešitev (za vsak zapisan par 1 točka)..................................... 4 točke

  1. način. Preoblikovanje enačbe $\mathrm{v} b=\frac{a^{2}+24}{5 a}$ 4 točke Ugotovitev, da je $a$ pozitiven delitelj števila 24 in zapis deliteljev ......................... 4 točke

Zapis vseh parov rešitev (za vsak zapisan par 1 točka)..................................... 4 točke

2.

Označimo nekaj točk kot je prikazano na sliki. Točke $A, B$ in $C$ so središča bal sena, točka $D$ je enden od koncev vrvi, točki $E$ in $F$ sta dotikališči leve bale sena s tlemi in z vrvjo, točki $G$ in $H$ pa sta skrajni točki, kjer se vrv še dotika zgornje bale sena. Trikotnik $A B C$ je enakostraničen z dolžino stranice $2 r$, zato je $\angle B A C=60^{\circ}$. Štirikotnik $F A C G$ pa je pravokotnik, zato je $\angle C A F=$ $90^{\circ}$ in podobno je tudi $\angle E A B=90^{\circ}$. Od tod sledi

FAE=360EABBACCAF=360906090=120 \angle F A E=360^{\circ}-\angle E A B-\angle B A C-\angle C A F=360^{\circ}-90^{\circ}-60^{\circ}-90^{\circ}=120^{\circ}

in posledično je $\angle F A D=\angle D A E=60^{\circ}$. Torej sta trikotnika $A F D$ in $D E A$ polovici enakostraničnega trikotnika, zato je $|D F|=\sqrt{3}|F A|=\sqrt{3} r$. Ker je $F A C G$ pravokotnik, je $|F G|=$ $|A C|=2 r$. Hkrati je tudi $\angle H C G=120^{\circ}$, zato je dolžina krožnega loka $\widehat{G H}$ vrvi enaka $|\widehat{G H}|=\frac{2 \pi r}{3}$. Dolžina vrvi je torej enaka $d=2(|D F|+|F G|)+|\widehat{G H}|=2 \sqrt{3} r+4 r+\frac{2 \pi}{3} r$.

Ugotovitev, da je trikotnik $A B C$ enakostraničen z dolžino stranice $2 r \ldots \ldots \ldots \ldots \ldots . . . . . . . .$. Jasno in pregledno dopolnjena skica z vsemi potrebnimi polmeri in pravimi koti ...... 4 točke

Sklep, da je $\angle F A D=\angle D A E=60^{\circ}$ ..... 2 točki Utemeljen sklep, da sta trikotnika $A F D$ in $D E A$ polovici enakostraničnega trikotnika oz. da je

Izračun $|D F|=\sqrt{3} r$ ..... 2 točki Zapis $|F G|=|A C|=2 r$ ..... 2 točki Izračun dolžine krožnega loka $|\widehat{G H}|=\frac{2 \pi r}{3}$ ..... 2 točki Zapis izraza dolžine vrvi s polmerom $2 \sqrt{3} r+4 r+\frac{2 \pi}{3} r$ ..... 1 točka

66. matematično tekmovanje
srednješolcev Slovenije

16. marec 2006

Rešitve nalog za Naloge za 2. letnik

  1. Ker sta obe strani enačbe pozitivni, lahko enačbo kvadriramo in dobimo

x22x+17=2763+1=2863 x^{2}-2 x+17=27-6 \sqrt{3}+1=28-6 \sqrt{3}

Nato levo stran dopolnimo do popolnega kvadrata

(x1)2+16=2863 (x-1)^{2}+16=28-6 \sqrt{3}

in enačbo preuredimo do

(x1)2=1263 (x-1)^{2}=12-6 \sqrt{3}

Od tod po korenjenju dobimo $x-1= \pm \sqrt{12-6 \sqrt{3}}$ oziroma $x=1 \pm \sqrt{12-6 \sqrt{3}}$. Da bomo rešitvi lahko zapisali v predpisani obliki, preoblikujmo izraz pod korenom v popoln kvadrat

x=1±963+3=1±(33)2=1±(33) x=1 \pm \sqrt{9-6 \sqrt{3}+3}=1 \pm \sqrt{(3-\sqrt{3})^{2}}=1 \pm(3-\sqrt{3}) \text {. }

Rešitvi sta torej $x=1+(3-\sqrt{3})=4-\sqrt{3}$ in $x=1-(3-\sqrt{3})=-2+\sqrt{3}$. To sta tudi res rešitvi, ker je izraz pod korenom dane enačbe avtomatično pozitiven, saj je enak $28-6 \sqrt{3}$.

  1. način. Ker sta obe strani enačbe pozitivni, lahko enačbo kvadriramo in dobimo

x22x+17=2763+1=2863 x^{2}-2 x+17=27-6 \sqrt{3}+1=28-6 \sqrt{3}

Pišimo $x=m+n \sqrt{3}$, kjer sta $m$ in $n$ celi števili. Ko slednje vstavimo v enačbo, dobimo

m2+2mn3+3n22m2n3+17=2863 m^{2}+2 m n \sqrt{3}+3 n^{2}-2 m-2 n \sqrt{3}+17=28-6 \sqrt{3}

Enačbo preoblikujemo do

(m22m+3n2+17)(2n2mn)3=2863 \left(m^{2}-2 m+3 n^{2}+17\right)-(2 n-2 m n) \sqrt{3}=28-6 \sqrt{3}

Ker sta $m$ in $n$ celi števili, od tod sledi

m22m+3n2+17=282n2mn=6 \begin{aligned} m^{2}-2 m+3 n^{2}+17 & =28 \\ 2 n-2 m n & =6 \end{aligned}

Drugo enačbo preoblikujemo $\mathbf{v} n(1-m)=3$. Ker sta $m$ in $n$ celi števili, so edine možne rešitve $n=1$ in $m=-2, n=-1$ in $m=4, n=3$ in $m=0$ ter $n=-3$ in $m=2$. Zlahka preverimo, da je le pri prvih dveh možnostih izpolnjena tudi prva enačba sistema. Torej dobimo rešitvi $x=-2+\sqrt{3}$ in $x=4-\sqrt{3}$. To sta tudi res rešitvi, ker je izraz pod korenom dane enačbe avtomatično pozitiven, saj je enak $28-6 \sqrt{3}$. Ker ima vsaka kvadratna enačba največ dve realni rešitvi, sta dobljeni dve rešitvi hkrati edini rešitvi.

Kvadriranje enačbe 2 točki

Preoblikovanje enačbe v $(x-1)^{2}+16=28-6 \sqrt{3}$ 3 točke

Zapis enačbe $(x-1)^{2}=12-6 \sqrt{3}$ .1 točka

Korenjenje enačbe in zapis $x=1 \pm \sqrt{12-6 \sqrt{3}}$ 4 točke Zapis $\sqrt{12-6 \sqrt{3}}=\sqrt{(3-\sqrt{3})^{2}}$ .4 točke

Naloge za 2. letnik

Izračun $x=1 \pm(3-\sqrt{3})$ ..... 2 točki Zapis obeh rešitev ..... 2 točki Utemeljitev, da sta rešitvi ustrezni ..... 2 točki. 2. način. Kvadriranje enačbe ..... 2 točki Zapis $x=m+n \sqrt{3}$ ..... 1 točka Preoblikovanje enačbe $\mathrm{v} m^{2}+2 m n \sqrt{3}+3 n^{2}-2 m-2 n \sqrt{3}+17=28-6 \sqrt{3}$ ..... 2 točki Preoblikovanje enačbe v $\left(m^{2}-2 m+3 n^{2}+17\right)-(2 n-2 m n) \sqrt{3}=28-6 \sqrt{3}$ ..... 1 točka Zapis sistema dveh enačb ..... 4 točke Preoblikovanje druge enačbe v $n(1-m)=3$ ..... 2 točki Zapis vseh štirih rešitev za $m$ in $n$ (vsak urejeni par 1 točko) ..... 4 točke Zapis rešitev $x=-2+\sqrt{3}$ in $x=4-\sqrt{3}$ ..... 2 točki Utemeljitev, da sta rešitvi ustrezni ..... 2 točki.

2.

Naj bo $P$ presečišče premic $A K$ in $L M$. Označimo vektorje $\vec{a}=\overrightarrow{A B}, \vec{b}=\overrightarrow{A D}$ in $\vec{c}=\overrightarrow{A E}$. Naj bo $\overrightarrow{A P}=\alpha \overrightarrow{A K}, \overrightarrow{L P}=\beta \overrightarrow{L M}$ in $\overrightarrow{G M}=\gamma \overrightarrow{G C}=-\gamma \vec{c}$, kjer so $\alpha, \beta, \gamma \in \mathbb{R}$. Izrazimo vektor $\overrightarrow{A P} \mathrm{Z}$ vektorji $\vec{a}, \vec{b}$ in $\vec{c}$ na dva različna načina. Po eni strani je

AP=αAK=α(AE+EH+HK)=α(c+b+34a)=34αa+αb+αc \overrightarrow{A P}=\alpha \overrightarrow{A K}=\alpha(\overrightarrow{A E}+\overrightarrow{E H}+\overrightarrow{H K})=\alpha\left(\vec{c}+\vec{b}+\frac{3}{4} \vec{a}\right)=\frac{3}{4} \alpha \vec{a}+\alpha \vec{b}+\alpha \vec{c}

po drugi strani pa

AP=AE+EL+LP=c+12b+βLM=c+12b+β(LH+HG+GM)=c+12b+β(12b+aγc)=βa+(12+β2)b+(1βγ)c \begin{aligned} \overrightarrow{A P} & =\overrightarrow{A E}+\overrightarrow{E L}+\overrightarrow{L P}=\vec{c}+\frac{1}{2} \vec{b}+\beta \overrightarrow{L M}=\vec{c}+\frac{1}{2} \vec{b}+\beta(\overrightarrow{L H}+\overrightarrow{H G}+\overrightarrow{G M}) \\ & =\vec{c}+\frac{1}{2} \vec{b}+\beta\left(\frac{1}{2} \vec{b}+\vec{a}-\gamma \vec{c}\right)=\beta \vec{a}+\left(\frac{1}{2}+\frac{\beta}{2}\right) \vec{b}+(1-\beta \gamma) \vec{c} \end{aligned}

Ker so vektorji $\vec{a}, \vec{b}$ in $\vec{c}$ linearno neodvisni, sledi $\frac{3}{4} \alpha=\beta, \alpha=\frac{1}{2}+\frac{\beta}{2}$ in $\alpha=1-\beta \gamma$. Iz prvih dveh enačb sledi $\alpha=\frac{1}{2}+\frac{3}{8} \alpha$ oziroma $\frac{5}{8} \alpha=\frac{1}{2}$. Torej je $\alpha=\frac{4}{5}$ in zato $\beta=\frac{3}{5}$. Iz zadnje enačbe izrazimo še $\gamma=\frac{1-\alpha}{\beta}=\frac{1}{3}$. Torej je $\overrightarrow{G M}=\frac{1}{3} \overrightarrow{G C}$ in zato je $|C M|:|M G|=2: 1$.

Pregledno narisana in označena skica .3 točke

Zapis $\overrightarrow{A P}=\alpha \overrightarrow{A K}$ 1 točka

Zapis $\overrightarrow{L P}=\beta \overrightarrow{L M}$ 1 točka

Zapis $\overrightarrow{G M}=\gamma \overrightarrow{G C}$ .1 točka

Izražen vektor $\overrightarrow{A P}=\frac{3}{4} \alpha \vec{a}+\alpha \vec{b}+\alpha \vec{c}$ 2 točki

Izražen vektor $\overrightarrow{A P}=\beta \vec{a}+\left(\frac{1}{2}+\frac{\beta}{2}\right) \vec{b}+(1-\beta \gamma) \vec{c}$. .4 točke

Izračun $\alpha=\frac{4}{5}$

Naloge za 2. letnik Izračun $\beta=\frac{3}{5}$ ..... 1 točka Izračun $\gamma=\frac{1}{3}$ ..... 1 točka Zapis $\overrightarrow{G M}=\frac{1}{3} \overrightarrow{G C}$ ..... 1 točka Zapis razmerja ..... 1 točka.

66. matematično tekmovanje
srednješolcev Slovenije

  1. marec 2006

Rešitve nalog za Naloge za 3. letnik

  1. Očitno mora biti $\alpha \neq \pi$, saj sicer ulomek na levi strani neenakosti ne bi bil dobro definiran. Obravnavajmo dva primera.

Če je $0<\alpha<\pi$, tedaj je $\sin \alpha>0$. Torej če neenakost pomožimo s $\sin \alpha$, se neenačaj ohrani in dobimo $5 \sin \alpha-2 \geq 2 \sin ^{2} \alpha$. Neenakost preuredimo do $2 \sin ^{2} \alpha-5 \sin \alpha+2 \leq 0$ in levo stran razstavimo $(2 \sin \alpha-1)(\sin \alpha-2) \leq 0$. Ker je $\sin \alpha-2<0$, mora biti $2 \sin \alpha-1 \geq 0$ oziroma $\sin \alpha \geq \frac{1}{2}$. Od tod sledi $\frac{\pi}{6} \leq \alpha \leq \frac{5 \pi}{6}$ in vsak tak $\alpha$ ustrezajo tudi pogoju $0<\alpha<\pi$.

Če pa je $\pi<\alpha<2 \pi$, tedaj je $\sin \alpha<0$. Pri množenju neenakosti s $\sin \alpha$ se neenačaj obrne, zato po preureditvi dobimo $(2 \sin \alpha-1)(\sin \alpha-2) \geq 0$. Ker je $\sin \alpha<0$, je $2 \sin \alpha-1<0$ in $\sin \alpha-2<0$, torej je neenakost $\mathrm{v}$ tem primeru avtomatično izpolnjena.

Rešitev naloge je torej $\alpha \in\left[\frac{\pi}{6}, \frac{5 \pi}{6}\right] \cup(\pi, 2 \pi)$.

Ugotovitev, da $\alpha \neq \pi$ .1 točka

Ugotovitev, če je $0<\alpha<\pi$, tedaj je $\sin \alpha>0$ 2 točki

Preoblikovanje neenačbe v $5 \sin \alpha-2 \geq 2 \sin ^{2} \alpha$ 1 točka

Razcep enačbe $(2 \sin \alpha-1)(\sin \alpha-2) \leq 0$ 2 točki

Ugotovitev, da je $\sin \alpha-2<0$ 2 točki

Zapis skupne rešitve ................................................................................. 2 točki

  1. Naj bo $z=a+b i$ in $w=c+d i$. Iz prve enačbe sledi

c2+2icdd2=63+16i c^{2}+2 i c d-d^{2}=63+16 i

S primerjavo realnih in imaginarnih delov dobimo sistem enačb

c2d2=632cd=16 \begin{aligned} c^{2}-d^{2} & =63 \\ 2 c d & =16 \end{aligned}

Iz druge enačbe izrazimo $d=\frac{8}{c}$ in vstavimo v prvo enačbo, da dobimo $c^{2}-\frac{64}{c^{2}}=63$. Enačbo preuredimo do $c^{4}-63 c^{2}-64=0$ in levo stran razstavimo $\left(c^{2}+1\right)\left(c^{2}-64\right)=0$. Od tod sledi $c^{2}=64$ oziroma $c= \pm 8$ in posledično $d= \pm 1$. Torej je $w=8+i$ ali $w=-8-i$. Obravnavajmo oba primera.

Ce je $w=8+i$, iz druge enačbe $\mathrm{v}$ nalogi sledi

2(a+bi)ia2+b2=8+i 2(a+b i)-i \sqrt{a^{2}+b^{2}}=8+i

Zopet primerjamo realna in imaginarna dela in dobimo

2a=82ba2+b2=1. \begin{aligned} 2 a & =8 \\ 2 b-\sqrt{a^{2}+b^{2}} & =1 . \end{aligned}

Naloge za 3. letnik

Od tod najprej izračunamo $a=4$, nato pa slednje vstavimo v drugo enačbo, da dobimo $2 b-$ $\sqrt{16+b^{2}}=1$. Enačbo preoblikujemo v $\sqrt{16+b^{2}}=2 b-1$ in jo kvadriramo, da dobimo $16+b^{2}=$ $4 b^{2}-4 b+1$. Enačbo sedaj uredimo $3 b^{2}-4 b-15=0$ in levo stran razstavimo $(3 b+5)(b-3)=0$. Rešitvi enačbe sta $b=-\frac{5}{3}$ in $b=3$, od katerih pa le druga ustreza enačbi $\sqrt{16+b^{2}}=2 b-1$. Torej je $b=3$ in $z=4+3 i$.

Ce je $w=-8-i$, na enak način kot $\mathrm{v}$ prvem primeru pridemo do sistema enačb

2a=82ba2+b2=1 \begin{aligned} 2 a & =-8 \\ 2 b-\sqrt{a^{2}+b^{2}} & =-1 \end{aligned}

Iz prve enačbe izračunamo $a=-4$, zato iz druge enačbe dobimo $2 b-\sqrt{16+b^{2}}=-1$. Po preoblikovanju tokrat dobimo $\sqrt{16+b^{2}}=2 b+1$, po kvadriranju pa $16+b^{2}=4 b^{2}+4 b+1$. Enačbo uredimo $3 b^{2}+4 b-15=0$ in levo stran spet razstavimo $(3 b-5)(b+3)=0$. Rešitvi enačbe sta $b=\frac{5}{3}$ in $b=-3$, od katerih le prva ustreza enačbi $\sqrt{16+b^{2}}=2 b+1$. Sledi $b=\frac{5}{3}$ in $z=-4+\frac{5}{3} i$.

Sistem enačb ima torej dve rešitvi, to sta $w=8+i, z=4+3 i$ ter $w=-8-i, z=-4+\frac{5}{3} i$. Ureditev prve enačbe do $c^{2}+2 i c d-d^{2}=63+16 i$ ..... 1 točka Zapis sistema enačb $c^{2}-d^{2}=63,2 c d=16$ ..... 2 točki Rešitev sistema enačb ..... 1 točka Zapis rešitve $w=8+i$ ali $w=-8-i$ ..... 2 točki Zamenjava $w=8+i$ v drugi enačbi ..... 1 točka Zapis sistema enačb $2 a=8,2 b-\sqrt{a^{2}+b^{2}}=1$ ..... 2 točki Rešitev sistema enačb ..... 2 točki Izločitev rešitve $b=-\frac{5}{3}$ ..... 1 točka Zapis rešitve $z=4+3 i$ ..... 1 točka Zamenjava $w=-8-i$ v drugi enačbi ..... 1 točka Zapis sistema enačb $2 a=-8,2 b-\sqrt{a^{2}+b^{2}}=-1$ ..... 2 točki Rešitev sistema enačb ..... 2 točki Izločitev rešitve $b=-3$ ..... 1 točka Zapis rešitve $z=-4+\frac{5}{3} i$ ..... 1 točka

66. matematično tekmovanje srednješolcev Slovenije

  1. marec 2006

Rešitve nalog za Naloge za 4. letnik

Enačbo elipse delimo s 36 , da dobimo $\frac{x^{2}}{9}+\frac{y^{2}}{4}=1$. Dana elipsa je v središčni legi, njena velika polos je enaka $a=3$, njena mala polos pa $b=2$. Ker točka $K$ leži na elipsi, velja $\left|K F_{1}\right|+\left|K F_{2}\right|=2 a=6$. Ker pa je $\left|K F_{1}\right|:\left|K F_{2}\right|=2$, sledi $\left|K F_{1}\right|=4$ in $\left|K F_{2}\right|=2$. Linearna ekscentričnost elipse je enaka $e=\sqrt{a^{2}-b^{2}}=\sqrt{5}$, zato je $\left|F_{1} F_{2}\right|=2 e=2 \sqrt{5}$. Opazimo, da velja $\left|K F_{1}\right|^{2}+\left|K F_{2}\right|^{2}=20=\left|F_{1} F_{2}\right|^{2}$, torej je trikotnik $K F_{1} F_{2}$ pravokoten s pravim kotom pri $K$. Njegova ploščina je zato enaka $p=\frac{1}{2} \cdot\left|K F_{1}\right| \cdot\left|K F_{2}\right|=\frac{1}{2} \cdot 4 \cdot 2=4$.

  1. način. Postopamo enako kot v prvi rešitvi, ploščino trikornika $K F_{1} F_{2}$ pa izračunamo po Heronovem obrazcu $p=\sqrt{s\left(s-a_{1}\right)\left(s-b_{1}\right)\left(s-c_{1}\right)}$, kjer je $s=\frac{a_{1}+b_{1}+c_{1}}{2}$ in $a_{1}=\left|F_{1} F_{2}\right|=2 \sqrt{5}$, $b_{1}=\left|K F_{2}\right|=2, c_{1}=\left|K F_{1}\right|=4$. Torej je $s=3+\sqrt{5}$ in zato je ploščina trikotnika enaka

p=(3+5)(35)(5+1)(51)=(95)(51)=4 p=\sqrt{(3+\sqrt{5})(3-\sqrt{5})(\sqrt{5}+1)(\sqrt{5}-1)}=\sqrt{(9-5)(5-1)}=4

Zapis središča, velike in male polosi elipse ..... 2 točki Pregledno narisana in označena skica ..... 2 točki Utemeljena ugotovitev $\left|K F_{1}\right|+\left|K F_{2}\right|=2 a=6$ ..... 2 točki Izračun $\left|K F_{1}\right|=4$ in $\left|K F_{2}\right|=2$ ..... 1 točka Izračun $e=\sqrt{5}$ ali $\left|F_{1} F_{2}\right|=2 e=2 \sqrt{5}$ ..... 1 točka Utemeljena ugotovitev trikotnik $K F_{1} F_{2}$ pravokoten s pravim kotom pri $K$ ..... 8 točk Izračun ploščine ..... 4 točke. 2. način. Zapis središča, velike in male polosi elipse ..... 2 točki Pregledno narisana in označena skica ..... 2 točki Utemeljena ugotovitev $\left|K F_{1}\right|+\left|K F_{2}\right|=2 a=6$ ..... 2 točki Izračun $\left|K F_{1}\right|=4$ in $\left|K F_{2}\right|=2$ ..... 1 točka Izračun $e=\sqrt{5}$ ali $\left|F_{1} F_{2}\right|=2 e=2 \sqrt{5}$ ..... 1 točka Zapis Heronovega obrazca in izračun $s=3+\sqrt{5}$ ..... 4 točke Izračun ploščine ..... 8 točk. 2. Trditev bomo dokazali z matematično indukcijo. V bazi indukcije preverimo primera $n=1$ in $n=2$. Števili

x1+1x1=x+1x x^{1}+\frac{1}{x^{1}}=x+\frac{1}{x}

in

x2+1x2=(x+1x)22 x^{2}+\frac{1}{x^{2}}=\left(x+\frac{1}{x}\right)^{2}-2

sta celi števili, saj je $x+\frac{1}{x}$ po predpostavki naloge celo število. V indukcijski predpostavki predpostavimo, da za neko naravno število $n \geq 2$ velja, da je $x^{k}+\frac{1}{x^{k}}$ celo število za vsa naravna števila $k \leq n$. V indukcijskem koraku moramo pokazati, da je tedaj tudi $x^{n+1}+\frac{1}{x^{n+1}}$ celo število. Opazimo, da velja

xn+1+1xn+1=(xn+1xn)(x+1x)(xn1+1xn1) x^{n+1}+\frac{1}{x^{n+1}}=\left(x^{n}+\frac{1}{x^{n}}\right) \cdot\left(x+\frac{1}{x}\right)-\left(x^{n-1}+\frac{1}{x^{n-1}}\right)

Ker je $n \geq 2$, sta $n$ in $n-1$ naravni števili, zato so po indkukcijski predpostavki števila $x^{n}+\frac{1}{x^{n}}$, $x^{n-1}+\frac{1}{x^{n-1}}$ in $x+\frac{1}{x}$ cela števila. Od tod sledi, da je tudi $x^{n+1}+\frac{1}{x^{n+1}}$ celo število, saj so cela števila zaprta za množenje in odštevanje. S tem je indukcija zaključena in trditev dokazana.

Baza indukcije ( $n=1$ in $n=2$ ) .6 točk

Zapis indukcijske predpostavke .2 točki