Kitsas riigieksam 2021, ülesanne 9: Avaldise lihtsustamine, logaritm ja aste
1.Lihtsustage avaldis(2x+x−yy2−x2)−1−(x+y)2.
2.Arvutage kirjalikult avaldise täpne väärtus, kuix=log525 ja y=2732⋅3−3.
Allikas: Matemaatika kitsas riigieksam 2021, ülesanne 9
Valemikaart: abivalemid
a2−b2=(a−b)(a+b)
(a+b)2=a2+2ab+b2
(a−b)2=a2−2ab+b2
Valemikaart: astmed ja juured
am⋅an=am+n,am:an=am−n
(am)n=amn,(ab)n=anbn
a0=1,a−n=an1
anm=nam
Valemikaart: logaritmid
logab=c⟺ac=b,a>0,a=1,b>0
loga(xy)=logax+logay
logayx=logax−logay
logaxk=klogax
logax=logbalogbx,alogax=x
Sinu vastus
Proovi ise enne
Lahendus on peidus. Ava nii palju, kui parajasti vaja.
1. Vihje
2. 1. samm
3. Kogu lahendus
Vihje
Tegurda murru lugeja ruutude vahe valemiga, siis saab murdu taandada. Aste −1 tähendab pöördarvu.
1Samm 1Peidetud
1
Küsimus 1Samm 1: Taanda murd sulgudes
Esimeses küsimuses tuleb avaldis lihtsustada. Alustame sulgudes olevast murrust. Lugejas on ruutude vahe.
Tegurdame lugeja ruutude vahe valemiga.
x−yy2−x2=x−y(y−x)(y+x)
Toome tegurist y−x miinusmärgi välja: y−x=−(x−y).
x−y(y−x)(y+x)=x−y−(x−y)(x+y)
Taandame murru teguriga x−y.
x−y−(x−y)(x+y)=−(x+y)
Ruutude vahe valem: a2−b2=(a−b)(a+b). Tegurid y−x ja x−y on vastandavaldised, nende jagatis on −1. Taandada tohib, sest x=y (muidu oleks nimetaja null).
2Samm 2Peidetud
2
Küsimus 1Samm 2: Lihtsusta sulud ja võta pöördarv
Asendame murru leitud avaldisega ja avame sulud.
2x+x−yy2−x2=2x−(x+y)=2x−x−y=x−y
Aste −1 tähendab pöördarvu.
(x−y)−1=x−y1
a−n=an1, seega a−1=a1. Sulgude sees on nüüd x−y ja selle pöördarv on x−y1.
3Samm 3Peidetud
3
Küsimus 1Samm 3: Lihtsusta ruutjuure ruut
Ruutjuure ruut on juuritav ise.
(x+y)2=x+y
Ruutjuur ja ruutu tõstmine on vastandtehted: (a)2=a, kui a≥0. Avaldis on määratud ainult siis, kui x+y≥0.
4Samm 4Peidetud
4
Küsimus 1Samm 4: Vii ühisele nimetajale
Kirjutame kogu avaldise lihtsustatud osadest.
x−y1−(x+y)
Laiendame teist liiget nimetajaga x−y ja kirjutame ühe murrujoone peale.
x−y1−x−y(x+y)(x−y)=x−y1−(x+y)(x−y)
Korrutis (x+y)(x−y) on ruutude vahe x2−y2; miinus sulgude ees muudab märgid.
x−y1−(x2−y2)=x−y1−x2+y2
Murru ja täisavaldise vahe saamiseks kirjutame täisavaldise murruna sama nimetajaga. Lugejas tuleb kasutada sulge, sest lahutatakse kogu korrutis.
5Samm 5Peidetud
5
Küsimus 2Samm 5: Arvuta x
Teises küsimuses tuleb arvutada avaldise väärtus. Kõigepealt leiame x ja y väärtused.
Logaritm alusel 5 näitab, millisesse astmesse tuleb 5 tõsta, et saada 25.
x=log525=log552=2
52=25, seega log525=2 (logaritmi definitsioon: logab=c siis, kui ac=b).
6Samm 6Peidetud
6
Küsimus 2Samm 6: Arvuta y
Kirjutame 27 arvu 3 astmena ja korrutame astendajad.
2732=(33)32=33⋅32=32=9
Negatiivne astendaja tähendab pöördarvu.
3−3=331=271
Korrutame ja taandame.
y=9⋅271=279=31
Astme astendamisel astendajad korrutatakse: (am)n=amn. Sama tulemuse saab ka nii: 2732⋅3−3=32⋅3−3=3−1=31.
7Samm 7Peidetud
7
Küsimus 2Samm 7: Arvuta avaldise väärtus
Asendame lihtsustatud avaldisse x=2 ja y=31.
x−y1−x2+y2=2−311−22+(31)2
Arvutame lugeja ja nimetaja eraldi.
351−4+91=35−926
Jagamise asemel korrutame pöördarvuga ja taandame arvuga 3.
−926⋅53=−1526
Lugejas 1−4=−3=−927 ja −927+91=−926. Nimetajas 2−31=36−31=35. Kontroll esialgsest avaldisest: sulgudes on x−y=35, selle pöördarv 53, ja 53−37=159−35=−1526.
VASTUS
1) Lihtsustatud avaldis on x−y1−x2+y2. 2) Kui x=log525=2 ja y=2732⋅3−3=31, on avaldise väärtus −1526.