Y557 - ESAME DI STATO DI LICEO SCIENTIFICO

 

PIANO NAZIONALE DI INFORMATICA

 

CORSO SPERIMENTALE

 

Tema di: MATEMATICA

 

Il candidato risolva uno dei due problemi e 5 dei 10 quesiti in cui si articola il questionario.

 

PROBLEMA 1

 

Due numeri x e y hanno somma e quoziente uguali ad un numero reale a non nullo.

Riferito il piano ad un sistema S di coordinate cartesiane ortogonali e monometriche (x,y):

1.         si interpreti e discuta il problema graficamente al variare di a;

2.         si trovi l’equazione cartesiana del luogo g  dei punti P(x,y) che soddisfano al problema;

3.         si rappresentino in S sia la curva g che la curva g’ simmetrica di g rispetto alla bisettrice del I e del III quadrante;

4.         si determini l’area della regione finita di piano del primo quadrante delimitata da g e da g’ e se ne dia un’approssimazione applicando uno dei metodi numerici studiati;

5.         si calcoli y  nel caso che x  sia uguale a 1 e si colga la particolarità del risultato.

 

PROBLEMA 2

 

I raggi OA = OB = 1 metro tagliano il cerchio di centro O in due settori circolari, ciascuno dei quali costituisce lo sviluppo della superficie laterale di un cono circolare retto.

Si chiede di determinare:

1)        il settore circolare (arco, ampiezza e rapporto percentuale con il cerchio) al quale corrisponde il cono C di volume massimo, il valore V di tale volume massimo e il valore V’ assunto in questo caso dal volume del secondo cono C’;

2)        la capacità complessiva, espressa in litri, di C e di C’;

3)        un’approssimazione della misura, in gradi sessagesimali, dell’angolo di apertura del cono C, specificando il metodo numerico che si utilizza per ottenerla.

 

 

QUESTIONARIO

 

1.    Se a e b sono numeri positivi assegnati quale è la loro media aritmetica? Quale la media geometrica? Quale delle due è più grande? E perché? Come si generalizzano tali medie se i numeri assegnati sono n?

 

2.       Il seguente è uno dei celebri problemi del Cavaliere di Méré (1610 - 1685), amico di Blaise Pascal: “giocando a dadi è più probabile ottenere almeno una volta 1 con 4 lanci di un solo dado, oppure almeno un doppio 1 con 24 lanci di due dadi?”


Y557 - ESAME DI STATO DI LICEO SCIENTIFICO

 

PIANO NAZIONALE DI INFORMATICA

 

CORSO SPERIMENTALE

 

Tema di: MATEMATICA

 

 

3.       Assumendo che i risultati - X, 1, 2 - delle 13 partite del Totocalcio siano equiprobabili, calcolare la probabilità che tutte le partite, eccetto una, terminino in parità.

 

4.         Calcolare

5.         Cosa si intende per “funzione periodica”? Quale è il periodo di Quale quello di sen2x?

 

6.         Utilizzando il teorema di Rolle, si verifichi che il polinomio  ( p,qÎÂ ), se n è pari ha al più due radici reali, se n è dispari ha al più tre radici reali.

 

7.         Data la funzione

calcolarne i limiti per x  tendente a +¥ e -¥ e provare che esiste  un numero reale a con 0<a<1 in cui la funzione si annulla.

 

8.         Verificare che la funzione  è strettamente crescente. Detta g la funzione inversa, calcolare .

9.         Trovare f(4) sapendo che

 

10.     Spiegare, con esempi appropriati, la differenza tra omotetia e similitudine nel piano.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PROBLEMA 1

 

Due numeri x e y hanno somma e quoziente uguali ad un numero reale a non nullo.

   

Riferito il piano ad un sistema S di coordinate cartesiane ortogonali e monometriche (x,y):

6.         si interpreti e discuta il problema graficamente al variare di a;

 

Graficamente il problema corrisponde all’intersezione fascio di  rette improprio

  e del fascio di rette proprio di centro (0,0)

        

 

 

 

 una soluzione nel I quadrante

 una soluzione nel IV quadrante

    nessuna soluzione

  una soluzione ne II quadrante

 

alla stessa conclusione si arriva anche per via algebrica

 

dato che

 

 

Se              

Ho sempre una soluzione per a¹1 e nessuna soluzione per a=1

 

 

7.         si trovi l’equazione cartesiana del luogo g  dei punti P(x,y) che soddisfano al problema;

Il luogo si trova eliminando il paramentro a

          da cui     

e quindi il luogo     .

 

 

8.         si rappresentino in S sia la curva g che la curva g’ simmetrica di g rispetto alla bisettrice del I e del III quadrante;

 

La trasformazione richiesta  è t:   e quindi considerato  t-1 :  ho che  

Studiano e rappresentiamo   poi per simmetria rappresentiamo

Studio di 

C.E.    

     e  per x=0  

 

Intersezione con gli assi: 0(0,0)

 

Asintoti:

Verticali x=1

Orizzontali non ne ha dato che ha in numeratore di grado superiore rispetto al denominatore.

Obliquo:

   

 

Derivata:

     

 

 e 

 

Secondo La trasformazione richiesta  è t:   

 

 

 Anche   passa per  : 0(0,0)

 

 

Verticali x=1 secondo la trasformazione t diventa y=1

 

L’asinto Obliquo: rimane

 

 

 

Il punto  si trasforma in se stesso  e   si trasforma in 

 

 

 

 

 

9.         si determini l’area della regione finita di piano del primo quadrante delimitata da g e da g’ e se ne dia un’approssimazione applicando uno dei metodi numerici studiati;

 

 

 

Le due curve si intersecano in         da cui e 

Dato che L’area cercata è simmetrica rispetto a y=x basta che calcolo l’area tra g  e y=x e moltiplico per x

 

  calcoliamo la primitiva   dato che

e quindi

 

 

 

 

Calcoliamo l’Integrale con il metodo dei trapezi nell’intervallo  considerando

n=10 e   si ha  

 

 

 

 

 

 

n

x

fx

 

 

 

0

0

-0

 

s=

0,112457

1

0,05

0,094737

 

S=

0,112457

2

0,1

0,177778

 

 

 

3

0,15

0,247059

 

 

 

4

0,2

0,3

 

I=

0,112457

5

0,25

0,333333

 

 

 

6

0,3

0,342857

 

 

 

7

0,35

0,323077

 

 

 

8

0,4

0,266667

 

 

 

9

0,45

0,163636

 

 

 

10

0,5

2,22E-16

 

 

 

 

 

 

 

 

10.     si calcoli y  nel caso che x  sia uguale a 1 e si colga la particolarità del risultato.

 

 

         da cui     con soluzione

che è la sezione aurea di un segmento uguale a 1.

Infatti       

 

 

 

PROBLEMA 2

 

I raggi OA = OB = 1 metro tagliano il cerchio di centro O in due settori circolari, ciascuno dei quali costituisce lo sviluppo della superficie laterale di un cono circolare retto.

Si chiede di determinare:

4)        il settore circolare (arco, ampiezza e rapporto percentuale con il cerchio) al quale corrisponde il cono C di volume massimo, il valore V di tale volume massimo e il valore V’ assunto in questo caso dal volume del secondo cono C’;

 

 

L’arco è pari a   e   allora il raggio della prima è      e  

 

 

da cui stremanti x=0      e quindi 

 

Arco  Ampiezza   Area settore

Rapporto tra aree 

 

.

 

5)        la capacità complessiva, espressa in litri, di C e di C’;

SE per C   per C’   e   

E  

 

 

 

 

6)        un’approssimazione della misura, in gradi sessagesimali, dell’angolo di apertura del cono C, specificando il metodo numerico che si utilizza per ottenerla.

   L’apertura dell’angolo  è parti a   . Considero la Funzione  

      

N.

a

b

m

fa

fb

fm

1

0,785398

1,047198

0,916298

-0,10939

0,049529

-0,02314

2

0,916298

1,047198

0,981748

-0,02314

0,049529

0,014973

3

0,916298

0,981748

0,949023

-0,02314

0,014973

-0,00365

4

0,949023

0,981748

0,965385

-0,00365

0,014973

0,005772

5

0,949023

0,965385

0,957204

-0,00365

0,005772

0,001088

6

0,949023

0,957204

0,953113

-0,00365

0,001088

-0,00127

7

0,953113

0,957204

0,955159

-0,00127

0,001088

-9,1E-05

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sol.=

0,955159

 

 

 

 

 

 

 

In radianti   in gradi decimali 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Quesiti

 

 

 

 

11. Se a e b sono numeri positivi assegnati quale è la loro media aritmetica? Quale la media geometrica? Quale delle due è più grande? E perché? Come si generalizzano tali medie se i numeri assegnati sono n?

                   da cui           ovviamente          

In generale                    

 

 

12.   Il seguente è uno dei celebri problemi del Cavaliere di Méré (1610 - 1685), amico di Blaise Pascal: “giocando a dadi è più probabile ottenere almeno una volta 1 con 4 lanci di un solo dado, oppure almeno un doppio 1 con 24 lanci di due dadi?”

 

Probabilità di ottenere almeno una volta 1 = Probabilità di non ottenere mai 1   

Probabilità di ottenere almeno una volta un doppo 1 = Probabilità di non ottenere mai un doppo 1

   

 

 

13.   Assumendo che i risultati - X, 1, 2 - delle 13 partite del Totocalcio siano equiprobabili, calcolare la probabilità che tutte le partite, eccetto una, terminino in parità.

 

 

   , calcolando tale risultato con la distribuzione bernulliana.

      

 

14.     Calcolare

 

la successione            

è descrescente per n>3  infatti      

è decrescente da n=3 in poi. Allora

 

 

 

Se t è il massimo numero per cui  

 poiché al crescere di n cresce t  da cui  per il teorema del confronto. 

 

15.     Cosa si intende per “funzione periodica”? Quale è il periodo di Quale quello di sen2x?

    

da cui T=6

 

 da cui

 

16.     Utilizzando il teorema di Rolle, si verifichi che il polinomio  ( p,qÎÂ ), se n è pari ha al più due radici reali, se n è dispari ha al più tre radici reali.

 

Se   ho che      

Se n è pari.  n-1 è dispari. Allora se f(x) ha due soluzioni  può avere solo una soluzione e quindi un minino (visto la derivata seconda). Se avesse tre soluzioni distinte  x1 <x2 <x3 allora per il Teorema di Rolle nell’intervallo [x1 x2 ] arei una soluzione  c per cui f’(c)=0  e [x2 x3 ] una soluzione b per cui f’(b)=0, il che è assurdo dato che la derivata essendo sempre crescente ammette solo una soluzione.

 

Se n è dispari.  n-1 è pari. Allora se f(x) ha al pui tre soluzioni dato che  può avere solo due  soluzioni e quindi un massimo e un minino  (visto la derivata seconda). Se avesse quattro soluzioni distinte  x1 <x2 <x3 <x4  allora per il Teorema di Rolle nell’intervallo [x1 x2 ] [x2 x3 ] [x3 x4 ] avrei tre soluzioni distinte per cui f’(x)=0 il che è assurdo dato che   è un polinomio pari  non può avere soluzioni distinte in un numero dispari.

 

Esempio:  Se   ho che     

 

Esempio:  Se   ho che     

 

 

 

17.     Data la funzione

calcolarne i limiti per x  tendente a +¥ e -¥ e provare che esiste  un numero reale a con 0<a<1 in cui la funzione si annulla.

 

  

dato che  sinx è una funzione che oscilla tra -1 e 1 .

 

 

 

 

18.     Verificare che la funzione  è strettamente crescente. Detta g la funzione inversa, calcolare .

 

    che per x>0  è sempre crescente.   =3 per x=1

  da  cui  

19.     Trovare f(4) sapendo che   

 

 

20.     Spiegare, con esempi appropriati, la differenza tra omotetia e similitudine nel piano.

 

Omotetia      Similitudine

Una similitudine è una affinità che trasforma un segmento AB in un segmento A’B’  tale che

 Un’omotetia è una particolare similitudine tale che un punto unito detto centro e tutte le rette pert il centro sono unite. Una similitudine è composta sempre da un’omotetia e da un isometria