Задание 15. Финансовая математика — профильный ЕГЭ по математике
Задание 15 Профильного ЕГЭ по математике — «экономическая» задача. Речь, как вы уже поняли, речь пойдет о деньгах. О кредитах и вкладах. О ситуациях, где нужно узнать, при каких значениях переменной будет максимальна прибыль или минимальны издержки. С 2022 года задание 15 оценивается на ЕГЭ в 2 первичных балла.
В этой статье:
Как научиться решать «экономические» задачи. С чего начать,
Две схемы решения задач на кредиты и как их распознать,
В чем основная сложность «экономической задачи»,
Задания на оптимальный выбор. В том числе — с применением производной.
Если материал покажется вам сложным — вернитесь к теме «Задачи на проценты» из первой части ЕГЭ по математике.
Надеемся, что вы уже сейчас сможете ответить на такие вопросы:
- Что принимается за 100%?
- Величина х увеличилась на p%. Как это записать?
- Величина y дважды уменьшилась на р%. Как это записать?
Ответы на вопросы, а также подготовительные задачи — в статье «Задача 17 Профильного ЕГЭ по математике. Кредиты и вклады. Начисление процентов». Повторите эту тему.
Запомним, что есть всего две схемы решения задач на кредиты
Первая схема: кредит погашается равными платежами. Или известна информация о платежах. Подробно здесь.
Вторая схема: равномерно уменьшается сумма долга. Или дана информация об изменении суммы долга Подробно здесь.
Посмотрите, чем эти схемы отличаются друг от друга. На какие ключевые слова в условии надо обратить внимание.
Потому что первое, что надо сделать, когда решаете «экономическую» задачу на кредиты или вклады, — определить, к какому типу она относится.
1. 31 декабря 2014 года Аристарх взял в банке 6 902 000 рублей в кредит под 12,5% годовых. Схема выплаты кредита следующая — 31 декабря каждого следующего года банк начисляет проценты на оставшуюся сумму долга (то есть увеличивает долг на 12,5%), затем Аристарх переводит в банк X рублей. Какой должна быть сумма X, чтобы Аристарх выплатил долг четырьмя равными платежами (то есть за четыре года)?
Конечно, это задача первого типа. Есть информация о платежах. В условии сказано, что Аристарх выплатит долг четырьмя равными платежами.
тыс. рублей — сумма долга. Расчеты будем вести в тысячах рублей.
— коэффициент, показывающий, во сколько раз увеличилась сумма долга после начисления процентов,
— сумма ежегодного платежа.
Составим схему погашения кредита. Заметим, что здесь 4 раза (то есть в течение 4 лет) повторяются одни и те же действия:
— сумма долга увеличивается в раз,
— Аристарх вносит на счет сумму в счет погашения кредита, и сумма долга уменьшается на . Вот что получается:
Что у нас в скобках? Да, это геометрическая прогрессия, и ее проще записать как
. В этой прогрессии первый член равен 1, а каждый следующий в k раз больше предыдущего, то есть знаменатель прогрессии равен k.
Применим формулу суммы геометрической прогрессии:
И выразим из этой формулы .
Что же, можно подставить численные данные. Стараемся, чтобы наши вычисления были максимально простыми. Поменьше столбиков! Например, коэффициент k лучше записать не в виде десятичной дроби 1,125 — а в виде обыкновенной дроби , Иначе у вас будет 12 знаков после запятой!
И конечно, не спешить возводить эту дробь в четвертую степень или умножать на S = 6902000 рублей.
Ответ: 2296350 рублей
Вот следующая задача.
2. Жанна взяла в банке в кредит 1,8 млн рублей на срок 24 месяца. По договору Жанна должна возвращать банку часть денег в конце каждого месяца. Каждый месяц общая сумма долга возрастает на 1 %, а затем уменьшается на сумму, уплаченную Жанной банку в конце месяца. Суммы, выплачиваемые Жанной, подбираются так, чтобы сумма долга уменьшалась равномерно, то есть на одну и ту же величину каждый месяц. Какую сумму Жанна вернёт банку в течение первого года кредитования?
В этой задаче сумма долга уменьшается равномерно — задача второго типа.
Пусть S — первоначальная сумма долга, S = 1800 тысяч рублей.
Нарисуем схему начисления процентов и выплат. И заметим некоторые закономерности.
Сумма долга уменьшается равномерно. Можно сказать — равными ступеньками. И каждая ступенька равна После первой выплаты сумма долга равна после второй
Тогда первая выплата Вторая выплата ,
Последняя в году выплата
Сумма всех выплат в течение первого года:
В первой «скобке» — сумма 12 членов арифметической прогрессии, в которой Обозначим эту сумму
Во второй скобке — также сумма 12 членов арифметической прогрессии, в которой Эту сумму обозначим
Общая сумма выплат за год:
Ответ: 1066500 рублей.
Еще одна задача — комбинированная. Здесь мы рисуем такую же схему выплаты кредита, как в задачах второго типа.
3. В июле 2016 года планируется взять кредит в банке на пять лет в размереSтыс. рублей. Условия его возврата таковы:
− каждый январь долг возрастает на 25% по сравнению с концом предыдущего года;
− с февраля по июнь каждого года необходимо выплатить часть долга;
− в июле 2017,2018 и 2019 долг остаётся равным S тыс. рублей;
− выплаты в 2020 и 2021 годах равны по 625 тыс. рублей;
− к июлю 2021 долг будет выплачен полностью.
Найдите общую сумму выплат за пять лет.
Введем переменные: тысяч рублей. Рисуем схему погашения кредита:
Общая сумма выплат: Кроме того, долг был полностью погашен последней выплатой .
Это значит, что и тогда
Но не только задачи на кредиты и вклады могут встретиться в задании 17 Профильного ЕГЭ по математике. Есть еще задачи на оптимальный выбор. Например, нужно найти максимальную прибыль (при соблюдении каких-либо дополнительных условий), или минимальные затраты. Сначала в такой задаче нужно понять, как одна из величин зависит от другой (или других). Другими словами, нужна та функция, наибольшее или наименьшее значение которой мы ищем. А затем — найти это наибольшее или наименьшее значение. Иногда — с помощью производной. А если повезет и функция получится линейная или квадратичная — можно просто воспользоваться свойствами этих функций.
4. Консервный завод выпускает фруктовые компоты в двух видах тары—стеклянной и жестяной. Производственные мощности завода позволяют выпускать в день 90 центнеров компотов в стеклянной таре или 80 центнеров в жестяной таре. Для выполнения условий ассортиментности, которые предъявляются торговыми сетями, продукции в каждом из видов тары должно быть выпущено не менее 20 центнеров. В таблице приведены себестоимость и отпускная цена завода за 1 центнер продукции для обоих видов тары.
Вид тары | Себестоимость, 1 центнера | Отпускная цена, 1 центнера |
стеклянная | 1500 руб | 2100 руб |
жестяная | 1100 руб | 1750 руб |
Предполагая, что вся продукция завода находит спрос (реализуется без остатка), найдите максимально возможную прибыль завода за один день (прибылью называется разница между отпускной стоимостью всей продукции и её себестоимостью).
По условию, завод не может выпускать компот только в стеклянных банках или только в жестяных — должны быть и те, и другие.
Пусть x — доля мощностей завода, занятых под поизводство компотов в стеклянных банках, а y — доля мощностей, занятых под производство компттов в жестяных банках, Тогда x+y=1. (Например, х=0,3 и у = 0,7 — то есть 30% производства — это компот в стеклянных банках, а 70% — компот в жестяных банках.
Если бы завод выпускал только компот в стеклянных банках, их бы получилось 90 центнеров в сутки. Однако выпускаются и те, и другие, и компотов в стеклянных банках производится 90x центнеров, а в жестяных банках — 80y центнеров в сутки.
Вид тары | Доля в общем количестве | Производится в сутки | Прибыль за 1 центнер |
стеклянная | 2100 — 1500 = 600 руб | ||
жестяная | 1750 — 1100 = 650 руб |
Общая прибыль завода за сутки равна
По условию, и , то есть и
Нужно найти наибольшее значение выражения при выполнении следующих условий:
Подставим в выражение для прибыли завода за сутки. Получим, что она равна Это линейная функция от x. Она монотонно возрастает и свое наибольшее значение принимает при Тогда и максимально возможная прибыль завода за день равна
Ответ: 53500 руб.
Больше задач по финансовой математике на нахождение наибольших и наименьших значений функций и применение производной — здесь:
Вот такая она, задача с экономическим содержанием. Мы рассказали о ней самое главное. Если готов осваивать ее самостоятельно — желаем удачи. А если не все будет сразу получаться — приходи к нам в ЕГЭ-Студию на интенсивы, курсы или Онлайн-курс.
Это полезно
В нашей статье вы найдете всю необходимую теорию для решения задания №9 ЕГЭ по теме «Графики функций». Это задание появилось в 2022 году в вариантах ЕГЭ Профильного уровня.
Источник
Задание 15. Задача на планиметрию. ЕГЭ 2022 по математике профильного уровня
Что нужно знать, чтобы решить задание 15:
Необходимо свести сложное неравенство к простейшему. Для этого нужно знать метод замены показательных и тригонометрических функций, помня про ограничения. Знать метод интервалов и метод рационализации для логарифмических, показательных и содержащих модуль неравенств.
Задачи для практики
Задача 1
Окружность с центром $O_1$ радиусом $9$ вписана в треугольник $ABC$. Окружности с центрами $O_2$ и $O_3$ и радиусами $ <81>/ <25>$ и $1$, которые вписаны в углы треугольника $A$ и $C$ соответственно, касаются первой окружности внешним образом.
а) Докажите, что $∠ C=π-\arctg <24>/ <7>$.
б) Найдите площадь треугольника $AO_1O_3$.
Решение
a) Обозначим радиусы окружностей $r_1 = 9, r_2 = <81>/<25>, r_3 = 1$, а центры этих окружностей $O_1, O_2, O_3$ соответственно, и проведём радиусы $O_1E, O_2D, O_3F$ к точкам касания со стороной $AC$. Эти радиусы перпендикулярны касательной $AC$.
По свойству касательных, проведённых к окружности из одной точки, они образуют одинаковые углы с прямой, проходящей через центр окружности, то есть центры $O_1, O_2$ лежат на биссектрисе угла $A$, а центры $O_1, O_3$ — на биссектрисе угла $C$. Обозначим величину угла $C$ через $2β$. Тогда угол треугольника $O_1CA$ равен $β$.
Проведём $O_3N ⊥O_1E$, тогда $O_3N ‖ FE$ и $O_3N EF$ прямоугольник, $EN = r_3, O_1N = O_1E — EN = r_1 — r_3 = 8. ∠O_1CA = ∠O_1O_3N = β$ как соответственные при $O_3N ‖ AC$, секущая $CO_1$.
Треугольник $O_1O_3N$ прямоугольный, $O_3O_1= r_1 + r_3 = 10, O_3N = √
Получили, что угол $C$ тупой. $∠C = π − arctg<24>/<7>$.
Обозначим величину угла $O_1AC$ треугольника через $α$. Найдём $EA = r_1 : tg α$.
Проведём $O_2M ⊥O_1E$, тогда аналогично пункту а) $EM = r_2$,
$O_1M = O_1E — EM = r_1 — r_2 = <144>/<25>, O_1O_2= r_1 + r_2 = <306>/<25>$.
Задача 2
Две окружности касаются внутренним образом в точке $A$, причём меньшая окружность проходит через центр $O$ большей. Диаметр $BC$ большей окружности вторично пересекает меньшую окружность в точке $D$, отличной от $A$. Лучи $AO$ и $AD$ вторично пересекают б’ольшую окружность в точках $M$ и $N$ соответственно. Точка $C$ лежит на дуге $AN$ большей окружности, не содержащей точку $M$.
а) Докажите, что прямые $MN$ и $BC$ параллельны.
б) Известно, что $\sin ∠ AOC = <2√ <2>> / <3>$. Прямые $MC$ и $AN$ пересекаются в точке $K$. Найдите отношение $NK:KA$.
Решение
а) По условию задачи выполним чертёж.
Угол $ANM$ опирается на диаметр $AM$ большей окружности, следовательно, он — прямой. Угол $ADO$ опирается на диаметр $AO$ меньшей окружности, поэтому он тоже прямой. Таким образом, прямые $MN$ и $BC$ перпендикулярны прямой $AN$, значит, они параллельны.
б) Углы $AOC$ и $AMN$ равны как соответственные при параллельных прямых $MN , BC$ и секущей $AM$. Диаметр $BC$ большей окружности перпендикулярен хорде $AN$. Значит, точка $C$ — середина дуги $AN$ (в равнобедренном треугольнике $AON$ высота $OD$ является одновременно медианой и биссектриссой). Следовательно, луч $MC$ является биссектрисой угла $AMN$ прямоугольного треугольника $AMN$, поэтому
Задача 3
Две окружности касаются внутренним образом в точке $A$, причём меньшая окружность проходит через центр $O$ большей. Диаметр $BC$ большей окружности вторично пересекает меньшую окружность в точке $D$, отличной от $A$. Лучи $AO$ и $AD$ вторично пересекают большую окружность в точках $M$ и $N$ соответственно. Точка $C$ лежит на дуге $AN$ большей окружности, не содержащей точку $M$.
а) Докажите, что прямые $MN$ и $BC$ параллельны.
б) Известно, что $\sin ∠ AOC = <√ <5>> / <3>$. Прямые $MC$ и $AN$ пересекаются в точке $K$. Найдите отношение $NK:KA$.
Решение
а) По условию задачи выполним чертёж (см. рис.).
Угол $ANM$ опирается на диаметр $AM$ большей окружности, следовательно, он — прямой. Угол $ADO$ опирается на диаметр $AO$ меньшей окружности, поэтому он тоже прямой. Таким образом, прямые $MN$ и $BC$ перпендикулярны прямой $AN$, значит, они параллельны. б) Углы $AOC$ и $AMN$ равны как соответственные при параллельных прямых $MN$, $BC$ и секущей $AM$. Диаметр $BC$ большей окружности перпендикулярен хорде $AN$. Значит, точка $C$ — середина дуги $AN$ (в равнобедренном треугольнике $AON$ высота $OD$ является одновременно медианой и биссектриссой). Следовательно, луч $MC$ является биссектрисой угла $AMN$ прямоугольного треугольника $AMN$, поэтому
$
Задача 4
В треугольнике $EKP$, в котором все углы острые, проведены высоты $KB$ и $PA$. Из точек $A$ и $B$ на $KB$ и $PA$ опущены перпендикуляры $AM$ и $BN$ соответственно.
а) Докажите, что прямые $MN$ и $KP$ параллельны.
б) Найдите отношение $MN:KP$, если угол $KEP$ равен $45^°$.
Решение
а) $△POB ∼ △KOA$ по первому признаку подобия: $∠PBO = ∠OAK = 90°, ∠BOP = ∠AOK$ как вертикальные.
Учитывая, что в подобных треугольниках пропорциональны сходственные стороны и высоты, к ним проведённые, получим $
$△ONB ∼ △AOM$ по первому признаку подобия: $∠BNO = ∠AMO = 90°, ∠BON = ∠AOM$ как вертикальные, отсюда $
Следовательно, $△OPK ∼ △ONM$ по второму признаку подобия: $∠POK$ — общий, $
Из подобия следует $∠OPK = ∠ONM$ . Углы $OPK$ и $ONM$ соответственные при прямых $PK$ и $NM$ и секущей $OP$ . Следовательно, $PK ‖ MN$ по признаку параллельности прямых.
б) В четырехугольнике $AEBO ∠AEB = 45°$ (по условию) $∠AOB=360°-(∠A +∠B +∠E ) = 360° — 225° = 135°$. В $△AOM ∠AMO = 90°, ∠AOM = 180°-135°=45°, AM=MO$.
Обозначим $OM = x$, тогда $AM = x, AO=OM√2=x√2$.
В $△OAK ∠OAK = 90°, ∠AOM = 45°$, то есть $AO = AK, AO=x√2, KO=AO√2=x√2·√2=2x$.
По доказанному в пункте а) $△OPK ∼ △ONM$, значит, $
Пусть $OM = x, OK = 2x$.
Задача 5
В треугольнике $MNP$, в котором все углы острые, проведены высоты $ME$ и $PF$. Из точек $F$ и $E$ на $ME$ и $PF$ опущены перпендикуляры $FK$ и $EH$ соответственно.
а) Докажите, что прямые $KH$ и $MP$ параллельны.
б) Найдите отношение $MP:KH$, если угол $MNP$ равен $60^°$.
Решение
а) $O$ — точка пересечения высот $ME$ и $PF$. $△POE ∼ △MFO$ по первому признаку подобия: $∠PEO = ∠OFM = 90°, ∠EOP = ∠FOM$ как вертикальные.
Учитывая, что в подобных треугольниках пропорциональны сходственные стороны и высоты, к ним проведённые, получим $
$△OHE ∼ △FOK$ по первому признаку подобия: $∠EHO = ∠FKO = 90°, ∠EOH = ∠FOK$ как вертикальные, отсюда $
Следовательно, $△OP M ∼ △OH K$ по второму признаку подобия: $∠P OM$ — общий, $
Из подобия следует $∠OP M = ∠OH K$ . Углы $OP M$ и $OH K$ соответственные при прямых $M P$ и $K H$ и секущей $OP$ . Следовательно, $M P ‖ K H$ по признаку параллельности прямых.
б) В четырехугольнике $N FOE ∠FOE = 360° -(∠90° +∠90° +∠N ) = 360° — 240° = 120°$. В $△FOK ∠FKO = 90°, ∠FOK = 60°$, как смежный с $∠FOE = 120°$, тогда $∠OF K = 30°$.
Обозначим $OK = x$, тогда $FO = 2x$.
В $△OFM ∠M FO = 90°, ∠FOM = 60°, ∠F M O = 30°$, то есть $FO = <1>/<2>M O$, значит, $2x = <1>/<2>M O, M O = 4x$.
По доказанному в пункте а) $△OM P ∼ △OK H$, значит, $
Задача 6
В прямоугольном треугольнике $ABC$ точки $P$ и $K$ — середины катета $BC$ и гипотенузы $AB$ соответственно. Биссектриса угла $BAC$ пересекает прямую $KP$ в точке $R$.
а) Докажите, что точки $A$, $B$, $C$ и $R$ лежат на одной окружности.
б) Найдите отношение площадей треугольников $AKR$ и $BCR$, если $\sin ∠ BAC= <15>/ <17>$.
Решение
а) Отрезок, соединяющий вершину прямого угла и середину гипотенузы, равен половине длины гипотенузы, то есть $AK = K B = K C. AR$ — биссектриса угла $BAC$, значит $∠CAR =∠BAR = α$.
$K P$ — средняя линия $△ABC$, значит, $K P ‖ AC$.
Накрест лежащие углы $CAR$ и $ARK$ равны (секущая $AR$).
В треугольнике $AK R$ равны углы $K AR$ и $K RA$, значит $AK = K R$.
Получим $AK = K B = K C = K R$, значит точки $A, B, C$ и $R$ лежат на окружности с центром $K$.
б) $∠CBR =∠CAR$ и $∠BAR =∠BCR$ (опираются на дуги $C R$ и $BR$ соответственно), таким образом, треугольники $AK R$ и $BC R$ подобны по двум углам. По теореме синусов для треугольника $ABR$ получим $
/
/
Но коэффициент подобия треугольников $AK R$ и $BC R$ равен $
= <2ak>/ <2br>=
По условию $sin ∠BAC = sin 2α = <15>/<17>$.
$cos 2α = 1 — 2 sin^2 α = <8>/<17>, 2 sin^2 α = <9>/<17>$.
Площади треугольников относятся как квадрат коэффициента подобия, поэтому $
Задача 7
В трапеции $ABCD$ боковая сторона $AB$ перпендикулярна основаниям. Из точки $A$ на сторону $CD$ опустили перпендикуляр $AE$. На стороне $AB$ отмечена точка $F$ так, что прямые $BE$ и $FD$ параллельны.
а) Докажите, что прямые $FC$ и $CD$ перпендикулярны.
б) Найдите отношение $BE:FD$, если угол $BCD$ равен $120°$.
Решение
Продолжим боковые стороны трапеции $AB$ и $DC$ до пересечения в точке $S$. Ясно, что $BC$ — меньшее основание, иначе перпендикуляр $AE$ будет падать на продолжение $CD$, а не на саму сторону, что противоречит условию.
а) Для доказательства перпендикулярности прямых $FC$ и $CD$ достаточно доказать подобие треугольников $SFC$ и $SAE$.
Заметим, что $△SBC ∼ △SAD$ по двум углам ($∠SBC = ∠SAD = 90°, ∠S$ — общий). Тогда $
С другой стороны, $△SBE ∼ △SFD$ по двум углам: $∠SBE = ∠SFD$ как соответственные углы при параллельных прямых $BE$ и $FD$ и секущей $SA, ∠S$ — общий.
Тогда $
Следовательно, $SA · SC = SB · SD = SF · SE$.
Отсюда $△SAE ∼ △SFC$ по второму признаку.
Тогда $∠SCF = ∠SEA = 90°, FC ⊥ SD$, что и требовалось доказать.
б) Из подобия треугольников $SBE$ и $SFD$ следует $
$∠BCS = 180° — ∠BCD = 60°, SB = SC sin 60° = <√3>/<2>SC. ∠CSF = 90° — ∠BCS = 30°$. Из $△SFC$ следует, что $CS = SF cos 30° = SF <√3>/<2>$. Тогда $SB = <√3>/<2>SC =<√3>/<2>·<√3>/<2>SF;
Задача 8
В трапеции $ABCD$ боковая сторона $AB$ перпендикулярна основаниям. Из точки $A$ на сторону $CD$ опустили перпендикуляр $AE$. На стороне $AB$ отмечена точка $F$ так, что прямые $CD$ и $CF$ перпендикулярны. а) Докажите, что прямые $BE$ и $FD$ параллельны. б) Найдите отношение $BE:FD$, если угол $BCD$ равен $150°$.
Решение
Продолжим боковые стороны трапеции $AB$ и $DC$ до пересечения в точке $S$. а) Для доказательства параллельности прямых $BE$ и $FD$ достаточно доказать, что треугольники $SBE$ и $SFD$ подобны (см. рис.). Ясно, что $BC$ — меньшее основание, иначе перпендикуляр $AE$ будет опускаться на продолжение $CD$, а не на саму сторону, что противоречит условию. По условию $FC⊥ CD$ и $AE⊥ CD$, отсюда $FC∥ AE$. Заметим: в прямоугольных треугольниках $SCB$, $SFC$, $SAE$ и $SDA$ угол $S$ общий, значит, $∠ SCB=∠ SFC=∠ SAE=∠ SDA=α$. В каждом из рассматриваемых треугольников выразим $\sin α$. $▵ SCB$: $\sin α=
Задача 9
В треугольнике $ABC$ проведена высота $AH$ и медиана $AM$. $AB=2$, $AC=√ <21>$, $AM=2<,>5$.
Источник