דילוג לתוכן המרכזי

מתכונת במתמטיקה 471 - מתכונת 1 בדרך לבגרות

4 יח"ל · שאלון 035471 · 8 שאלות · פתרון מלא לכל סעיף

מבחן מתכונת במבנה של שאלון 471 (4 יח"ל), בדרך לבגרות: 8 שאלות, כל אחת בנויה כמו השאלה באותו מקום בבחינת הבגרות. לכל סעיף יש תשובה סופית ופתרון מלא, מוסבר צעד אחרי צעד. נסו לפתור לבד, ואז פתחו את הפתרון של השאלה.

שאלה 1 · התפלגות נורמלית: משקל שקיות אורז

משקל שקיות אורז שממלאת מכונה מתפלג נורמלית.

בגרף שלפניכם: 15.9% מהשקיות שוקלות פחות מ-984 גרם, ו-15.9% מהשקיות שוקלות יותר מ-1,016 גרם.

984101615.9%15.9%
א.

מצאו את ממוצע משקל השקיות ואת סטיית התקן.

ב.

מצאו את אחוז השקיות שמשקלן בין 992 ל-1,008 גרם.

ג.

ביום מסוים מילאה המכונה 2,000 שקיות. כמה מהן שוקלות יותר מ-1,024 גרם?

ד.

4% מהשקיות - הקלות ביותר - נפסלות. מהו המשקל הגדול ביותר של שקית שנפסלת?

◂ פתרון מלא לשאלה 1

סעיף א

תשובה:

ממוצע: 1,000 גרם, סטיית תקן: 16 גרם

שני הזנבות שווים, ולכן הממוצע באמצע: μ=984+10162=1000\mu=\frac{984+1016}{2}=1000.

משמאל ל-984 נמצאות 15.9% מהשקיות. בטבלה Φ(−1)=1−0.8413=0.1587≈0.159\Phi(-1)=1-0.8413=0.1587\approx0.159, כלומר 984 נמצא סטיית תקן אחת מתחת לממוצע:

984−1000σ=−1⇒σ=16\frac{984-1000}{\sigma}=-1\quad\Rightarrow\quad\sigma=16

טעות נפוצה: לחשוב ש-15.9% הם השטח שבין 984 לממוצע, ולחפש בטבלה Φ(z)=0.5−0.159=0.341\Phi(z)=0.5-0.159=0.341. מקבלים z=−0.41z=-0.41 ו-σ=160.41≈39\sigma=\frac{16}{0.41}\approx39.

סעיף ב

תשובה:

38.3%

z1=992−100016=−0.5,z2=1008−100016=0.5z_1=\frac{992-1000}{16}=-0.5,\qquad z_2=\frac{1008-1000}{16}=0.5
Φ(0.5)−Φ(−0.5)=0.6915−0.3085=0.383\Phi(0.5)-\Phi(-0.5)=0.6915-0.3085=0.383

כלומר 38.3% מהשקיות.

טעות נפוצה: לעצור ב-Φ(0.5)=0.6915\Phi(0.5)=0.6915 ולענות 69.15%69.15\% - זה אחוז השקיות ששוקלות פחות מ-1,008 גרם, כולל הקלות מ-992.

סעיף ג

תשובה:

כ-134 שקיות

z=1024−100016=1.5z=\frac{1024-1000}{16}=1.5
P(X>1024)=1−Φ(1.5)=1−0.9332=0.0668P(X>1024)=1-\Phi(1.5)=1-0.9332=0.0668
0.0668⋅2000=133.6≈1340.0668\cdot2000=133.6\approx134

טעות נפוצה: לשכוח את המשלים - 0.9332⋅2000≈18660.9332\cdot2000\approx1866 שקיות, שזה מספר השקיות ששוקלות פחות מ-1,024 גרם.

סעיף ד

תשובה:

972 גרם

מחפשים zz שמשמאל לו 4%: בטבלה Φ(1.75)=0.9599\Phi(1.75)=0.9599, ולכן Φ(−1.75)=0.0401≈0.04\Phi(-1.75)=0.0401\approx0.04, כלומר z=−1.75z=-1.75.

x=1000−1.75⋅16=972x=1000-1.75\cdot16=972

טעות נפוצה: לקחת z=+1.75z=+1.75 ולקבל 10281028 גרם - זה הסף של 4% השקיות הכבדות ביותר.

שאלה 2 · ממוצע, סטיית תקן וישר רגרסיה: שעות אימון וקליעות

מאמנת כדורסל בדקה את הקשר בין מספר שעות האימון של שחקנית בשבוע (המשתנה xx) לבין מספר הסלים שקלעה במשחק של אותו שבוע (המשתנה yy) במשך 5 שבועות. הנתונים מוצגים בטבלה.

השבועשעות אימון - המשתנה xxסלים - המשתנה yy
11144
22266
33355
44499
5551111
א.

חשבו את הממוצע של xx ואת הממוצע של yy.

ב.

הראו כי סטיית התקן של xx היא Sx=2S_x=\sqrt2.

נתונים המספרים: −0.92-0.92, 0.920.92, 1.41.4. אחד מהם הוא מקדם המתאם rr.

ג.

קבעו איזה מן המספרים הוא rr. נמקו.

נתון: Sy=6.8S_y=\sqrt{6.8}.

ד.

מצאו את משוואת ישר הרגרסיה לניבוי yy על פי xx.

ה.

לפי ישר הרגרסיה, כמה סלים צפויה השחקנית לקלוע בשבוע שבו תתאמן 6 שעות?

◂ פתרון מלא לשאלה 2

סעיף א

תשובה:

xˉ=3\bar x=3, yˉ=7\bar y=7

xˉ=1+2+3+4+55=3,yˉ=4+6+5+9+115=355=7\bar x=\frac{1+2+3+4+5}{5}=3,\qquad \bar y=\frac{4+6+5+9+11}{5}=\frac{35}{5}=7

טעות נפוצה: לחשב את ממוצע yy כממוצע של הערך הראשון והאחרון, 4+112=7.5\frac{4+11}{2}=7.5. ממוצע כזה מתאים רק לנתונים שעולים באופן קבוע.

סעיף ב

תשובה:

Sx2=105=2S_x^2=\frac{10}{5}=2

הסטיות מהממוצע 3: −2, −1, 0, 1, 2-2,\ -1,\ 0,\ 1,\ 2; ריבועיהן 4, 1, 0, 1, 44,\ 1,\ 0,\ 1,\ 4, וסכומם 10.

Sx2=105=2 ⇒ Sx=2S_x^2=\frac{10}{5}=2\ \Rightarrow\ S_x=\sqrt2

טעות נפוצה: לסכם את הסטיות בלי להעלות בריבוע ולקבל 0. סכום הסטיות מהממוצע הוא תמיד 0, ולכן מעלים בריבוע.

סעיף ג

תשובה:

r=0.92r=0.92

מקדם המתאם תמיד בין −1-1 ל-11, ולכן 1.41.4 נפסל.

ככל שמספר שעות האימון גדל, מספר הסלים נוטה לגדול - הקשר חיובי, ולכן r=0.92r=0.92.

טעות נפוצה: לבחור −0.92-0.92 בגלל הירידה משבוע 2 לשבוע 3. ירידה אחת לא משנה את המגמה הכללית, שהיא עלייה.

סעיף ד

תשובה:

y=1.70x+1.91y=1.70x+1.91

b=r⋅SySx=0.92⋅6.82=0.92⋅3.4≈1.696b=r\cdot\frac{S_y}{S_x}=0.92\cdot\frac{\sqrt{6.8}}{\sqrt2}=0.92\cdot\sqrt{3.4}\approx1.696

הישר עובר בנקודת הממוצעים (3,7)(3,7):

y−7=1.696(x−3) ⇒ y≈1.70x+1.91y-7=1.696(x-3)\ \Rightarrow\ y\approx1.70x+1.91

טעות נפוצה: לשכוח את נקודת הממוצעים ולכתוב y=1.70xy=1.70x. ישר כזה מנבא 5.1 סלים לשבוע ממוצע במקום 7.

סעיף ה

תשובה:

כ-12.1 סלים

y=1.696⋅6+1.91≈12.1y=1.696\cdot6+1.91\approx12.1

טעות נפוצה: להמשיך את הטבלה "בעוד 2 סלים" ולענות 13. הניבוי נעשה רק לפי ישר הרגרסיה.

שאלה 3 · עץ הסתברויות: שתי זריקות עונשין

שחקן כדורסל זורק שתי זריקות עונשין. ההסתברות שהוא קולע בזריקה הראשונה היא 0.6. אם הוא קלע בזריקה הראשונה, ההסתברות שיקלע גם בשנייה היא 0.7. אם הוא החטיא בזריקה הראשונה, ההסתברות שיקלע בשנייה היא 0.4.

א.

מהי ההסתברות שהשחקן קולע בשתי הזריקות?

ב.

מהי ההסתברות שהשחקן קולע בדיוק באחת הזריקות?

ג.

מהי ההסתברות שהשחקן קולע לפחות באחת הזריקות?

ד.

ידוע שהשחקן קלע בדיוק באחת הזריקות. מהי ההסתברות שהוא קלע בזריקה הראשונה?

◂ פתרון מלא לשאלה 3

סעיף א

תשובה:

0.420.42

מסלול אחד בעץ: קליעה בראשונה (0.60.6) ואז קליעה בשנייה בהינתן קליעה (0.70.7):

P=0.6⋅0.7=0.42P=0.6\cdot0.7=0.42

טעות נפוצה: להניח שההסתברות בשנייה זהה לראשונה ולחשב 0.6⋅0.6=0.360.6\cdot0.6=0.36. ההסתברות בזריקה השנייה תלויה בתוצאה של הראשונה.

סעיף ב

תשובה:

0.340.34

שני מסלולים: קליעה ואז החטאה, או החטאה ואז קליעה.

P=0.6⋅0.3+0.4⋅0.4=0.18+0.16=0.34P=0.6\cdot0.3+0.4\cdot0.4=0.18+0.16=0.34

טעות נפוצה: לחשב רק את המסלול "קליעה ואז החטאה" ולענות 0.180.18.

סעיף ג

תשובה:

0.760.76

המשלים: החטאה בשתי הזריקות - 0.4⋅0.6=0.240.4\cdot0.6=0.24 (אחרי החטאה, ההסתברות להחטיא שוב היא 1−0.4=0.61-0.4=0.6).

P=1−0.24=0.76P=1-0.24=0.76

טעות נפוצה: לכפול 0.4⋅0.40.4\cdot0.4 (ההסתברות לקלוע אחרי החטאה) ולקבל 1−0.16=0.841-0.16=0.84.

סעיף ד

תשובה:

917≈0.529\frac{9}{17}\approx0.529

התנאי: "בדיוק באחת" - 0.340.34 (סעיף ב). המאורע: קלע בראשונה וגם בדיוק באחת, כלומר קליעה ואז החטאה - 0.180.18.

P=0.180.34=917≈0.529P=\frac{0.18}{0.34}=\frac{9}{17}\approx0.529

טעות נפוצה: לענות 0.60.6 - ההסתברות לקלוע בראשונה בלי התנאי.

שאלה 4 · גאומטריה אנליטית: מאמצע צלע לקטע אמצעים

במשולש ABCABC הקודקוד BB מונח על ציר ה-yy. משוואת הצלע ABAB היא y=−0.5x+2y=-0.5x+2, ושיעור ה-yy של הקודקוד AA הוא 5. הצלע BCBC מקבילה לציר ה-xx, אורכה 6, והקודקוד CC נמצא מימין לציר ה-yy.

ABCDE
א.

מצאו את שיעורי הקודקודים AA ו-BB, וחשבו את אורך הצלע ABAB.

ב.

מצאו את שיעורי הקודקוד CC.

ג.

מצאו את אמצע הקטע ACAC, והראו שהוא נמצא על ציר ה-yy. נסמן אותו ב-DD.

מנקודה DD העבירו ישר המקביל לציר ה-xx, החותך את הצלע ABAB בנקודה EE.

ד(1).

מצאו את שיעורי EE, והראו ש-EE היא אמצע הצלע ABAB.

ד(2).

חשבו את אורך הקטע DEDE, והשוו אותו לאורך BCBC. הסבירו את התוצאה.

ה.

חשבו את גודל הזווית ABCABC.

ו.

המשולשים AEDAED ו-ABCABC דומים. מהו היחס בין שטח המשולש AEDAED לשטח המשולש ABCABC?

◂ פתרון מלא לשאלה 4

סעיף א

תשובה:

A(−6,5)A(-6,5), B(0,2)B(0,2), AB=35≈6.71AB=3\sqrt5\approx6.71

BB על ציר ה-yy: x=0x=0, y=2y=2, כלומר B(0,2)B(0,2).

AA: 5=−0.5x+25=-0.5x+2, −0.5x=3-0.5x=3, x=−6x=-6, כלומר A(−6,5)A(-6,5).

AB=62+32=45=35≈6.71AB=\sqrt{6^2+3^2}=\sqrt{45}=3\sqrt5\approx6.71

טעות נפוצה: לפתור 5=−0.5x+25=-0.5x+2 כ-x=−1.5x=-1.5 (לכפול ב-0.50.5 במקום לחלק) ולקבל A(−1.5,5)A(-1.5,5) ו-AB≈3.35AB\approx3.35.

סעיף ב

תשובה:

C(6,2)C(6,2)

BCBC מקבילה לציר ה-xx, ולכן yC=yB=2y_C=y_B=2; CC מימין לציר, במרחק 6 מ-BB: C(6,2)C(6,2).

טעות נפוצה: להוסיף את האורך לשיעור ה-yy ולקבל C(0,8)C(0,8) - אבל BCBC מקבילה לציר ה-xx, ולכן רק xx משתנה.

סעיף ג

תשובה:

D(0,3.5)D(0,3.5)

D=(−6+62,5+22)=(0,3.5)D=\left(\frac{-6+6}{2},\frac{5+2}{2}\right)=(0,3.5)

שיעור ה-xx שלה 0, ולכן היא על ציר ה-yy.

טעות נפוצה: לחסר במקום לחבר: (6−(−6)2,5−22)=(6,1.5)\left(\frac{6-(-6)}{2},\frac{5-2}{2}\right)=(6,1.5) - זו מחצית ההפרש, לא האמצע.

סעיף ד(1)

תשובה:

E(−3,3.5)E(-3,3.5)

הישר דרך DD המקביל לציר ה-xx: y=3.5y=3.5.

חיתוך עם ABAB: 3.5=−0.5x+23.5=-0.5x+2, x=−3x=-3, כלומר E(−3,3.5)E(-3,3.5).

אמצע ABAB: (−6+02,5+22)=(−3,3.5)\left(\frac{-6+0}{2},\frac{5+2}{2}\right)=(-3,3.5) - זו EE.

טעות נפוצה: לחתוך את y=3.5y=3.5 עם ACAC במקום עם ABAB - ולקבל שוב את D(0,3.5)D(0,3.5).

סעיף ד(2)

תשובה:

DE=3DE=3, מחצית BCBC: DEDE קטע אמצעים

DD ו-EE באותו גובה, ולכן DE=0−(−3)=3DE=0-(-3)=3.

DE=3=62=BC2DE=3=\frac{6}{2}=\frac{BC}{2}: DEDE מחבר את אמצעי שתי צלעות, כלומר הוא קטע אמצעים, וקטע אמצעים שווה למחצית הצלע השלישית.

טעות נפוצה: לחשב DE=−3−0=−3DE=-3-0=-3 ולהשאיר אורך שלילי. אורך הוא הפרש השיעורים בערך מוחלט.

סעיף ה

תשובה:

∠ABC≈153.43∘\angle ABC\approx153.43^\circ

שיפוע ABAB הוא −0.5-0.5. הזווית החדה שמתאימה ל-tan⁡=0.5\tan=0.5 היא 26.57∘26.57^\circ.

השיפוע שלילי, ולכן הזווית של ABAB עם הכיוון החיובי של ציר ה-xx קהה: 180∘−26.57∘=153.43∘180^\circ-26.57^\circ=153.43^\circ.

BCBC יוצאת מ-BB בכיוון החיובי של ציר ה-xx, ולכן ∠ABC=153.43∘\angle ABC=153.43^\circ.

טעות נפוצה: לענות 26.57∘26.57^\circ - זו הזווית בין ABAB לכיוון השלילי של ציר ה-xx, ולא הזווית בין BABA ל-BCBC.

סעיף ו

תשובה:

14\frac14

יחס הדמיון: DEBC=36=12\frac{DE}{BC}=\frac36=\frac12.

יחס השטחים הוא ריבוע יחס הדמיון: (12)2=14\left(\frac12\right)^2=\frac14.

טעות נפוצה: לענות 12\frac12 - יחס הדמיון עצמו. שטח הוא "אורך כפול אורך", ולכן היחס מועלה בריבוע.

שאלה 5 · מעגל, קוטר ומשיק במערכת צירים - צעד אחר צעד

בסרטוט שלפניכם מעגל שמשוואתו (x−4)2+(y−3)2=25(x-4)^2+(y-3)^2=25 ומרכזו MM. המעגל חותך את החלק החיובי של ציר ה-xx בנקודה AA. ABAB הוא קוטר במעגל. דרך הנקודה BB העבירו משיק למעגל, החותך את ציר ה-xx בנקודה CC.

ABCDM
א.

מצאו את שיעורי המרכז MM, את הרדיוס ואת שיעורי הנקודה AA.

ב(1).

מצאו את שיעורי הנקודה BB.

ב(2).

הראו כי משוואת המשיק BCBC היא y=43x+6y=\frac43x+6.

ג.

מצאו את שיעורי הנקודה CC ואת אורך הקטע ACAC.

הנקודה DD נמצאת על המעגל כך ש-ABAB חוצה את הזווית DACDAC.

ד(1).

הסבירו מדוע ∠ADB=90∘\angle ADB=90^\circ ומדוע ∠ABC=90∘\angle ABC=90^\circ.

ד(2).

הוכיחו: △ABC∼△ADB\triangle ABC\sim\triangle ADB.

ה.

מצאו פי כמה גדול שטח המשולש ABCABC משטח המשולש ADBADB.

◂ פתרון מלא לשאלה 5

סעיף א

תשובה:

M(4,3)M(4,3), r=5r=5, A(8,0)A(8,0)

ממשוואת המעגל: M(4,3)M(4,3), r=25=5r=\sqrt{25}=5.

y=0y=0: (x−4)2+9=25(x-4)^2+9=25, (x−4)2=16(x-4)^2=16, x=8x=8 או x=0x=0.

x=0x=0 היא הראשית, שאינה על החלק החיובי של הציר, ולכן A(8,0)A(8,0).

טעות נפוצה: לבחור את הראשית (0,0)(0,0) כ-AA - היא נקודת חיתוך של המעגל עם הציר, אבל אינה על החלק החיובי שלו.

סעיף ב(1)

תשובה:

B(0,6)B(0,6)

MM הוא אמצע הקוטר ABAB:

8+xB2=4,  0+yB2=3⇒B(0,6)\frac{8+x_B}{2}=4,\ \ \frac{0+y_B}{2}=3\quad\Rightarrow\quad B(0,6)

טעות נפוצה: לחשב את האמצע של AA ו-MM - (6, 1.5)(6,\ 1.5) - במקום הקצה השני של הקוטר.

סעיף ב(2)

תשובה:

mMB=−34m_{MB}=-\frac34, ולכן mBC=43m_{BC}=\frac43 והישר עובר ב-B(0,6)B(0,6)

mMB=6−30−4=−34m_{MB}=\frac{6-3}{0-4}=-\frac34

המשיק מאונך לרדיוס MBMB: mBC=43m_{BC}=\frac43. הוא עובר ב-B(0,6)B(0,6), שעל ציר ה-yy, ולכן y=43x+6y=\frac43x+6.

טעות נפוצה: לחשב mMB=6−34−0=34m_{MB}=\frac{6-3}{4-0}=\frac34 (סדר שונה במונה ובמכנה), ואז המשיק יוצא y=−43x+6y=-\frac43x+6 - ולא מתקבלת המשוואה הנתונה.

סעיף ג

תשובה:

C(−4.5,0)C(-4.5,0), AC=12.5AC=12.5

0=43x+6⇒x=−4.50=\frac43x+6\quad\Rightarrow\quad x=-4.5
AC=8−(−4.5)=12.5AC=8-(-4.5)=12.5

טעות נפוצה: לחשב AC=8−4.5=3.5AC=8-4.5=3.5 - CC נמצאת משמאל לראשית.

סעיף ד(1)

תשובה:

זווית היקפית על קוטר; משיק מאונך לרדיוס

∠ADB\angle ADB - זווית היקפית שנשענת על הקוטר ABAB, ולכן ישרה.

∠ABC\angle ABC - BCBC משיק ב-BB, ו-ABAB מכיל את הרדיוס MBMB; משיק מאונך לרדיוס בנקודת ההשקה.

טעות נפוצה: לנמק את ∠ABC=90∘\angle ABC=90^\circ כזווית היקפית על קוטר - CC אינה על המעגל.

סעיף ד(2)

תשובה:

ז.ז.

לפי סעיף ד(1), ∠ABC=∠ADB=90∘\angle ABC=\angle ADB=90^\circ.

ABAB חוצה את הזווית DACDAC, ולכן ∠BAC=∠DAB\angle BAC=\angle DAB.

שתי זוויות שוות - △ABC∼△ADB\triangle ABC\sim\triangle ADB (ז.ז.).

טעות נפוצה: לכתוב את הדמיון בסדר △ABC∼△ABD\triangle ABC\sim\triangle ABD - אז CC מותאם ל-DD ו-BB ל-BB, ובסעיף ה מתקבל יחס שגוי (ACAD\frac{AC}{AD} במקום ACAB\frac{AC}{AB}).

סעיף ה

תשובה:

2516=1.5625\frac{25}{16}=1.5625

AB=2r=10AB=2r=10, AC=12.5AC=12.5. ACAC מתאים ל-ABAB:

k=12.510=1.25,SABCSADB=1.252=1.5625=2516k=\frac{12.5}{10}=1.25,\qquad\frac{S_{ABC}}{S_{ADB}}=1.25^2=1.5625=\frac{25}{16}

טעות נפוצה: לענות 1.25 - זה יחס הדמיון, ויחס השטחים הוא ריבועו.

שאלה 6 · חקירת פונקציה רציונלית: מהסימן של f לקיצון של g

נתונה הפונקציה: f(x)=x2−25x2−4f(x)=\frac{x^2-25}{x^2-4}.

א(1).

מצאו את תחום ההגדרה של הפונקציה ואת האסימפטוטות שלה המאונכות לצירים.

א(2).

מצאו את נקודות החיתוך של גרף הפונקציה עם הצירים.

א(3).

הראו כי f′(x)=42x(x2−4)2f'(x)=\frac{42x}{(x^2-4)^2}, ומצאו את נקודת הקיצון של הפונקציה ואת סוגה.

ב.

סרטטו סקיצה של גרף הפונקציה.

ג(1).

מצאו את התחומים שבהם f(x)>0f(x)>0 ואת התחומים שבהם f(x)<0f(x)<0.

ג(2).

נתונה פונקציה g(x)g(x) המקיימת g′(x)=f(x)g'(x)=f(x), עם אותו תחום הגדרה. היעזרו בסעיף ג(1) ומצאו את שיעורי ה-xx של נקודות הקיצון של gg, וקבעו את סוגן.

◂ פתרון מלא לשאלה 6

סעיף א(1)

תשובה:

x≠±2x\ne\pm2; x=2x=2, x=−2x=-2, y=1y=1

x2−4≠0⇒x≠±2x^2-4\ne0\Rightarrow x\ne\pm2. ב-x=±2x=\pm2 המונה 4−25=−21≠04-25=-21\ne0, ולכן אלה אסימפטוטות אנכיות.

מעלות שוות ומקדמי x2x^2 הם 1 ו-1: אסימפטוטה אופקית y=1y=1.

טעות נפוצה: לחשוב שלכל פונקציה רציונלית האסימפטוטה האופקית היא y=0y=0. כך רק כשמעלת המונה קטנה ממעלת המכנה.

סעיף א(2)

תשובה:

(5,0)(5,0), (−5,0)(-5,0), (0,254)\left(0,\frac{25}{4}\right)

x2−25=0⇒x=±5x^2-25=0\Rightarrow x=\pm5. f(0)=−25−4=254f(0)=\frac{-25}{-4}=\frac{25}{4}.

טעות נפוצה: לאפס את המכנה ולקבל (±2,0)(\pm2,0) - שם הפונקציה כלל לא מוגדרת.

סעיף א(3)

תשובה:

(0,254)\left(0,\frac{25}{4}\right) מינימום

f′(x)=2x(x2−4)−(x2−25)⋅2x(x2−4)2=2x3−8x−2x3+50x(x2−4)2=42x(x2−4)2f'(x)=\frac{2x(x^2-4)-(x^2-25)\cdot2x}{(x^2-4)^2}=\frac{2x^3-8x-2x^3+50x}{(x^2-4)^2}=\frac{42x}{(x^2-4)^2}

f′=0f'=0 רק ב-x=0x=0. משמאל f′<0f'<0, מימין f′>0f'>0: מינימום ב-(0,254)\left(0,\frac{25}{4}\right).

טעות נפוצה: לפתוח את −(x2−25)⋅2x-(x^2-25)\cdot2x כ-−2x3−50x-2x^3-50x ולקבל f′=−58x(x2−4)2f'=\frac{-58x}{(x^2-4)^2} - ואז מקסימום ב-x=0x=0.

סעיף ב

תשובה:

ענף אמצעי בין ±2\pm2 עם מינימום (0,254)\left(0,\frac{25}{4}\right) ושואף ל-+∞+\infty ליד האסימפטוטות; ענפים חיצוניים שעולים מ-−∞-\infty (מימין ל-2, ובסימטריה משמאל ל-−2-2), חוצים את ציר ה-xx ב-±5\pm5 ומתקרבים ל-y=1y=1 מלמטה

הפונקציה זוגית, והגרף סימטרי לציר ה-yy.

בין −2-2 ל-2: יורד מ-+∞+\infty עד (0,254)\left(0,\frac{25}{4}\right) ועולה ל-+∞+\infty.

מימין ל-2: מתחיל ב-−∞-\infty, עולה, חוצה את ציר ה-xx ב-5 ומתקרב ל-y=1y=1 מלמטה (למשל f(6)=1132<1f(6)=\frac{11}{32}<1).

טעות נפוצה: לחבר את הענף האמצעי לענפים החיצוניים מעל האסימפטוטות - הפונקציה לא מוגדרת ב-x=±2x=\pm2, והגרף נקטע שם.

סעיף ג(1)

תשובה:

f>0f>0: x<−5x<-5, −2<x<2-2<x<2, x>5x>5; f<0f<0: −5<x<−2-5<x<-2, 2<x<52<x<5

הסימן של מנה נקבע לפי הסימנים של המונה והמכנה. נקודות החלוקה: ±5\pm5 (המונה) ו-±2\pm2 (המכנה).

∣x∣<2|x|<2: מונה שלילי, מכנה שלילי - חיובית. 2<∣x∣<52<|x|<5: מונה שלילי, מכנה חיובי - שלילית. ∣x∣>5|x|>5: שניהם חיוביים - חיובית.

טעות נפוצה: לבדוק רק את המונה ולכתוב f>0f>0 רק עבור ∣x∣>5|x|>5 - ולהחמיץ את התחום −2<x<2-2<x<2, שבו גם המכנה שלילי.

סעיף ג(2)

תשובה:

x=5x=5 מינימום, x=−5x=-5 מקסימום

ל-gg יש קיצון היכן ש-g′=fg'=f מתאפסת ומחליפה סימן: x=±5x=\pm5.

ב-x=5x=5: ff עוברת משלילית לחיובית - gg יורדת ואחר כך עולה: מינימום.

ב-x=−5x=-5: ff עוברת מחיובית לשלילית - מקסימום.

טעות נפוצה: להפוך את כלל הסיווג ולענות x=5x=5 מקסימום ו-x=−5x=-5 מינימום. כש-g′g' עוברת ממינוס לפלוס, gg יורדת ואחר כך עולה - זה מינימום.

שאלה 7 · חקירת פונקציית שורש: קיצון קצה, גרף הנגזרת ושטח

נתונה הפונקציה: f(x)=x−4xf(x)=x-4\sqrt{x}.

בסוף השאלה מופיעים שני גרפים I-II:

גרף I
גרף II
א.

מצאו את תחום ההגדרה של הפונקציה f(x)f(x).

ב(1).

הראו כי f′(x)=1−2xf'(x)=1-\frac{2}{\sqrt x}.

ב(2).

מצאו את שיעורי נקודות הקיצון של f(x)f(x) (כולל נקודת קצה), וקבעו את סוגן.

ג.

מצאו את שיעורי נקודות החיתוך של גרף הפונקציה עם הצירים.

ד.

סרטטו סקיצה של גרף הפונקציה f(x)f(x).

ה.

אחד מן הגרפים I-II שבסוף השאלה מתאר את גרף פונקציית הנגזרת f′(x)f'(x). קבעו איזה מהם, ונמקו.

ו.

מצאו את השטח המוגבל על ידי גרף פונקציית הנגזרת f′(x)f'(x), הישר x=16x=16 וציר ה-xx.

◂ פתרון מלא לשאלה 7

סעיף א

תשובה:

x≥0x\geq0

הביטוי בתוך השורש אי-שלילי: x≥0x\ge0.

טעות נפוצה: לענות x>0x>0 - שורש של 0 מוגדר (0=0\sqrt0=0), ולכן x=0x=0 בתחום.

סעיף ב(1)

תשובה:

f′(x)=1−4⋅12xf'(x)=1-4\cdot\frac{1}{2\sqrt x}

(x)′=12x(\sqrt x)'=\frac{1}{2\sqrt x}, ולכן:

f′(x)=1−4⋅12x=1−2xf'(x)=1-4\cdot\frac{1}{2\sqrt x}=1-\frac{2}{\sqrt x}

טעות נפוצה: לכתוב (x)′=1x(\sqrt x)'=\frac{1}{\sqrt x} (בלי ה-2 במכנה) ולקבל f′(x)=1−4xf'(x)=1-\frac{4}{\sqrt x}.

סעיף ב(2)

תשובה:

min⁡(4,−4)\min(4,-4), max⁡(0,0)\max(0,0) - נקודת קצה

f′(x)=0 ⇒ x=2 ⇒ x=4,f(4)=4−8=−4f'(x)=0\ \Rightarrow\ \sqrt x=2\ \Rightarrow\ x=4,\quad f(4)=4-8=-4

כש-0<x<40<x<4: x<2\sqrt x<2 ולכן 2x>1\frac2{\sqrt x}>1 ו-f′<0f'<0; כש-x>4x>4: f′>0f'>0. לכן (4,−4)(4,-4) מינימום.

נקודת הקצה: f(0)=0f(0)=0, ומימינה הפונקציה יורדת - (0,0)(0,0) מקסימום (קצה).

טעות נפוצה: לקבוע שנקודת הקצה (0,0)(0,0) היא מינימום כי "היא בתחילת הגרף" - הסוג נקבע לפי הכיוון שהפונקציה הולכת אליו מהנקודה: היא יורדת, ולכן זו נקודת מקסימום.

סעיף ג

תשובה:

(0,0)(0,0), (16,0)(16,0)

f(0)=0f(0)=0: הגרף עובר בראשית.

x−4x=0 ⇒ x(x−4)=0 ⇒ x=0x-4\sqrt x=0\ \Rightarrow\ \sqrt x(\sqrt x-4)=0\ \Rightarrow\ \sqrt x=0 או x=4\sqrt x=4, כלומר x=0x=0 או x=16x=16.

טעות נפוצה: לכתוב x=4xx=4\sqrt x, להעלות בריבוע x2=16xx^2=16x ולחלק ב-xx - כך הולך לאיבוד הפתרון x=0x=0 ונשאר רק (16,0)(16,0).

סעיף ד

תשובה:

הגרף מתחיל בראשית (0,0)(0,0), יורד למינימום (4,−4)(4,-4), ועולה דרך (16,0)(16,0) בלי הגבלה

מסמנים את (0,0)(0,0), (4,−4)(4,-4), (16,0)(16,0). משמאל ל-0 אין גרף.

מהראשית הגרף יורד עד (4,−4)(4,-4), עולה, חותך את ציר ה-xx ב-16 וממשיך לעלות.

טעות נפוצה: לסרטט את הגרף גם ל-x<0x<0, כאילו הוא ממשיך מעבר לראשית.

סעיף ה

תשובה:

גרף II

ff יורדת ב-0<x<40<x<4 ועולה ב-x>4x>4, ולכן f′f' שלילית משמאל ל-4 וחיובית מימין.

גם f′(x)=1−2x→−∞f'(x)=1-\frac2{\sqrt x}\to-\infty כש-x→0+x\to0^+, ו-f′→1f'\to1 כש-x→∞x\to\infty.

גרף II עולה מ-−∞-\infty, חותך את ציר ה-xx ומתקרב לאסימפטוטה חיובית - זה f′f'.

טעות נפוצה: לבחור בגרף I, שהוא חיובי בהתחלה - זו נגזרת של פונקציה שעולה ואז יורדת.

סעיף ו

תשובה:

4

f′f' חותכת את ציר ה-xx ב-x=4x=4, ובין 4 ל-16 היא חיובית.

S=∫416f′(x) dx=f(16)−f(4)=0−(−4)=4S=\int_4^{16}f'(x)\,dx=f(16)-f(4)=0-(-4)=4

טעות נפוצה: להתחיל את האינטגרל ב-x=0x=0 ולקבל f(16)−f(0)=0f(16)-f(0)=0 - בין 0 ל-4 הגרף מתחת לציר, וזה לא השטח המבוקש.

שאלה 8 · בעיית קיצון: משולש מתחת לגרף - עם הכוונה

נתון גרף הפונקציה f(x)=2−8xf(x)=2-\frac8x בתחום x>0x>0. הגרף חותך את ציר ה-xx בנקודה AA. מן הנקודה B(16,0)B(16,0) מעבירים אנך לציר ה-xx.

CC היא נקודה על הגרף ששיעור ה-xx שלה tt, 4<t<164<t<16. מ-CC מעבירים ישר המקביל לציר ה-xx, והוא חותך את האנך בנקודה DD (ראו סרטוט).

ABCD
א.

מצאו את שיעורי הנקודה AA, והביעו באמצעות tt את שיעורי הנקודות CC ו-DD.

ב.

הראו כי שטח המשולש ACDACD הוא S(t)=20−t−64tS(t)=20-t-\frac{64}{t}.

ג.

מצאו את tt שבעבורו שטח המשולש מקסימלי, ואת השטח המקסימלי.

ד.

האם ייתכן ששטח המשולש ACDACD שווה ל-5? נמקו.

◂ פתרון מלא לשאלה 8

סעיף א

תשובה:

A(4,0)A(4,0), C(t,2−8t)C\left(t,2-\frac8t\right), D(16,2−8t)D\left(16,2-\frac8t\right)

2−8x=02-\frac8x=0, x=4x=4: A(4,0)A(4,0).

C(t,2−8t)C\left(t,2-\frac8t\right), D(16,2−8t)D\left(16,2-\frac8t\right).

טעות נפוצה: לפתור 8x=2\frac8x=2 כ-x=28x=\frac28 ולקבל A(14,0)A\left(\frac14,0\right).

סעיף ב

תשובה:

S=12(16−t)(2−8t)S=\frac12(16-t)\left(2-\frac8t\right)

הבסיס CD=16−tCD=16-t, והגובה מ-AA אל CDCD הוא שיעור ה-yy של CC, 2−8t2-\frac8t:

S(t)=12(16−t)(2−8t)=12(32−128t−2t+8)=20−t−64tS(t)=\frac12(16-t)\left(2-\frac8t\right)=\frac12\left(32-\frac{128}t-2t+8\right)=20-t-\frac{64}t

טעות נפוצה: לקחת כבסיס את AB=12AB=12 ולקבל S=6(2−8t)=12−48tS=6\left(2-\frac8t\right)=12-\frac{48}t.

סעיף ג

תשובה:

t=8t=8, S=4S=4

S′(t)=−1+64t2=0⇒t2=64⇒t=8S'(t)=-1+\frac{64}{t^2}=0\quad\Rightarrow\quad t^2=64\quad\Rightarrow\quad t=8

S′>0S'>0 עבור 4<t<84<t<8 ו-S′<0S'<0 עבור 8<t<168<t<16 - מקסימום.

S(8)=20−8−8=4S(8)=20-8-8=4.

טעות נפוצה: לגזור את −64t-\frac{64}t כ-−64t2-\frac{64}{t^2}. אז S′=−1−64t2<0S'=-1-\frac{64}{t^2}<0 תמיד, ומסיקים בטעות שאין מקסימום.

סעיף ד

תשובה:

לא

השטח המקסימלי הוא 4 (סעיף ג), ו-5>45>4, ולכן לא ייתכן.

טעות נפוצה: לענות "כן" כי "השטח משתנה ברציפות" - בלי להשוות למקסימום.

כל האתר במבט אחד

קיצורי דרך לכל הכלים, הבגרויות והקורסים

GuyAI הוא המורה הפרטי המתקדם בישראל, המבוסס על מודלי הבינה המלאכותית החזקים בעולם בשילוב הידע הפדגוגי של GOOL. המערכת מספקת פתרונות לכל המקצועות ולכל הרמות - מיסודי ועד אקדמיה, וממתמטיקה ועד היסטוריה.