דילוג לתוכן המרכזי

מתכונת במתמטיקה 471 - מתכונת 7 מעל רמת בגרות

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

מבחן מתכונת במבנה של שאלון 471 (4 יח"ל), מעל רמת בגרות: 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: ממוצע וסטיית תקן משני נתונים, הסתברות מותנית ומבחן נוסף

ציונים במבחן כניסה לאוניברסיטה מתפלגים נורמלית. 93.32%93.32\% מן הנבחנים קיבלו ציון נמוך מ-92, ו-15.87%15.87\% מן הנבחנים קיבלו ציון נמוך מ-72.

א.

מצאו את ממוצע הציונים ואת סטיית התקן.

ב.

הנבחנים שהציונים שלהם היו הגבוהים ביותר התקבלו לאוניברסיטה. הציון הנמוך ביותר שאיתו התקבלו הוא 82.

כמה אחוזים מן הנבחנים התקבלו לאוניברסיטה?

ג.

10.56%10.56\% מן הנבחנים, אלה שהציונים שלהם היו הגבוהים ביותר, מוגדרים מצטיינים.

בוחרים באקראי נבחן שהתקבל לאוניברסיטה. מהי ההסתברות שהוא אינו מצטיין?

ד.

גם הציונים במבחן נוסף מתפלגים נורמלית. הממוצע במבחן הנוסף הוא 74, ו-2.28%2.28\% מן הנבחנים בו קיבלו ציון גבוה מ-94. נדב ניגש לשני המבחנים. ציון התקן של נדב בשני המבחנים זהה, והציון שלו במבחן הנוסף נמוך ב-3 נקודות מן הציון שלו במבחן הכניסה.

מצאו את הציונים של נדב בשני המבחנים.

◂ פתרון מלא לשאלה 1

סעיף א

תשובה:

μ=80\mu=80, σ=8\sigma=8

Φ(1.5)=0.9332\Phi(1.5)=0.9332, ולכן ל-92 ציון תקן 1.51.5.

Φ(−1)=1−0.8413=0.1587\Phi(-1)=1-0.8413=0.1587, ולכן ל-72 ציון תקן −1-1.

92=μ+1.5σ,72=μ−σ92=\mu+1.5\sigma,\qquad 72=\mu-\sigma

מחסירים: 20=2.5σ20=2.5\sigma, ולכן σ=8\sigma=8, ו-μ=72+8=80\mu=72+8=80.

טעות נפוצה: לקחת ל-72 ציון תקן +1+1 (כי 0.84130.8413 בטבלה). אז 92=μ+1.5σ92=\mu+1.5\sigma ו-72=μ+σ72=\mu+\sigma, ומתקבל σ=40\sigma=40, μ=32\mu=32. בדיקה: לפי זה 72 מעל הממוצע ויותר ממחצית הנבחנים מתחתיו - בסתירה ל-15.87%15.87\%. מתחת ל-72 פחות ממחצית הנבחנים, ולכן ציון התקן שלו שלילי.

סעיף ב

תשובה:

40.13%40.13\%

ציון התקן של ציון הסף:

z=82−808=0.25z=\frac{82-80}{8}=0.25

מתקבלים כל מי שמעל 82:

P(X>82)=1−Φ(0.25)=1−0.5987=0.4013P(X>82)=1-\Phi(0.25)=1-0.5987=0.4013

טעות נפוצה: לענות Φ(0.25)=59.87%\Phi(0.25)=59.87\%. זה אחוז הנבחנים שמתחת לסף, כלומר אלה שלא התקבלו.

סעיף ג

תשובה:

≈0.737\approx0.737

כל המצטיינים התקבלו: 10.56%<40.13%10.56\%<40.13\%, כלומר המצטיינים הם חלק מן המתקבלים.

הנבחנים שהתקבלו ואינם מצטיינים: 0.4013−0.1056=0.29570.4013-0.1056=0.2957.

ההסתברות המותנית - החיתוך חלקי התנאי:

P(לא מצטיין∣התקבל)=0.29570.4013≈0.737P(\text{לא מצטיין}\mid\text{התקבל})=\frac{0.2957}{0.4013}\approx0.737

טעות נפוצה: לענות 0.29570.2957, כלומר ההסתברות שנבחן כלשהו התקבל ואינו מצטיין. כאן ידוע שהנבחן התקבל, ולכן מחלקים באחוז המתקבלים.

סעיף ד

תשובה:

92 במבחן הכניסה, 89 במבחן הנוסף

סטיית התקן במבחן הנוסף: מעל 94 נמצאים 2.28%2.28\%, ולכן Φ(z)=0.9772\Phi(z)=0.9772 ו-z=2z=2:

94−74σ2=2 ⇒ σ2=10\frac{94-74}{\sigma_2}=2\ \Rightarrow\ \sigma_2=10

נסמן ב-xx את הציון של נדב במבחן הכניסה; במבחן הנוסף הציון שלו x−3x-3. ציוני התקן שווים:

x−808=x−3−7410\frac{x-80}{8}=\frac{x-3-74}{10}
10x−800=8x−616 ⇒ 2x=184 ⇒ x=9210x-800=8x-616\ \Rightarrow\ 2x=184\ \Rightarrow\ x=92

במבחן הכניסה 92, ובמבחן הנוסף 89 (ציון התקן בשניהם 1.51.5).

טעות נפוצה: לכתוב את הציון במבחן הנוסף x+3x+3 במקום x−3x-3: x−808=x+3−7410\frac{x-80}{8}=\frac{x+3-74}{10}, 10x−800=8x−56810x-800=8x-568, ולקבל x=116x=116 (ו-119 במבחן הנוסף). הציון במבחן הנוסף נמוך יותר, ולכן מחסירים 3.

שאלה 2 · מתאם ורגרסיה עם פרמטר: חדרים בדירה ומשך הסיור

סוכן נדל"ן בדק את הקשר הלינארי בין מספר החדרים בדירה (המשתנה xx) ובין מספר הדקות שנמשך הסיור של לקוחות בדירה (המשתנה yy). לפניכם הנתונים של 8 דירות (tt הוא מספר חיובי, t<10t<10):

מספר החדרים (xx)משך הסיור בדקות (yy)
320−2t20-2t
320−t20-t
320
320
520
520+t20+t
520+t20+t
520+t20+t
א.

חשבו את הממוצע ואת סטיית התקן של xx, והביעו באמצעות tt את הממוצע ואת סטיית התקן של yy.

ב.

הראו כי מקדם המתאם אינו תלוי ב-tt, ומצאו אותו.

ג.

לפי ישר הרגרסיה לניבוי משך הסיור לפי מספר החדרים, הניבוי בעבור דירה של 4.5 חדרים הוא 23 דקות. מצאו את tt ואת משוואת ישר הרגרסיה.

ד.

סוכן חדש האריך ב-25% את משך הסיור בכל אחת מן הדירות, ואחר כך קיצר כל סיור ב-2 דקות.

מצאו את מקדם המתאם ואת משוואת ישר הרגרסיה לניבוי משך הסיור לפי מספר החדרים אחרי השינוי.

◂ פתרון מלא לשאלה 2

סעיף א

תשובה:

xˉ=4\bar x=4, Sx=1S_x=1, yˉ=20\bar y=20, Sy=tS_y=t

xˉ=4\bar x=4, וכל ערך של xx רחוק 1 מהממוצע, ולכן Sx=1S_x=1.

ב-yy הסטיות מ-20 מתקזזות: −2t−t+t+t+t=0-2t-t+t+t+t=0, ולכן yˉ=20\bar y=20.

הסטיות של yy מהממוצע: −2t,−t,0,0,0,t,t,t-2t,-t,0,0,0,t,t,t. סכום הריבועים: 4t2+t2+t2+t2+t2=8t24t^2+t^2+t^2+t^2+t^2=8t^2.

Sy=8t28=tS_y=\sqrt{\frac{8t^2}{8}}=t

טעות נפוצה: לשכוח להוציא שורש ולכתוב Sy=t2S_y=t^2 - זו השונות, לא סטיית התקן.

סעיף ב

תשובה:

r=0.75r=0.75 לכל tt

r=∑(xi−xˉ)(yi−yˉ)n⋅Sx⋅Syr=\frac{\sum(x_i-\bar x)(y_i-\bar y)}{n\cdot S_x\cdot S_y}

בדירות של 3 חדרים x−xˉ=−1x-\bar x=-1, והסטיות של yy הן −2t,−t,0,0-2t,-t,0,0: סכום המכפלות 2t+t=3t2t+t=3t.

בדירות של 5 חדרים x−xˉ=1x-\bar x=1, והסטיות 0,t,t,t0,t,t,t: סכום המכפלות 3t3t.

r=6t8⋅1⋅t=0.75r=\frac{6t}{8\cdot1\cdot t}=0.75

tt מצטמצם, ולכן r=0.75r=0.75 לכל ערך של tt.

טעות נפוצה: לשכוח את n=8n=8 במכנה ולקבל r=6tt=6r=\frac{6t}{t}=6 - מקדם מתאם תמיד בין −1-1 ל-1.

סעיף ג

תשובה:

t=8t=8, y=6x−4y=6x-4

השיפוע: m=r⋅SySx=0.75⋅t1=0.75tm=r\cdot\frac{S_y}{S_x}=0.75\cdot\frac{t}{1}=0.75t.

הישר עובר בנקודת הממוצעים (4,20)(4,20): y=20+0.75t(x−4)y=20+0.75t(x-4).

מציבים את הניבוי הנתון:

23=20+0.75t⋅0.5⇒0.375t=3⇒t=823=20+0.75t\cdot0.5\quad\Rightarrow\quad0.375t=3\quad\Rightarrow\quad t=8
y=20+6(x−4)=6x−4y=20+6(x-4)=6x-4

טעות נפוצה: להציב 4.5 במקום המרחק מהממוצע: 20+0.75t⋅4.5=2320+0.75t\cdot4.5=23, ולקבל t=89t=\frac89.

סעיף ד

תשובה:

r=0.75r=0.75, y=7.5x−7y=7.5x-7

כל ערך חדש הוא y′=1.25y−2y'=1.25y-2.

מקדם המתאם לא משתנה בהכפלה בקבוע חיובי ובהחסרת קבוע: r=0.75r=0.75.

הממוצע עובר את אותה טרנספורמציה: yˉ′=1.25⋅20−2=23\bar y'=1.25\cdot20-2=23.

סטיית התקן מושפעת רק מההכפלה: Sy′=1.25⋅8=10S_{y'}=1.25\cdot8=10 (עם t=8t=8, Sy=8S_y=8).

m′=0.75⋅101=7.5,y=23+7.5(x−4)=7.5x−7m'=0.75\cdot\frac{10}{1}=7.5,\qquad y=23+7.5(x-4)=7.5x-7

(בדיקה: 1.25(6x−4)−2=7.5x−71.25(6x-4)-2=7.5x-7 - כל ניבוי עובר את אותה טרנספורמציה.)

טעות נפוצה: להחסיר את 2 הדקות גם מסטיית התקן, Sy′=8S_{y'}=8, ולקבל שיפוע 6 וישר y=6x−1y=6x-1.

שאלה 3 · הוצאה עם החזרה: מספר לא ידוע של כדורים אדומים

בכד יש 4 כדורים כחולים ו-nn כדורים אדומים (n≥1n\ge1). מוציאים באקראי כדור אחד מן הכד, מחזירים אותו לכד ומוציאים באקראי כדור נוסף.

א.

הביעו באמצעות nn את ההסתברות ששני הכדורים שמוציאים הם באותו הצבע.

ב.

ידוע שההסתברות להוציא שני כדורים בצבעים שונים היא 0.32. מצאו את nn.

ג.

הוכיחו כי לכל ערך של nn ההסתברות להוציא שני כדורים באותו הצבע היא לפחות 0.5. עבור איזה ערך של nn היא שווה בדיוק ל-0.5?

ד.

בכד יש יותר כדורים אדומים מכחולים, וההסתברות לצבעים שונים היא 0.32 כמו בסעיף ב. מוסיפים לכד kk כדורים ירוקים. לאחר ההוספה ההסתברות להוציא (באותה דרך, עם החזרה) לפחות כדור ירוק אחד היא 0.36. מצאו את kk.

◂ פתרון מלא לשאלה 3

סעיף א

תשובה:

16+n2(n+4)2\frac{16+n^2}{(n+4)^2}

בכל הוצאה: כחול 4n+4\frac{4}{n+4}, אדום nn+4\frac{n}{n+4}. "אותו צבע" = שני כחולים או שני אדומים:

P=(4n+4)2+(nn+4)2=16+n2(n+4)2P=\left(\frac{4}{n+4}\right)^2+\left(\frac{n}{n+4}\right)^2=\frac{16+n^2}{(n+4)^2}

טעות נפוצה: לכתוב את המכנה n2+16n^2+16 במקום (n+4)2(n+4)^2 (פתיחת סוגריים בלי האיבר האמצעי), ולקבל שההסתברות היא 1 לכל nn - כאילו אי אפשר לקבל שני צבעים שונים.

סעיף ב

תשובה:

n=1n=1 או n=16n=16

"צבעים שונים" - כחול ואחריו אדום או אדום ואחריו כחול:

2⋅4n+4⋅nn+4=8n(n+4)2=0.322\cdot\frac{4}{n+4}\cdot\frac{n}{n+4}=\frac{8n}{(n+4)^2}=0.32
8n=0.32(n2+8n+16)⇒0.32n2−5.44n+5.12=0⇒n2−17n+16=08n=0.32(n^2+8n+16)\quad\Rightarrow\quad0.32n^2-5.44n+5.12=0\quad\Rightarrow\quad n^2-17n+16=0
(n−1)(n−16)=0⇒n=1 או n=16(n-1)(n-16)=0\quad\Rightarrow\quad n=1\ \text{או}\ n=16

שני הפתרונות שלמים וחיוביים, ולכן שתי האפשרויות תקפות (בדיקה: 825=0.32\frac{8}{25}=0.32 ו-128400=0.32\frac{128}{400}=0.32).

טעות נפוצה: לשכוח את הכפל ב-2 (שני סדרים), לפתור 4n(n+4)2=0.32\frac{4n}{(n+4)^2}=0.32, כלומר n2−4.5n+16=0n^2-4.5n+16=0, ולקבל "אין פתרון" (הדיסקרימיננטה שלילית).

סעיף ג

תשובה:

n=4n=4

צריך להראות ש-16+n2(n+4)2≥12\frac{16+n^2}{(n+4)^2}\ge\frac12. המכנה חיובי, ולכן אפשר לכפול בו:

2(16+n2)≥(n+4)2  ⟺  32+2n2≥n2+8n+16  ⟺  n2−8n+16≥0  ⟺  (n−4)2≥02(16+n^2)\ge(n+4)^2\iff32+2n^2\ge n^2+8n+16\iff n^2-8n+16\ge0\iff(n-4)^2\ge0

הטענה האחרונה נכונה לכל nn, ולכן ההסתברות לאותו צבע היא תמיד לפחות 0.5.

שוויון מתקיים רק כאשר (n−4)2=0(n-4)^2=0, כלומר n=4n=4 - כשיש בכד מספר שווה של כדורים מכל צבע.

טעות נפוצה: לבדוק רק את שני הערכים מסעיף ב (n=1n=1 ו-n=16n=16, שבהם ההסתברות 0.68) ולהסיק מהם על כל nn; בדיקה של מקרים אינה הוכחה, והיא גם לא מגלה את מקרה השוויון n=4n=4.

סעיף ד

תשובה:

k=5k=5

לפי סעיף ב, יותר אדומים מכחולים פירושו n=16n=16, ולכן לפני ההוספה יש בכד 20 כדורים. אחרי ההוספה יש 20+k20+k כדורים, ומהם 20 אינם ירוקים.

1−(2020+k)2=0.36⇒(2020+k)2=0.64⇒2020+k=0.81-\left(\frac{20}{20+k}\right)^2=0.36\quad\Rightarrow\quad\left(\frac{20}{20+k}\right)^2=0.64\quad\Rightarrow\quad\frac{20}{20+k}=0.8
20+k=25⇒k=520+k=25\quad\Rightarrow\quad k=5

טעות נפוצה: לבלבל "לפחות ירוק אחד" עם "שני ירוקים" ולפתור (k20+k)2=0.36\left(\frac{k}{20+k}\right)^2=0.36, כלומר k=30k=30.

שאלה 4 · מעגל דרך ראשית הצירים: זוויות היקפיות, קוטר ומשוואת מעגל

בסרטוט שלפניכם מתואר מעגל, העובר דרך הנקודות: AA, CC ו-OO. OO היא ראשית הצירים.

המעגל חותך את החלק החיובי של ציר ה-xx בנקודה AA. הנקודה BB נמצאת מחוץ למעגל, על החלק החיובי של ציר ה-xx. הקטע CBCB חותך את המעגל בנקודה EE (ראו סרטוט).

נתון: ∠EOB=∠EBO\angle EOB=\angle EBO.

OACBE
א.

הוכיחו: AC=ABAC=AB.

ב.

נתון: A(5,0)A(5,0), C(0,12)C(0,12).

מצאו את שיעורי הנקודה BB.

ג.
(1)

הוכיחו כי ACAC הוא קוטר במעגל.

(2)

מצאו את משוואת המעגל.

ד.

נתון כי שיעור ה-yy של הנקודה EE הוא 6.

פי כמה גדול שטח המשולש COBCOB משטח המשולש AEBAEB?

ה.

חשבו את גודל הזווית EOBEOB.

◂ פתרון מלא לשאלה 4

סעיף א

תשובה:

∠ACB=∠ABC\angle ACB=\angle ABC ולכן AC=ABAC=AB

∠EOA\angle EOA ו-∠ECA\angle ECA הן זוויות היקפיות שנשענות על אותה קשת EAEA, ולכן הן שוות.

AA נמצאת על הקרן OBOB, ולכן ∠EOA=∠EOB\angle EOA=\angle EOB. EE נמצאת על הקטע CBCB, ולכן ∠ECA=∠BCA\angle ECA=\angle BCA ו-∠EBO=∠CBA\angle EBO=\angle CBA.

∠BCA=∠ECA=∠EOA=∠EOB=∠EBO=∠CBA\angle BCA=\angle ECA=\angle EOA=\angle EOB=\angle EBO=\angle CBA

במשולש ACBACB שתי זוויות שוות (∠ACB=∠ABC\angle ACB=\angle ABC), ולכן הצלעות שמולן שוות: מול ∠ABC\angle ABC נמצאת ACAC ומול ∠ACB\angle ACB נמצאת ABAB. לכן AC=ABAC=AB.

טעות נפוצה: להסיק מהשוויון ∠ACB=∠ABC\angle ACB=\angle ABC ש-AC=BCAC=BC. הזוויות השוות נמצאות ב-CC וב-BB, ולכן השוקיים הם הצלעות שמולן - ABAB ו-ACAC - והבסיס הוא CBCB.

סעיף ב

תשובה:

B(18,0)B(18,0)

AC=(5−0)2+(0−12)2=169=13AC=\sqrt{(5-0)^2+(0-12)^2}=\sqrt{169}=13

לפי סעיף א AB=13AB=13, ו-BB מימין ל-AA על ציר ה-xx:

xB=5+13=18⇒B(18,0)x_B=5+13=18\quad\Rightarrow\quad B(18,0)

טעות נפוצה: למדוד את 13 מראשית הצירים ולקבל B(13,0)B(13,0).

סעיף ג(1)

תשובה:

∠COA=90∘\angle COA=90^\circ זווית היקפית, ולכן ACAC קוטר

הצירים מאונכים זה לזה, ולכן ∠COA=90∘\angle COA=90^\circ.

OO נמצאת על המעגל, ולכן ∠COA\angle COA היא זווית היקפית. זווית היקפית בת 90∘90^\circ נשענת על קוטר, ולכן ACAC הוא קוטר במעגל.

טעות נפוצה: לחשוב שהזווית הישרה ב-OO היא זווית מרכזית, ולהסיק ש-OO הוא מרכז המעגל. OO נמצאת על המעגל עצמו, ולכן הזווית ב-OO היקפית - והמרכז הוא אמצע ACAC.

סעיף ג(2)

תשובה:

(x−2.5)2+(y−6)2=42.25(x-2.5)^2+(y-6)^2=42.25

המרכז הוא אמצע הקוטר ACAC:

M=(5+02,0+122)=(2.5,6)M=\left(\frac{5+0}{2},\frac{0+12}{2}\right)=(2.5,6)

R=132=6.5R=\frac{13}{2}=6.5, ולכן R2=42.25R^2=42.25:

(x−2.5)2+(y−6)2=42.25(x-2.5)^2+(y-6)^2=42.25

טעות נפוצה: להציב את הקוטר 13 כרדיוס ולכתוב (x−2.5)2+(y−6)2=169(x-2.5)^2+(y-6)^2=169.

סעיף ד

תשובה:

פי 3613≈2.77\frac{36}{13}\approx2.77

משוואת CBCB דרך C(0,12)C(0,12) ו-B(18,0)B(18,0): m=0−1218=−23m=\frac{0-12}{18}=-\frac23, ולכן y=−23x+12y=-\frac23x+12.

מציבים y=6y=6: 6=−23x+126=-\frac23x+12, ומכאן x=9x=9, כלומר E(9,6)E(9,6).

SCOBS_{COB}: בסיס OB=18OB=18 וגובה OC=12OC=12:

SCOB=18⋅122=108S_{COB}=\frac{18\cdot12}{2}=108

SAEBS_{AEB}: בסיס AB=13AB=13 על ציר ה-xx, והגובה הוא שיעור ה-yy של EE, 6:

SAEB=13⋅62=39S_{AEB}=\frac{13\cdot6}{2}=39
SCOBSAEB=10839=3613≈2.77\frac{S_{COB}}{S_{AEB}}=\frac{108}{39}=\frac{36}{13}\approx2.77

טעות נפוצה: לקחת במשולש AEBAEB את OB=18OB=18 כבסיס, SAEB=18⋅62=54S_{AEB}=\frac{18\cdot6}{2}=54, ולקבל פי 2. הבסיס של AEBAEB הוא ABAB, מ-AA ולא מהראשית.

סעיף ה

תשובה:

∠EOB≈33.69∘\angle EOB\approx33.69^\circ

mOE=6−09−0=23m_{OE}=\frac{6-0}{9-0}=\frac23
tan⁡∠EOB=23⇒∠EOB≈33.69∘\tan\angle EOB=\frac23\quad\Rightarrow\quad\angle EOB\approx33.69^\circ

טעות נפוצה: להפוך את היחס, tan⁡∠EOB=96\tan\angle EOB=\frac96, ולקבל 56.31∘56.31^\circ.

שאלה 5 · משולש חסום במעגל: מזווית לקודקודים, וטרפז חסום

משולש ABCABC חסום במעגל שמרכזו M(−9,0)M(-9,0). הקודקוד C(−24,0)C(-24,0) נמצא על המעגל.

הקודקוד AA נמצא ברביע הראשון, ושיפוע הצלע CACA הוא 13\frac13. הצלע ABAB עוברת דרך ראשית הצירים OO (ראו סרטוט).

ABCMO
א.

מצאו את משוואת המעגל ואת שיעורי הקודקוד AA.

ב.

מצאו את שיעורי הקודקוד BB ואת גודל הזווית AOCAOC.

ג.

מצאו את שטח המשולש ABCABC.

ד.

הנקודה DD נמצאת על המעגל כך ש-CD∥ABCD\parallel AB (D≠CD\ne C). מצאו את שיעורי DD, וקבעו מהו סוג המרובע ABCDABCD. נמקו.

◂ פתרון מלא לשאלה 5

סעיף א

תשובה:

(x+9)2+y2=225(x+9)^2+y^2=225, A(3,9)A(3,9)

R=MC=−9−(−24)=15R=MC=-9-(-24)=15, ולכן (x+9)2+y2=225(x+9)^2+y^2=225.

הישר CACA: שיפוע 13\frac13 דרך C(−24,0)C(-24,0), כלומר y=x+243y=\frac{x+24}{3}. מציבים במשוואת המעגל:

(x+9)2+(x+24)29=225⇒10x2+210x−720=0⇒x2+21x−72=0(x+9)^2+\frac{(x+24)^2}{9}=225\quad\Rightarrow\quad10x^2+210x-720=0\quad\Rightarrow\quad x^2+21x-72=0

(x+24)(x−3)=0(x+24)(x-3)=0. x=−24x=-24 היא הנקודה CC, ולכן x=3x=3, y=273=9y=\frac{27}{3}=9: A(3,9)A(3,9).

טעות נפוצה: לכתוב את המרכז עם סימן הפוך, (x−9)2+y2=225(x-9)^2+y^2=225, ולקבל מהחיתוך עם CACA את הנקודה A≈(15.92, 13.31)A\approx(15.92,\,13.31) - שאינה על המעגל הנכון.

סעיף ב

תשובה:

B(−4.8,−14.4)B(-4.8,-14.4), ∠AOC≈108.43∘\angle AOC\approx108.43^\circ

הצלע ABAB עוברת דרך OO ו-A(3,9)A(3,9), ולכן היא על הישר y=3xy=3x:

(x+9)2+9x2=225⇒10x2+18x−144=0⇒5x2+9x−72=0⇒(x−3)(5x+24)=0(x+9)^2+9x^2=225\quad\Rightarrow\quad10x^2+18x-144=0\quad\Rightarrow\quad5x^2+9x-72=0\quad\Rightarrow\quad(x-3)(5x+24)=0

x=−4.8x=-4.8, y=−14.4y=-14.4: B(−4.8,−14.4)B(-4.8,-14.4).

זווית הנטייה של y=3xy=3x: tan⁡α=3\tan\alpha=3, α≈71.57∘\alpha\approx71.57^\circ, ולכן ∠AOC=180∘−71.57∘=108.43∘\angle AOC=180^\circ-71.57^\circ=108.43^\circ.

טעות נפוצה: לענות ∠AOC≈71.57∘\angle AOC\approx71.57^\circ - זו הזווית עם החלק החיובי של ציר ה-xx, לא עם OCOC.

סעיף ג

תשובה:

280.8

OO על ABAB, והבסיס המשותף CO=24CO=24:

SABC=24⋅92+24⋅14.42=108+172.8=280.8S_{ABC}=\frac{24\cdot9}{2}+\frac{24\cdot14.4}{2}=108+172.8=280.8

טעות נפוצה: לחשב רק את המשולש ACOACO ולקבל 108.

סעיף ד

תשובה:

D(−21,9)D(-21,9); טרפז שווה שוקיים

הישר דרך CC המקביל ל-ABAB: שיפוע 3, y=3(x+24)y=3(x+24). מציבים במשוואת המעגל:

(x+9)2+9(x+24)2=225⇒10x2+450x+5040=0⇒(x+24)(x+21)=0(x+9)^2+9(x+24)^2=225\quad\Rightarrow\quad10x^2+450x+5040=0\quad\Rightarrow\quad(x+24)(x+21)=0

x=−24x=-24 היא CC, ולכן x=−21x=-21, y=9y=9: D(−21,9)D(-21,9).

AB∥CDAB\parallel CD ו-AB≠CDAB\ne CD (AB=608.4≈24.67AB=\sqrt{608.4}\approx24.67, CD=90≈9.49CD=\sqrt{90}\approx9.49), ולכן ABCDABCD טרפז (הבסיסים ABAB ו-CDCD, השוקיים BCBC ו-DADA). טרפז החסום במעגל הוא שווה שוקיים. בדיקה: DA=3−(−21)=24DA=3-(-21)=24, BC=19.22+14.42=24BC=\sqrt{19.2^2+14.4^2}=24.

טעות נפוצה: לכתוב את הישר המקביל דרך CC כ-y=3(x−24)y=3(x-24) (טעות בסימן). הישר הזה אינו חותך את המעגל, ומסיקים בטעות שאין נקודה DD כזו.

שאלה 6 · פונקציה רציונלית עם פרמטר: אסימפטוטה, קיצון ומתיחה

נתונה הפונקציה f(x)=3x2−2x+bf(x)=\frac{3}{x^2-2x}+b (bb פרמטר).

אחת האסימפטוטות של הפונקציה היא y=2y=2.

א.

מצאו את הערך של bb. נמקו.

ב.

הציבו b=2b=2.

(1)

מהו תחום ההגדרה של הפונקציה?

(2)

מצאו את השיעורים של נקודת הקיצון של הפונקציה וקבעו את סוגה.

(3)

סרטטו סקיצה של גרף הפונקציה f(x)f(x).

ג.

מהם השיעורים של נקודת הקיצון של הפונקציה g(x)=4f(x)g(x)=4f(x)? אפשר לנמק בלי חקירה נוספת.

◂ פתרון מלא לשאלה 6

סעיף א

תשובה:

b=2b=2

המכנה x2−2x=x(x−2)x^2-2x=x(x-2) מתאפס ב-x=0x=0 וב-x=2x=2, והמונה 3 אינו מתאפס - ולכן x=0x=0 ו-x=2x=2 אסימפטוטות אנכיות, ו-y=2y=2 היא האסימפטוטה האופקית.

מעלת המונה (0) קטנה ממעלת המכנה (2), ולכן 3x2−2x→0\frac{3}{x^2-2x}\to0 כש-x→±∞x\to\pm\infty, ו-f(x)→bf(x)\to b. לכן b=2b=2.

טעות נפוצה: לחשוב שהשבר שואף למונה 3 ("המקדם שבמונה"), לכתוב 3+b=23+b=2 ולקבל b=−1b=-1.

סעיף ב(1)

תשובה:

x≠0, x≠2x\neq0,\ x\neq2

המכנה צריך להיות שונה מ-0: x2−2x=x(x−2)≠0x^2-2x=x(x-2)\neq0, כלומר x≠0x\neq0 וגם x≠2x\neq2.

טעות נפוצה: לפסול רק את x=0x=0 (בלי לפרק את המכנה לגורמים) ולכתוב תחום x≠0x\neq0 - שוכחים את x=2x=2.

סעיף ב(2)

תשובה:

max⁡(1,−1)\max(1,-1)

גוזרים את השבר בכלל המנה (הנגזרת של המונה הקבוע 3 היא 0, והנגזרת של 2 היא 0):

f′(x)=0⋅(x2−2x)−3⋅(2x−2)(x2−2x)2=−6(x−1)(x2−2x)2f'(x)=\frac{0\cdot(x^2-2x)-3\cdot(2x-2)}{(x^2-2x)^2}=-\frac{6(x-1)}{(x^2-2x)^2}

f′(x)=0f'(x)=0 כש-x=1x=1 (בתחום). המכנה של f′f' חיובי, ולכן הסימן של f′f' הוא הסימן של −(x−1)-(x-1):

xxx<0x<00<x<10<x<1111<x<21<x<2x>2x>2
f′(x)f'(x)++++0−-−-
f(x)f(x)↗↗מקסימום↘↘
f(1)=31−2+2=−1f(1)=\frac{3}{1-2}+2=-1

נקודת מקסימום: (1,−1)(1,-1).

טעות נפוצה: להחליף את סדר האיברים במונה של כלל המנה ולקבל f′(x)=6(x−1)(x2−2x)2f'(x)=\frac{6(x-1)}{(x^2-2x)^2}; אז הסימנים הפוכים ומתקבל "מינימום ב-(1,−1)(1,-1)".

סעיף ב(3)

תשובה:

שלושה ענפים: משמאל ל-x=0x=0 הגרף עולה מ-y=2y=2 (מעליה) ל-+∞+\infty; בין 0 ל-2 הגרף עולה מ-−∞-\infty למקסימום (1,−1)(1,-1) ויורד ל-−∞-\infty; מימין ל-x=2x=2 הגרף יורד מ-+∞+\infty ומתקרב ל-y=2y=2 מלמעלה. אין חיתוך עם הצירים.

מרכזים את הנתונים: אסימפטוטות x=0x=0, x=2x=2 ו-y=2y=2; מקסימום (1,−1)(1,-1); עלייה ב-x<0x<0 וב-0<x<10<x<1, ירידה ב-1<x<21<x<2 וב-x>2x>2.

סימן השבר: x2−2x>0x^2-2x>0 כש-x<0x<0 או x>2x>2 - שם f>2f>2; ו-x2−2x<0x^2-2x<0 כש-0<x<20<x<2 - שם השבר שלילי ו-ff שואפת ל-−∞-\infty ליד שתי האסימפטוטות.

חיתוך עם ציר ה-xx: 3x2−2x=−2\frac{3}{x^2-2x}=-2, כלומר 2x2−4x+3=02x^2-4x+3=0 - דיסקרימיננטה 16−24<016-24<0, אין פתרון. אין חיתוך עם ציר ה-yy (x=0x=0 לא בתחום).

הגרף לא חוצה את y=2y=2, כי השבר 3x2−2x\frac{3}{x^2-2x} אף פעם אינו 0.

(1,-1)

טעות נפוצה: לסרטט את הענף האמצעי מעל y=2y=2, כמו שני הענפים החיצוניים - אבל ב-0<x<20<x<2 המכנה שלילי, ולכן שם f(x)<2f(x)<2 (והמקסימום שלו −1-1).

סעיף ג

תשובה:

max⁡(1,−4)\max(1,-4)

gg היא מתיחה אנכית פי 4 של ff: g′(x)=4f′(x)g'(x)=4f'(x) מתאפסת ומחליפה סימן באותו מקום ובאותו כיוון. לכן מקסימום ב-x=1x=1, ו-g(1)=4⋅(−1)=−4g(1)=4\cdot(-1)=-4.

טעות נפוצה: לבלבל בין מתיחה להזזה ולחשוב ש-g(x)=f(x)+4g(x)=f(x)+4, ולקבל מקסימום (1,3)(1,3).

שאלה 7 · פונקציית שורש עם פרמטר: ערך המקסימום ומספר הפתרונות

נתונה הפונקציה f(x)=xa−xf(x)=x\sqrt{a-x}, כאשר a>0a>0 פרמטר.

א.

הביעו באמצעות aa את תחום ההגדרה של f(x)f(x) ואת שיעורי נקודות הקיצון שלה, וקבעו את סוגן.

ב.

ערך המקסימום של f(x)f(x) הוא 54. מצאו את aa.

ג.

בעבור a=27a=27: קבעו לכל ערך של kk כמה פתרונות יש למשוואה f(x)=kf(x)=k. נמקו.

ד.

נתונה הפונקציה g(x)=f(x+p)g(x)=f(x+p), בעבור a=27a=27.

מצאו את הערך של pp שעבורו נקודת המקסימום של g(x)g(x) נמצאת על ציר ה-yy, ובעבורו מצאו את תחום ההגדרה של g(x)g(x).

◂ פתרון מלא לשאלה 7

סעיף א

תשובה:

x≤ax\le a; max⁡(2a3, 2a3a3)\max\left(\frac{2a}{3},\ \frac{2a}{3}\sqrt{\frac a3}\right), min⁡(a,0)\min(a,0)

תחום: a−x≥0a-x\ge0, כלומר x≤ax\le a.

f′(x)=a−x−x2a−x=2a−3x2a−xf'(x)=\sqrt{a-x}-\frac{x}{2\sqrt{a-x}}=\frac{2a-3x}{2\sqrt{a-x}}

f′=0f'=0 ב-x=2a3x=\frac{2a}{3} (בתחום, כי 2a3<a\frac{2a}3<a). משמאל f′>0f'>0, מימין f′<0f'<0 - מקסימום:

f(2a3)=2a3a−2a3=2a3a3f\left(\frac{2a}{3}\right)=\frac{2a}{3}\sqrt{a-\frac{2a}{3}}=\frac{2a}{3}\sqrt{\frac a3}

בקצה x=ax=a: f(a)=0f(a)=0, והפונקציה יורדת אליו - מינימום בקצה.

טעות נפוצה: לשכוח את הנגזרת הפנימית של a−x\sqrt{a-x} ולקבל f′=2a−x2a−xf'=\frac{2a-x}{2\sqrt{a-x}}, שמתאפסת ב-x=2ax=2a - מחוץ לתחום - ולהסיק שאין קיצון פנימי.

סעיף ב

תשובה:

a=27a=27

2a3a3=54\frac{2a}{3}\sqrt{\frac a3}=54

מעלים בריבוע (שני האגפים חיוביים):

4a29⋅a3=2916⇒4a327=2916⇒a3=19683⇒a=27\frac{4a^2}{9}\cdot\frac a3=2916\quad\Rightarrow\quad\frac{4a^3}{27}=2916\quad\Rightarrow\quad a^3=19683\quad\Rightarrow\quad a=27

בדיקה: 2⋅2739=18⋅3=54\frac{2\cdot27}{3}\sqrt{9}=18\cdot3=54.

טעות נפוצה: להעלות בריבוע רק את השורש: 2a3⋅a3=2916\frac{2a}{3}\cdot\frac a3=2916, a2=13122a^2=13122, a≈114.6a\approx114.6. בהעלאה בריבוע גם הגורם 2a3\frac{2a}3 מועלה בריבוע.

סעיף ג

תשובה:

k>54k>54: אין; k=54k=54: אחד; 0≤k<540\le k<54: שניים; k<0k<0: אחד

f(x)=x27−xf(x)=x\sqrt{27-x}: עולה ב-x≤18x\le18 מ-−∞-\infty (כש-x→−∞x\to-\infty גם xx שלילי גדול וגם השורש גדל) עד 54, ויורדת ב-18≤x≤2718\le x\le27 מ-54 עד f(27)=0f(27)=0.

k>54k>54: מעל המקסימום - אין פתרונות.

k=54k=54: רק בנקודת המקסימום - פתרון אחד.

0≤k<540\le k<54: פתרון אחד בענף העולה ופתרון אחד בענף היורד (שמגיע עד 0) - שניים.

k<0k<0: הענף היורד לא מגיע מתחת ל-0, הענף העולה מגיע לכל ערך שלילי - פתרון אחד.

טעות נפוצה: לחשוב שהגרף מתחיל בראשית (כמו קצה התחום) ולענות שאין פתרונות ל-k<0k<0. התחום הוא x≤27x\le27 - הגרף ממשיך שמאלה ויורד ל-−∞-\infty.

סעיף ד

תשובה:

p=18p=18; x≤9x\le9

gg מקבלת מקסימום כש-x+p=18x+p=18, כלומר ב-x=18−px=18-p.

על ציר ה-yy: 18−p=018-p=0, p=18p=18.

תחום: x+18≤27x+18\le27, כלומר x≤9x\le9.

טעות נפוצה: לחשוב ש-f(x+p)f(x+p) מזיזה ימינה ולקבל p=−18p=-18, ותחום x≤45x\le45.

שאלה 8 · בעיית קיצון: יחס בין שטח מגרש לשטח ערוגה ליד קיר

בסרטוט שלפניכם מתוארים שני אזורים בחצר של בית ספר, הצמודים לקיר של מבנה: מגרש משחקים ABCDABCD בצורת מלבן, וערוגת פרחים BEFBEF בצורת משולש ישר-זווית (∠EBF=90∘\angle EBF=90^\circ). הצלעות ABAB ו-BEBE נמצאות לאורך הקיר, והנקודה CC נמצאת על הצלע BFBF. נסמן ב-xx את אורך הצלע ADAD. נתון כי אורך הצלע BEBE הוא 10 מטרים, וכי אורך הצלע BFBF גדול ב-5 מטרים מאורך הצלע BCBC. את מגרש המשחקים הקיפו בגדר בשלוש הצלעות ADAD, DCDC ו-CBCB (לאורך הצלע ABAB יש קיר), ואורך הגדר הוא 30 מטרים.

x10ABCDEFקיר
א.
(1)

הביעו באמצעות xx את אורך הצלע DCDC.

(2)

הביעו באמצעות xx את שטח מגרש המשחקים ABCDABCD.

ב.

הביעו באמצעות xx את היחס בין שטח מגרש המשחקים ABCDABCD ובין שטח הערוגה BEFBEF.

ג.

מצאו את הערך של xx שבעבורו היחס בין שטח מגרש המשחקים ABCDABCD ובין שטח הערוגה BEFBEF הוא מקסימלי.

◂ פתרון מלא לשאלה 8

סעיף א(1)

תשובה:

DC=30−2xDC=30-2x

הגדר עוברת בשלוש צלעות: ADAD, DCDC ו-CBCB. במלבן CB=AD=xCB=AD=x:

x+DC+x=30⇒DC=30−2xx+DC+x=30\quad\Rightarrow\quad DC=30-2x

טעות נפוצה: להשתמש בנוסחת ההיקף של המלבן כולו, 2x+2⋅DC=302x+2\cdot DC=30, ולקבל DC=15−xDC=15-x. לאורך הצלע ABAB אין גדר - שם הקיר.

סעיף א(2)

תשובה:

SABCD=30x−2x2S_{ABCD}=30x-2x^2

SABCD=AD⋅DC=x(30−2x)=30x−2x2S_{ABCD}=AD\cdot DC=x(30-2x)=30x-2x^2

טעות נפוצה: לכפול ב-xx רק את האיבר הראשון, x(30−2x)=30x−2xx(30-2x)=30x-2x, ולקבל S=28xS=28x - פונקציה לינארית במקום ריבועית.

סעיף ב

תשובה:

30x−2x25x+25\frac{30x-2x^2}{5x+25}

BC=AD=xBC=AD=x, ולכן BF=x+5BF=x+5.

במשולש ישר-הזווית BEFBEF הניצבים הם BE=10BE=10 ו-BF=x+5BF=x+5:

SBEF=BE⋅BF2=10(x+5)2=5x+25S_{BEF}=\frac{BE\cdot BF}{2}=\frac{10(x+5)}{2}=5x+25
SABCDSBEF=30x−2x25x+25\frac{S_{ABCD}}{S_{BEF}}=\frac{30x-2x^2}{5x+25}

טעות נפוצה: לשכוח לחלק ב-2 בשטח המשולש, SBEF=10x+50S_{BEF}=10x+50, ולקבל יחס 30x−2x210x+50\frac{30x-2x^2}{10x+50} - קטן פי 2 מהיחס הנכון.

סעיף ג

תשובה:

x=5x=5

נסמן R(x)=30x−2x25x+25R(x)=\frac{30x-2x^2}{5x+25}. התחום: x>0x>0 ו-DC=30−2x>0DC=30-2x>0, כלומר 0<x<150<x<15.

כלל המנה:

R′(x)=(30−4x)(5x+25)−5(30x−2x2)(5x+25)2R'(x)=\frac{(30-4x)(5x+25)-5(30x-2x^2)}{(5x+25)^2}

פותחים את המונה:

150x+750−20x2−100x−150x+10x2=−10x2−100x+750=−10(x2+10x−75)=−10(x+15)(x−5)150x+750-20x^2-100x-150x+10x^2=-10x^2-100x+750=-10(x^2+10x-75)=-10(x+15)(x-5)

R′(x)=0R'(x)=0: x=5x=5 או x=−15x=-15; רק x=5x=5 בתחום.

המכנה חיובי תמיד. עבור 0<x<50<x<5 המונה חיובי, ו-RR עולה. עבור 5<x<155<x<15 המונה שלילי, ו-RR יורדת. לכן ב-x=5x=5 יש מקסימום.

(היחס המקסימלי: R(5)=10050=2R(5)=\frac{100}{50}=2.)

טעות נפוצה: לכתוב במונה של כלל המנה חיבור במקום חיסור: (30−4x)(5x+25)+5(30x−2x2)=−30x2+200x+750(30-4x)(5x+25)+5(30x-2x^2)=-30x^2+200x+750. מאפסים ומקבלים x=10+5133≈9.34x=\frac{10+5\sqrt{13}}{3}\approx9.34.

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.