דילוג לתוכן המרכזי

מתכונת במתמטיקה 472 - מתכונת 6 בדרך לבגרות

4 יח"ל · שאלון 035472 · 5 שאלות · פתרון מלא לכל סעיף

מבחן מתכונת במבנה של שאלון 472 (4 יח"ל), בדרך לבגרות: 5 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 · סדרה חשבונית: מושבים באמפיתאטרון

באמפיתאטרון יש 15 שורות מושבים. בשורה הראשונה יש 12 מושבים, ובכל שורה יש 2 מושבים יותר מאשר בשורה שלפניה.

א.

כמה מושבים יש בשורה האחרונה?

ב.

כמה מושבים יש באמפיתאטרון סך הכול?

ג.

כמה מושבים יש סך הכול בשורות האי-זוגיות (בשורה הראשונה, השלישית, החמישית וכן הלאה)?

ד.

באמפיתאטרון אחר יש בשורה הראשונה 20 מושבים, ובכל שורה יש 4 מושבים יותר מאשר בשורה שלפניה. באמפיתאטרון זה יש 572 מושבים סך הכול.

כמה שורות יש באמפיתאטרון האחר?

◂ פתרון מלא לשאלה 1

סעיף א

תשובה:

40 מושבים

מספרי המושבים בשורות יוצרים סדרה חשבונית: a1=12a_1=12, d=2d=2. השורה האחרונה היא ה-15.

a15=a1+14d=12+14⋅2=40a_{15}=a_1+14d=12+14\cdot2=40

בשורה האחרונה יש 40 מושבים.

טעות נפוצה: לחשב 12+15⋅2=4212+15\cdot2=42. בין השורה הראשונה ל-15 יש 14 הוספות.

סעיף ב

תשובה:

390 מושבים

סכום 15 האיברים לפי הקצוות:

S15=15(a1+a15)2=15(12+40)2=15⋅26=390S_{15}=\frac{15(a_1+a_{15})}{2}=\frac{15(12+40)}{2}=15\cdot26=390

טעות נפוצה: להכפיל את מספר השורות במספר המושבים בשורה הראשונה (15⋅1215\cdot12) כאילו כל השורות שוות.

סעיף ג

תשובה:

208 מושבים

השורות האי-זוגיות הן 1, 3, ..., 15 - שמונה שורות.

בין שתי שורות אי-זוגיות סמוכות יש שני צעדים של 2, ולכן מספרי המושבים בהן יוצרים סדרה חשבונית עם הפרש 4: 12, 16, ..., 40.

S=8(12+40)2=208S=\frac{8(12+40)}{2}=208

טעות נפוצה: לחלק את הסכום הכולל ב-2 (390:2=195390:2=195). בשורות האי-זוגיות יש שורה אחת יותר, ולכן הסכום אינו חצי.

סעיף ד

תשובה:

13 שורות

מספר השורות nn לא ידוע. סכום nn האיברים הראשונים עם a1=20a_1=20, d=4d=4:

Sn=n2(2⋅20+4(n−1))=572S_n=\frac n2\left(2\cdot20+4(n-1)\right)=572
n(40+4n−4)=1144⇒4n2+36n−1144=0⇒n2+9n−286=0n(40+4n-4)=1144\quad\Rightarrow\quad4n^2+36n-1144=0\quad\Rightarrow\quad n^2+9n-286=0
(n+22)(n−13)=0(n+22)(n-13)=0

n=13n=13 או n=−22n=-22. מספר שורות טבעי, ולכן n=13n=13.

בדיקה: S13=132(40+48)=572S_{13}=\frac{13}{2}(40+48)=572.

טעות נפוצה: לשכוח לכפול ב-2 את צד ימין (572572 במקום 11441144) כשמעבירים את n2\frac n2.

שאלה 2 · וקטורים בפירמידה ריבועית: הגובה והנפח

נתונה פירמידה ישרה SABCDSABCD שבסיסה ABCDABCD הוא ריבוע. כל הפאות הצדדיות של הפירמידה הן משולשים שווי צלעות שאורך צלעם 2. הנקודה OO היא נקודת המפגש של אלכסוני הבסיס.

נסמן: AB→=u‾\overrightarrow{AB}=\underline u, AD→=v‾\overrightarrow{AD}=\underline v, AS→=w‾\overrightarrow{AS}=\underline w.

ABCDSO
א.

הסבירו מדוע u‾⋅v‾=0\underline u\cdot\underline v=0, וחשבו את u‾⋅w‾\underline u\cdot\underline w ואת v‾⋅w‾\underline v\cdot\underline w. (הזווית בין u‾\underline u ל-w‾\underline w היא הזווית SABSAB.)

ב.

הראו כי SO→=12u‾+12v‾−w‾\overrightarrow{SO}=\frac12\underline u+\frac12\underline v-\underline w.

ג.

חשבו את האורך ∣SO→∣|\overrightarrow{SO}| ואת גודל הזווית BSOBSO.

ד.

הראו כי SO→\overrightarrow{SO} מאונך ל-u‾\underline u ול-v‾\underline v, וחשבו את נפח הפירמידה.

◂ פתרון מלא לשאלה 2

סעיף א

תשובה:

u‾⋅v‾=0\underline u\cdot\underline v=0 (ריבוע), u‾⋅w‾=v‾⋅w‾=2\underline u\cdot\underline w=\underline v\cdot\underline w=2

בריבוע הצלעות הסמוכות מאונכות, ולכן u‾⊥v‾\underline u\perp\underline v והמכפלה הסקלרית שלהם 0.

הפאה SABSAB שווה צלעות, ולכן ∠SAB=60∘\angle SAB=60^\circ:

u‾⋅w‾=2⋅2⋅cos⁡60∘=2\underline u\cdot\underline w=2\cdot2\cdot\cos60^\circ=2

באותו אופן בפאה SADSAD: v‾⋅w‾=2\underline v\cdot\underline w=2.

טעות נפוצה: לחשב 2⋅2⋅sin⁡60∘=232\cdot2\cdot\sin60^\circ=2\sqrt3. במכפלה הסקלרית משתמשים בקוסינוס.

סעיף ב

תשובה:

SO→=SA→+12AC→=−w‾+12(u‾+v‾)\overrightarrow{SO}=\overrightarrow{SA}+\frac12\overrightarrow{AC}=-\underline w+\frac12(\underline u+\underline v)

האלכסונים של ריבוע חוצים זה את זה, ולכן OO אמצע ACAC.

AC→=AB→+BC→=u‾+v‾\overrightarrow{AC}=\overrightarrow{AB}+\overrightarrow{BC}=\underline u+\underline v, ולכן AO→=12u‾+12v‾\overrightarrow{AO}=\frac12\underline u+\frac12\underline v.

SO→=SA→+AO→=−w‾+12u‾+12v‾\overrightarrow{SO}=\overrightarrow{SA}+\overrightarrow{AO}=-\underline w+\frac12\underline u+\frac12\underline v

טעות נפוצה: לכתוב AO→=u‾+v‾\overrightarrow{AO}=\underline u+\underline v ולשכוח ש-OO באמצע האלכסון.

סעיף ג

תשובה:

∣SO→∣=2|\overrightarrow{SO}|=\sqrt2, ∠BSO=45∘\angle BSO=45^\circ

∣SO→∣2=14u‾2+14v‾2+w‾2+12u‾⋅v‾−u‾⋅w‾−v‾⋅w‾=1+1+4+0−2−2=2|\overrightarrow{SO}|^2=\frac14\underline u^2+\frac14\underline v^2+\underline w^2+\frac12\underline u\cdot\underline v-\underline u\cdot\underline w-\underline v\cdot\underline w=1+1+4+0-2-2=2

∣SO→∣=2|\overrightarrow{SO}|=\sqrt2.

SB→=SA→+AB→=u‾−w‾\overrightarrow{SB}=\overrightarrow{SA}+\overrightarrow{AB}=\underline u-\underline w, ו-∣SB→∣=2|\overrightarrow{SB}|=2.

SB→⋅SO→=(u‾−w‾)⋅(12u‾+12v‾−w‾)=2+0−2−1−1+4=2\overrightarrow{SB}\cdot\overrightarrow{SO}=(\underline u-\underline w)\cdot\left(\frac12\underline u+\frac12\underline v-\underline w\right)=2+0-2-1-1+4=2
cos⁡∠BSO=22⋅2=12⇒∠BSO=45∘\cos\angle BSO=\frac{2}{2\cdot\sqrt2}=\frac1{\sqrt2}\quad\Rightarrow\quad\angle BSO=45^\circ

טעות נפוצה: לשכוח את האיברים המעורבים בריבוע של SO→\overrightarrow{SO} ולקבל ∣SO→∣2=1+1+4=6|\overrightarrow{SO}|^2=1+1+4=6.

סעיף ד

תשובה:

SO→⋅u‾=SO→⋅v‾=0\overrightarrow{SO}\cdot\underline u=\overrightarrow{SO}\cdot\underline v=0; V=423≈1.886V=\frac{4\sqrt2}3\approx1.886

SO→⋅u‾=12u‾2+12u‾⋅v‾−u‾⋅w‾=2+0−2=0\overrightarrow{SO}\cdot\underline u=\frac12\underline u^2+\frac12\underline u\cdot\underline v-\underline u\cdot\underline w=2+0-2=0
SO→⋅v‾=12u‾⋅v‾+12v‾2−v‾⋅w‾=0+2−2=0\overrightarrow{SO}\cdot\underline v=\frac12\underline u\cdot\underline v+\frac12\underline v^2-\underline v\cdot\underline w=0+2-2=0

SO→\overrightarrow{SO} מאונך לשני וקטורים לא קולינאריים במישור הבסיס, ולכן הוא מאונך למישור הבסיס: SOSO הוא גובה הפירמידה.

V=13⋅SABCD⋅SO=13⋅22⋅2=423≈1.886V=\frac13\cdot S_{ABCD}\cdot SO=\frac13\cdot2^2\cdot\sqrt2=\frac{4\sqrt2}3\approx1.886

טעות נפוצה: לקחת את המקצוע הצדדי SA=2SA=2 בתור הגובה ולקבל 83\frac83. הגובה הוא הקטע המאונך לבסיס.

שאלה 3 · גדילה ודעיכה: אוכלוסייה בשתי ערים

בתחילת שנת 2010 גרו בעיר X 120,000 תושבים. מתחילת 2010 מספר התושבים בעיר X קטן ב-3% בכל שנה.

א.

בכמה תושבים קטנה העיר X בשנה הראשונה (2010-2011), ובכמה בשנה השנייה (2011-2012)? האם בכל שנה העיר קטנה באותו מספר של תושבים? הסבירו.

ב.

בתחילת שנת 2010 גרו בעיר Y 150,000 תושבים, ומספרם קטן בכל שנה באחוז קבוע. בתחילת שנת 2020 גרו בעיר Y 90,000 תושבים.

מצאו בכמה אחוזים קטן מספר התושבים בעיר Y בכל שנה.

ג.

מצאו כעבור כמה זמן מתחילת שנת 2010 גרו בעיר Y 100,000 תושבים.

ד.

מתחילת שנת 2020 מספר התושבים בעיר X גדל ב-2.5% בכל שנה.

מצאו כעבור כמה זמן מתחילת שנת 2020 גדל מספר התושבים בעיר X ב-10% ממספרם בתחילת שנת 2020.

◂ פתרון מלא לשאלה 3

סעיף א

תשובה:

בשנה הראשונה ב-3,600, בשנה השנייה ב-3,492; לא

מנה הדעיכה היא 1−0.03=0.971-0.03=0.97.

בתחילת 2011: 120,000⋅0.97=116,400120{,}000\cdot0.97=116{,}400, כלומר ירידה של 36003600.

בתחילת 2012: 116,400⋅0.97=112,908116{,}400\cdot0.97=112{,}908, כלומר ירידה של 116,400−112,908=3492116{,}400-112{,}908=3492.

הירידה קטנה משנה לשנה: בכל שנה יורדים 3% מכמות שכבר קטנה, ולכן הכמות שיורדת קטנה.

טעות נפוצה: להוריד 3,600 בכל שנה - זו ירידה בכמות קבועה (תהליך לינארי), לא באחוז קבוע.

סעיף ב

תשובה:

5%

מ-2010 עד 2020 עברו 10 שנים. עם מנה qq:

150,000⋅q10=90,000⇒q10=0.6150{,}000\cdot q^{10}=90{,}000\quad\Rightarrow\quad q^{10}=0.6
q=0.610≈0.95q=\sqrt[10]{0.6}\approx0.95

מספר התושבים בעיר Y קטן ב-5% בכל שנה.

טעות נפוצה: לחלק את הירידה הכוללת (40%) ב-10 שנים ולקבל 4% - בתהליך מעריכי אחוזים לא מתחלקים כך.

סעיף ג

תשובה:

7.9 שנים בקירוב

150,000⋅0.95t=100,000⇒0.95t=23150{,}000\cdot0.95^t=100{,}000\quad\Rightarrow\quad0.95^t=\frac23
t=log⁡23log⁡0.95≈−0.1761−0.0223≈7.9t=\frac{\log\frac23}{\log0.95}\approx\frac{-0.1761}{-0.0223}\approx7.9

כעבור כ-7.9 שנים.

טעות נפוצה: לפתור 0.95t=230.95t=\frac23, כאילו tt הוא מקדם ולא מעריך.

סעיף ד

תשובה:

3.86 שנים בקירוב

נסמן ב-MM את מספר התושבים בעיר X בתחילת 2020. מנה: 1.0251.025. גידול ב-10%: 1.1M1.1M.

M⋅1.025t=1.1M⇒1.025t=1.1M\cdot1.025^t=1.1M\quad\Rightarrow\quad1.025^t=1.1

MM מצטמצם, ולכן לא צריך את מספר התושבים ב-2020.

t=log⁡1.1log⁡1.025≈3.86t=\frac{\log1.1}{\log1.025}\approx3.86

טעות נפוצה: לחשב 102.5=4\frac{10}{2.5}=4 שנים - זה נכון רק בגידול בכמות קבועה.

שאלה 4 · חקירת הפונקציה (x−4)eˣ

נתונה הפונקציה f(x)=(x−4)exf(x)=(x-4)e^x.

א.

מצאו את תחום ההגדרה של הפונקציה ואת שיעורי נקודות החיתוך של הגרף עם הצירים.

ב.

הראו כי f′(x)=(x−3)exf'(x)=(x-3)e^x, ומצאו את שיעורי נקודת הקיצון של הפונקציה וקבעו את סוגה.

ג.

מצאו את התחום שבו f(x)f(x) חיובית, וסרטטו סקיצה של גרף הפונקציה. נתון: כאשר x→−∞x\to-\infty, f(x)→0f(x)\to0.

ד.

נתונה הפונקציה g(x)=f(x)+kg(x)=f(x)+k. מצאו את kk שעבורו גרף g(x)g(x) משיק לציר ה-xx. היעזרו בנקודת הקיצון של f(x)f(x).

◂ פתרון מלא לשאלה 4

סעיף א

תשובה:

כל xx; (4,0)(4,0), (0,−4)(0,-4)

x−4x-4 ו-exe^x מוגדרים לכל xx, ולכן התחום הוא כל xx.

ציר ה-xx: (x−4)ex=0(x-4)e^x=0, ו-ex>0e^x>0, ולכן x=4x=4. הנקודה (4,0)(4,0).

ציר ה-yy: f(0)=(0−4)⋅e0=−4f(0)=(0-4)\cdot e^0=-4. הנקודה (0,−4)(0,-4).

טעות נפוצה: לכתוב f(0)=0f(0)=0 כי "e0=0e^0=0". e0=1e^0=1, ולכן f(0)=−4f(0)=-4.

סעיף ב

תשובה:

f′(x)=ex+(x−4)ex=(x−3)exf'(x)=e^x+(x-4)e^x=(x-3)e^x; מינימום (3,−e3)(3,-e^3)

כלל המכפלה:

f′(x)=1⋅ex+(x−4)⋅ex=ex(1+x−4)=(x−3)exf'(x)=1\cdot e^x+(x-4)\cdot e^x=e^x(1+x-4)=(x-3)e^x

f′(x)=0f'(x)=0 כש-x=3x=3. עבור x<3x<3: f′<0f'<0; עבור x>3x>3: f′>0f'>0. לכן ב-x=3x=3 מינימום.

f(3)=(3−4)e3=−e3≈−20.09f(3)=(3-4)e^3=-e^3\approx-20.09

טעות נפוצה: לגזור את (x−4)ex(x-4)e^x כ-1⋅ex1\cdot e^x (כאילו נגזרת של מכפלה היא מכפלת הנגזרות) ולא להגיע לביטוי המבוקש.

סעיף ג

תשובה:

x>4x>4; יורדת עד (3,−e3)(3,-e^3), עולה אחר כך, חותכת ב-(0,−4)(0,-4) וב-(4,0)(4,0), ומשמאל מתקרבת לציר ה-xx מלמטה

ex>0e^x>0, ולכן f(x)>0  ⟺  x−4>0  ⟺  x>4f(x)>0\iff x-4>0\iff x>4.

לסקיצה: משמאל הגרף קרוב לציר ה-xx ומתחתיו (כי f<0f<0 עבור x<4x<4), יורד דרך (0,−4)(0,-4) עד המינימום (3,−e3)(3,-e^3), עולה, חוצה את ציר ה-xx ב-(4,0)(4,0) וממשיך לעלות.

טעות נפוצה: לענות x>3x>3 - תחום העלייה במקום תחום החיוביות.

סעיף ד

תשובה:

k=e3k=e^3

gg היא הזזה של ff ב-kk למעלה. נקודת המינימום של gg היא (3,−e3+k)(3,-e^3+k).

הגרף משיק לציר ה-xx כשנקודת המינימום נמצאת עליו:

−e3+k=0⇒k=e3-e^3+k=0\quad\Rightarrow\quad k=e^3

טעות נפוצה: להשוות לאפס את g(4)g(4) ולקבל k=0k=0. ב-x=4x=4 הגרף חוצה את הציר, לא משיק לו.

שאלה 5 · חקירת x(ln x-1) ומתיחה עם שיקוף

נתונה הפונקציה f(x)=x⋅(ln⁡x−1)f(x)=x\cdot(\ln x-1).

לפניכם שלושה גרפים I-III:

גרף I
גרף II
גרף III
א.

מצאו את תחום ההגדרה של f(x)f(x) ואת שיעורי נקודת החיתוך של הגרף שלה עם ציר ה-x.

ב.

הראו כי f′(x)=ln⁡xf'(x)=\ln x, ומצאו את שיעורי נקודת הקיצון של f(x)f(x). קבעו את סוגה.

ג.

קבעו איזה מן הגרפים I-III מתאר את הפונקציה f(x)f(x). נמקו את קביעתכם.

ד.

נתונה הפונקציה g(x)=a⋅f(x)g(x)=a\cdot f(x), כאשר a≠0a\ne0. הפונקציות מוגדרות באותו התחום. נתון כי שיעור ה-y של נקודת הקיצון של g(x)g(x) הוא 3.

(1)

מצאו את הערך של aa.

(2)

מהו סוג נקודת הקיצון של g(x)g(x)? נמקו.

◂ פתרון מלא לשאלה 5

סעיף א

תשובה:

תחום: x>0x>0; חיתוך: (e,0)(e,0)

ln⁡x\ln x מוגדר עבור x>0x>0, ולכן תחום ההגדרה: x>0x>0.

חיתוך עם ציר ה-x: x(ln⁡x−1)=0x(\ln x-1)=0. בתחום x≠0x\ne0, ולכן ln⁡x=1\ln x=1, כלומר x=ex=e.

נקודת החיתוך: (e,0)(e,0).

טעות נפוצה: לכתוב גם (0,0)(0,0) - x=0x=0 אינו בתחום.

סעיף ב

תשובה:

min⁡(1,−1)\min(1,-1)

נגזרת של מכפלה:

f′(x)=1⋅(ln⁡x−1)+x⋅1x=ln⁡x−1+1=ln⁡xf'(x)=1\cdot(\ln x-1)+x\cdot\frac1x=\ln x-1+1=\ln x

כנדרש.

f′(x)=0f'(x)=0: ln⁡x=0\ln x=0, כלומר x=1x=1. עבור 0<x<10<x<1, ln⁡x<0\ln x<0 (יורדת); עבור x>1x>1, ln⁡x>0\ln x>0 (עולה). לכן זו נקודת מינימום.

f(1)=1⋅(ln⁡1−1)=−1f(1)=1\cdot(\ln1-1)=-1

נקודת מינימום: (1,−1)(1,-1).

טעות נפוצה: לפתור ln⁡x=0\ln x=0 ולקבל x=0x=0 - ln⁡1=0\ln1=0, ולכן x=1x=1.

סעיף ג

תשובה:

גרף I

ל-ff יש תחום x>0x>0, מינימום שלילי ב-(1,−1)(1,-1) וחיתוך אחד עם ציר ה-x ב-x=ex=e.

•גרף II: יש לו מקסימום.

•גרף III: ממשיך גם לערכים שליליים של xx וחוצה את ציר ה-x פעמיים.

•גרף I: מתחיל בראשית, יורד למינימום שלילי, עולה וחוצה את ציר ה-x - מתאים.

טעות נפוצה: לבחור את גרף III כי גם לו יש מינימום שלילי - הוא מוגדר גם עבור x≤0x\le0.

סעיף ד(1)

תשובה:

a=−3a=-3

g′(x)=a⋅ln⁡xg'(x)=a\cdot\ln x מתאפסת גם היא ב-x=1x=1, ולכן הקיצון של gg הוא ב-x=1x=1:

g(1)=a⋅f(1)=a⋅(−1)=−ag(1)=a\cdot f(1)=a\cdot(-1)=-a
−a=3⇒a=−3-a=3\quad\Rightarrow\quad a=-3

טעות נפוצה: לכתוב a=3a=3 ולשכוח שערך הקיצון של ff שלילי.

סעיף ד(2)

תשובה:

מקסימום

g′(x)=−3ln⁡xg'(x)=-3\ln x: חיובית עבור 0<x<10<x<1 ושלילית עבור x>1x>1, ולכן gg עולה ואחר כך יורדת - נקודת מקסימום.

(גרפית: שיקוף של גרף ff ביחס לציר ה-x, ומתיחה פי 3.)

טעות נפוצה: להעתיק את הסוג מ-ff - כש-a<0a<0 סוג הקיצון מתהפך.

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.