דילוג לתוכן המרכזי

מתכונת במתמטיקה 472 - מתכונת 9 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 וסדרה הנדסית אין-סופית: סכום כל האיברים וסכום תת-סדרה

נתונה סדרה חשבונית A, ובה 40 איברים: a1,a2,a3,…a_1,a_2,a_3,\dots. נתון: a4=14a_4=14, a10=32a_{10}=32.

א.

מצאו את הפרש הסדרה ואת a1a_1.

ב.

מצאו את האיבר האחרון בסדרה A.

ג.

נתונה סדרה הנדסית אין-סופית B שאיבריה הם: b1,b2,b3,…b_1,b_2,b_3,\dots. נתון: b1=a6b_1=a_6, b3=a1b_3=a_1.

מצאו את המנה של הסדרה B (מצאו את שתי האפשרויות).

ד.

נתון כי המנה של הסדרה B שלילית.

(1)

מצאו את סכום כל האיברים בסדרה B.

(2)

האיברים הנמצאים במקומות הזוגיים בסדרה B (b2,b4,b6,…b_2,b_4,b_6,\dots) יוצרים סדרה הנדסית. מצאו את האיבר הראשון ואת המנה של סדרה זו, וחשבו את סכום האיברים הנמצאים במקומות הזוגיים בסדרה B.

◂ פתרון מלא לשאלה 1

סעיף א

תשובה:

d=3d=3, a1=5a_1=5

כותבים את שני האיברים הנתונים בעזרת a1a_1 ו-dd:

a4=a1+3d=14,a10=a1+9d=32a_4=a_1+3d=14,\qquad a_{10}=a_1+9d=32

מחסירים את המשוואה הראשונה מהשנייה: 6d=186d=18, כלומר d=3d=3.

מציבים: a1=14−3⋅3=5a_1=14-3\cdot3=5.

טעות נפוצה: לחלק את 32−14=1832-14=18 ב-10 (מספר המקום של האיבר) במקום ב-6 - בין a4a_4 ל-a10a_{10} יש 6 הפרשים.

סעיף ב

תשובה:

a40=122a_{40}=122

בסדרה יש 40 איברים, ולכן האיבר האחרון הוא a40a_{40}:

a40=a1+39d=5+39⋅3=122a_{40}=a_1+39d=5+39\cdot3=122

טעות נפוצה: לחשב a1+40d=125a_1+40d=125 - מהאיבר הראשון לאיבר ה-40 יש 39 הפרשים.

סעיף ג

תשובה:

q=12q=\frac12 או q=−12q=-\frac12

a6=a1+5d=5+15=20a_6=a_1+5d=5+15=20, ולכן b1=20b_1=20 ו-b3=a1=5b_3=a_1=5.

בסדרה הנדסית b3=b1q2b_3=b_1q^2:

20q2=5⇒q2=14⇒q=±1220q^2=5\quad\Rightarrow\quad q^2=\frac14\quad\Rightarrow\quad q=\pm\frac12

טעות נפוצה: לכתוב רק q=12q=\frac12. למשוואה q2=14q^2=\frac14 יש שני פתרונות, ושניהם נותנים סדרה הנדסית שמתאימה לנתונים.

סעיף ד(1)

תשובה:

403≈13.33\frac{40}{3}\approx13.33

המנה השלילית היא q=−12q=-\frac12. ∣q∣<1|q|<1, ולכן לסדרה סכום אין-סופי:

S=b11−q=201−(−12)=2032=403≈13.33S=\frac{b_1}{1-q}=\frac{20}{1-\left(-\frac12\right)}=\frac{20}{\frac32}=\frac{40}{3}\approx13.33

טעות נפוצה: לכתוב במכנה 1−121-\frac12 ולקבל 40. כשהמנה שלילית, 1−q=1+121-q=1+\frac12.

סעיף ד(2)

תשובה:

איבר ראשון −10-10, מנה 14\frac14, סכום −403≈−13.33-\frac{40}{3}\approx-13.33

האיבר הראשון של תת-הסדרה הוא b2=b1q=20⋅(−12)=−10b_2=b_1q=20\cdot\left(-\frac12\right)=-10.

מאיבר במקום זוגי לאיבר הזוגי הבא (b2→b4b_2\to b_4) עוברים שני צעדים בסדרה B, ולכן המנה היא q2=14q^2=\frac14.

14<1\frac14<1, ולכן:

S=−101−14=−1034=−403≈−13.33S=\frac{-10}{1-\frac14}=\frac{-10}{\frac34}=-\frac{40}{3}\approx-13.33

(בדיקה: סכום האיברים במקומות האי-זוגיים הוא 203/4=803\frac{20}{3/4}=\frac{80}{3}, ויחד 803−403=403\frac{80}{3}-\frac{40}{3}=\frac{40}{3} - כמו בסעיף ד(1).)

טעות נפוצה: לקחת את b1=20b_1=20 כאיבר הראשון של תת-הסדרה. האיבר הראשון במקום זוגי הוא b2b_2.

שאלה 2 · פירמידה במערכת צירים: גובה ונפח

בפירמידה המשולשת SABOSABO הקודקודים AA ו-BB נמצאים על החלק החיובי של ציר ה-xx וציר ה-yy בהתאמה, ו-OO היא ראשית הצירים. נתון: AO=4AO=4, BO=6BO=6, ושיעורי הנקודה SS הם (2,3,4)(2,3,4). הנקודה DD היא אמצע המקצוע ABAB.

OABSDxyz
א.

רשמו את שיעורי הנקודות AA, BB ו-DD.

ב.

חשבו את אורכי המקצועות SASA, SBSB ו-SOSO. מה אפשר להסיק על הפירמידה?

ג.

הראו כי DS→⊥OA→\overrightarrow{DS}\perp\overrightarrow{OA} ו-DS→⊥OB→\overrightarrow{DS}\perp\overrightarrow{OB}, והסבירו מדוע DSDS הוא גובה הפירמידה.

ד.

חשבו את נפח הפירמידה.

ה.

חשבו את גודל הזווית SODSOD בעזרת הווקטורים OS→\overrightarrow{OS} ו-OD→\overrightarrow{OD}.

◂ פתרון מלא לשאלה 2

סעיף א

תשובה:

A(4,0,0)A(4,0,0), B(0,6,0)B(0,6,0), D(2,3,0)D(2,3,0)

AA על החלק החיובי של ציר ה-xx במרחק 4 מהראשית: A(4,0,0)A(4,0,0). באותו אופן B(0,6,0)B(0,6,0).

אמצע קטע = ממוצע השיעורים:

D=(4+02,0+62,0)=(2,3,0)D=\left(\frac{4+0}{2},\frac{0+6}{2},0\right)=(2,3,0)

טעות נפוצה: לחסר במקום לחבר ולקבל D=(2,−3,0)D=(2,-3,0) - זה חצי של BA→\overrightarrow{BA}, לא אמצע הקטע.

סעיף ב

תשובה:

SA=SB=SO=29SA=SB=SO=\sqrt{29}; הפירמידה ישרה

SA→=(2,−3,−4),∣SA→∣=4+9+16=29\overrightarrow{SA}=(2,-3,-4),\quad|\overrightarrow{SA}|=\sqrt{4+9+16}=\sqrt{29}
SB→=(−2,3,−4),∣SB→∣=29,SO→=(−2,−3,−4),∣SO→∣=29\overrightarrow{SB}=(-2,3,-4),\quad|\overrightarrow{SB}|=\sqrt{29},\qquad\overrightarrow{SO}=(-2,-3,-4),\quad|\overrightarrow{SO}|=\sqrt{29}

כל המקצועות הצדדיים שווים, ולכן הפירמידה ישרה.

טעות נפוצה: לשכוח לרבע את השיעורים השליליים ולחשב 4−9+16\sqrt{4-9+16}. בריבוע כל איבר חיובי.

סעיף ג

תשובה:

DS→=(0,0,4)\overrightarrow{DS}=(0,0,4); DS→⋅OA→=DS→⋅OB→=0\overrightarrow{DS}\cdot\overrightarrow{OA}=\overrightarrow{DS}\cdot\overrightarrow{OB}=0; DSDS מאונך לשני וקטורים לא קולינאריים במישור הבסיס, ולכן למישור

DS→=(2−2, 3−3, 4−0)=(0,0,4)\overrightarrow{DS}=(2-2,\,3-3,\,4-0)=(0,0,4)
DS→⋅OA→=(0,0,4)⋅(4,0,0)=0,DS→⋅OB→=(0,0,4)⋅(0,6,0)=0\overrightarrow{DS}\cdot\overrightarrow{OA}=(0,0,4)\cdot(4,0,0)=0,\qquad\overrightarrow{DS}\cdot\overrightarrow{OB}=(0,0,4)\cdot(0,6,0)=0

OA→\overrightarrow{OA} ו-OB→\overrightarrow{OB} אינם קולינאריים ושניהם במישור הבסיס, ולכן DSDS מאונך למישור הבסיס. DD נמצאת בבסיס, ולכן DSDS הוא גובה הפירמידה.

טעות נפוצה: לחשב DS→\overrightarrow{DS} כ-D−SD-S ולקבל (0,0,−4)(0,0,-4), ואז "אורך" −4-4. וקטור מ-DD ל-SS הוא S−DS-D, ואורך תמיד חיובי.

סעיף ד

תשובה:

V=16V=16

הבסיס ABOABO ישר-זווית ב-OO: SABO=4⋅62=12S_{ABO}=\frac{4\cdot6}{2}=12. הגובה DS=4DS=4.

V=13⋅12⋅4=16V=\frac13\cdot12\cdot4=16

טעות נפוצה: לחשב את שטח הבסיס כ-4⋅6=244\cdot6=24 (כמו מלבן) ולקבל 32.

סעיף ה

תשובה:

cos⁡∠SOD=1329\cos\angle SOD=\sqrt{\frac{13}{29}}, ∠SOD≈47.97∘\angle SOD\approx47.97^\circ

OS→=(2,3,4)\overrightarrow{OS}=(2,3,4), OD→=(2,3,0)\overrightarrow{OD}=(2,3,0).

OS→⋅OD→=4+9+0=13,∣OS→∣=29,∣OD→∣=13\overrightarrow{OS}\cdot\overrightarrow{OD}=4+9+0=13,\qquad|\overrightarrow{OS}|=\sqrt{29},\qquad|\overrightarrow{OD}|=\sqrt{13}
cos⁡∠SOD=1329⋅13=1329≈0.6695⇒∠SOD≈47.97∘\cos\angle SOD=\frac{13}{\sqrt{29}\cdot\sqrt{13}}=\sqrt{\frac{13}{29}}\approx0.6695\quad\Rightarrow\quad\angle SOD\approx47.97^\circ

טעות נפוצה: לכפול רק את השיעורים בלי לחלק במכפלת האורכים, ולחשוב שהמכפלה הסקלרית (13) היא הקוסינוס.

שאלה 3 · דעיכה רדיואקטיבית: כמות, ירידה מצטברת וזמן מחצית

כמות של חומר רדיואקטיבי קטנה בכל יום ב-4%. בתחילת ניסוי היו במעבדה 250 גרם של החומר.

א.

כמה גרם של החומר יישארו 10 ימים אחרי תחילת הניסוי?

ב.

בכמה אחוזים קטנה כמות החומר במשך 10 הימים הראשונים?

ג.

אחרי כמה ימים מתחילת הניסוי תישאר מחצית מהכמות ההתחלתית?

◂ פתרון מלא לשאלה 3

סעיף א

תשובה:

≈166.21\approx166.21 גרם

ירידה של 4% ביום: בכל יום נשארים 96%, ולכן q=0.96q=0.96.

M(10)=250⋅0.9610≈250⋅0.66483≈166.21M(10)=250\cdot0.96^{10}\approx250\cdot0.66483\approx166.21

טעות נפוצה: להפחית 10⋅4%=40%10\cdot4\%=40\% ולקבל 250⋅0.6=150250\cdot0.6=150 גרם. הירידה בכל יום מחושבת מהכמות שנשארה, ולא מהכמות ההתחלתית.

סעיף ב

תשובה:

≈33.52%\approx33.52\%

אחרי 10 ימים נשארים 0.9610≈0.664830.96^{10}\approx0.66483 מהכמות, כלומר כ-66.48%66.48\%.

הירידה: 100%−66.48%≈33.52%100\%-66.48\%\approx33.52\%.

(בדיקה עם סעיף א: 250−166.21250≈0.3352\frac{250-166.21}{250}\approx0.3352.)

טעות נפוצה: לענות 10⋅4%=40%10\cdot4\%=40\%. ירידה של 4% בכל יום מצטברת לפחות מ-40%, כי כל יום יורדים 4% מכמות קטנה יותר.

סעיף ג

תשובה:

≈16.98\approx16.98 ימים

250⋅0.96t=125⇒0.96t=0.5250\cdot0.96^t=125\quad\Rightarrow\quad0.96^t=0.5
t=ln⁡0.5ln⁡0.96≈16.98t=\frac{\ln0.5}{\ln0.96}\approx16.98

אחרי כ-16.98 ימים (במהלך היום ה-17).

טעות נפוצה: לחשב 50%4%=12.5\frac{50\%}{4\%}=12.5 ימים, כאילו בכל יום יורדת אותה כמות. בפועל הירידה היומית קטנה עם הזמן, ולכן לוקח יותר זמן.

שאלה 4 · פונקציה מעריכית לפי נגזרתה: פונקציה קדומה ושטח

הפונקציה f(x)f(x) ופונקציית הנגזרת שלה מוגדרות לכל xx. נתון: f′(x)=ex−e4−xf'(x)=e^x-e^{4-x}.

א.

מצאו את שיעור ה-xx של נקודת הקיצון של הפונקציה f(x)f(x), וקבעו את סוגה.

ב.

נתון כי הפונקציה f(x)f(x) חיובית לכל xx.

סרטטו סקיצה אפשרית של גרף הפונקציה f(x)f(x).

ג.

הראו כי f(x)=ex+e4−x+cf(x)=e^x+e^{4-x}+c, כאשר cc קבוע.

ד.

נתון: השטח המוגבל על ידי גרף הפונקציה f(x)f(x), על ידי ציר ה-xx, על ידי ציר ה-yy ועל ידי הישר x=2x=2 הוא e4+3e^4+3.

מצאו את cc.

ה.

מצאו את ערך ה-yy של נקודת הקיצון של הפונקציה f(x)f(x).

◂ פתרון מלא לשאלה 4

סעיף א

תשובה:

x=2x=2, מינימום

ex−e4−x=0⇒ex=e4−x⇒x=4−x⇒x=2e^x-e^{4-x}=0\quad\Rightarrow\quad e^x=e^{4-x}\quad\Rightarrow\quad x=4-x\quad\Rightarrow\quad x=2

סימן הנגזרת: f′(0)=1−e4<0f'(0)=1-e^4<0 ו-f′(3)=e3−e>0f'(3)=e^3-e>0. לפני 2 הנגזרת שלילית ואחרי 2 חיובית - מינימום.

טעות נפוצה: לפתור x=4−xx=4-x כ-x=4x=4 - שוכחים להעביר את xx לאגף שמאל.

סעיף ב

תשובה:

גרף בצורת U מעל ציר ה-xx, עם מינימום ב-x=2x=2

ff יורדת עד x=2x=2 ועולה אחריו, ויש לה מינימום יחיד. היא חיובית, ולכן המינימום מעל ציר ה-xx.

טעות נפוצה: לצייר את המינימום על ציר ה-xx - הפונקציה חיובית לכל xx, ולכן גם בנקודת המינימום.

סעיף ג

תשובה:

(ex+e4−x+c)′=ex−e4−x=f′(x)\left(e^x+e^{4-x}+c\right)'=e^x-e^{4-x}=f'(x)

פונקציה קדומה של f′f' היא כל פונקציה שהנגזרת שלה היא f′f'. גוזרים:

(ex+e4−x+c)′=ex+e4−x⋅(−1)+0=ex−e4−x\left(e^x+e^{4-x}+c\right)'=e^x+e^{4-x}\cdot(-1)+0=e^x-e^{4-x}

זה בדיוק f′(x)f'(x), וכל הפונקציות הקדומות נבדלות בקבוע, ולכן f(x)=ex+e4−x+cf(x)=e^x+e^{4-x}+c.

טעות נפוצה: לגזור את e4−xe^{4-x} כ-e4−xe^{4-x} בלי הכפל בנגזרת הפנימית −1-1, לקבל ex+e4−x≠f′(x)e^x+e^{4-x}\neq f'(x) ולהסיק בטעות שהטענה אינה נכונה.

סעיף ד

תשובה:

c=2c=2

ff חיובית, ולכן השטח הוא האינטגרל מ-0 עד 2:

∫02(ex+e4−x+c)dx=[ex−e4−x+cx]02=(e2−e2+2c)−(1−e4)=e4−1+2c\int_0^2\left(e^x+e^{4-x}+c\right)dx=\left[e^x-e^{4-x}+cx\right]_0^2=(e^2-e^2+2c)-(1-e^4)=e^4-1+2c
e4−1+2c=e4+3⇒c=2e^4-1+2c=e^4+3\quad\Rightarrow\quad c=2

טעות נפוצה: לכתוב את הפונקציה הקדומה של e4−xe^{4-x} כ-+e4−x+e^{4-x}, ולקבל (2e2−1−e4)+2c(2e^2-1-e^4)+2c ו-cc שגוי.

סעיף ה

תשובה:

ymin=2e2+2y_{min}=2e^2+2

f(2)=e2+e4−2+2=2e2+2≈16.78f(2)=e^2+e^{4-2}+2=2e^2+2\approx16.78

טעות נפוצה: לשכוח את c=2c=2 ולענות 2e22e^2.

שאלה 5 · חקירת הפונקציה ln x חלקי x

נתונה הפונקציה f(x)=ln⁡xxf(x)=\frac{\ln x}{x}.

א.

מצאו את תחום ההגדרה של f(x)f(x) ואת נקודת החיתוך של גרף הפונקציה עם ציר ה-xx.

ב.

הראו כי f′(x)=1−ln⁡xx2f'(x)=\frac{1-\ln x}{x^2}.

ג.

מצאו את נקודת הקיצון של f(x)f(x) וקבעו את סוגה.

ד.

מצאו את האסימפטוטה האנכית של הפונקציה, וסרטטו סקיצה של הגרף. ידוע כי עבור xx גדול מאוד הגרף מתקרב לציר ה-xx.

◂ פתרון מלא לשאלה 5

סעיף א

תשובה:

x>0x>0; (1,0)(1,0)

ln⁡x\ln x מוגדר עבור x>0x>0, והמכנה x≠0x\neq0 - כלול. התחום: x>0x>0.

ln⁡x=0⇒x=1\ln x=0\Rightarrow x=1: הנקודה (1,0)(1,0).

טעות נפוצה: לכתוב שהחיתוך הוא (0,0)(0,0), כי "המונה והמכנה מתאפסים". x=0x=0 אינו בתחום.

סעיף ב

תשובה:

כלל המנה: 1x⋅x−ln⁡xx2=1−ln⁡xx2\frac{\frac1x\cdot x-\ln x}{x^2}=\frac{1-\ln x}{x^2}

לפי כלל המנה, עם (ln⁡x)′=1x(\ln x)'=\frac1x ו-(x)′=1(x)'=1:

f′(x)=1x⋅x−ln⁡x⋅1x2=1−ln⁡xx2f'(x)=\frac{\frac1x\cdot x-\ln x\cdot1}{x^2}=\frac{1-\ln x}{x^2}

טעות נפוצה: לגזור מונה ומכנה בנפרד ולקבל 1/x1=1x\frac{1/x}{1}=\frac1x.

סעיף ג

תשובה:

מקסימום (e,1e)\left(e,\frac1e\right)

x2>0x^2>0, ולכן f′(x)=0f'(x)=0 כש-1−ln⁡x=01-\ln x=0, כלומר x=ex=e, ו-f(e)=1ef(e)=\frac1e.

עבור 0<x<e0<x<e: ln⁡x<1\ln x<1, הנגזרת חיובית - עולה. עבור x>ex>e: ln⁡x>1\ln x>1, הנגזרת שלילית - יורדת.

לכן (e,1e)\left(e,\frac1e\right) נקודת מקסימום.

טעות נפוצה: לפתור ln⁡x=1\ln x=1 ולקבל x=1x=1 (כאילו ln⁡1=1\ln1=1). ln⁡x=1\ln x=1 פירושו x=e1x=e^1.

סעיף ד

תשובה:

x=0x=0; עולה מ-−∞-\infty, חותכת ב-(1,0)(1,0), מקסימום (e,1e)\left(e,\frac1e\right), ואז יורדת אל ציר ה-xx מלמעלה

כש-x→0+x\to0^+: ln⁡x→−∞\ln x\to-\infty והמכנה →0+\to0^+, ולכן f→−∞f\to-\infty. האסימפטוטה: x=0x=0.

סקיצה: מתחילה ב-−∞-\infty צמוד לציר ה-yy, עולה, חותכת ב-(1,0)(1,0), מקסימום (e,1e)≈(2.72,0.37)\left(e,\frac1e\right)\approx(2.72,0.37), ואז יורדת ומתקרבת לציר ה-xx מלמעלה (עבור x>1x>1 הפונקציה חיובית).

טעות נפוצה: לצייר את הגרף יורד מתחת לציר ה-xx אחרי המקסימום. עבור x>1x>1 גם ln⁡x\ln x וגם xx חיוביים.

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.