דילוג לתוכן המרכזי

שאלות פתוחות: זיהוי הוכחות תקינות ומהלכים שגויים שאינם הוכחה - כיתה י"א 5 יח"ל

אוסף שאלות על זיהוי הוכחות אינדוקציה תקינות ומהלכים שגויים, לכיתה י"א, 5 יחידות. בכל שאלה מוצגת הוכחה של תלמיד - למשל טענה על סכום מספרים זוגיים שהצעד שלה עובד אבל הבסיס לא נבדק, "משפט" על מקסימום של שני מספרים שההוכחה שלו שגויה, או טענה על תשלום במטבעות של 4 ו-5 שקלים - וצריך למצוא היכן הטעות או להשלים את ההוכחה. רוב השאלות בינוניות. מתאים לדיון בכיתה ולבוחן; בוחרים את השאלות, מקבלים פתרון מלא ומייצאים ל-Word.

28 שאלותקלה: 6בינונית: 19קשה: 3

שאלה 1 · זיהוי הוכחות תקינות ומהלכים שגויים שאינם הוכחהשאלה קצרה · קלה

תלמיד הוכיח באינדוקציה כי 12+22+⋯+n2=n(n+1)(2n+1)61^2+2^2+\dots+n^2=\frac{n(n+1)(2n+1)}{6} לכל nn טבעי. בצעד האינדוקציה הוא הניח שהטענה נכונה עבור n=kn=k, ורשם את השוויון שעליו להוכיח עבור n=k+1n=k+1:

k(k+1)(2k+1)6+(k+1)2=(k+1)(k+2)(2k+3)6\frac{k(k+1)(2k+1)}{6}+(k+1)^2=\frac{(k+1)(k+2)(2k+3)}{6}

אחר כך ביצע פעולות אלגבריות על שני האגפים עד שהגיע ל-0=00=0, וקבע שהצעד הושלם.

א.

הסבירו מדוע ההגעה ל-0=00=0 אינה מוכיחה כשלעצמה את השוויון שהתלמיד רצה להוכיח.

ב.

כתבו צעד אינדוקציה תקין עבור הטענה.

שאלה 2 · זיהוי הוכחות תקינות ומהלכים שגויים שאינם הוכחהשאלה קצרה · בינונית

תלמיד ניסה להוכיח באינדוקציה שבכל סדרה חשבונית שהפרשה d≠0d\neq0 מתקיים לכל nn טבעי:

Sn=n(a1+an)2+dS_n=\frac{n(a_1+a_n)}{2}+d

כאשר SnS_n הוא סכום nn האיברים הראשונים. הוא הוכיח רק את שלב המעבר: הניח שהטענה נכונה עבור n=kn=k, והסיק ממנה שהיא נכונה עבור n=k+1n=k+1.

א.

הראו כי שלב המעבר אכן מתקיים: אם Sk=k(a1+ak)2+dS_k=\dfrac{k(a_1+a_k)}{2}+d, אז Sk+1=(k+1)(a1+ak+1)2+dS_{k+1}=\dfrac{(k+1)(a_1+a_{k+1})}{2}+d.

ב.

האם הטענה נכונה לכל nn טבעי? אם כן, השלימו את ההוכחה; אם לא, הסבירו היכן ההוכחה נכשלת ומצאו את הנוסחה הנכונה.

שאלה 3 · זיהוי הוכחות תקינות ומהלכים שגויים שאינם הוכחהשאלה קצרה · קשה

לפניכם "משפט" ו"הוכחה" באינדוקציה.

"משפט": לכל nn טבעי, אם aa ו-bb מספרים טבעיים (a,b≥1a,b\ge1) ו-max⁡(a,b)=n\max(a,b)=n, אז a=ba=b.

"הוכחה": בסיס - אם max⁡(a,b)=1\max(a,b)=1 אז a=b=1a=b=1. צעד - נניח שהטענה נכונה עבור kk, ויהיו a,ba,b טבעיים עם max⁡(a,b)=k+1\max(a,b)=k+1. אז max⁡(a−1,b−1)=k\max(a-1,b-1)=k, ולפי הנחת האינדוקציה a−1=b−1a-1=b-1, כלומר a=ba=b.

הראו בעזרת דוגמה נגדית שה"משפט" שגוי, ומצאו את הכשל ב"הוכחה". הסבירו את הכשל בעזרת הדוגמה שלכם.

שאלה 4 · שאלות קצרות מודרכות: אינדוקציה, קטע אמצעים בטרפז, , , ו-שאלה מלאה · קלה

ענו על שניים מארבעת הסעיפים א–ד שלפניכם. אם תענו על יותר משני סעיפים, ייבדקו רק שתי התשובות הראשונות שבמחברתכם.

א.

נתונות הסדרות an=na_n=n ו-bn=2nb_n=2^n (nn טבעי). נסמן: Tn=a1b1+a2b2+…+anbnT_n=a_1b_1+a_2b_2+\ldots+a_nb_n.

(1)

הראו כי Tk+1=Tk+(k+1)⋅2k+1T_{k+1}=T_k+(k+1)\cdot2^{k+1}, והוכיחו: אם בעבור kk טבעי כלשהו Tk=(k−1)⋅2k+1T_k=(k-1)\cdot2^{k+1}, אז Tk+1=k⋅2k+2T_{k+1}=k\cdot2^{k+2}.

(2)

חשבו את T1T_1 ואת T2T_2, ובדקו אם הם מקיימים את הנוסחה Tn=(n−1)⋅2n+1T_n=(n-1)\cdot2^{n+1}. האם הנוסחה נכונה לכל nn טבעי? נמקו.

(3)

מצאו מספר cc כך שהנוסחה Tn=(n−1)⋅2n+1+cT_n=(n-1)\cdot2^{n+1}+c תהיה נכונה לכל nn טבעי, והסבירו מדוע היא נכונה.

ב.

בטרפז ABCDABCD (AB∥CD)(AB\parallel CD) נתון: AB=5AB=5, DC=15DC=15. הקטע EFEF הוא קטע אמצעים (EE על ADAD, FF על BCBC), והוא חותך את האלכסונים ACAC ו-BDBD בנקודות HH ו-GG בהתאמה.

ABCDEFGH
(1)

חשבו את האורכים EFEF, EGEG, HFHF ו-GHGH.

(2)

הוכיחו כי המרובע ABHGABHG הוא מקבילית.

המשך הקטע AGAG חותך את הקטע DHDH בנקודה MM.

(3)

היעזרו במשולש DBHDBH, והוכיחו כי MM היא אמצע הקטע DHDH.

ג.

נתונה הפונקציה f(x)=x3−3x2+1f(x)=x^3-3x^2+1 בתחום 0≤x≤30\le x\le3. לפניכם הגרפים I-III, המייצגים את f(x)f(x), את f′(x)f'(x) ואת f′′(x)f''(x), לא בהכרח בסדר זה.

-0.50.51.01.52.02.53.03.5-6-4-224681012
-0.50.51.01.52.02.53.03.5-6-4-224681012
-0.50.51.01.52.02.53.03.5-6-4-224681012
(1)

מצאו את f′(x)f'(x) ואת f′′(x)f''(x), והתאימו כל אחד מהגרפים I-III לפונקציה שהוא מייצג. נמקו.

(2)

מצאו את נקודת הפיתול של f(x)f(x) ואת משוואת המשיק לגרף f(x)f(x) בנקודה זו.

(3)

חשבו את ∫01f′′(x) dx\int_0^1f''(x)\,dx בשתי דרכים: בעזרת הפונקציה הקדומה f′(x)f'(x), ובעזרת השטח שבין גרף f′′f'' לציר ה-xx.

ד.

נתונה הפונקציה f(x)=3x2+12x2−2f(x)=\frac{3x^2+1}{2x^2-2}.

(1)

מצאו את תחום ההגדרה ואת האסימפטוטות של f(x)f(x), ואת נקודת החיתוך של גרף f(x)f(x) עם ציר ה-yy.

(2)

הראו כי בנקודות החיתוך של הגרפים של f(x)f(x) ו-1f(x)\frac1{f(x)} מתקיים f(x)=1f(x)=1 או f(x)=−1f(x)=-1, ומצאו את נקודות החיתוך.

(3)

מצאו את האסימפטוטה האופקית של 1f(x)\frac1{f(x)} ואת המרחק בינה לבין האסימפטוטה האופקית של f(x)f(x).

שאלה 5 · זיהוי הוכחות תקינות ומהלכים שגויים שאינם הוכחהשאלה קצרה · בינונית

תלמיד רצה להוכיח באינדוקציה את הטענה: לכל nn טבעי, 2+4+6+⋯+2n=n2+n+22+4+6+\dots+2n=n^2+n+2. הוא הראה שאם הטענה נכונה עבור n=kn=k, היא נכונה גם עבור n=k+1n=k+1, ועל סמך זה קבע שהטענה נכונה לכל nn טבעי.

א.

הראו כי אם הטענה נכונה עבור n=kn=k, היא נכונה גם עבור n=k+1n=k+1.

ב.

האם קיים nn טבעי שעבורו הטענה נכונה? אם כן, מצאו את כל הערכים האלה; אם לא, הוכיחו זאת והסבירו מה חסר בהוכחה של התלמיד.

שאלה 6 · שאלת חובה מורחבת: צעד ובסיס עם פרמטר, זוגיות בכיוון ההפוך, הצטברות ותנאי לסדרהשאלה מלאה · קשה

ענו על שלושה מתוך ארבעת הסעיפים הבאים:

א.

לפניכם טענה:

אם ל-nn טבעי מסוים 8n+k8^n+k מתחלק ב-7 ללא שארית, אז גם 8n+1+k8^{n+1}+k מתחלק ב-7 ללא שארית (kk מספר שלם).

(1)

הוכיחו שהטענה נכונה לכל מספר שלם kk.

(2)

מצאו את כל ערכי kk בתחום 0≤k≤200\le k\le20 שעבורם 8n+k8^n+k מתחלק ב-7 לכל nn טבעי.

ב.
(1)

נתונה פונקציה ff הגזירה לכל xx, ופונקציית הנגזרת שלה f′f' זוגית. האם ff בהכרח אי-זוגית? הוכיחו או הציגו דוגמה נגדית.

(2)

נתונה פונקציה ff הגזירה לכל xx, ופונקציית הנגזרת שלה f′f' אי-זוגית. האם ff בהכרח זוגית? הוכיחו או הציגו דוגמה נגדית.

ג.

נתונה הפונקציה f(x)=(x+1)(x−1)(x−3)f(x)=(x+1)(x-1)(x-3) בתחום −1≤x≤4-1\le x\le4. נגדיר F(a)=∫−1af(x) dxF(a)=\int_{-1}^{a}f(x)\,dx, −1<a≤4-1<a\le4.

(1)

הביעו את F(a)F(a) באמצעות aa, ומצאו את כל ערכי aa בתחום שעבורם F(a)=0F(a)=0.

(2)

מצאו את הערך הגדול ביותר של F(a)F(a) בתחום −1<a≤4-1<a\le4, ואת aa שבו הוא מתקבל.

ד.

נתונה סדרה חשבונית a1,a2,…,a2n+1a_1,a_2,\dots,a_{2n+1} שהפרשה d≠0d\ne0.

(1)

מצאו את כל ערכי kk (1≤k≤2n+11\le k\le2n+1) שעבורם a1a_1, aka_k, a2n+1a_{2n+1} (בסדר הזה) הם שלושה איברים עוקבים בסדרה חשבונית.

(2)

האם ייתכן ש-a1a_1, an+1a_{n+1}, a2n+1a_{2n+1} הם גם שלושה איברים עוקבים בסדרה הנדסית? נמקו.

שאלה 7 · שאלות קצרות מודרכות: אינדוקציה, משפט הסינוסים, נגזרת של פונקציה אי-זוגית, שורש של פולינוםשאלה מלאה · קלה

ענו על שניים מארבעת הסעיפים א-ד שלפניכם. אם תענו על יותר משני סעיפים, ייבדקו רק שתי התשובות הראשונות שבמחברתכם.

א.
(1)

הוכיחו באינדוקציה מתמטית כי לכל nn טבעי מתקיים: 1⋅2+2⋅3+⋯+n(n+1)=n(n+1)(n+2)31\cdot2+2\cdot3+\dots+n(n+1)=\frac{n(n+1)(n+2)}3.

(2)

דנה טוענת כי 1⋅2+2⋅3+⋯+n(n+1)=2n21\cdot2+2\cdot3+\dots+n(n+1)=2n^2 לכל nn טבעי. היעזרו בתת-סעיף (1), ומצאו את כל הערכים של nn שבעבורם הטענה של דנה נכונה. האם הטענה נכונה לכל nn טבעי?

ב.

המשולש ABC חסום במעגל שמרכזו O ורדיוסו RR. נסמן: ∠ACB=α\angle ACB=\alpha, 0∘<α<90∘0^\circ<\alpha<90^\circ.

(1)

הראו כי ∠AOB=2α\angle AOB=2\alpha, והביעו באמצעות RR ו-α\alpha את אורך הצלע AB.

נתון: α=30∘\alpha=30^\circ.

(2)

הביעו באמצעות RR את רדיוס המעגל החוסם את משולש AOB.

ג.

נתון כי הפונקציה f(x)f(x) היא פונקציה אי-זוגית ורציפה המוגדרת לכל xx. לפונקציה f(x)f(x) יש נקודת מקסימום אחת בלבד ובה x=1x=1, ו-f(2)=0f(2)=0.

(1)

מצאו את נקודות החיתוך של גרף f(x)f(x) עם ציר ה-xx ואת שיעור ה-xx של נקודת המינימום של f(x)f(x), ורשמו את תחומי החיוביות והשליליות של f(x)f(x).

נתונה פונקציה g(x)g(x) המוגדרת לכל xx, ופונקציית הנגזרת שלה מקיימת: g′(x)=f(x)g'(x)=f(x).

(2)

מצאו את שיעורי ה-xx של נקודות הקיצון של g(x)g(x), וקבעו את סוגן.

נתון כי g(x)g(x) פונקציה זוגית, ו-g(2)=5g(2)=5.

(3)

מצאו את שיעורי נקודות המקסימום של g(x)g(x), וקבעו אם g(0)g(0) גדול מ-5 או קטן מ-5. נמקו.

ד.

נתונה הפונקציה: f(x)=(x+2)(x−1)(x−3)(x−6)f(x)=(x+2)(x-1)(x-3)(x-6).

(1)

מצאו את נקודות החיתוך של גרף f(x)f(x) עם ציר ה-xx, ואת התחומים שבהם f(x)≥0f(x)\ge0.

(2)

נתונה הפונקציה g(x)=f(x)g(x)=\sqrt{f(x)}. רשמו את תחום ההגדרה של g(x)g(x), והסבירו מדוע לגרף g(x)g(x) אין נקודת חיתוך עם ציר ה-yy.

נתון: ∫69g(x) dx=k\int_6^9g(x)\,dx=k.

(3)

הביעו באמצעות kk את ∫47g(x+2) dx\int_4^7g(x+2)\,dx, ואת ∫47[g(x+2)+2]dx\int_4^7\left[g(x+2)+2\right]dx.

שאלה 8 · זיהוי הוכחות תקינות ומהלכים שגויים שאינם הוכחהשאלה קצרה · בינונית

תלמיד רצה להוכיח שכל סכום שלם של n≥12n\ge12 שקלים אפשר לשלם במטבעות של 44 ושל 55 שקלים בלבד. הוא בדק שאפשר לשלם 1212, 1313 ו-1414 שקלים, והוכיח: אם אפשר לשלם kk שקלים, אפשר לשלם גם k+4k+4 שקלים (מוסיפים מטבע של 44 שקלים).

האם מהבדיקה ומהמעבר שהתלמיד הראה נובע שהטענה נכונה לכל n≥12n\ge12? אם לא, מצאו את הסכום הקטן ביותר שההוכחה שלו אינה מכסה, והסבירו מדוע.

שאלה 9 · שלב צעד שנכון לכל k: הבסיס קובע מתי הטענה נכונהשאלת ביניים · קשה

בשאלה זו nn הוא מספר טבעי.

א.

לפניכם טענה:

אם ל-nn טבעי מסוים 8n+k8^n+k מתחלק ב-7 ללא שארית, אז גם 8n+1+k8^{n+1}+k מתחלק ב-7 ללא שארית (kk מספר שלם).

הוכיחו שהטענה נכונה לכל מספר שלם kk.

ב.

מצאו את כל ערכי kk בתחום 0≤k≤200\le k\le20 שעבורם 8n+k8^n+k מתחלק ב-7 לכל nn טבעי.

ג.

היעזרו בסעיף א עבור k=−1k=-1, והוכיחו באינדוקציה ש-8n−18^n-1 מתחלק ב-7 ללא שארית לכל nn טבעי. הסיקו ש-8n+38^n+3 אינו מתחלק ב-7 לאף nn טבעי, אף ששלב הצעד של סעיף א נכון גם עבור k=3k=3.

שאלה 10 · שאלות קצרות מודרכות: אינדוקציה, זוויות במשולש, הסתברות גאומטרית ואסימפטוטותשאלה מלאה · קלה

שאלה זו בנויה מארבעה סעיפים א-ד שאינם תלויים זה בזה.

א.

בסדרה מתקיים: an+1=an+2n+1a_{n+1}=a_n+2n+1.

(1)

הוכיחו: אם עבור kk טבעי מסוים ak=k2+1a_k=k^2+1, אז ak+1=(k+1)2+1a_{k+1}=(k+1)^2+1.

(2)

נתון גם a1=3a_1=3. האם לכל nn טבעי מתקיים an=n2+1a_n=n^2+1? נמקו.

ב.

בדקו נכונות / אי נכונות הטענה הבאה. אם היא נכונה - הוכיחו אותה, אם לא - הציגו דוגמה נגדית.

אם זוויות α\alpha ו-β\beta של משולש מקיימות sin⁡α=sin⁡β\sin\alpha=\sin\beta, אז המשולש שווה-שוקיים.

ג.

במשחק מחשב מופיעה בכל שלב דמות במקום אקראי על גבי משטח שצורתו מקבילית ABCDABCD. אלכסוני המקבילית נפגשים בנקודה OO, כמתואר בסרטוט.

ABCDO

מהי ההסתברות שהדמות מופיעה בתוך המשולש AOBAOB?

ד.

לפניכם שלוש פונקציות:

f(x)=2x2+1x2−1;g(x)=2x+1x2−1;h(x)=2x3x2+1f(x)=\frac{2x^2+1}{x^2-1}\quad;\quad g(x)=\frac{2x+1}{x^2-1}\quad;\quad h(x)=\frac{2x^3}{x^2+1}

לאיזו מהן יש אסימפטוטה אופקית y=2y=2? נמקו את בחירתכם ופסלו את האחרות.

עוד 12 שאלות על זיהוי הוכחות תקינות ומהלכים שגויים שאינם הוכחה

השאלות המלאות במחולל המבחנים.

  1. שאלות קצרות: זווית בין חותכים, אינדוקציה, זהות פונקציות שורש ופונקציית הצטברות (שאלה מלאה · בינונית)

    שני ישרים יוצאים מהנקודה PP שמחוץ למעגל. הישר הראשון חותך את המעגל בנקודות AA ו-BB, והישר השני חותך אותו בנקודות CC ו-DD (AA בין PP…

  2. שאלת חובה מודרכת: אינדוקציה, זוגיות הנגזרת, הצטברות וסדרה חשבונית (שאלה מלאה · קלה)

    הוכיחו את הטענה.

  3. שאלות קצרות: אינדוקציה, מקבילית בטרפז, גרפים של , , ו- (שאלה מלאה · בינונית)

    הוכיחו כי: אם בעבור kk טבעי כלשהו מתקיים: Tk=(2k−1)⋅3k+1T_k=(2k-1)\cdot3^{k+1}, אז מתקיים: Tk+1=(2k+1)⋅3k+2T_{k+1}=(2k+1)\cdot3^{k+2}.

  4. האם שלב הצעד לבדו מוכיח טענת התחלקות? (שאלה קצרה · קלה)

    בשאלה זו nn הוא מספר טבעי.

  5. זיהוי הוכחות תקינות ומהלכים שגויים שאינם הוכחה (שאלה קצרה · בינונית)

    נתונה הטענה: לכל nn טבעי, המספר 4n+14^n+1 מתחלק ב-3 ללא שארית.

  6. סדרות הנדסיות אינסופיות: סדרת ההפרשים , התכנסות ומונוטוניות, יחס סכומים וסכום חלקי (שאלה מלאה · בינונית)

    נתונה סדרה הנדסית אינסופית AA, שהאיבר הכללי שלה הוא ana_n ומנתה היא qq (q≠1q\neq1). בונים סדרה חדשה BB, שהאיבר הכללי שלה הוא…

  7. שאלות קצרות: אינדוקציה, מרכז המעגל החסום, פונקציה אי-זוגית ונגזרת, שורש של פולינום (שאלה מלאה · בינונית)

    הוכיחו באינדוקציה מתמטית או בדרך אחרת כי השוויון שלפניכם מתקיים בעבור כל nn טבעי:…

  8. שאלות קצרות: אינדוקציה, זהות טריגונומטרית, הסתברות גאומטרית ואסימפטוטות (שאלה מלאה · בינונית)

    שאלה זו בנויה מארבעה סעיפים א-ד שאינם תלויים זה בזה.

  9. זיהוי הוכחות תקינות ומהלכים שגויים שאינם הוכחה (שאלה קצרה · בינונית)

    בסדרה מתקיים: an+1=an+4n+2a_{n+1}=a_n+4n+2.

  10. שאלת חובה: תקפות אינדוקציה, זוגיות הנגזרת, פונקציית הצטברות ואיברים בסדרה חשבונית (שאלה מלאה · בינונית)

    לפניכם טענה: אם ל-nn טבעי מסוים 5n+35^n+3 מתחלק ב-4 ללא שארית, אז גם 5n+1+35^{n+1}+3 מתחלק ב-4 ללא שארית. רונית אומרת: הטענה שלמעלה מספיקה כדי…

  11. זיהוי הוכחות תקינות ומהלכים שגויים שאינם הוכחה (שאלה קצרה · בינונית)

    לפניכם טענה: אם ל-nn טבעי מסוים 6n+46^n+4 מתחלק ב-5 ללא שארית, אז גם 6n+1+46^{n+1}+4 מתחלק ב-5 ללא שארית.

  12. שלב צעד תקין, בסיס שנכשל ותיקון הנוסחה (שאלת ביניים · בינונית)

    בשאלה זו nn ו-kk הם מספרים טבעיים.

שאלות מבחינות הבגרות על השיעור

השאלות המלאות, עם פתרון מלא לכל סעיף, בדף של כל בחינה.

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.