חורף תשע"א 2011

‫מתמטיקה‪ ,‬חורף תשע"א‪ ,‬שאלון ‪ – 35004‬פתרונות מלאים‬
‫‪1‬‬
‫על צלע הריבוע ‪ ABCD‬בנו משולש חד‪-‬זווית ‪. ABE‬‬
‫דרך הקדקוד ‪ D‬העבירו ישר המקביל ל‪AE -‬‬
‫וחותך את ‪ AB‬בנקודה ‪ F‬ואת ‪ BE‬בנקודה ‪G‬‬
‫כמתואר בציור‪.‬‬
‫נתון‪ 14 :‬ס"מ ‪ 13 , AE ‬ס"מ ‪. BE ‬‬
‫האורך של צלע הריבוע הוא ‪ 12‬ס"מ‪.‬‬
‫א‪ .‬מצא את זוויות המשולש ‪. FGB‬‬
‫ב‪ .‬מצא את האורך של ‪. FB‬‬
‫ נשתמש במשפט הקוסינוסים‬.‫א‬
, AB  ‫ ס"מ‬12 ‫ לכן‬,‫ ס"מ‬12 ‫האורך של צלע הריבוע הוא‬
ABE
(AE) 2  (BE) 2  (AB) 2  2BE  AB  cos EBA
142  132  122  2 13 12  cos EBA
196  313  312cos EBA
117
312
EBA  67.98
cos EBA 
‫נשתמש במשפט הסינוסים‬
ABE
AE
EB

sin EBA sin EAB
14
13

sin 67.98 sin EAB
13sin 67.98
sin EAB 
14
EAB  59.41  0  EAB  90
GFB  EAB  59.41 ‫ ולכן‬FG AE ‫נתון כי‬
)‫(זוויות מתאימות שוות בין ישרים מקבילים‬
180 FGB ‫ ע"פ סכום זוויות במשולש‬,‫ומכאן‬
FGB  180  (59.41  67.98)  52.61 :‫נקבל‬
. 59.41 , 67.98 , 52.61 :‫תשובה‬
)‫(זוויות קדקודיות שוות זו לזו‬
AFD  GFB  59.41 .‫ב‬
AFD
AD
AF
12
tan 59.41 
AF
AF  7.094
FB  12  7.094  4.906
tan AFD 
FB  4.906
FB  ‫ ס"מ‬4.906 :‫תשובה‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫נתונה הפונקציה )‪ f ( x)  sin(ax‬בתחום‬
‫‪3‬‬
‫‪ a . 0  x ‬הוא פרמטר‪. 0  a  9 ,‬‬
‫א‪ .‬ישר‪ ,‬המשיק לגרף הפונקציה בנקודה שבה‬
‫‪‬‬
‫‪6‬‬
‫‪ , x ‬מקביל לציר ה‪. x -‬‬
‫מצא את הערך של ‪. a‬‬
‫הצב ‪ a  3‬וענה על הסעיפים ב‪-‬ה‪.‬‬
‫ב‪ .‬מצא את השיעורים של נקודת המינימום המוחלט ואת השיעורים של נקודת‬
‫המקסימום המוחלט של הפונקציה בתחום הנתון‪ .‬נמק‪.‬‬
‫ג‪ .‬מצא את נקודות החיתוך של גרף הפונקציה עם ציר ה‪ x -‬בתחום הנתון‪.‬‬
‫ד‪ .‬סרטט סקיצה של גרף הפונקציה בתחום הנתון‪.‬‬
‫ה‪ .‬מצא את השטח המוגבל על ידי גרף הפונקציה ועל ידי ציר ה‪ x -‬בתחום הנתון‪.‬‬
40553 ‫ מועד חורף שאלון‬11 ‫בגרות עא ינואר‬
.‫תשובה‬
. 0  a  9 ,‫ הוא פרמטר‬a . 0  x 
, x -‫ מקביל לציר ה‬, x 
2
‫ בתחום‬f ( x)  sin(ax) ‫ נתונה הפונקציה‬.‫א‬
3

6
‫ המשיק לגרף הפונקציה בנקודה שבה‬,‫ישר‬

f '( )  0 :‫לכן‬
6
f '( x)  a cos(ax)

0  a cos(a  ) / : a  0
6


cos(a  )  0  cos
6
2
a

6


2
 k
/ :
a 1
  k / 6
6 2
a  3  6k
a  3  k  0, 0  a  9
a  3 :‫תשובה‬
.0  x 
2
‫ בתחום‬f ( x)  sin 3x :‫ ונקבל‬a  3 ‫ נציב‬.‫ב‬
3
.‫נמצא נקודות קצה ולאחר מכן נקודות קיצון‬
f (0)  sin(3  0)  0  (0, 0)
f(
2
2
2
)  sin(3  )  0  ( , 0)
3
3
3
f '( x)  3cos 3 x
cos 3 x  0  cos
3x 
x


2
6

2
k

k
3



 
f ( )  sin(3  )  sin    1  ( , 1)
6
6
6
2



3 
f ( )  sin(3  )  sin     1  ( ,  1)
2
2
2
2 
‫נמצא את סוג הקיצון‪ ,‬בעזרת ערכי הפונקציה‪:‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫‪0‬‬
‫‪‬‬
‫‪2‬‬
‫‪‬‬
‫‪6‬‬
‫‪0‬‬
‫‪x‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪0‬‬
‫‪y‬‬
‫‪0‬‬
‫'‪y‬‬
‫‪Max‬‬
‫‪Min‬‬
‫‪‬‬
‫‪Max‬‬
‫‪Min‬‬
‫מסקנה‬
‫‪‬‬
‫תשובה‪ ( ,  1) :‬מינימום מוחלט‪ ( , 1) ,‬מקסימום מוחלט (על פי ערכי הפונקציה בקצוות ובנקודות הקיצון)‬
‫‪2‬‬
‫‪6‬‬
‫ג‪ .‬נמצא את נקודות החיתוך של גרף הפונקציה עם ציר ה‪ x -‬בתחום הנתון‪.‬‬
‫‪sin 3 x  0  sin 0‬‬
‫‪3 x  0  k‬‬
‫‪k‬‬
‫‪x‬‬
‫‪3‬‬
‫‪‬‬
‫‪2‬‬
‫תשובה‪, (0, 0), ( , 0), ( , 0) :‬‬
‫‪3‬‬
‫‪3‬‬
‫ד‪ .‬סרטוט הפונקציה‬
‫‪k‬‬
‫‪3‬‬
‫‪0‬‬
‫‪‬‬
‫‪3‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫‪x‬‬
‫‪k‬‬
‫‪0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫ג‪ .‬נחשב את שני השטחים המתאימים‪:‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫‪ (0  sin 3x)dx‬‬
‫‪‬‬
‫‪3‬‬
‫‪S 2   (sin 3 x  0)dx‬‬
‫‪S1 ‬‬
‫‪‬‬
‫‪0‬‬
‫‪‬‬
‫‪3‬‬
‫‪2‬‬
‫‪cos 3 x‬‬
‫]‬
‫‪3 0‬‬
‫‪3‬‬
‫‪cos 3 x 3‬‬
‫‪S1 ‬‬
‫]‬
‫‪3 ‬‬
‫‪3‬‬
‫‪2‬‬
‫‪‬‬
‫)‬
‫) ‪cos(3 ‬‬
‫(‪3 )‬‬
‫) ‪3‬‬
‫( ‪S1 ‬‬
‫‪3‬‬
‫‪3‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫) ‪S1   (‬‬
‫‪3‬‬
‫‪3‬‬
‫‪cos(3 ‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫‪2 2‬‬
‫‪1‬‬
‫וגודל השטח הוא ‪  1‬‬
‫‪3 3‬‬
‫‪3‬‬
‫‪1‬‬
‫תשובה‪. 1 :‬‬
‫‪3‬‬
‫‪3‬‬
‫‪. f ( x) ‬‬
‫א‪ .‬מצא את תחום ההגדרה של הפונקציה‪.‬‬
‫ב‪ .‬מצא את האסימפטוטות לפונקציה המקבילות לצירים‪.‬‬
‫ג‪ .‬מצא את השיעורים של נקודות החיתוך של גרף הפונקציה עם הצירים‪.‬‬
‫ד‪ .‬מצא את השיעורים של נקודת הקיצון של הפונקציה וקבע את סוגה‪.‬‬
‫ה‪ .‬סרטט סקיצה של גרף הפונקציה‪.‬‬
‫תשובה‪.‬‬
‫‪( x  2)2‬‬
‫א‪ .‬נתונה פונקציה ‪ 1‬‬
‫‪( x  1) 2‬‬
‫תחום ההגדרה הוא ‪ , x  1‬כי ‪ x  1‬מאפס את מכנה הפונקציה‪.‬‬
‫‪. f ( x) ‬‬
‫תשובה‪. x  1 :‬‬
‫‪‬‬
‫) ‪ cos(3 ‬‬
‫) )‪3 )  (  cos(3  0‬‬
‫( ‪S2 ‬‬
‫‪3‬‬
‫‪3‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫) ‪S 2   (‬‬
‫‪3‬‬
‫‪3‬‬
‫‪S1 ‬‬
‫‪( x  2)2‬‬
‫נתונה הפונקציה ‪ 1‬‬
‫‪( x  1) 2‬‬
‫‪S2  ‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫‪S2 ‬‬
‫ב‪ x  1 .‬האסימפטוטה האנכית‪ ,‬כי ‪ x  1‬מאפס את המכנה ולא את המונה‪.‬‬
‫אם רוצים אפשר גם להוסיף שמכיוון שהמכנה והמונה חיוביים עבור ‪ x  1‬לכן האסימפטוטה לשני הצדדים של‬
‫הישר ‪ x  1‬היא הקרן העולה של ישר זה‪.‬‬
‫לחישוב האסימפטוטה האופקית נציע דרך נוחה אפשרית‪ ,‬אבל כל טעון סביר מתקבל כאן‪.‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ 2‬‬
‫‪1  ‬‬
‫‪x‬‬
‫‪f ( x)  ‬‬
‫נחלק את המונה והמכנה ב‪ x 2 -‬ונקבל ‪ 1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪ 1‬‬
‫‪1  ‬‬
‫‪ x‬‬
‫‪1 2‬‬
‫ו‪-‬‬
‫כאשר ‪ x‬שואף לאינסוף או למינוס אינסוף המנות‬
‫‪x x‬‬
‫‪.‬‬
‫שואפות ל‪ ,5-‬המונה והמכנה של השבר שואפים ל‪,1-‬‬
‫השבר עצמו שואף ל‪ ,1-‬ו‪ f ( x) -‬שואף ל‪ .5-‬לכן ‪ y  0‬אסימפטוטה אופקית‪.‬‬
‫תשובה ‪ x  1‬אסימפטוטה אנכית‪ y  0 ,‬אסימפטוטה אופקית‬
‫‪(0  2) 2‬‬
‫‪ f (0) ‬שיעורי נקודת החיתוך‪. (0,3) :‬‬
‫ג‪ .‬בנקודת החיתוך עם ציר ה‪ y -‬מתקיים ‪ x  0‬ולכן ‪ 1  3‬‬
‫‪(0  1) 2‬‬
‫‪( x  2) 2‬‬
‫בנקודת החיתוך עם ציר ה‪ x -‬מתקיים ‪ y  0‬ולכן ‪ 1‬‬
‫‪( x  1) 2‬‬
‫‪( x  2) 2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪( x  1) 2‬‬
‫‪0‬‬
‫‪( x  2) 2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪( x  1) 2‬‬
‫‪( x  2) 2  ( x  1) 2‬‬
‫‪x2  4x  4  x2  2x  1‬‬
‫‪6 x  3‬‬
‫)‪x  0.5  (0.5, 0‬‬
‫תשובה‪. (0.5, 0) , (0,3) :‬‬
‫‪0‬‬
‫ד‪ .‬נמצא את שיעור ה‪ x -‬של נקודות הקיצון של הפונקציה ואת סוגן‪.‬‬
‫‪( x  2) 2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪( x  1) 2‬‬
‫‪f ( x) ‬‬
‫‪2( x  2)( x  1) 2  2( x  1)( x  2) 2‬‬
‫‪f '( x) ‬‬
‫‪( x  1) 4‬‬
‫)‪2( x  2)( x  1)( x  1  ( x  2‬‬
‫‪f '( x) ‬‬
‫‪( x  1) 4‬‬
‫)‪2( x  2)( x  1)( x  1  x  2‬‬
‫‪f '( x) ‬‬
‫‪( x  1) 4‬‬
‫)‪6( x  2)( x  1‬‬
‫‪( x  1) 4‬‬
‫‪f '( x) ‬‬
‫‪(2  2)2‬‬
‫‪ x  2‬הפתרון היחיד בתחום ההגדרה‪ , x  1 ,‬ובהתאם ‪ 1  1‬‬
‫‪(2  1) 2‬‬
‫‪: f (2) ‬‬
‫מנוסחת )‪ f '( x‬ברור כי משמאל ל‪ f '( x)  0 x  2 -‬ומימין ל‪( x  2 -‬כל עוד ‪, f '( x)  0 ) x  1‬‬
‫ולכן ב‪ x  2 -‬יש מינימום‪.‬‬
‫תשובה‪ (2,  1) :‬מינימום‪.‬‬
‫ה‪ .‬הסקיצה המתאימה‬
‫‪4‬‬
‫נתונה הפונקציה ‪. f ( x)  x  5‬‬
‫העבירו ישר המשיק לגרף הפונקציה בנקודה שבה ‪( x  14‬ראה ציור)‪.‬‬
‫‪ S1‬הוא השטח המוגבל על ידי גרף הפונקציה‪ ,‬על ידי ציר ה‪ x -‬ועל ידי הישר ‪( x  14‬השטח המנוקד בציור)‪.‬‬
‫‪ S2‬הוא השטח המוגבל על ידי גרף הפונקציה‪ ,‬על ידי המשיק ועל ידי ציר ה‪( x -‬השטח המקווקו בציור)‪.‬‬
‫א‪ .‬מצא את תחום ההגדרה של הפונקציה )‪. f ( x‬‬
‫ב‪ .‬מצא את נקודת החיתוך של המשיק עם ציר ה‪. x -‬‬
‫‪S1‬‬
‫ג‪ .‬מצא את היחס‬
‫‪S2‬‬
‫א‪ .‬נתונה הפונקציה ‪. f ( x)  x  5‬‬
‫הביטוי שבתוך השורש אינו יכול להיות שלילי‪ ,‬בהתאם ‪x  5  0  x  5‬‬
‫תשובה‪x  5 :‬‬
‫ב‪ .‬נמצא את משוואת המשיק‪.‬‬
‫‪ f (14)  14  5  3‬ובהתאם שיעורי נקודת ההשקה )‪. A(14, 3‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1‬‬
‫‪‬‬
‫‪2 14  5 6‬‬
‫‪ f '(14) ‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2 x 5‬‬
‫‪f '( x) ‬‬
‫‪1‬‬
‫‪y  3  ( x  14)  6 y  18  x  14‬‬
‫‪6‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪y  x‬‬
‫‪6‬‬
‫‪3‬‬
‫נמצא את שיעורי נקודת החיתוך עם ציר ה‪ , x -‬בה מתקיים ‪. y  0‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪2‬‬
‫‪x 0‬‬
‫‪x‬‬
‫‪x  4‬‬
‫‪6‬‬
‫‪3‬‬
‫‪6‬‬
‫‪3‬‬
‫)‪ B(-4, 0‬‬
‫תשובה‪(-4, 0) :‬‬
‫ג‪ .‬על פי תחום ההגדרה שיעורי נקודת החיתוך של הפונקציה‬
‫ה‪ x -‬הם )‪D(5, 0‬‬
‫עם ציר‬
‫נחשב את שני השטחים המתאימים‪:‬‬
‫‪5  x )dx‬‬
‫‪14‬‬
‫(‪‬‬
‫‪S1 ‬‬
‫‪5‬‬
‫‪14‬‬
‫‪dx‬‬
‫‪0.5‬‬
‫)‪ ( x  5‬‬
‫‪S1 ‬‬
‫‪5‬‬
‫‪( x  5)1.5 14‬‬
‫]‬
‫‪1.5 5‬‬
‫‪(14  5)1.5 (5  5)1.5‬‬
‫‪S1 ‬‬
‫‪‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪1.5‬‬
‫‪S1  18  0‬‬
‫‪S1 ‬‬
‫‪S1  18‬‬
‫‪S1 18‬‬
‫והיחס המבוקש‪  2 :‬‬
‫‪S1 9‬‬
‫‪S2  S ABC  S1‬‬
‫‪AC  BC 18  3‬‬
‫‪‬‬
‫‪ 27‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫‪S2  27  18‬‬
‫‪SABC ‬‬
‫‪S2  9‬‬
‫‪S1‬‬
‫תשובה‪ 2 :‬‬
‫‪S1‬‬
‫‪5‬‬
‫הגרפים ‪ I‬ו‪ II -‬שבציור הם של הפונקציות‪:‬‬
‫‪g ( x)  a ln 2 x , f ( x)  a ln x‬‬
‫‪.x0‬‬
‫‪ a‬הוא פרמטר ‪. a  0 ,‬‬
‫א‪ .‬איזה גרף הוא של הפונקציה )‪, f ( x‬‬
‫ואיזה גרף הוא של הפונקציה )‪? g ( x‬‬
‫נמק‪.‬‬
‫ב‪ .‬נקודה ‪ A‬נמצאת על גרף ‪, II‬‬
‫ונקודה ‪ B‬נמצאת על גרף ‪ , I‬כך שהקטע ‪ AB‬מקביל לציר ה‪, y -‬‬
‫ונמצא בין נקודת החיתוך של הגרפים (ראה ציור)‪.‬‬
‫(‪ )1‬מצא את האורך המקסימלי של הקטע ‪( AB‬מובע באמצעות ‪.) a‬‬
‫(‪ )2‬נתון כי האורך המקסימלי של הקטע ‪ AB‬מתקבל בנקודה שבה‬
‫‪1‬‬
‫ערך הפונקציה )‪ g ( x‬הוא‬
‫‪4‬‬
‫‪.‬‬
‫מצא את הערך של ‪. a‬‬
‫תשובה‪.‬‬
‫א‪ .‬דרך אחת‪:‬‬
‫‪ ln x‬היא פונקציה שערכיה תחילה שליליים (עבור ‪ ) x  1‬ואחר כך חיוביים (עבור ‪ ,) x  1‬ומכיוון ש‪ a  0 -‬גם‬
‫ערכי )‪ f ( x‬תחילה שליליים ואחר כך חיוביים‪.‬‬
‫לעומת זאת מכיוון ש‪ a  0 -‬אז ערכי )‪ g ( x‬כולם אי‪-‬שליליים‪ .‬לכן הגרף ‪ II‬המכיל גם נקודות מתחת לציר ה‪x -‬‬
‫הוא הגרף של )‪ , f ( x‬ואילו גרף ‪ I‬שבו כל נקודות על ציר ה‪ x -‬או מעליו הוא הגרף של )‪. g ( x‬‬
‫דרך שניה‪:‬‬
‫נזהה את הפונקציות‪ , g ( x)  a ln x , f ( x)  a ln x ,‬בהתאם לכך שאחת עולה והשנייה יורדת ועולה‪.‬‬
‫‪a‬‬
‫‪ f '( x) ‬וכיוון ש‪ a  0 , x  0 :‬הרי שהפונקציה עולה לכל ‪. x  0‬‬
‫‪x‬‬
‫‪2‬‬
‫תשובה‪ :‬הגרף ‪ I‬הוא של הפונקציה )‪ , f ( x‬והגרף ‪ II‬הוא של הפונקציה )‪. g ( x‬‬
‫ב‪ )1( .‬הפונקציה שיש להביא למקסימום היא אורך הקטע ‪. AB‬‬
‫נסמן את הנקודה ‪ A‬עם השיעורים ) ‪ A(t , a ln t‬ונביע באמצעות ‪ t‬את אורך הקטע ‪. AB‬‬
‫מכיוון ו‪ AB -‬מקביל לציר ה‪ , y -‬הרי ששיעורי ה‪ x -‬שווים ובהתאם ) ‪B(t , a ln 2 t‬‬
‫ומכאן ש‪AB  a n t  a n2 t -‬‬
‫‪a 2a ln t‬‬
‫‪‬‬
‫‪t‬‬
‫‪t‬‬
‫‪(AB) '(t ) ‬‬
‫‪a  2a ln t‬‬
‫‪t‬‬
‫‪(AB) '(t ) ‬‬
‫‪/:a  0‬‬
‫‪0  a  2a ln t‬‬
‫‪0  1  2 ln t‬‬
‫‪ln t  0.5‬‬
‫‪t e‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1 1‬‬
‫עבור ערך זה של ‪ t‬קיים ‪ . AB  a ln t  a ln t  a   a     a‬נראה שזהו הערך המקסימלי בשלוש‬
‫‪2‬‬
‫‪4‬‬
‫‪2‬‬
‫‪2‬‬
‫דרכים‪.‬‬
‫דרך ראשונה‪ .‬קיים ‪ AB(1)  a ln1  a ln 2 1  a  0  a  02  0‬וגם ‪AB(e)  a ln e  a ln 2 e  a 1  a 12  0‬‬
‫‪1‬‬
‫ו‪a  0 -‬‬
‫‪4‬‬
‫‪ . AB( e ) ‬מכיוון ש‪ 0  t  e  e -‬היא הנקודה החשודה היחידה לכן היא נקודת מקסימום‪.‬‬
‫‪a  2a ln t‬‬
‫דרך שניה‪ .‬בביטוי‬
‫‪t‬‬
‫לנגזרת של ) ‪ AB(t‬המכנה חיובי‪ .‬מכיוון ש‪ ln t -‬פונקציה עולה של ‪ t‬המונה‬
‫‪ a  2a ln t‬הוא פונקציה יורדת של ‪ .t‬לכן המונה‪ ,‬והנגזרת ) ‪ , AB '(t‬חיוביים עד הנקודה ‪ , t  e‬בה המונה‬
‫מתאפס‪ ,‬ושליליים מימין לנקודה זאת‪ .‬לכן ‪ t  e‬היא נקודת מקסימום‪.‬‬
‫‪a  2a ln t‬‬
‫דרך שלישית‪ .‬מכיוון שבביטוי‬
‫‪t‬‬
‫‪2a‬‬
‫בנגזרת המונה‪ .‬נגזרת המונה היא‬
‫‪t‬‬
‫ל‪ AB '(t ) -‬המכנה חיובי‪ ,‬די להתבונן‪ ,‬במקום ב‪, AB ''(t ) -‬‬
‫‪ ‬והיא שלילית בכל תחום ההגדרה‪ .‬לכן ‪ t  e‬היא נקודת מקסימום‪.‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫‪1 1‬‬
‫(‪ .)2‬לפי האמור לעיל ‪ , g ( e )  a ln 2 ( e )  a    a‬וכעת נתון‬
‫‪4‬‬
‫‪4‬‬
‫‪2‬‬
‫ולכן ‪. a  1‬‬
‫‪ , g ( e ) ‬לכן‬
‫‪1 1‬‬
‫‪ a‬‬
‫‪4 4‬‬
‫‪,‬‬