מצגות הסבר › חדו״א – פולינום, רציונלית ושורש
מצגת הסבר – חדו״א – פולינום, רציונלית ושורש
14 שקפים · חקירת פונקציה עם פרמטר, שטח בעזרת קדומה ובעיות קיצון
חדו״א – פולינום, רציונלית ושורש
מצגת הסבר – חקירת פונקציה, שטח ובעיות קיצון
מה נלמד?
בבחינה זו שאלות 6–8 (שאלה 7 לפעמים טריגונומטרית – יש לה מצגת נפרדת):
- חקירת פונקציה רציונלית או עם שורש, לרוב עם פרמטר
- שטח בעזרת פונקציה קדומה (אינטגרל)
- בעיית קיצון: מה ה־t שבו שטח / אורך / סכום מקסימלי או מינימלי
- קריאת גרף של f′ (או f′′) והסקה על f
בגרות קיץ תשפ״ו מועד ב׳, שאלה 6
שלבי החקירה
- תחום הגדרה – מכנה =0, ביטוי בתוך שורש ≥0.
- נקודות חיתוך עם הצירים: מציבים x=0, ואחר כך y=0.
- אסימפטוטות – אנכיות ואופקיות.
- נגזרת ← f′(x)=0 ← טבלת סימנים ← תחומי עלייה וירידה ונקודות קיצון.
- (כשמבקשים) נגזרת שנייה ← נקודות פיתול.
- סקיצה – לפי כל מה שמצאנו.
עם פרמטר
עונים „בעזרת a” עד שנותנים נתון נוסף (למשל „שיעור ה־y של המקסימום הוא 7.5”), ואז מוצאים את a ומציבים.
שימו לב לנתון על הסימן, למשל a>0 – הוא קובע את סדר הנקודות בטבלה.
מהנוסחאון: נגזרות
u′(x) – נגזרת פנימית, f′(u) – נגזרת חיצונית
מהנוסחאון: אינטגרלים
שטח
שטח בין גרף אי־שלילי לציר ה־x: S=∫abf(x)dx=F(b)−F(a)
שטח בין שני גרפים, כאשר גרף f מעל גרף g: S=∫ab(f(x)−g(x))dx
תחום הגדרה ואסימפטוטות
אסימפטוטה אנכית
ב־x שבו המכנה מתאפס (והמונה לא).
אסימפטוטה אופקית (x→±∞)
מעלת המונה קטנה ממעלת המכנה ← y=0
המעלות שוות ← y= יחס המקדמים המובילים
מעלת המונה גדולה ← אין אסימפטוטה אופקית
עם שורש – בודקים בנפרד x→∞ ו־x→−∞.
f(x)=x2+a6(x−1)2 כאשר a>0
תחום: x2+a>0 תמיד ← כל x.
אנכית: אין – המכנה לא מתאפס.
אופקית: המונה 6x2−12x+6, המעלות שוות:
y=6
נקודות קיצון: נגזרת וטבלת סימנים
נגזרת המנה; מונה הנגזרת:
| x | f′ | f |
|---|---|---|
| x<−a | + | עולה |
| x=−a | 0 | מקסימום |
| −a<x<1 | − | יורדת |
| x=1 | 0 | מינימום |
| x>1 | + | עולה |
המכנה של f′ חיובי תמיד. כי a>0, הנקודה −a משמאל ל־1.
מקסימום (−a,a6(a+1)), מינימום (1,0)
ג. המקסימום ב־y=7.5:
סקיצה (ד)
עבור a=4: f(x)=x2+46(x−1)2
- מקסימום (−4,7.5), מינימום (1,0) – הגרף משיק לציר ה־x
- חיתוך עם ציר ה־y: f(0)=1.5
- אסימפטוטה y=6, והגרף חותך אותה ב־x=−1.5
- f(x)≥0 לכל x
חיתוך עם האסימפטוטה: 6(x−1)2=6(x2+4) ← x=−1.5. משמאל הגרף מתקרב ל־6 מלמעלה, ומימין – מלמטה.
שטח בעזרת פונקציה קדומה (ה)
g(x)=(f(x))2−f′(x). חשבו את השטח בין גרף g לציר ה־x בתחום −4≤x≤0.
„רואים” נגזרת של מנה: (f(x)1)′=f2(x)−f′(x)=g(x)
כלומר f(x)1 פונקציה קדומה של g. הסימן של g הפוך לסימן של f′, ולכן בתחום הזה g>0:
158 יחידות שטח
כשהאינטגרל נראה קשה
מחפשים ביטוי שהוא נגזרת של משהו שכבר יש בשאלה: f2−f′, 2uu′, u′⋅un…
ואז לפי הנוסחאון: ∫f[u(x)]u′(x)dx=F[u(x)]+C
מגרף f′ אל f
| בגרף של f′ | המשמעות ל־f |
|---|---|
| מעל ציר ה־x (f′>0) | f עולה |
| מתחת לציר (f′<0) | f יורדת |
| חותך את הציר ומחליף סימן | נקודת קיצון של f |
| משיק לציר בלי להחליף סימן | פיתול עם משיק אופקי |
| נקודת קיצון של f′ | נקודת פיתול של f |
שטח מתחת לגרף של f′
f היא פונקציה קדומה של f′, ולכן:
כך מוצאים שינוי בגובה של f מתוך שטח בגרף הנגזרת – שאלה שחוזרת בשאלה 1.
בעיית קיצון – שלב אחרי שלב
- כותבים את שיעורי הנקודות בעזרת t (נקודה על גרף: (t,f(t))).
- מבטאים את הגודל המבוקש (אורך, שטח, סכום) כפונקציה של t.
- קובעים את התחום של t.
- גוזרים, משווים ל־0.
- טבלת סימנים ← מקסימום או מינימום.
- עונים על השאלה (t, הנקודה, או הערך המקסימלי).
קטע מקביל לציר
מקביל לציר ה־x: לשתי הנקודות אותו y. האורך = ה־x של הימנית פחות ה־x של השמאלית.
מקביל לציר ה־y: אותו x. האורך = ה־y של העליונה פחות ה־y של התחתונה.
שאלת בגרות פתורה – בעיית קיצון
נתונות הפונקציות f(x)=x3 ו־g(x)=x3. הנקודה A על גרף f, ושיעור ה־x שלה הוא t (כאשר 0<t<1). הנקודה B על גרף g, ו־AB מקביל לציר ה־x. מצאו את השטח המקסימלי של המשולש OAB.
ב. הנקודה A(t,t3). ל־B אותו שיעור y:
כי t2<t, האורך הוא AB=t−t2
ג. הגובה מ־O ל־AB הוא t3:
משמאל ל־54 S′>0, ומימין S′<0 ← מקסימום.
שימו לב – הטעויות הנפוצות
- בנגזרת מנה: מונה הנגזרת – „נגזרת העליון כפול התחתון פחות…”. כדאי להוציא גורם משותף.
- בשורש – לא לשכוח נגזרת פנימית.
- טבלת סימנים כוללת גם נקודות שבהן f לא מוגדרת.
- שטח מתחת לציר יוצא שלילי באינטגרל – מחלקים לקטעים.
- אחרי העלאה בריבוע – בודקים את הפתרונות במשוואה המקורית.
- בבעיית קיצון – מוכיחים שזה מקסימום (טבלה), ובודקים את תחום t.
בדיקה עצמית
f(x)=x−1x2
- מצאו את תחום ההגדרה ואת האסימפטוטה האנכית.
- האם יש אסימפטוטה אופקית?
- מצאו את נקודות הקיצון וקבעו את סוגן.
- חשבו את השטח בין הגרף של y=x, ציר ה־x והישר x=4.
- מצאו את הנגזרת של y=x2+5.
התשובות (לפתוח אחרי שפתרתם)
- x=1; אסימפטוטה x=1
- לא – מעלת המונה גדולה ממעלת המכנה
- f′(x)=(x−1)2x(x−2)
מקסימום (0,0), מינימום (2,4) - ∫04xdx=32⋅8=316
- x2+5x
מעבר בין השקפים: החלקה בטלפון, או החיצים במקלדת.