מועד חורף פתור
Transcription
מועד חורף פתור
מתמטיקה ,חורף תשע"א ,שאלון 35003 השאלות עם פתרונות מלאים -כתב עפר ילין ,ערך עזריאל לוי שאלה .1קוסמטיקאית קנתה 60קופסאות קרם במחיר xשקלים לקופסה אחת. הקוסמטיקאית מכרה 30מהקופסאות באותו מחיר x ,שקלים לקופסה. 25קופסאות היא מכרה ברווח של . 18% את יתר הקופסאות היא מכרה ברווח של . 6% הקוסמטיקאית מכרה את כל הקופסאות בסכום כולל של 6480שקל. א .מצא את המחיר xששילמה הקוסמטיקאית תמורת קופסת קרם אחת. ב .מה היה הרווח הכולל של הקוסמטיקאית ? פתרון .נכניס את הנתונים לטבלה מתאימה. - xמחיר קופסת קרם אחת בשקלים. המחיר עם רווח של 18%הוא , 1.18xוהמחיר עם רווח של 6%הוא 1.06x כמות עלות ותקבול ₪ מחיר ליחידה ₪ הקנייה 60 x 60x מכירה )(1 30 x 30x מכירה )(2 25 1.18x 25 ⋅1.18 x = 29.5 x מכירה )(3 60 − (30 + 25) = 5 1.06x 5 ⋅1.06 x = 5.3 x לפי הטבלה ,התקבול הכולל של הקוסמטיקאית היה . 30 x + 29.5 x + 5.3 x = 64.8 x נתון כי הקוסמטיקאית מכרה את כל הקופסאות בסכום כולל של .₪ 6, 480 השוואת שני הביטויים לתקבול נותנת , 64.8 x = 6, 480ומכאן . x = 100 תשובה המחיר לקוסמטיקאית של קופסת קרם אחת היה .₪ 100 ב .עלות כל הקופסאות לקוסמטיקאית ,₪ 60 ⋅100 = 6, 000ולכן הרווח הכולל שלה היה .₪ 6, 480 − 6, 000 = 480 שאלה .2הנקודה Mהיא מרכז המעגל . ( x + 1) 2 + ( y − 3) 2 = 25 הנקודה Aהיא נקודת החיתוך של הישר y = 7 עם המעגל )ראה ציור(. ידוע שהנקודה Aנמצאת ברביע הראשון. א .מצא את השיעורים של הנקודה . A ב .מצא את שיפוע הישר . MA ג .מצא את משוואת המשיק למעגל בנקודה . A ד .המשיק שאת משוואתו מצאת בסעיף ג ,חותך את ציר הy - בנקודה . B מצא את שטח המשולש - O ) ABOראשית הצירים(. פתרון .א .הנקודה Mהיא מרכז המעגל . ( x + 1) 2 + ( y − 3) 2 = 25 מכאן ששיעורי מרכז המעגל ) M(−1, 3ורדיוסו . 5 Aהיא נקודת חיתוך של הישר y = 7עם המעגל. נציב את שעור ה y -של , Aשהוא , 7עבור y במשוואת המעגל ונקבל את המשוואה ( x + 1)2 + (7 − 3) 2 = 25עבור שעורי ה x -של נקודות החיתוך .משיוויון זה נובע , (x + 1)2 = 9ולכן , x + 1 = ±3ו x -הוא 2או . −4מכיוון ש A -נמצאת ברביע הראשון ברביע הראשון שעור ה x -שלה הוא 2והיא הנקודה ). (2, 7 ב .נמצא את שיפוע הישר . MA 3 − 7 −4 4 = = −1 − 2 −3 3 = mMA 1 1 3 ג .המשיק מאונך לרדיוס בנקודת ההשקה ,ולכן שיפועו הוא = − = − 4 mMA 4 3 3 3 משוואת המשיק דרך הנקודה , Aששיפועו , −היא ) , y − 7 = − ( x − 2והעברתו לצורה התקנית 4 4 3 17 . y =− x+ נותנת 4 2 ד .הנקודה Bנמצאת על ציר ה y -ולכן שיעור ה y -שלה מתקבל ע"י הצבת 0ל x -במשוואת המשיק m=− 17 17 ולכן היא הנקודה . 0, במשולש AOBאורך הצלע OBהוא 2 2 והגובה של Aמעל צלע זאת הוא , 2כי זהו 17 שיעור ה x-שלה .שטח המשולש AOBהוא חצי המכפלה שלהם ,ולכן הוא 2 . שאלה .3 1 נתונה הפונקציה 3x + a = ) a , f ( xהוא פרמטר .הפונקציה אינה מוגדרת עבור x = −4בלבד. א .מצא את הערך של . a הצב a = 12וענה על הסעיפים ב-ד : ב (1) .מצא את נקודת החיתוך של גרף הפונקציה עם ציר ה. y - ) (2האם לגרף הפונקציה יש נקודת חיתוך עם ציר ה? x - אם כן – מצא אותה ,אם לא – נמק. ג .הראה כי הפונקציה יורדת בכל תחום שהיא מוגדרת בו. ד .לפניך שלושה גרפים. III , II , I , איזה מבין הגרפים III , II , Iהוא הגרף של הפונקציה הנתונה ) ? f ( xנמק. 1 פתרון .א .נתונה הפונקציה 3x + a כלומר x = −4מאפס את המכנה. = ) , f ( xשאינה מוגדרת עבור x = −4בלבד. 3 ⋅ (−4) + a = 0 a = 12 תשובהa = 12 : 1 נציב a = 12ונקבל: 3x + 12 ב (1) .בנקודת החיתוך עם ציר ה y -מתקיים x = 0 = )f ( x 1 1 1 = ) → (0, 3 ⋅ 0 + 12 12 12 1 תשובה) : 12 = )f (0 (0, 1 ) (2בנקודת החיתוך עם ציר ה , x -אם היא קיימת ,מתקיים y = 0ולכן = 0 3x + 12 אולם חילוק של מספר שאינו 0במספר כלשהו אינו 0ולכן אין לגרף נקודת חיתוך עם ציר ה. x - ג .נראה שהפונקציה יורדת בכל תחום שהיא מוגדרת בו −3 (3 x + 12) 2 = )f '( x 1 3 x + 12 = )f ( x כיוון שמכנה הנגזרת חיובי ,והמונה שלילי לכל xעבורו הפונקציה מוגדרת ,לכן הנגזרת שלילית בכל תחום ההגדרה של הפונקציה ,והפונקציה יורדת בכל התחום. דרך שניה )ללא גזירה( .בתחום x > −4הפונקציה 3x + 12היא פונקציה חיובית עולה ,ולכן מספר חיובי מחולק 1 בפונקציה זאת ,כמו 3x + 12 ,נותן פונקציה חיובית יורדת .בתחום x < −4הפונקציה 3x + 12היא פונקציה 1 שלילית עולה ,ולכן מספר חיובי מחולק בפונקציה זאת ,כמו 3 x + 12 ד 3x + 12 .חיובי עבור x > −4ושלילי עבור x < −4ולכן גם 1 3 x + 12 = ) f ( xחיובי עבור x > −4ושלילי עבור . x < −4 הגרף היחיד מבין שלושת הגרפים המקיים תנאי זה הוא הגרף .II ,נותן פונקציה שלילית יורדת. שאלה .4 נתונה הפונקציה , f ( x) = − x 2 − 6 x + a aהוא פרמטר. א (1) .מצא את שיעור ה x -של נקודת המקסימום של הפונקציה. ) (2נתון כי בנקודת המקסימום של הפונקציה . y = 4 מצא את הערך של . a הצב a = −5וענה על סעיף ב'. ב .דרך נקודת המקסימום של הפונקציה העבירו אנך לציר הx - )ראה ציור(. חשב את השטח המוגבל על ידי גרף הפונקציה ,על ידי הצירים ועל ידי האנך )השטח המקווקו בציור(. פתרון .א (1) .נתונה הפונקציה . y = − x 2 − 6 x + a בנקודת המקסימום שווה ערך הנגזרת ל0 - y ' = −2 x − 6 0 = −2 x − 6 2 x = −6 / : 2 x = −3 תשובהx = −3 : ) (2בנקודת המקסימום של הפונקציה , y = 4לכן: 4 = −(−3) 2 − 6 ⋅ (−3) + a a = −5 נציב a = −5ונקבל שהפונקציה היא y = − x2 − 6x − 5 ב .נחשב שני שטחים: בנקודות החיתוך עם ציר ה x -מתקיים y = 0 6±4 → x1,2 = −5, −1 −2 = 0 = − x 2 − 6 x − 5 → x1,2 פונקציה ולכן x = −1מפריד בין שני השטחים 0 + 6 x + 5) dx 2 ∫ (x −1 פונקציה 0 = − 6 x − 5)) dx y=0 y = − x2 − 6x − 5 y = −x − 6x − 5 y=0 עליונה אפשר להשתמש ,אוטומטית ,בטבלה שמשמאל ולכתוב 2 S1 S2 ∫ (0 − (− x −1 = S1 תחתונה 2 xגדול x=0 x = −1 xקטן x = −1 x = −3 ואפשר גם לשים לב שהשטח בין ציר ה x -לבין גרף פונקציה הנמצא מתחת לציר ה x -הוא מינוס האינטגרל, 0 ואז + 6 x + 5) dx 2 ∫ (x −1 0 = S1 = − ∫ (− x 2 − 6 x − 5) dx −1 לכן ,בכל אחת משתי דרכים אלו 0 x3 6 x 2 S1 = + ] + 5x 3 2 −1 3 2 0 6⋅0 (−1)3 6 ⋅ (−1) 2 ( + 5 ⋅ 0) − + ))+ 5 ⋅ (−1 S1 = ( + 3 2 3 2 1 1 S1 = 0 − (−2 ) → S1 = 2 3 3 ברור כי −1 2 −1 3 x 6x − ] − 5x 3 2 −3 − 6 x − 5) dx = − 2 ∫ (− x −3 (−1)3 6 ⋅ (−1)2 (−3)3 6 ⋅ (−3) 2 − − 5 ⋅ (−1)) − (− − ))− 5 ⋅ (−3 3 2 3 2 = S2 S2 = (− 1 1 S 2 = −2 − (−3) → S 2 = 5 3 3 1 1 2 והשטח המבוקש הואS = S1 + S 2 = 2 + 5 = 7 : 3 3 3 שאלה .5 א .מבין כל המספרים החיוביים xו y -המקיימים y ( x + 2) = 9מצא את שני המספרים שעבורם הסכום x + yהוא מינימלי. ב .מצא את הערך המינימלי של הסכום . x + y 9 פתרון .נתון כי x, y > 0וגם , y ( x + 2) = 9כלומר x+2 הפונקציה שיש להביא למינימום היא הסכום . x + y =.y 9 x+2 f ( x) = x + 9 ( x + 2)2 − 9 x 2 + 4 x − 5 = = ( x + 2) 2 ( x + 2) 2 ( x + 2) 2 f '( x) = 1 − הנגזרת מתאפסת כאשר . x 2 + 4 x − 5 = 0פתרונות משוואה זאת הם , −5,1והפתרון החיובי הוא . x = 1 נבדוק את האופי של הנקודה x = 1האמורה להיות נקודת קיצון בשתי דרכים. דרך א' :נבנה טבלה לערכי הפונקציה x )f ( x 2 4.25 1 0.5 0 4.1 4 Min מסקנה דרך ב' :נבנה טבלה לזיהוי סימן הנגזרת )המכנה חיובי( f '(2) = 22 + 4 ⋅ 2 − 5 > 0 f '(0.5) = 0.52 + 4 ⋅ 0.5 − 5 < 0, x 2 1 0.5 'y + 0 - מסקנה 0 Min תשובה , x = 1, y = 3 :עבורם הסכום x + yהוא מינימלי ,הסכום המינימלי הוא . 4 שאלה .6 )למבחן מותאם בלבד( 4 נתונה הפונקציה x . f ( x) = 16 x 2 + א .מצא את תחום ההגדרה של הפונקציה. ב .מצא את השיעורים של נקודת הקיצון של הפונקציה ,וקבע את סוגה. ג .מצא את משוואת המשיק לגרף הפונקציה בנקודה שבה . x = 1 ד .מצא אם הפונקציה עולה או יורדת בנקודות שבהן: ) . x = −1 (2) , x = 2 (1נמק. פתרון. 4 א .נתונה הפונקציה x . f ( x) = 16 x 2 + תחום ההגדרה של הפונקציה , x ≠ 0כי x = 0מאפס את המכנה. ב .נמצא את שיעורי נקודות הקיצון: 4 32 x3 − 4 = x2 x2 f '( x) = 32 x − 4 31 1 1 1 = המונה מתאפס כאשר = = 3 , x = 3ומתקיים f = 12 32 8 8 2 2 1 1 1 כדי לקבל את סוג נקודת הקיצון נבחד מספרים < < 0ו1 > - 2 4 2 3 32 ⋅13 − 4 = 28 > 0 12 = )f '(1 x )f '( x אופי f 1 + 1 32 ⋅ − 4 1 4 = f ' = −56 < 0, 2 4 1 4 1/ 2 1/ 4 0 - Min דרך חלופית לבדיקת הקיצון :הפונקציה x 3היא פונקציה עולה ולכן גם 32 x3 − 4פונקציה עולה ,ולכן בנקודת האפס 32 x 3 − 4 שלה היא עוברת מערכים שליליים לחיוביים .מכיוון שהמכנה של x2 = ) f '( xחיובי הנגזרת ) f '( xעוברת בנקודת האפס מערכים שליליים לחיוביים והפונקציה עוברת מירידה לעליה ,ולכן הנקודה היא נקודת מינימום. 1 תשובה ,12 :מינימום. 2 4 ג .נמצא את נקודת ההשקה= 20 → (1, 20) : 1 f (1) = 16 ⋅12 + שיפוע המשיק הוא ) , f '(1וחישבנו לעיל שהוא . 28לכן משוואת המשיק היא ), y − 20 = 28( x − 1 ובצורה התיקנית . y = 28 x − 8 1 ד .ע"י חישוב ישיר של הנגזרת בנקודות x = 2ו x = −1 -או ע"י שימוש בנאמר לעיל שבנקודה 2 = xעוברים ערכי הנגזרת משליליים לחיוביים אנו מקבלים שהנגזרת חיובית ב x = 2 -ושלילית ב , x = −1 -ולכן הפונקציה עולה ב x = 2 -ויורדת ב. x = −1 -