בדף זה הצעה לפתרון בגרות במתמטיקה משאלון 581 חורף 2024.
את החומר ניתן ללמוד בקישורים:
בעיית תנועה
סעיף א
פי 3
סעיף ב
4.2 קמ”ש
סעיף ג
לצאת בשעות
7:40 – 7:50
נסמן את מהירות ההליכה של אלון V1 ואת מהירות הרכיבה של דני V2.
נרשום את הדרך שאלון עשה עד ההפסקה הראשונה שלו:
מהירות | זמן | דרך | |
הליכה | V1 | 0.5 | 0.5V1 |
הפסקה ראשונה | 0 | 1/6 | 0 |
ריצה ראשונה | 2V1 | 0.5 | V1 |
נתון לנו כי בריצה אלון עבר 1/6 מהדרך ולכן:
AB = 6V1
הדרך שדני עשה עד הנקודה בה אלון עצר למנוחה:
מהירות | זמן | דרך | |
רכיבה | V2 | 11/6 | 6V1 – 0.5V1 |
11/6 * V2 = 5.5V1
11V2 = 33V1
V2 = 3V1
כלומר מהירות הרכיבה של דני גדולה פי 3 ממהירות ההליכה של אלון.
אנחנו צריכים למצוא את V1.
אלון ודני הגיעו ליעדם בדיוק באותה השעה.
ניצור טבלה של הדרך המלאה שכל אחד מהם עבר.
אלון:
מהירות | זמן | דרך | |
הליכה | V1 | 0.5 | 0.5V1 |
הפסקה ראשונה | 0 | 1/6 | 0 |
ריצה ראשונה | 2V1 | 0.5 | V1 |
הפסקה שנייה | 0 | 1/6 | 0 |
ריצה שנייה | 2V1 | 4.5V1 / 2V1 | 6V1 – 1.5V1 |
הזמן הכולל שלקח לאלון להגיע מעיר א’ לעיר ב’:
T = 0.5 + 0.5 + 2/6 + 2.25
= 43/12
נתון כי כאשר הגיע דני לנקודה שבה עצר אלון למנוחה בפעם הראשונה הוא הגביר את מהירות הרכיבה שלו למהירות
הגדולה ב־ 12.6 קמ”ש ממהירותו ההתחלתית.
טבלה לדני:
מהירות | זמן | דרך | |
רכיבה | V2 | 11/6 | 5.5V1 |
רכיבה | V2 + 12.6 | 0.5V1 / V2 + 12.6 | 0.5V1 |
דני יצא שעה וארבעים דקות אחרי אלון, והם הגיעו ליעדם באותה השעה.
כדי להשוות בין הזמנים צריך להוסיף לדרך של דני שעה וארבעים דקות.
נשווה בין התוצאות-
( V2 + 12.6 ) = 12 * 0.5V1 = 6V1
נזכור כי בסעיף א מצאנו כי –
V2 = 3V1
( 3V1 + 12.6 ) = 6V1
12.6 = 3V1
V1 = 4.2 קמ”ש
שלב א: נזהה את נקודת המנוחה השנייה של אלון
אם דני רוצה לחלוף על פני אלון במהלך המנוחה השנייה שלו, הוא צריך לעבור את המיקום שלו במנוחה בזמן שאלון במנוחה.
נציב את מהירות ההליכה של אלון שמצאנו בסעיף ב’.
אלון:
מהירות | זמן | דרך | |
הליכה | 4.2 | 0.5 | 2.1 |
הפסקה ראשונה | 0 | 1/6 | 0 |
ריצה ראשונה | 8.4 | 0.5 | 4.2 |
הפסקה שנייה | 0 | 1/6 | 0 |
אז אלון במנוחה השנייה שלו במרחק 6.3 ק”מ מעיר א’ ממנה יצא.
באיזה זמנים הוא שם?
יצא ב8 בבוקר ועד למנוחה עברה שעה ועשר דקות. לכן הוא שם בשעות 9:10 – 9:20 (מנוחה של 10 דקות).
נזהה את הזמן שייקח לדני להגיע למנוחה
טבלה בשביל הדרך שדני צריך לעבור כדי להגיע לשם:
מהירות | זמן | דרך | |
רכיבה | 12.6 | ? | AB – 6.3 = 18.9 |
ייקח לו לפי הטבלה שעה וחצי להגיע לנקודה בה אלון נח בפעם השנייה. אז הוא צריך לצאת שעה וחצי לפני הזמן שאלון נמצא שם, כלומר בין השעות 7:40 – 7:50.
סדרות
סעיף א
- k > 2
- k < 2
- k = 2
סעיף ב
k = -3
סעיף ג
הוכחה
סעיף ד
-48,465
נמצא את d של הסדרה החשבונית A .
a3 – a1 = 2d = (-16 +2k) – ( -4 -4k) = -12 + 6k = 6 (k – 2)
d = 3 (k – 2)
- הסדרה A עולה עבור d > 0:
(k – 2) > 0
k > 2 - הסדרה A יורדת עבור d < 0:
(k – 2) < 0
k < 2 - הסדרה A קבועה עבור d = 0:
(k – 2) = 0
k = 2
נתון :
a17 = -232
נמצא את האיבר a17 ונשווה לנתון.
A סדרה חשבונית, לכן מתקיים:
an = a1 + (n -1)*d = -4 -4k + (n -1)* 3(k – 2)
a17 = -4 -4k + 16* 3(k – 2) =
=-4 -4k +48k -96 = 44k – 100
a17 = -232 = 44k – 100
44k = -132
k = -3
נתונה סדרה B המוגדרת:
bn = an +24n + 17
נרצה להראות שהיא סדרה חשבונית.
dA = 3 (k – 2) = 3 (-3 -2) = -15
נמצא את האיבר ה- bn+1 :
bn+1 = an+1 + 24(n + 1) + 17
bn+1 – bn = (an+1 + 24(n + 1) + 17) – (an +24n + 17) =
= (an+1 – an ) + 24 = dA + 24 = -15 + 24 = 9 = dB
הוכחנו ש-B סדרה חשבונית עם הפרש 9 = dB .
b12 – b22 + b32 – b42 + … + b292 – b302 =
=(b12 – b22 ) + (b32 – b42 ) + … + (b292 – b302 ) =
= (b1 – b2 )(b1 + b2 ) + (b3 – b4)(b3 + b4) + … + (b29 – b30 )(b29 + b30 )
הפרש בין שני איברים עוקבים בסדרה שווה ל-d ההפרש שלה.
(b1 – b2 ) = – dB
וכך גם שאר ההפרשים בביטוי.
= – dB(b1 + b2 ) – dB(b3 + b4) -… – dB(b29 + b30 ) =
= – dB (b1 + b2 + b3 + b4 +… + b29 + b30) =
= – dB * S30
נמצא את סכום 30 האיברים הראשונים.
S30 = (30 * (b1 + b30)) / 2
b1 = a1 +24 +17 = (-4 -4*(-3)) + 41 = 49
b30 = b1 + (30 -1)* dB = 49 + 29*9 = 310
S30 = 15 * (b1 + b30 ) = 15 * (49 + 310) = 5,385
אז לסיכום סכום הביטוי המבוקש:
b12 – b22 + b32 – b42 + … + b292 – b302 = – dB * S30 =
=-9* 5,385 = -48,465
הסתברות
סעיף א
p + k – 1
סעיף ב
p = 0.6
k = 0.7
סעיף ג
31/32
סעיף ד
648/3125
נכניס את הנתונים לטבלה דו מימדית.
מבוגר | צעיר | ||
תומך | k | ||
מתנגד | 0 | 1 – k | |
1 – p | p | 1 |
מכיוון שאין מתנגדים מקרב המבוגרים שהשתתפו בסקר, הסתברות המתנגדים שווה להסתברות של המתנגדים הצעירים.
מבוגר | צעיר | ||
תומך | 1 – p | ? | k |
מתנגד | 0 | 1 – k | 1 – k |
1 – p | p | 1 |
לכן ההסתברות שהתושב שנבחר היה צעיר התומך בהקמת הפארק:
p – (1 – k) =
= p + k -1
נתון:
מחצית מן התושבים הצעירים שהשתתפו בסקר תמכו בהקמת הפארק-
3/7 מן המשתתפים בסקר שתמכו בהקמת הפארק היו צעירים-
נפתור מערכת של שני משוואות-
p + k – 1 = 0.5p (1)
k = 1 – 0.5p
p + k – 1 = (3/7) k (2)
p + (1 – 0.5p) – 1 = (3/7) * (1 – 0.5p)
1 + 0.5p – 1 = 3/7 – (3/14) p
(0.5 + 3/14)p = 3/7
(5/7) p = 3/7
p = 3/5 = 0.6
k = 1 – 0.5p = 1 – 0.5*0.6 = 1 – 0.3 = 0.7 (1)
לסיכום-
p = 0.6
k = 0.7
מראיינים באקראי 6 מן התושבים הצעירים שהשתתפו בסקר.
ההסתברות שלפחות אחד מהם תמך בהקמת הפארק ולפחות אחד מהם התנגד להקמת הפארק
היא המשלימה של ההסתברות שכולם מתנגדים + כולם תומכים.
נחשב אותן באמצעות נוסחת ברנולי-
n = 6
k = 0 / 6
ההסתברות לכך שמבין הצעירים בחרו מישהו שמתנגד או תומך היא שווה –
p = 0.5
ההסתברות שכולם תומכים:
0.56 = 1/64
זו גם ההסתברות שכולם מתנגדים.
לכן ההסתברות המבוקשת היא:
P = 31/32
כעת מראיינים 5 תושבים שהשתתפו בסקר, ושואלים מה ההסתברות שבדיוק 3 מן המרואיינים צעירים, ושהמרואיין האחרון מהם היה צעיר.
ניתן לחשוב על זה בתור ההסתברות לבחירה של 2 צעירים מתוך 4 משתתפים ואז בחירה של צעיר בנפרד.
מבחינת ההסתברות הסופית זה יהיה כפל בין הסתברויות אלה. נחשב אותם:
הסתברות לבחירה של 2 צעירים מתוך 4 משתתפים-
n = 4
k = 2
p = 0.6
וההסתברות לבחור צעיר מבין המשתתפים – p = 0.6
לכן ההסתברות המבוקשת:
P = 648/3125
גיאומטריה
רמזים:
גם אם לא אומרים לנו: תמיד נחפש האם יש כאן מרובע חסום במעגל.
1.ראשית עלינו לשרטט את בניית העזר AF שתיצור את המרובע שאנו רוצים להוכיח.
2.לאחר בניית עזר עלינו להסתכל עם נוספה תכונה חדשה לשרטוט.
3.כדי להוכיח שמרובע חסום במעגל צריך להוכיח שסכום זוויות נגדיות בו שווה ל 180.
מכוון שבסעיף הקודם מצאנו קשר לזווית D.
סביר שעכשיו נשתמש בקשר זה כדי להוכיח
∠D + ∠AFG = 180
צריך להוכיח ש CE הוא חוצה זווית.
ניתן להוכיח זאת באמצעות:
AB = BF
אבל אין לנו מידע לגבי אורכי צלעות.
אבל יש לנו הרבה מידע לגבי קשרים בין זוויות.
לכן ננסה להוכיח:
∠ACE = ∠FCE
פתרון:
סעיף א,ב,ג
הוכחה
סעיף ד
GE = 30
CG = 60
טענה | נימוק | |
7 | AF | בניית עזר |
8 | ∠AFC = ∠CBA | זוויות היקפיות שוות הנשענות על אותו מיתר (AC) מאותו צד. |
9 | GC ישר | נתון |
10 | ∠AFG = 180° – ∠AFC | זוויות צמודות על ישר GC |
11 | ∠AFG + ∠EDA = 180° | (5), (8), (10) כלל המעבר |
12 | GD, CD ישרים | נתון |
13 | ∠EDA = ∠GDC | נובע מ- (12) |
14 | ∠AFG + ∠GDC = 180° | (11) , (13) כלל המעבר |
15 | GDAF בר חסימה | (14), מרובע שסכום זוויות נגדיות שלו 180 הוא בר חסימה |
מש”ל ב’
מש”ל ג’
טענה | נימוק | |
25 | AB⊥CE | נתון |
26 | ∠CDG = 90° | (4), (25) כלל המעבר |
27 | CDG משולש ישר זווית | (26) לפי הגדרה |
28 | CD2 + DG2 = CG2 | (27) משפט פיתגורס |
29 | DE = 18 | נתון |
30 | CD = 36 | נתון |
31 | CG = 2* GE | (24), (29), (30) כלל המעבר |
32 | DG = 18 + GE | (29) E נקודה על הישר DG |
33 | 362 + (18 + GE)2 = (4.5 * GE)2 | (28), (31), (32) כלל המעבר |
362 + (18 + GE)2 = (2 * GE)2
1296 + 324 + 36*GE + GE2 = 4* GE2
3* GE2 – 36*GE -1620 = 0
GE = 30
(האפשרות השלילית לא רלוונטית לאורך גיאומטרי).
טענה | נימוק | |
34 | GE = 30 | (33) חישוב. |
35 | CG = 2 * GE = 60 | (31), (34) כלל המעבר |
לסיכום-
GE = 30
CG = 60
טריגונומטריה
נתון מעגל שמרכזו O והרדיוס שלו R .
הקטע ED משיק למעגל –
∠ODE = 90°
הנקודה C היא אמצע המיתר AB.
הישר OC מאונך ל-AB , כי קטע ממרכז המעגל החוצה את המיתר מאונך למיתר.
∠OCA = 90°
בנוסף נתון שהמרחק של הנקודה O מן המיתר AB הוא 0.5R.
המרחק בין ישר לנקודה הוא האנך היוצא ממנה ולכן
OC = 0.5R
נשים לב בנוסף שכיוון ש-D ו-A על המעגל
OA = OD = R
נתבונן במשולש ΔOCA ונשים לב שמדובר ב”משולש זהב” או “משולש 90 60 30”:
משולש ישר זווית שהיתר שלו באורך כפול מאחת הצלעות. לכן מתקיים בהתאמה-
∠CAO = 30°
∠COA = 60°
נתון גם הסימון :
∠AOD = 2α
סכום הזווית O:
∠COD = ∠COA + ∠AOD = 2α + 60°
סכום זוויות במרובע הוא 360° ולכן זווית E:
∠CED = 180° – (2α + 60° ) = 120° – 2α
סיכום הזוויות במרובע ODCE:
∠ODE = 90°
∠OCA = 90°
∠COD = 2α + 60°
∠CED = 120° – 2α
כדי למצוא ביטוי לצלע DE נרצה להתרכז במשולש ADE ולמצוא צלע וזוויות
על מנת לחלץ ביטוי עבור DE טריגונומטרית (באמצעות משפט הסינוסים).
את הזווית E כבר יש לנו, נותר למצוא את AD שמולה ואת הזווית DAE.
נתבונן במשולש OBA. ניתן לראות שהוא שווה שוקיים, לכן הזוויות מקיימות-
∠ADO = ∠DAO = 0.5* (180° – 2α) = 90° – α
נמצא ביטוי לצלע AD באמצעות משפט הקוסינוסים:
AD2 = R2 +R2 – 2*R*R*cos(2α) =
=2R2 -2R2*cos(2α) = 2R2 * (1- cos(2α))
נשתמש בזהות הטריגונומטרית הבאה-
1- cos(2α) = 2sin2α
AD2 = 2R2 * 2sin2α = 4R2 sin2α
AD = 2Rsinα
נותר למצוא את הזווית שמול DE.
נתבונן בסכום הזוויות על הישר CE:
180° = ∠CAO + ∠OAD + ∠DAE = 30° + (90° – α) + ∠DAE
∠DAE = 180° – (120° + α) = 60° + α
כעת ניתן להשתמש במשפט הסינוסים למצוא את DE:
נציב את מה שמצאנו ואת הזווית DEA מהסעיף הקודם-
נתון בנוסף שרדיוס המעגל שחוסם את המשולש ODA הוא
4/7 R
נשתמש במשפט הסינוסים:
נשתמש בזהות לזווית כפולה של סינוסים-
sin(2a) = 2* sin(a) * cos(a)
cosα = 7/8
α = 28.955°
*שימו לב שהמחשבון במצב degree ולא רדיאנים.
מבקשים כעת את היחס בין המעגל החוסם את DOCE ושטח המעגל הנתון.
מעגל החוסם את DOCE יחסום גם את המשולש ODE, לכן אם נמצא את אורך הצלע OE נוכל להשתמש במשפט הסינוסים כדי לקבל את הרדיוס של המעגל החדש.
המשולש ODE הוא ישר זווית, נשתמש בפיתגורס-
OE2 = DE2 + CD2
נציב את אלפא שמצאנו בסעיף ג בביטוי מסעיף ב-
OE2 = (1.0955R)2 + R2 = 2.2R2
OE = 1.483 R
משפט הסינוסים עבור ODE:
2R# = OE = 1.483 R
R# = 0.741 R
# מסמן את הרדיוס של המעגל החוסם את DOCE.
שטח מעגל הוא S = πR2 לכן היחס בין שטחי המעגלים יהיה היחס בין הרדיוסים שלהם בריבוע:
* ניתן היה באותה מידה לפתור עם האלכסון CD עם המשולש OCD, היה מתקבל אותו הרדיוס והיחס.
פונקציית שורש רציונלית
הביטוי שבתוך השורש צריך להיות גדול או שווה ל 0.
המכנה שונה מ 0.
אנכית
נבדוק לאן הפונקציה שואפת בנקודות אי ההגדרה.
אופקית
לאן הפונקציה שואפת כאשר x שואף לאינסוף / מינוס אינסוף.
תחום ההגדרה:
0 ≤ x ≤4
,x > 4
אסימפטוטות: x = 4 , y = 0
חיתוך צירים: (1-, 0) , (16,0)
קיצון: max (0, -1) , max (36, 1/8)
יש לגזור את הפונקציה g(x).
נמצא את g ‘ (x).
מכוון ש f(x) = g ‘ (x)
נסתכל על הגרף של f(x) ונראה אם ערכו מגיע ל 2.
טענה 1
אם קיים משיק לגרף הפונקציה g(x) ששיפועו 2, צריך להתקיים:
g ‘ (x) = 2 = f (x).
ראינו בסעיפים הקודמים שהמקסימום של f(x) הוא 1/8 ואין ערך של f(x) השווה ל 2.
לכן הטענה לא נכונה.
לפונקציה g(x) יכולה להיות נקודת פיתול כאשר הנגזרת השנייה שלה שווה ל 0 וגם משנה סימן משני איברי הנקודה.
כלומר כאשר f ‘ (x) = 0 ומשנה סימן.
וזה קורה כאשר לפונקציה f(x) יש קיצון.
טענה 2
לפונקציה יש נקודת פיתול כאש הנגזרת השנייה שווה 0 ומשנה סימן משני איברי הנקודה.
g ” (x) = f ‘ (x) = 0
(1/8, 36).
זה אינטגרל של פונקציה כפול הנגזרת הפנימית שלה.
מדובר באינטגרל של פונקציה ונגזרתה הפנימית.
פונקציית טריגו
נגזור את הפונקציה ונמצא את ערכי ה x של הקיצון.
באמצעותם נמצא את ערך ה y של הקיצון.
בסעיף א כבר מצאנו את הנגזרת, נציב a=1.
אז נקודות הקיצון מתקבלות בנקודות:
בתחום ההגדרה שלנו מתקבלות הנקודות:
הנקודה של k=-1 נמצאת מחוץ לתחום ההגדרה.
מכנה הנגזרת תמיד חיובי אז מספיק לבדוק את הסימן של המונה בהצבה.
נבדוק את סוגן:
f ‘ ( -7π/4) = + 0.485
f ‘ ( -3π/4) = – 16.485
f ‘ (0) = + 2
f ‘ ( 3π/4) = – 0.485
f ‘ ( 7π/4) = + 16.485
f (-2π) = -1
f (2π) = -1
קיבלנו את נקודות הקיצון הבאות:
min (-2π , -1)
max (-3π/2, 0)
max (π/2, 0)
max (2π, -1)
ניתן לשרטט בתוך השטח של האינטגרל משולש ששטחו 0.5π.
מכך נסיק את שטחו של האינטגרל.
המשמעות שהפונקציה קעורה כלפי מטה היא שהגרף נמצא מעל הצורה בתחום המדובר.
נגדיר פונקציה חדשה: g(x) = f(x) + 1
נמצא את נקודות החיתוך של g(x) עם ציר ה x.
g(x) = 0 = f(x) + 1
f(x) = -1
נתבונן במשולש שנוצר בין הגרף לציר x בקטע-
0 < x < π
נתון שהפונקציה קעורה מטה בכל חלקי תחום הגדרתה.
לכן גרף הפונקציה נמצא מעל גרף המשולש.
והשטח בין הגרף לציר x בקטע הנתון בהכרח גדול משטח המשולש,
נחשב את שטח המשולש
ניתן לראות שהוא בין שתי נקודות החיתוך
(0,0) , (π , 0)
ולכן אורך הבסיס הוא π.
וביניהם נקודות הקיצון שהוזזה למעלה ביחידה אחת:
max (π/2, 1)
ולכן אורך הגובה הוא:
0.5π
שטח המשולש בין הנקודות האלו:
S = π/2
השטח המוגבל על ידי הפונקציה גדול יותר.
לכן הטענה:
נכונה.
בעיית קיצון גיאומטרית
נתון שרוחב גינה B הוא 2 מטרים ושטחה הוא 2t + 2 מ”ר.
נסמן:
y אורך גינה B.
מתקיים:
2y = 2t + 2
y = t + 1
לכן אורך גינה B הוא (t + 1) מטרים.
האורך הכולל של שתי הגינות הוא k מטרים.
לכן האורך של גינה A הוא (k – t – 1) מטרים.
שטח גינה A:
SA = t (k – t – 1) מ”ר.
תחום ההגדרה הוא
0 < t < k – 1
כדי למצוא את יחס השטחים המינימלי נבצע גזירה ונמצא את נקודת המינימום.
נפתח את המונה בנפרד.
קיבלנו סך הכל את הנגזרת, נשווה לאפס כדי למצוא נקודות קיצון.
הנקודה מהחיסור נמצאת מחוץ לתחום ההגדרה.
נבדוק שהנקודה
t = √k – 1
היא מינימום.
במקרה זה לא נוח לזהות את סוג הקיצון בעזרת טבלה.
נשים לב שהמכנה תמיד חיובי. לכן המונה הוא שקובע את סימן הנגזרת.
נזהה את תחום החיוביות והשליליות של המונה על ידי שרטוט הפרבולה המתאימה.
זו פרבולה שהמקדם של t2 בה הוא חיובי, לכן פרבולת מינימום.
נקודות החיתוך עם ציר ה x:
t = -1 – √k
t = √k – 1
הנקודה :
t = -1 – √k לא בתחום ההגדרה של t וגם לא מינימום.
ובנקודה:
t = √k – 1
הנגזרת עוברת משליליות לחיוביות ולכן זו נקודת מינימום.
וזו נקודת המינימום של יחס השטחים בין הגינות.
הפונקציה החדשה g (x) היא הזזה של הפונקציה הקודמת.
לכן ניתן להגדיר אותה כך:
לגזור כך:
ואז על סמך החקירה הקודמת למצוא מתי
g ‘ (x) = 0
וגם את סוג הקיצון.
היחס בין שטח הגינה A לשטח הגינה B הפוך לסעיף הקודם.
נגזור ונשווה לאפס כדי למצוא את הערך המקסימלי.
לכן h ‘ (t) ו f ‘ (t) מתאפסות עבור אותם ערכים.
ואת הנקודה היחידה בתחום המקיימת זאת מצאנו כבר בסעיף ב:
t = √k – 1
כיוון שבנגזרת h'(t) יש סימן (-) לפני f'(t) והמכנה חיובי, הן הפוכות סימן.
כאשר h(t) עולה, f(t) יורדת, ולכן נקודת המינימום של f(t) היא נקודת מקסימום של h(t).