נושאים ›
פונקציות מעריכיות ולוגריתמיות 34 שאלות, מהמועד האחרון לישן.
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x = 0 , x = ln 5
המכנים אינם יכולים להתאפס:
e x − 1 = 0 ⇒ x = 0
e x − 5 = 0 ⇒ x = ln 5
תשובה: x = 0 , x = ln 5
סעיף א (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x = 0 , x = ln 5 , y = a , y = a − 2
אסימפטוטות אנכיות: בנקודות שבהן מכנה מתאפס והמונה לא: x = 0 ו־x = ln 5 .
אסימפטוטות אופקיות:
כאשר x → ∞ : e x → ∞ , ולכן שני השברים שואפים ל־0:
f ( x ) → 0 + 0 + a = a
כאשר x → − ∞ : e x → 0 , ולכן:
f ( x ) → − 1 1 + − 5 5 + a = a − 2
תשובה: x = 0 , x = ln 5 , y = a , y = a − 2
סעיף ב
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: f ′ ( x ) = − ( e x − 1 ) 2 e x − ( e x − 5 ) 2 5 e x < 0 בכל תחום ההגדרה.
נגזור כל שבר לפי ( g c ) ′ = − g 2 c g ′ :
f ′ ( x ) = − ( e x − 1 ) 2 e x − ( e x − 5 ) 2 5 e x
בכל תחום ההגדרה e x > 0 והריבועים במכנים חיוביים, ולכן כל אחד משני המחוברים שלילי, וסכומם שלילי: f ′ ( x ) < 0 לכל x בתחום ההגדרה.
תשובה: f ′ ( x ) = − ( e x − 1 ) 2 e x − ( e x − 5 ) 2 5 e x < 0 בכל תחום ההגדרה.
סעיף ג
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: a = 2 או a = 4
האסימפטוטות האופקיות הן y = a ו־y = a − 2 . הישר y = 2 הוא אחת מהן:
a = 2 , או a − 2 = 2 כלומר a = 4 .
תשובה: a = 2 או a = 4
סעיף ד
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: הוכח: f ( x ) = e 2 x − 6 e x + 5 2 e 2 x − 6 e x
עם a = 2 נעבור למכנה משותף ( e x − 1 ) ( e x − 5 ) :
f ( x ) = ( e x − 1 ) ( e x − 5 ) ( e x − 5 ) + 5 ( e x − 1 )
+ ( e x − 1 ) ( e x − 5 ) 2 ( e x − 1 ) ( e x − 5 )
נפתח את המונה:
e x − 5 + 5 e x − 5 + 2 e 2 x − 12 e x + 10
= 2 e 2 x − 6 e x
והמכנה: ( e x − 1 ) ( e x − 5 ) = e 2 x − 6 e x + 5 . לכן:
f ( x ) = e 2 x − 6 e x + 5 2 e 2 x − 6 e x
תשובה: הוכח: f ( x ) = e 2 x − 6 e x + 5 2 e 2 x − 6 e x
סעיף ה (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: ( ln 3 , 0 )
נשווה את המונה לאפס:
2 e 2 x − 6 e x = 0
2 e x ( e x − 3 ) = 0
e x > 0 , ולכן e x = 3 , כלומר x = ln 3 (בתחום ההגדרה).
תשובה: ( ln 3 , 0 )
סעיף ה (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: סקיצה: יורדת בכל קטע, חותכת את ציר ה־x ב־( ln 3 , 0 ) . אסימפטוטות אנכיות: x = 0 , x = ln 5 . אופקיות: y = 0 , y = 2 .
עם a = 2 האסימפטוטות הן:
אנכיות: x = 0 ו־x = ln 5 ≈ 1.61 .
אופקית מימין (x → ∞ ): y = 2 .
אופקית משמאל (x → − ∞ ): y = 0 .
לפי סעיף ב, הפונקצייה יורדת בכל אחד משלושת הקטעים:
x < 0 : יורדת מ־0 אל − ∞ .
0 < x < ln 5 : יורדת מ־+ ∞ אל − ∞ , וחותכת את ציר ה־x בנקודה ( ln 3 , 0 ) .
x > ln 5 : יורדת מ־+ ∞ אל 2 .
תשובה: סקיצה: יורדת בכל קטע, חותכת את ציר ה־x ב־( ln 3 , 0 ) . אסימפטוטות אנכיות: x = 0 , x = ln 5 . אופקיות: y = 0 , y = 2 .
סעיף ו
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: S = ln 3 4 ≈ 0.288
ln 2 ≈ 0.69 נמצא בקטע 0 < x < ln 5 . בקטע זה f יורדת ומתאפסת ב־x = ln 3 , ולכן בין ln 2 ל־ln 3 הגרף מעל ציר ה־x . השטח:
S = ∫ l n 2 l n 3 f ( x ) d x
המונה הוא הנגזרת של המכנה:
( e 2 x − 6 e x + 5 ) ′ = 2 e 2 x − 6 e x
ולכן פונקציה קדומה היא:
נציב את הגבולות. נשתמש ב:
e 2 l n 3 = 9 , e 2 l n 2 = 4
S = ln ∣9 − 18 + 5∣ − ln ∣4 − 12 + 5∣
= ln 4 − ln 3 = ln 3 4 ≈ 0.288
תשובה: S = ln 3 4 ≈ 0.288
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: מינימום: ( 1 , 14.64 ) . מקסימום: ( 7 , 18.20 ) .
נגזור (( ln u ) ′ = u u ′ ):
f ′ ( x ) = x 2 + 7 8 ⋅ 2 x − 2 = x 2 + 7 16 x − 2 x 2 − 14
f ′ ( x ) = x 2 + 7 − 2 ( x 2 − 8 x + 7 )
= x 2 + 7 − 2 ( x − 1 ) ( x − 7 )
f ′ ( x ) = 0 עבור x = 1 ו־x = 7 . המכנה חיובי תמיד, ולכן הסימן נקבע לפי − 2 ( x − 1 ) ( x − 7 ) :
x f ′ ( x ) f ( x ) x < 1 − ↘ 1 0 מינ' 1 < x < 7 + ↗ 7 0 מקס' x > 7 − ↘
f ( 1 ) = 8 ln 8 − 2 ≈ 14.64
f ( 7 ) = 8 ln 56 − 14 ≈ 18.20
מינימום ב־( 1 , 8 ln 8 − 2 ) ומקסימום ב־( 7 , 8 ln 56 − 14 ) .
תשובה: מינימום: ( 1 , 14.64 ) . מקסימום: ( 7 , 18.20 ) .
סעיף ב
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: קעורה כלפי מעלה:
− 7 < x < 7 ; קעורה כלפי מטה:
x < − 7 או
x > 7 .
נגזור שוב (הנגזרת של − 2 היא 0 ), לפי כלל המנה:
f ′′ ( x ) = ( x 2 + 7 ) 2 16 ( x 2 + 7 ) − 16 x ⋅ 2 x
f ′′ ( x ) = ( x 2 + 7 ) 2 16 ( 7 − x 2 )
f ′′ ( x ) = 0 עבור x = ± 7 . המכנה חיובי, ולכן:
f ′′ > 0 (קעורה כלפי מעלה) כאשר − 7 < x < 7 .
f ′′ < 0 (קעורה כלפי מטה) כאשר x < − 7 או x > 7 .
תשובה: קעורה כלפי מעלה: − 7 < x < 7 ; קעורה כלפי מטה: x < − 7 או x > 7 .
סעיף ג
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: סקיצה: יורדת עד מינימום ( 1 , 14.64 ) , עולה עד מקסימום ( 7 , 18.20 ) , ואחר כך יורדת וחותכת את ציר ה־x פעם אחת.
נאסוף את הנתונים: מינימום ( 1 , 14.64 ) , מקסימום ( 7 , 18.20 ) , נקודות פיתול ב־x = ± 7 , חיתוך עם ציר ה־y ב־( 0 , 8 ln 7 ) ≈ ( 0 , 15.57 ) , וחיתוך אחד עם ציר ה־x (מימין ל־x = 7 , כי שם הפונקצייה יורדת לאינסוף שלילי).
כאשר x → − ∞ : f ( x ) → ∞ ; כאשר x → ∞ : f ( x ) → − ∞ (האיבר − 2 x גובר על הלוגריתם).
תשובה: סקיצה: יורדת עד מינימום ( 1 , 14.64 ) , עולה עד מקסימום ( 7 , 18.20 ) , ואחר כך יורדת וחותכת את ציר ה־x פעם אחת.
סעיף ד (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: 3 אסימפטוטות אנכיות
g מוגדרת כאשר f ( x ) > 18 , ויש לה אסימפטוטה אנכית בכל נקודה שבה f ( x ) = 18 (שם f ( x ) − 18 → 0 + ולכן g ( x ) → − ∞ ).
נספור את הפתרונות של f ( x ) = 18 לפי סעיף א:
x < 1 : f יורדת מ־∞ אל 14.64 < 18 – פתרון אחד.
1 < x < 7 : f עולה מ־14.64 אל 18.20 > 18 – פתרון אחד.
x > 7 : f יורדת מ־18.20 אל − ∞ – פתרון אחד.
לכן יש שלוש נקודות כאלה. נסמן אותן:
x 1 < x 2 < x 3
תחום ההגדרה של g :
x < x 1 , x 2 < x < x 3
תשובה: 3 אסימפטוטות אנכיות
סעיף ד (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: מקסימום: ( 7 , − 1.60 )
נגזור לפי ( ln u ) ′ = u u ′ :
g ′ ( x ) = f ( x ) − 18 f ′ ( x )
בתחום ההגדרה המכנה חיובי, ולכן ל־g ′ ול־f ′ יש אותו סימן.
f ′ = 0 רק ב־x = 1 וב־x = 7 . הנקודה x = 1 אינה בתחום של g , כי f ( 1 ) ≈ 14.64 < 18 .
לכן הקיצון היחיד הוא ב־x = 7 . שם f , ולכן גם g , עוברת מעלייה לירידה – זו נקודת מקסימום:
g ( 7 ) = ln ( f ( 7 ) − 18 )
= ln ( 8 ln 56 − 32 ) ≈ − 1.60
תשובה: מקסימום: ( 7 , − 1.60 )
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: ( e 3 , 0 )
תחום ההגדרה: x > 0 . נשווה ל־0:
x n ( 3 − ln x ) = 0
x n > 0 בתחום, ולכן:
3 − ln x = 0 ⇒ ln x = 3 ⇒ x = e 3
תשובה: ( e 3 , 0 )
סעיף ב
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: n = 1
נגזור לפי כלל המכפלה:
f ′ ( x ) = n x n − 1 ( 3 − ln x ) + x n ⋅ ( − x 1 )
= x n − 1 ( 3 n − n ln x − 1 )
נציב x = 1 (ln 1 = 0 ) ונשווה לשיפוע 2:
f ′ ( 1 ) = 1 ⋅ ( 3 n − 0 − 1 ) = 3 n − 1
3 n − 1 = 2 ⇒ n = 1
תשובה: n = 1
סעיף ג
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: מקסימום: ( e 2 , e 2 )
נציב n = 1 ונקבל f ( x ) = x ( 3 − ln x ) . לפי סעיף ב:
f ′ ( x ) = 3 − ln x − 1 = 2 − ln x
f ′ ( x ) = 0 ⇒ ln x = 2 ⇒ x = e 2
f ( e 2 ) = e 2 ( 3 − 2 ) = e 2
x f ′ ( x ) f ( x ) 0 < x < e 2 + ↗ e 2 0 מקס' x > e 2 − ↘
בדיקה: f ′ ( 1 ) = 2 > 0 ו־f ′ ( e 3 ) = − 1 < 0 .
תשובה: מקסימום: ( e 2 , e 2 )
סעיף ה (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: אנכיות: x = 0 , x = e 3 אופקית (מימין): y = 0
אנכיות: כאשר x → e 3 מתקיים f ( x ) → 0 , ולכן ∣ g ( x ) ∣ → ∞ . אסימפטוטה:
x = e 3
כאשר x → 0 + מתקיים f ( x ) → 0 + , ולכן g ( x ) → + ∞ . אסימפטוטה:
x = 0
אופקית: כאשר x → ∞ מתקיים f ( x ) → − ∞ , ולכן g ( x ) → 0 − . אסימפטוטה (מימין):
y = 0
תשובה: אנכיות: x = 0 , x = e 3 אופקית (מימין): y = 0
סעיף ה (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: בקטע 0 < x < e 3 : חיובית, מינימום ( e 2 , e 2 1 ) עבור x > e 3 : שלילית ועולה אל y = 0
g ′ ( x ) = − f 2 ( x ) f ′ ( x ) , ולכן ל־g סימן נגזרת הפוך לזה של f :
בקטע 0 < x < e 2 הפונקצייה f עולה, ולכן g יורדת.
עבור x > e 2 (פרט ל־e 3 ) הפונקצייה f יורדת, ולכן g עולה.
במקסימום של f יש ל־g מינימום: g ( e 2 ) = e 2 1 . בקטע 0 < x < e 3 מתקיים f > 0 , ולכן גם g > 0 . עבור x > e 3 מתקיים g < 0 , והיא עולה מ־− ∞ אל 0.
תשובה: בקטע 0 < x < e 3 : חיובית, מינימום ( e 2 , e 2 1 ) עבור x > e 3 : שלילית ועולה אל y = 0
סעיף ו
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: a = 2.8
נתון 1 < a < 3 , ולכן e < e a < e 3 . הקטע כולו בתוך 0 < x < e 3 , ושם g > 0 . השטח:
S = ∫ e e a x ( 3 − ln x ) d x
נשים לב שהנגזרת של 3 − ln x היא − x 1 , ולכן:
∫ x ( 3 − ln x ) d x = − ln ( 3 − ln x ) + C
S = − ln ( 3 − a ) + ln ( 3 − 1 )
= ln 3 − a 2
ln 3 − a 2 = ln 10
3 − a 2 = 10 ⇒ 3 − a = 0.2
a = 2.8
תשובה: a = 2.8
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x < ln 4
הביטוי ln ( 4 − e x ) מוגדר כאשר:
4 − e x > 0 ⇒ e x < 4 ⇒ x < ln 4
שאר האיברים מוגדרים לכל x .
תשובה: x < ln 4
סעיף א (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: אנכית: x = ln 4 אין אסימפטוטה אופקית
אנכית: כאשר x → ln 4 − מתקיים 4 − e x → 0 + . לכן ln ( 4 − e x ) → − ∞ , וגם f ( x ) → − ∞ . אסימפטוטה:
x = ln 4
אופקית: אפשר לבדוק רק x → − ∞ (התחום חסום מימין). כאשר x → − ∞ :
4 e x → 0 , 9 ln ( 4 − e x ) → 9 ln 4
והאיבר − x שואף ל־+ ∞ . לכן f ( x ) → + ∞ , ואין אסימפטוטה אופקית.
תשובה: אנכית: x = ln 4 אין אסימפטוטה אופקית
סעיף ב
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: הוכח: f ′ ( x ) = 4 − e x − 4 ( e x − 1 ) 2
נגזור (הנגזרת של ln ( 4 − e x ) היא 4 − e x − e x ):
f ′ ( x ) = 4 e x − 1 − 4 − e x 9 e x
מכנה משותף:
= 4 − e x ( 4 e x − 1 ) ( 4 − e x ) − 9 e x
= 4 − e x 16 e x − 4 e 2 x − 4 + e x − 9 e x
= 4 − e x − 4 e 2 x + 8 e x − 4
= 4 − e x − 4 ( e 2 x − 2 e x + 1 )
= 4 − e x − 4 ( e x − 1 ) 2
תשובה: הוכח: f ′ ( x ) = 4 − e x − 4 ( e x − 1 ) 2
סעיף ג (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: יורדת בכל תחום ההגדרה x < ln 4 אין תחום עלייה
בתחום x < ln 4 המכנה 4 − e x חיובי, והמונה − 4 ( e x − 1 ) 2 אינו חיובי. לכן f ′ ( x ) ≤ 0 לכל x בתחום. הנגזרת מתאפסת רק כאשר e x = 1 , כלומר ב־x = 0 .
x f ′ ( x ) f ( x ) x < 0 − ↘ 0 0 פיתול 0 < x < ln 4 − ↘
הנגזרת לא מחליפה סימן ב־x = 0 , ולכן אין שם קיצון: הפונקצייה יורדת בכל תחום הגדרתה.
תשובה: יורדת בכל תחום ההגדרה x < ln 4 אין תחום עלייה
סעיף ג (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: y = 4 + 9 ln 3 ≈ 13.89
משיק מקביל לציר ה־x – שיפועו 0, כלומר f ′ ( x ) = 0 , ולפי ג (1) זה קורה רק ב־x = 0 :
f ( 0 ) = 4 e 0 − 0 + 9 ln ( 4 − 1 )
= 4 + 9 ln 3
תשובה: y = 4 + 9 ln 3 ≈ 13.89
סעיף ה (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: אנכית: x = ln 4 אופקית (משמאל): y = − 1
הנגזרת f ′ ( x ) = 4 − e x − 4 ( e x − 1 ) 2 מוגדרת באותו תחום, x < ln 4 .
אנכית: כאשר x → ln 4 − המכנה שואף ל־0 + והמונה שואף ל־− 4 ⋅ 3 2 = − 36 . לכן f ′ ( x ) → − ∞ , ויש אסימפטוטה:
x = ln 4
אופקית: כאשר x → − ∞ מתקיים e x → 0 , ולכן:
f ′ ( x ) → 4 − 0 − 4 ( 0 − 1 ) 2 = − 1
אסימפטוטה (משמאל):
y = − 1
תשובה: אנכית: x = ln 4 אופקית (משמאל): y = − 1
סעיף ה (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: מקסימום: ( 0 , 0 ) אסימפטוטה משמאל: y = − 1 אסימפטוטה אנכית: x = ln 4
לפי ג (1), f ′ ( x ) ≤ 0 ומתאפסת רק ב־x = 0 . לכן לגרף של f ′ יש מקסימום בנקודה ( 0 , 0 ) , והוא משיק שם לציר ה־x .
הנקודה x = 0 היא נקודת הפיתול היחידה של f , ולכן זו נקודת הקיצון היחידה של f ′ . משמאל ל־0 הנגזרת f ′ עולה מ־− 1 אל 0, ובין 0 ל־ln 4 היא יורדת מ־0 אל − ∞ .
תשובה: מקסימום: ( 0 , 0 ) אסימפטוטה משמאל: y = − 1 אסימפטוטה אנכית: x = ln 4
סעיף ו
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: 0 < a < 1
g ( x ) = f ( x ) + a x , ולכן:
g ′ ( x ) = f ′ ( x ) + a
נקודת קיצון של g היא נקודה שבה g ′ מתאפסת ומחליפה סימן, כלומר נקודה שבה הגרף של f ′ חותך את הישר y = − a .
לפי הסקיצה של f ′ (ה (2)):
אם − 1 < − a < 0 , הישר y = − a חותך את גרף f ′ פעמיים: פעם משמאל ל־0 (שם f ′ עולה מ־− 1 ל־0) ופעם מימין ל־0. בכל חיתוך g ′ מחליפה סימן, ולכן יש שתי נקודות קיצון.
אם − a ≤ − 1 , יש חיתוך אחד בלבד (מימין ל־0), ולכן נקודת קיצון אחת.
אם − a = 0 , הישר משיק לגרף בנקודה ( 0 , 0 ) בלי החלפת סימן, ולכן אין קיצון. אם − a > 0 , אין חיתוך כלל.
לכן שתי נקודות קיצון בדיוק כאשר:
− 1 < − a < 0 ⇒ 0 < a < 1
תשובה: 0 < a < 1
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: g ( x ) שלילית בכל תחום הגדרתה (x < 0 ו־x > 0 ); אין לה תחום חיוביות.
f ( x ) יורדת בכל אחד מהתחומים x > 0 ו־x < 0 , ולכן f ′ ( x ) ≤ 0 שם. נתון f ′ ( x ) = 0 , ולכן:
f ′ ( x ) < 0
לכל x = 0 . בנוסף e f ( x ) > 0 תמיד. מכפלה של מספר שלילי במספר חיובי היא שלילית:
g ( x ) = f ′ ( x ) ⋅ e f ( x ) < 0
תשובה: g ( x ) שלילית בכל תחום הגדרתה (x < 0 ו־x > 0 ); אין לה תחום חיוביות.
סעיף ב (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x = 0 (מימין), y = 0
עם f ( x ) = x 1 : f ′ ( x ) = − x 2 1 , ולכן:
g ( x ) = − x 2 1 e x 1
ליד x = 0 :
x → 0 + : x 1 → ∞ , והמכפלה x 2 1 e x 1 → ∞ , ולכן g ( x ) → − ∞ .
x → 0 − : נסמן u = x 1 → − ∞ . אז g = − u 2 e u → 0 (האקספוננט שואף לאפס מהר יותר).
לכן x = 0 אסימפטוטה אנכית מימין בלבד.
כאשר x → ± ∞ : e x 1 → 1 ו־x 2 1 → 0 , ולכן g ( x ) → 0 : אסימפטוטה אופקית y = 0 .
תשובה: x = 0 (מימין), y = 0
סעיף ב (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: מינימום: ( − 2 1 , − e 2 4 ) ≈ ( − 0.5 , − 0.54 )
נגזור לפי כלל המכפלה (( e x 1 ) ′ = − x 2 1 e x 1 ):
g ′ ( x ) = x 3 2 e x 1
− x 2 1 ⋅ ( − x 2 1 ) e x 1
g ′ ( x ) = x 4 e x 1 ( 2 x + 1 )
x 4 e 1/ x > 0 , ולכן הסימן של g ′ הוא הסימן של 2 x + 1 . g ′ = 0 עבור x = − 2 1 :
x g ′ ( x ) g ( x ) x < − 2 1 − ↘ − 2 1 0 מינ' − 2 1 < x < 0 + ↗ x > 0 + ↗
g ( − 2 1 ) = − 4 e − 2 = − e 2 4 ≈ − 0.54
תשובה: מינימום: ( − 2 1 , − e 2 4 ) ≈ ( − 0.5 , − 0.54 )
סעיף ד
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: a = 3 5
נתון a > 1 , ולכן:
0 < ln a < ln ( 4 a )
ולכן:
0 < ln ( 4 a ) 1 < ln a 1
בקטע הזה g ( x ) < 0 , ולכן השטח הוא מינוס האינטגרל.
g = f ′ ⋅ e f , ולכן פונקציה קדומה של g היא:
G ( x ) = e f ( x ) = e x 1
בגבולות: x 1 = ln a או x 1 = ln ( 4 a ) , ולכן:
∫ l n ( 4 a ) 1 l n a 1 g ( x ) d x = e l n a − e l n ( 4 a )
= a − 4 a = − 3 a
השטח הוא 3 a :
3 a = 5 ⇒ a = 3 5
תשובה: a = 3 5
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף ב
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: a = 1
נכתוב את הפונקצייה כסכום:
f ( x ) = x a + x ln 2 x 1
הנגזרת של המכנה x ln 2 x היא ln 2 x + 2 ln x , ולכן:
f ′ ( x ) = − x 2 a − x 2 ln 4 x ln 2 x + 2 ln x
בנקודת קיצון f ′ = 0 . נציב x = e 1 , שבה ln x = − 1 :
− a e 2 − e − 2 ⋅ 1 1 − 2 = 0
− a e 2 + e 2 = 0 ⇒ a = 1
בדיקה שעבור a = 1 זו נקודת הקיצון היחידה: נסמן u = ln x . המונה של f ′ (אחרי כינוס) הוא:
− ( u 4 + u 2 + 2 u )
= − u ( u + 1 ) ( u 2 − u + 2 )
u = 0 , ו־u 2 − u + 2 > 0 תמיד (דיסקרימיננטה שלילית). לכן f ′ = 0 רק עבור u = − 1 , והסימן מתחלף שם.
תשובה: a = 1
סעיף ג
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: g ( x ) = ln x − l n x 1
g ′ ( x ) = f ( x ) עם a = 1 :
g ′ ( x ) = x 1 + x ln 2 x 1
נמצא פונקציה קדומה. למחובר הראשון: ∫ x 1 d x = ln x . למחובר השני נשתמש בנגזרת:
( − ln x 1 ) ′ = x ln 2 x 1
ולכן:
g ( x ) = ln x − ln x 1 + C
g ′′ = f ′ , ולפי סעיף ב f ′ מתאפסת ומחליפה סימן רק ב־x = e 1 . לכן נקודת הפיתול של g היא ב־x = e 1 , והיא על ציר ה־x :
g ( e 1 ) = − 1 − − 1 1 + C = C = 0
g ( x ) = ln x − ln x 1
שימו לב: תחום ההגדרה מורכב משני קטעים (0 < x < 1 ו־x > 1 ), ולכן להלכה אפשר לבחור קבוע אחר בקטע x > 1 . השאלה מבקשת פונקצייה אחת כזו – בוחרים את אותו קבוע, כמו במפתח.
תשובה: g ( x ) = ln x − l n x 1
סעיף ד (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: ( e 1 , 0 ) ו־( e , 0 )
ln x − ln x 1 = 0
נכפול ב־ln x = 0 :
ln 2 x = 1 ⇒ ln x = ± 1
x = e , x = e 1
תשובה: ( e 1 , 0 ) ו־( e , 0 )
סעיף ד (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: עולה בתחומים 0 < x < 1 ו־x > 1 ; אין תחומי ירידה.
g ′ ( x ) = f ( x ) = x 1 ( 1 + ln 2 x 1 )
בתחום ההגדרה x > 0 , ושני הגורמים חיוביים, ולכן g ′ ( x ) > 0 .
תשובה: עולה בתחומים 0 < x < 1 ו־x > 1 ; אין תחומי ירידה.
סעיף ה
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: סקיצה: שני ענפים עולים; אסימפטוטות x = 0 , x = 1 ; חיתוכים ( e 1 , 0 ) ו־( e , 0 ) .
0 < x < 1 : עולה מ־− ∞ (ליד x = 0 ) אל + ∞ (ליד x = 1 ), וחותכת את ציר ה־x ב־( e 1 , 0 ) – שם גם נקודת הפיתול.
x > 1 : עולה מ־− ∞ (ליד x = 1 ) אל + ∞ , וחותכת את ציר ה־x ב־( e , 0 ) .
תשובה: סקיצה: שני ענפים עולים; אסימפטוטות x = 0 , x = 1 ; חיתוכים ( e 1 , 0 ) ו־( e , 0 ) .
סעיף ו (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x > 0 , x = e 1 , x = 1 , x = e
h ( x ) = ln ∣ g ( x ) ∣ מוגדרת כאשר g מוגדרת ו־g ( x ) = 0 :
x > 0 , x = 1
x = e 1 , x = e
תשובה: x > 0 , x = e 1 , x = 1 , x = e
סעיף ו (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: גרף I I
נבדוק את ההתנהגות של h :
ליד x = 0 + וליד x = 1 : ∣ g ∣ → ∞ , ולכן h → + ∞ .
ליד x = e 1 וליד x = e : ∣ g ∣ → 0 , ולכן h → − ∞ .
כאשר x → ∞ : g → ∞ , ולכן h → ∞ ; ובתחום x > e הפונקצייה g חיובית ועולה, ולכן גם h עולה.
כלומר ל־h יש ארבע אסימפטוטות אנכיות: x = 0 , e 1 , 1 , e . ליד ציר ה־y הגרף עולה לפלוס אינסוף, ליד x = e 1 יורד למינוס אינסוף, ליד x = 1 עולה לפלוס אינסוף, ליד x = e יורד למינוס אינסוף, ומימין ל־e הוא עולה.
גרפים I I I ו־I V אף פעם לא יורדים למינוס אינסוף – לא מתאימים.
בגרף I הגרף יורד למינוס אינסוף ליד ציר ה־y , והענף הימני שלו יורד – לא מתאים.
גרף I I מתאים לכל התכונות.
תשובה: גרף I I
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: מימין: y = b + 1 משמאל: y = b − 1
המכנה e x − x חיובי לכל x (לכן אין אסימפטוטה אנכית).
כאשר x → ∞ : נחלק מונה ומכנה ב־e x :
e x − x e x + x = 1 − e x x 1 + e x x → 1 − 0 1 + 0 = 1
לכן f ( x ) → 1 + b .
כאשר x → − ∞ : מתקיים e x → 0 , ונחלק ב־x :
e x − x e x + x = x e x − 1 x e x + 1 → 0 − 1 0 + 1 = − 1
לכן f ( x ) → b − 1 .
תשובה: מימין: y = b + 1 משמאל: y = b − 1
סעיף א (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: מקסימום: ( 1 , e − 1 e + 1 + b )
נגזור לפי כלל המנה (הפרמטר b נעלם בגזירה):
f ′ ( x ) = ( e x − x ) 2 ( e x + 1 ) ( e x − x ) − ( e x + x ) ( e x − 1 )
נפתח את המונה:
e 2 x − x e x + e x − x
− ( e 2 x − e x + x e x − x )
= 2 e x − 2 x e x = 2 e x ( 1 − x )
f ′ ( x ) = ( e x − x ) 2 2 e x ( 1 − x )
f ′ ( x ) = 0 רק כאשר x = 1 . המכנה ו־2 e x חיוביים, ולכן הסימן נקבע לפי 1 − x :
x f ′ ( x ) f ( x ) x < 1 + ↗ 1 0 מקס' x > 1 − ↘
f ( 1 ) = e − 1 e + 1 + b
תשובה: מקסימום: ( 1 , e − 1 e + 1 + b )
סעיף ב
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: b = 0.5 או b = 2.5
לפי א (1) האסימפטוטות האופקיות הן y = b + 1 ו־y = b − 1 . אחת מהן היא y = 1.5 :
b + 1 = 1.5 ⇒ b = 0.5
b − 1 = 1.5 ⇒ b = 2.5
תשובה: b = 0.5 או b = 2.5
סעיף ג
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: אסימפטוטה משמאל: y = − 0.5 אסימפטוטה מימין: y = 1.5 חיתוך עם ציר ה־y : ( 0 , 1.5 ) מקסימום: ( 1 , 2.66 )
נציב b = 0.5 (הערך הקטן) ונאסוף את הנתונים:
אסימפטוטה y = 1.5 כאשר x → ∞ , ואסימפטוטה y = − 0.5 כאשר x → − ∞ .
חיתוך עם ציר ה־y בנקודה ( 0 , 1.5 ) .
עולה עד המקסימום ( 1 , e − 1 e + 1 + 0.5 ) ≈ ( 1 , 2.66 ) , ואחריו יורדת אל האסימפטוטה y = 1.5 .
משמאל הגרף מתחיל קרוב ל־y = − 0.5 ועולה, ולכן חותך את ציר ה־x פעם אחת (אין צורך במיקום המדויק – המשוואה אינה נפתרת אלגברית).
תשובה: אסימפטוטה משמאל: y = − 0.5 אסימפטוטה מימין: y = 1.5 חיתוך עם ציר ה־y : ( 0 , 1.5 ) מקסימום: ( 1 , 2.66 )
סעיף ד (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: y = 0 בשני הצדדים
f ′ ( x ) = ( e x − x ) 2 2 e x ( 1 − x )
כאשר x → ∞ : נחלק ב־e 2 x :
f ′ ( x ) = ( 1 − e x x ) 2 e x 2 ( 1 − x ) → 1 0 = 0
כאשר x → − ∞ : המונה 2 e x ( 1 − x ) → 0 (e x שואף ל־0 מהר יותר מש־1 − x גדל), והמכנה ( e x − x ) 2 → ∞ , ולכן f ′ ( x ) → 0 .
אין אסימפטוטה אנכית, כי f ′ מוגדרת לכל x והמכנה חיובי.
תשובה: y = 0 בשני הצדדים
סעיף ה
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: הטענה נכונה.
הטענה נכונה.
עם b = 0.5 , בקטע 0 ≤ x ≤ 1 הפונקצייה f עולה מ־f ( 0 ) = 1.5 עד f ( 1 ) = e − 1 e + 1 + 0.5 . נגדיר h ( x ) = f ( x ) − 1.5 :
h ( 0 ) = 0
h ( 1 ) = e − 1 e + 1 − 1 = e − 1 2
לפי סעיף ד (2), f ′ יורדת בקטע 0 < x ≤ 1 (מהמקסימום שלה ב־0 ועד המינימום שמימין ל־1). לכן f – וגם h – קעורה (∩ ) בקטע. נראה שהגרף של h נמצא מעל המיתר שמחבר את ( 0 , 0 ) ו־( 1 , e − 1 2 ) :
נגדיר d ( x ) = h ( x ) − e − 1 2 x (ההפרש בין הגרף למיתר). אז d ( 0 ) = d ( 1 ) = 0 , ו־d ′ ( x ) = h ′ ( x ) − e − 1 2 יורדת בקטע (כי h ′ = f ′ יורדת). אילו d ′ ( 0 ) ≤ 0 , היה d ′ < 0 בכל הקטע, d יורדת ו־d ( 1 ) < 0 – סתירה. באותו אופן d ′ ( 1 ) < 0 . לכן d ′ מחליפה סימן פעם אחת מ־+ ל־− : d עולה ואחר כך יורדת, ולכן d ( x ) > 0 לכל 0 < x < 1 .
השטח מתחת למיתר הוא שטח משולש:
2 1 ⋅ 1 ⋅ e − 1 2 = e − 1 1
הגרף של h נמצא ממש מעל המיתר בתוך הקטע, ולכן:
∫ 0 1 ( f ( x ) − 1.5 ) d x > e − 1 1
(לבדיקה בלבד – לא נדרש ולא מותר כדרך פתרון בבחינה: האינטגרל בערך 0.769 , ו־e − 1 1 ≈ 0.582 .)
תשובה: הטענה נכונה.
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x > 0 , x = e 1
צריך x > 0 (בגלל ln x ), והמכנה שונה מ־0:
1 + ln x = 0 ⇒ ln x = − 1 ⇒ x = e 1
תשובה: x > 0 , x = e 1
סעיף א (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x = e 1
ב־x = e 1 המכנה מתאפס, והמונה שם:
e 1 ⋅ ln e 1 = − e 1 = 0
לכן x = e 1 היא אסימפטוטה אנכית.
ב־x → 0 + אין אסימפטוטה: x ln x → 0 ו־1 + ln x → − ∞ , ולכן f ( x ) → 0 .
תשובה: x = e 1
סעיף א (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: ( 1 , 0 )
f ( x ) = 0 ⇒ x ln x = 0
בתחום x > 0 , ולכן ln x = 0 , כלומר x = 1 .
תשובה: ( 1 , 0 )
סעיף ב
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: עולה בתחום 0 < x < e 1 עולה בתחום x > e 1 אין תחום ירידה
נגזור לפי כלל המנה. הנגזרת של המונה: ( x ln x ) ′ = ln x + 1 .
f ′ ( x ) = ( 1 + ln x ) 2 ( ln x + 1 ) ( 1 + ln x ) − x ln x ⋅ x 1
= ( 1 + ln x ) 2 ( 1 + ln x ) 2 − ln x
= ( 1 + ln x ) 2 ln 2 x + ln x + 1
נסמן t = ln x . במונה t 2 + t + 1 הדיסקרימיננטה שלילית (1 − 4 < 0 ) והמקדם של t 2 חיובי, ולכן המונה חיובי תמיד. גם המכנה חיובי, ולכן f ′ ( x ) > 0 בכל התחום.
תשובה: עולה בתחום 0 < x < e 1 עולה בתחום x > e 1 אין תחום ירידה
סעיף ד (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: 0 < x < 1 או x > 1
צריך x > 0 , והמכנה x ln x = 0 , כלומר ln x = 0 :
x = 1
(ב־x = e 1 הפונקצייה g מוגדרת: g ( e 1 ) = 0 .)
תשובה: 0 < x < 1 או x > 1
סעיף ד (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: אנכיות: x = 0 , x = 1 אופקית: y = 0
אנכיות: כאשר x → 1 המכנה x ln x → 0 והמונה שואף ל־1, ולכן אסימפטוטה:
x = 1
כאשר x → 0 + מתקיים x ln x → 0 − ו־1 + ln x → − ∞ , ולכן g ( x ) → + ∞ . אסימפטוטה:
x = 0
אופקית: נכתוב g ( x ) = x l n x 1 + x 1 . כאשר x → ∞ שני המחוברים שואפים ל־0. אסימפטוטה:
y = 0
תשובה: אנכיות: x = 0 , x = 1 אופקית: y = 0
סעיף ד (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: יורדת בשני הענפים חיתוך עם ציר ה־x : ( e 1 , 0 ) אסימפטוטות: x = 0 , x = 1 , y = 0
מתקיים g ( x ) = f ( x ) 1 (פרט ל־x = e 1 , שם g = 0 ). לכן g ′ = − f 2 f ′ < 0 : g יורדת בתחום 0 < x < 1 ובתחום x > 1 .
בתחום 0 < x < 1 : יורדת מ־+ ∞ , חותכת את ציר ה־x ב־( e 1 , 0 ) ושואפת ל־− ∞ כאשר x → 1 − .
בתחום x > 1 : יורדת מ־+ ∞ אל האסימפטוטה y = 0 , וחיובית.
תשובה: יורדת בשני הענפים חיתוך עם ציר ה־x : ( e 1 , 0 ) אסימפטוטות: x = 0 , x = 1 , y = 0
סעיף ה (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: ביטוי II: k + ln 2
נפרק את הביטוי שבאינטגרל לשני מחוברים:
x ln x 1 + ln x = x ln x 1 + x 1
פונקציה קדומה של x l n x 1 = l n x x 1 היא ln ( ln x ) (לפי ∫ f f ′ = ln ∣ f ∣ , ובקטע ln x > 0 ):
∫ e k e 2 k ( x ln x 1 + x 1 ) d x
= [ ln ( ln x ) + ln x ] e k e 2 k
= ln ( 2 k ) + 2 k − ln k − k
= ln k 2 k + k = k + ln 2
לכן הביטוי II הוא הנכון.
תשובה: ביטוי II: k + ln 2
סעיף ה (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: S = 3 + ln 2 ≈ 3.69
בקטע e 3 ≤ x ≤ e 6 מתקיים x > 1 , ושם g ( x ) > 0 . לכן השטח הוא האינטגרל של g מ־e 3 עד e 6 , וזה הביטוי מ־ה (1) עם k = 3 :
S = 3 + ln 2 ≈ 3.69
תשובה: S = 3 + ln 2 ≈ 3.69
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: y = − 1 (כאשר x → ∞ ) ו־y = 0 (כאשר x → − ∞ ), בשני המקרים.
אסימפטוטות המאונכות לציר ה־y הן אופקיות:
כאשר x → ∞ נחלק מונה ומכנה ב־e x :
f ( x ) = a e − x − 1 1 → 0 − 1 1 = − 1
כאשר x → − ∞ : e x → 0 , ולכן:
f ( x ) → a − 0 0 = 0
זה נכון גם עבור a > 0 וגם עבור a < 0 .
תשובה: y = − 1 (כאשר x → ∞ ) ו־y = 0 (כאשר x → − ∞ ), בשני המקרים.
סעיף א (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: כאשר a > 0 – עולה ב־x < ln a וב־x > ln a ; כאשר a < 0 – יורדת לכל x .
לפי כלל המנה:
f ′ ( x ) = ( a − e x ) 2 e x ( a − e x ) − e x ⋅ ( − e x )
f ′ ( x ) = ( a − e x ) 2 a e x
המכנה חיובי ו־e x > 0 , ולכן סימן f ′ הוא סימן a :
כאשר a > 0 , f ′ > 0 : הפונקצייה עולה בתחומים x < ln a ו־x > ln a .
כאשר a < 0 , f ′ < 0 : הפונקצייה יורדת לכל x .
תשובה: כאשר a > 0 – עולה ב־x < ln a וב־x > ln a ; כאשר a < 0 – יורדת לכל x .
סעיף ב
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: עבור a = 3 – גרף I I ; עבור a = − 3 – גרף I I I .
עבור a = 3 : יש אסימפטוטה אנכית x = ln 3 , מימין לציר ה־y (כי ln 3 > 0 ). האסימפטוטות האופקיות: y = 0 משמאל ו־y = − 1 מימין. הפונקצייה עולה בכל ענף. משמאל לאסימפטוטה המכנה חיובי ולכן הפונקצייה חיובית, ומימין לה היא שלילית. זה גרף I I .
עבור a = − 3 :
f ( x ) = − 3 + e x e x
אין אסימפטוטה אנכית, הפונקצייה שלילית ויורדת לכל x , מ־0 (משמאל) אל − 1 (מימין). זה גרף I I I .
תשובה: עבור a = 3 – גרף I I ; עבור a = − 3 – גרף I I I .
סעיף ג (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x = ln 3 , x = ln 6
הפונקצייה g מוגדרת כאשר f מוגדרת, כלומר x = ln 3 , וגם המכנה f ( x ) + 2 = 0 . נבדוק מתי הוא מתאפס:
3 − e x e x = − 2
e x = − 6 + 2 e x ⇒ e x = 6
כלומר x = ln 6 .
נוח לפשט:
f ( x ) + 2 = 3 − e x 6 − e x
g ( x ) = 6 − e x 3 − e x , x = ln 3
תשובה: x = ln 3 , x = ln 6
סעיף ג (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: אנכית: x = ln 6 . אופקיות: y = 1 (מימין) ו־y = 2 1 (משמאל).
אנכית: בנקודה x = ln 6 המכנה 6 − e x מתאפס, והמונה שם הוא 3 − 6 = − 3 = 0 . לכן x = ln 6 אסימפטוטה אנכית.
בנקודה x = ln 3 אין אסימפטוטה: שם g → 0 , וזו נקודה חסרה.
אופקיות:
x → ∞ : g = 6 e − x − 1 3 e − x − 1 → 1
x → − ∞ : g → 6 3 = 2 1
תשובה: אנכית: x = ln 6 . אופקיות: y = 1 (מימין) ו־y = 2 1 (משמאל).
סעיף ד
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: סקיצה: יורדת בשני ענפים; אסימפטוטות x = ln 6 , y = 1 , y = 2 1 ; נקודה חסרה ( ln 3 , 0 ) .
נגזור:
g ′ ( x ) = ( 6 − e x ) 2 − e x ( 6 − e x ) + e x ( 3 − e x )
g ′ ( x ) = ( 6 − e x ) 2 − 3 e x < 0
לכן g יורדת בכל ענף:
x < ln 3 ו־ln 3 < x < ln 6 : יורדת מ־2 1 אל − ∞ , ועוברת ב־( ln 3 , 0 ) – נקודה שאינה בגרף (עיגול ריק), ולכן מחריגים אותה מתחום הירידה.
x > ln 6 : יורדת מ־+ ∞ אל 1 .
תשובה: סקיצה: יורדת בשני ענפים; אסימפטוטות x = ln 6 , y = 1 , y = 2 1 ; נקודה חסרה ( ln 3 , 0 ) .
סעיף ה
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: הטענה אינה נכונה (∫ − 4 − 2 g < 1 < ∫ 2 3 g ).
נשווה כל אינטגרל לשטח של מלבן.
הקטע השמאלי נמצא משמאל ל־ln 6 . שם g יורדת מתחת ל־2 1 ונשארת חיובית, ולכן 0 < g ( x ) < 2 1 . אורך הקטע הוא 2 :
∫ − 4 − 2 g d x < 2 ⋅ 2 1 = 1
הקטע הימני נמצא מימין ל־ln 6 ≈ 1.79 . שם g יורדת אל 1 , ולכן g ( x ) > 1 . אורך הקטע הוא 1 :
∫ 2 3 g d x > 1 ⋅ 1 = 1
לכן האינטגרל השמאלי קטן מהימני, והטענה אינה נכונה. בחישוב מקורב:
∫ − 4 − 2 g d x ≈ 0.99 , ∫ 2 3 g d x ≈ 1.66
תשובה: הטענה אינה נכונה (∫ − 4 − 2 g < 1 < ∫ 2 3 g ).
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: גרף I I (מוגדרת לכל x = 0 וזוגית).
מכיוון ש־n זוגי, ( − x ) n = x n ו־f ( − x ) = f ( x ) : הפונקצייה זוגית והגרף שלה סימטרי ביחס לציר ה־y . בנוסף היא מוגדרת גם עבור x < 0 .
גרפים I I I ו־I V מופיעים רק עבור x > 0 – נפסלים.
גרף I אינו סימטרי ביחס לציר ה־y – נפסל.
לכן הגרף המתאים הוא I I .
תשובה: גרף I I (מוגדרת לכל x = 0 וזוגית).
סעיף ב (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: ( ± e , 0 ) , ( ± e 1 , 0 )
עם n = 2 : f ( x ) = ln ( x 2 ) , ו:
g ( x ) = ln 2 ( x 2 ) − 4 = 0
ln ( x 2 ) = 2 , ln ( x 2 ) = − 2
x 2 = e 2 ⇒ x = ± e
x 2 = e − 2 ⇒ x = ± e 1
תשובה: ( ± e , 0 ) , ( ± e 1 , 0 )
סעיף ב (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: מינימום: ( 1 , − 4 ) ו־( − 1 , − 4 )
לפי כלל השרשרת, עם f ′ ( x ) = x 2 2 x = x 2 :
g ′ ( x ) = 2 ln ( x 2 ) ⋅ x 2 = x 4 ln ( x 2 )
g ′ = 0 כאשר ln ( x 2 ) = 0 , כלומר x = ± 1 .
x g ′ ( x ) g ( x ) x < − 1 − ↘ − 1 0 מינ' − 1 < x < 0 + ↗ 0 < x < 1 − ↘ 1 0 מינ' x > 1 + ↗
g ( ± 1 ) = ln 2 1 − 4 = − 4
תשובה: מינימום: ( 1 , − 4 ) ו־( − 1 , − 4 )
סעיף ד (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: S = ln 3 8 ≈ 0.98
בקטע e 2 ≤ x ≤ e 3 מתקיים x > e , ולכן g ( x ) > 0 וגם g ′ ( x ) > 0 . כלומר k ( x ) > 0 , והשטח שווה לאינטגרל.
הפונקצייה k היא מהצורה g g ′ , ולכן פונקציה קדומה שלה היא:
K ( x ) = ln ∣ g ( x ) ∣
עבור x > 0 מתקיים ln ( x 2 ) = 2 ln x , ולכן:
g ( e 2 ) = 4 2 − 4 = 12
g ( e 3 ) = 6 2 − 4 = 32
S = ln 32 − ln 12 = ln 3 8 ≈ 0.98
תשובה: S = ln 3 8 ≈ 0.98
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: אנכית: x = 0 אופקית (משמאל): y = − 1
אסימפטוטה אנכית: המכנה 1 − e x מתאפס כאשר x = 0 והמונה שונה מאפס. לכן:
x = 0
אסימפטוטה אופקית: כאשר x → − ∞ מתקיים
e x → 0
f ( x ) → 0 − 1 − 0 1 = − 1
כאשר x → ∞ הביטוי e x שואף לאינסוף והשבר שואף ל־0. לכן גם f ( x ) שואפת לאינסוף ואין אסימפטוטה בצד ימין. האסימפטוטה האופקית היא בצד שמאל:
y = − 1
תשובה: אנכית: x = 0 אופקית (משמאל): y = − 1
סעיף א (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: אין נקודות חיתוך עם הצירים.
ציר ה־y : הנקודה x = 0 אינה בתחום ההגדרה ולכן אין חיתוך.
ציר ה־x : נשווה ל־0 ונסמן t = e x כאשר t > 0 :
t − 1 − t 1 = 0
t ( 1 − t ) = 1
t 2 − t + 1 = 0
Δ = 1 − 4 = − 3 < 0
הדיסקרימיננטה שלילית ולכן אין פתרון.
תשובה: אין נקודות חיתוך עם הצירים.
סעיף א (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: מינימום: ( ln 2 , 3 )
הנגזרת של 1 − e x 1 היא ( 1 − e x ) 2 e x , ולכן:
f ′ ( x ) = e x − ( 1 − e x ) 2 e x
= e x ( 1 − ( 1 − e x ) 2 1 )
f ′ ( x ) = 0 כאשר ( 1 − e x ) 2 = 1 :
1 − e x = 1 ⇒ e x = 0
(אין פתרון)
1 − e x = − 1 ⇒ e x = 2 ⇒ x = ln 2
f ( ln 2 ) = 2 − 1 − 2 1 = 3
סימן הנגזרת לפי ( 1 − e x ) 2 לעומת 1:
x f ′ ( x ) f ( x ) x < 0 − ↘ 0 < x < ln 2 − ↘ ln 2 0 מינ' x > ln 2 + ↗
תשובה: מינימום: ( ln 2 , 3 )
סעיף ג (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: הוכח: g ′ ( x ) = e x − 1 1 = f ( x ) − e x
נגזור את g :
g ′ ( x ) = − 1 + e x − 1 e x
= e x − 1 − ( e x − 1 ) + e x
= e x − 1 1
מצד שני:
f ( x ) − e x = − 1 − e x 1
= e x − 1 1
ולכן לכל x > 0 מתקיים g ′ ( x ) = f ( x ) − e x .
תשובה: הוכח: g ′ ( x ) = e x − 1 1 = f ( x ) − e x
סעיף ד
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: S = b − 2 + ln b 2 ( b − 1 )
האנך עובר בנקודה x = ln 2 . בתחום שמימין ל־0 הפונקציה חיובית כי המינימום שלה הוא 3. לכן השטח הוא האינטגרל של f בין ln 2 ל־ln b .
מסעיף ג (2) נובע:
f ( x ) = e x + g ′ ( x )
ולכן פונקציה קדומה של f היא e x + g ( x ) :
S = [ e x + g ( x ) ] l n 2 l n b
g ( ln b ) = − ln b + ln ( b − 1 )
g ( ln 2 ) = − ln 2 + ln 1 = − ln 2
S = b − 2 − ln b
+ ln ( b − 1 ) + ln 2
S = b − 2 + ln b 2 ( b − 1 )
תשובה: S = b − 2 + ln b 2 ( b − 1 )
סעיף ה
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: b = 4
b − 2 + ln b 2 ( b − 1 ) = b − 2 + ln 1.5
b 2 ( b − 1 ) = 1.5
2 b − 2 = 1.5 b ⇒ b = 4
תשובה: b = 4
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: אנכית: x = 0 אופקית: y = 0
אסימפטוטה אנכית: כאשר x → 0 + המונה שואף למינוס אינסוף והמכנה שואף ל־0 מצד חיובי. לכן:
f ( x ) → − ∞
x = 0
אסימפטוטה אופקית: כאשר x → ∞ הלוגריתם גדל לאט הרבה יותר מ־x . לכן:
x a + ln x → 0
y = 0
תשובה: אנכית: x = 0 אופקית: y = 0
סעיף א (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: ( e − a , 0 )
a + ln x = 0
ln x = − a
x = e − a
תשובה: ( e − a , 0 )
סעיף א (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: מקסימום: ( e 1 − a , e a − 1 )
לפי כלל המנה:
f ′ ( x ) = x 2 x 1 ⋅ x − ( a + ln x )
= x 2 1 − a − ln x
נשווה ל־0:
ln x = 1 − a
x = e 1 − a
f ( e 1 − a ) = e 1 − a a + 1 − a
= e a − 1
המכנה x 2 חיובי. המונה 1 − a − ln x חיובי משמאל לנקודה ושלילי מימין לה. לכן הפונקציה עולה ואחר כך יורדת והנקודה היא מקסימום.
תשובה: מקסימום: ( e 1 − a , e a − 1 )
סעיף ג
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: a = − 1
בנקודה x = e 2 ערכי הפונקציות שווים:
e 2 a + ln e 2 = e 2 1
a + 2 = 1 ⇒ a = − 1
תשובה: a = − 1
סעיף ד
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: h ( x ) = 2 ( l n x ) 2 − 2 ln x
עם a = − 1 :
h ′ ( x ) = x ln x − 1 − x 1 = x ln x − 2
= ln x ⋅ x 1 − x 2
פונקציה קדומה של ln x ⋅ x 1 היא 2 ( l n x ) 2 , ולכן:
h ( x ) = 2 ( ln x ) 2 − 2 ln x + C
נציב את הנקודה ( e 5 , 2.5 ) :
2 25 − 10 + C = 2.5 ⇒ C = 0
תשובה: h ( x ) = 2 ( l n x ) 2 − 2 ln x
סעיף ה
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: גרף I
נכתוב את h כמכפלה:
h ( x ) = ln x ( 2 ln x − 2 )
אפסים: כאשר ln x = 0 וכאשר ln x = 4 . אלה הנקודות x = 1 ו־x = e 4 .
קיצון: הנגזרת מתאפסת כאשר ln x = 2 . בנקודה x = e 2 הערך הוא h = 2 − 4 = − 2 וזה מינימום.
קצוות: כאשר x → 0 + הפונקציה שואפת לאינסוף. גם כאשר x → ∞ היא שואפת לאינסוף.
לכן הגרף של ∣ h ( x ) ∣ :
יורד מאינסוף עד 0 בנקודה x = 1 .
עולה עד 2 בנקודה x = e 2 .
חוזר ל־0 בנקודה x = e 4 .
אחר כך עולה בלי הגבלה.
הנקודה x = 1 קרובה מאוד לציר ה־y ביחס ל־e 4 שהוא בערך 54.6.
הגרף צריך לגעת בציר ה־x פעמיים ולעלות בסוף. רק גרף I מתאים. בגרפים II ו־III יש נגיעה אחת בלבד בציר. בגרף IV הגרף שואף ל־0 בסוף במקום לעלות.
תשובה: גרף I
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: k ( x ) : y = 0 m ( x ) : y = − 1
כאשר x → − ∞ : e x → 0 , ולכן:
m ( x ) = 2 e x − 1 → − 1
וגם k ( x ) = x e x → 0 (האקספוננט שואף לאפס מהר יותר משהגורם x גדל).
כאשר x → ∞ שתי הפונקציות שואפות לאינסוף, ולכן אין שם אסימפטוטה אופקית.
תשובה: k ( x ) : y = 0 m ( x ) : y = − 1
סעיף א (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: הפונקצייה k יורדת ב־x < − 1 ועולה ב־x > − 1 . הפונקצייה m עולה לכל x .
נגזור את k לפי כלל המכפלה:
k ′ ( x ) = e x + x e x = e x ( x + 1 )
הגורם e x חיובי תמיד, ולכן הסימן נקבע לפי x + 1 :
x k ′ ( x ) k ( x ) x < − 1 − ↘ − 1 0 מינ' x > − 1 + ↗
הנגזרת של m :
m ′ ( x ) = 2 e x > 0
לכן הפונקצייה m עולה לכל x .
תשובה: הפונקצייה k יורדת ב־x < − 1 ועולה ב־x > − 1 . הפונקצייה m עולה לכל x .
סעיף א (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: k : ( 0 , 0 ) m : ( 0 , 1 )
k ( 0 ) = 0 ⋅ e 0 = 0
m ( 0 ) = 2 e 0 − 1 = 1
תשובה: k : ( 0 , 0 ) m : ( 0 , 1 )
סעיף ב
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: סקיצה: לגרף של k מינימום ( − 1 , − e 1 ) ואסימפטוטה y = 0 . הגרף של m עולה, עם אסימפטוטה y = − 1 . שתי נקודות חיתוך.
הגרף של k : משמאל הוא שואף ל־0 מתחת לציר, יורד עד המינימום, עובר בראשית ועולה לאינסוף. המינימום:
( − 1 , − e 1 )
הגרף של m : עולה תמיד, משמאל שואף ל־− 1 , וחותך את ציר ה־y ב־( 0 , 1 ) .
נקודות החיתוך: הגרפים נחתכים ב־x = a שלילי וב־x = b חיובי. משמאל ל־a הגרף של k מעל הגרף של m ; בין a ל־b הגרף של m מעל; ומימין ל־b שוב הגרף של k מעל.
תשובה: סקיצה: לגרף של k מינימום ( − 1 , − e 1 ) ואסימפטוטה y = 0 . הגרף של m עולה, עם אסימפטוטה y = − 1 . שתי נקודות חיתוך.
סעיף ג (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x = 1 y = 0 (כאשר x → − ∞ )
אסימפטוטה אנכית: המכנה מתאפס ב־x = 1 , והמונה שם הוא e − 1 = 0 . לכן:
x = 1
אסימפטוטה אופקית: כאשר x → − ∞ המונה שואף ל־− 1 והמכנה ל־− ∞ , ולכן:
f ( x ) → 0
כאשר x → ∞ הפונקצייה שואפת לאינסוף, ושם אין אסימפטוטה.
תשובה: x = 1 y = 0 (כאשר x → − ∞ )
סעיף ד
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: המונה של f ′ שווה ל־k ( x ) − m ( x ) , ולכן f ′ = 0 רק בשתי נקודות החיתוך: x = a ו־x = b .
נגזור לפי כלל המנה:
f ′ ( x ) = ( x − 1 ) 2 e x ( x − 1 ) − ( e x − 1 )
= ( x − 1 ) 2 x e x − 2 e x + 1
המונה שווה בדיוק להפרש k ( x ) − m ( x ) :
x e x − ( 2 e x − 1 ) = x e x − 2 e x + 1
לכן f ′ ( x ) = 0 בדיוק כאשר k ( x ) = m ( x ) , כלומר בנקודות החיתוך של שני הגרפים.
נתון שיש בדיוק שתי נקודות חיתוך. שתיהן שונות מ־1, כי ב־x = 1 הערכים שונים:
k ( 1 ) = e , m ( 1 ) = 2 e − 1
לכן למשוואה יש בדיוק שני פתרונות:
x = a , x = b
תשובה: המונה של f ′ שווה ל־k ( x ) − m ( x ) , ולכן f ′ = 0 רק בשתי נקודות החיתוך: x = a ו־x = b .
סעיף ה (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: המינימום של k − m הוא ב־x = 1 והוא שלילי, ולכן יש שורש אחד מכל צד של 1. לכן b > 1 .
נסמן את ההפרש:
h ( x ) = k ( x ) − m ( x ) = ( x − 2 ) e x + 1
נגזור:
h ′ ( x ) = e x + ( x − 2 ) e x = ( x − 1 ) e x
לכן h יורדת משמאל ל־1 ועולה מימין ל־1, ויש לה מינימום ב־x = 1 :
h ( 1 ) = 1 − e < 0
בכל צד של 1 הפונקצייה h מונוטונית, ולכן יש לה שם לכל היותר שורש אחד. יש לה בדיוק שני שורשים, ולכן אחד בכל צד:
a < 1 < b
תשובה: המינימום של k − m הוא ב־x = 1 והוא שלילי, ולכן יש שורש אחד מכל צד של 1. לכן b > 1 .
סעיף ה (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: עלייה: x < a או x > b . ירידה: a < x < 1 או 1 < x < b .
המכנה של f ′ חיובי, ולכן הסימן של f ′ הוא הסימן של h = k − m .
לפי הסקיצה בסעיף ב, h > 0 כאשר הגרף של k מעל הגרף של m , כלומר משמאל ל־a ומימין ל־b . בין a ל־b מתקיים h < 0 . הנקודה x = 1 אינה בתחום ההגדרה:
x f ′ ( x ) f ( x ) x < a + ↗ a < x < 1 − ↘ 1 < x < b − ↘ x > b + ↗
תשובה: עלייה: x < a או x > b . ירידה: a < x < 1 או 1 < x < b .
סעיף ו
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: סקיצה: אסימפטוטות x = 1 ו־y = 0 ; מקסימום ב־x = a ; מינימום ב־x = b ; עוברת בראשית.
משמאל לאסימפטוטה x = 1 : כאשר x → − ∞ הפונקצייה שואפת ל־0. עבור x < 0 המונה והמכנה שליליים, ולכן f > 0 .
הפונקצייה עולה עד מקסימום ב־x = a . הנקודה a שלילית, כי h יורדת משמאל ל־1 וכבר h ( 0 ) = − 1 < 0 .
אחר כך f יורדת, עוברת בראשית, ושואפת למינוס אינסוף ליד x = 1 משמאל.
מימין ל־x = 1 : הפונקצייה יורדת מפלוס אינסוף עד מינימום ב־x = b , ואחר כך עולה לאינסוף.
תשובה: סקיצה: אסימפטוטות x = 1 ו־y = 0 ; מקסימום ב־x = a ; מינימום ב־x = b ; עוברת בראשית.
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף ב (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: g ( x ) = ln 2 x − ln x
הנגזרת של g היא f :
g ′ ( x ) = x 2 ln x − x 1
נמצא פונקציה קדומה בעזרת שתי נגזרות מוכרות:
( ln 2 x ) ′ = x 2 ln x , ( ln x ) ′ = x 1
ולכן:
g ( x ) = ln 2 x − ln x + C
לפי הגרף, f מחליפה סימן רק ב־x = e , ולכן שם נקודת הקיצון של g . בנקודה זו ln x = 2 1 :
נתון ששיעור ה־y של הקיצון הוא − 4 1 , ולכן C = 0 :
g ( x ) = ln 2 x − ln x
תשובה: g ( x ) = ln 2 x − ln x
סעיף ב (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: ( 1 , 0 ) ו־( e , 0 )
ln x ( ln x − 1 ) = 0
ln x = 0 ⇒ x = 1
ln x = 1 ⇒ x = e
תשובה: ( 1 , 0 ) ו־( e , 0 )
סעיף ב (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: סקיצה: מינימום
( e , − 4 1 ) ; חיתוכים
( 1 , 0 ) ו־
( e , 0 ) ; אסימפטוטה
x = 0 .
לפי הגרף של f , שהיא הנגזרת של g : משמאל ל־e היא שלילית ומימין לו חיובית. לכן g יורדת ואחר כך עולה, עם מינימום:
כאשר x שואף ל־0 מימין, ln x שואף למינוס אינסוף, ולכן g שואפת לפלוס אינסוף – הישר x = 0 הוא אסימפטוטה. כאשר x שואף לאינסוף, גם g שואפת לאינסוף.
תשובה: סקיצה: מינימום ( e , − 4 1 ) ; חיתוכים ( 1 , 0 ) ו־( e , 0 ) ; אסימפטוטה x = 0 .
סעיף ג (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x > 0 , x = 1 , x = e
הפונקצייה h מוגדרת כאשר g מוגדרת, כלומר x > 0 , וגם המכנה g ( x ) שונה מאפס. לפי סעיף ב(2) g מתאפסת ב־1 וב־e , ולכן:
x > 0 , x = 1 , x = e
תשובה: x > 0 , x = 1 , x = e
סעיף ג (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: לא. הגרף של h אינו חותך את ציר ה־x , כי הערך המינימלי של g הוא − 4 1 , שגדול מ־− b .
נבדוק מתי h מתאפסת:
1 + g ( x ) b = 0 ⟺ g ( x ) = − b
הערך המינימלי של g הוא − 4 1 , כלומר:
g ( x ) ≥ − 4 1
נתון b > 4 1 , ולכן:
− b < − 4 1
לכן אין x שבו g ( x ) = − b , והגרף של h אינו חותך את ציר ה־x .
תשובה: לא. הגרף של h אינו חותך את ציר ה־x , כי הערך המינימלי של g הוא − 4 1 , שגדול מ־− b .
סעיף ד
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: מקסימום:
( e , 1 − 4 b )
נגזור:
h ′ ( x ) = − g 2 ( x ) b g ′ ( x )
הגורמים b ו־g 2 חיוביים, ולכן הסימן של h ′ הפוך לסימן של g ′ .
הנגזרת g ′ מתאפסת רק ב־x = e , ועוברת שם משלילי לחיובי. לכן h ′ עוברת שם מחיובי לשלילי, וזו נקודת מקסימום:
תשובה: מקסימום: ( e , 1 − 4 b )
סעיף ה
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: גרף I I
נבדוק את ההתנהגות של h בכל קטע.
בקטע בין 0 ל־1: שם g חיובית ויורדת לאפס, ולכן h גדולה מ־1 ועולה לפלוס אינסוף ליד x = 1 . ליד ציר ה־y הפונקצייה g שואפת לאינסוף, ולכן h שואפת ל־1.
בקטע בין 1 ל־e : שם g שלילית, ולכן h שואפת למינוס אינסוף בשני הקצוות. נקודת המקסימום שלה היא ( e , 1 − 4 b ) , והיא מתחת לציר ה־x כי b > 4 1 .
מימין ל־e : שם g חיובית ועולה, ולכן h יורדת מפלוס אינסוף ושואפת ל־1.
הגרף המתאים הוא גרף I I .
תשובה: גרף I I
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x = ln 4
המכנה מתאפס כאשר e x = 4 :
x = ln 4
תשובה: x = ln 4
סעיף א (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x = ln 4 y = 0 (מימין)y = − 16 b (משמאל)
אסימפטוטה אנכית: כאשר x = ln 4 המכנה מתאפס והמונה שווה ל־4 − b שאינו 0 כי b = 4 :
x = ln 4
אסימפטוטות אופקיות: כאשר x → ∞ המכנה גדל כמו e 2 x והמונה רק כמו e x :
f ( x ) → 0 ⇒ y = 0
כאשר x → − ∞ מתקיים e x → 0 :
f ( x ) → ( − 4 ) 2 − b = − 16 b
y = − 16 b
תשובה: x = ln 4 y = 0 (מימין)y = − 16 b (משמאל)
סעיף א (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: ( 0 , 9 1 − b ) ( ln b , 0 )
ציר ה־y : נציב x = 0 :
f ( 0 ) = ( 1 − 4 ) 2 1 − b = 9 1 − b
ציר ה־x : המונה מתאפס:
e x = b ⇒ x = ln b
תשובה: ( 0 , 9 1 − b ) ( ln b , 0 )
סעיף ב
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: b = 8 מקסימום: ( ln 12 , 16 1 )
לפי כלל המנה ואחרי הוצאת הגורם המשותף e x ( e x − 4 ) :
f ′ ( x ) = ( e x − 4 ) 4 e x ( e x − 4 ) 2 − ( e x − b ) ⋅ 2 ( e x − 4 ) e x
= ( e x − 4 ) 3 e x [ ( e x − 4 ) − 2 ( e x − b ) ]
= ( e x − 4 ) 3 e x ( 2 b − 4 − e x )
בנקודה x = ln 12 הנגזרת מתאפסת:
2 b − 4 − 12 = 0 ⇒ b = 8
סוג הקיצון: ליד x = ln 12 המכנה חיובי כי e x > 4 . הגורם 12 − e x חיובי משמאל לנקודה ושלילי מימין לה. לכן זו נקודת מקסימום:
f ( ln 12 ) = 8 2 12 − 8 = 16 1
תשובה: b = 8 מקסימום: ( ln 12 , 16 1 )
סעיף ג (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x = ln 4 וגם x = ln 8
הפונקציה g מוגדרת כאשר f מוגדרת ושונה מ־0. עם b = 8 הפונקציה f מתאפסת בנקודה x = ln 8 :
x = ln 4
x = ln 8
תשובה: x = ln 4 וגם x = ln 8
סעיף ג (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x = ln 8 y = − 2 (משמאל)
g ( x ) = e x − 8 ( e x − 4 ) 2
אסימפטוטה אנכית: המכנה מתאפס בנקודה x = ln 8 והמונה שם 16:
x = ln 8
בנקודה x = ln 4 אין אסימפטוטה. שם g שואפת ל־0 ויש בגרף "חור".
אסימפטוטה אופקית: כאשר x → − ∞ :
g ( x ) → − 8 16 = − 2
y = − 2
כאשר x → ∞ הפונקציה שואפת לאינסוף ואין אסימפטוטה בצד ימין.
תשובה: x = ln 8 y = − 2 (משמאל)
סעיף ד
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: ראו סקיצה
נתוני f עם b = 8 :
משמאל לאסימפטוטה x = ln 4 הפונקציה יורדת מ־− 2 1 למינוס אינסוף.
מימין לה היא עולה ממינוס אינסוף דרך ( ln 8 , 0 ) עד המקסימום ( ln 12 , 16 1 ) . אחר כך היא יורדת אל 0.
נתוני g = f 1 :
משמאל ל־ln 4 היא עולה מ־− 2 אל 0. בנקודה x = ln 4 יש חור.
בין ln 4 ל־ln 8 היא יורדת מ־0 למינוס אינסוף.
מימין ל־ln 8 היא יורדת מאינסוף עד המינימום ( ln 12 , 16 ) ואחר כך עולה.
תשובה: ראו סקיצה
סעיף ה
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: y = − 1
בנקודת חיתוך מתקיים f ( x ) = g ( x ) = f ( x ) 1 . לכן:
f ( x ) 2 = 1
f ( x ) = ± 1
נסמן t = e x ונבדוק כל אפשרות.
האפשרות f = 1 :
t − 8 = ( t − 4 ) 2
t 2 − 9 t + 24 = 0
הדיסקרימיננטה 81 − 96 שלילית ואין פתרון.
האפשרות f = − 1 :
t − 8 = − ( t − 4 ) 2
t 2 − 7 t + 8 = 0
שני הפתרונות חיוביים ושונים מ־4 ומ־8. לכן יש שתי נקודות חיתוך ושיעור ה־y של שתיהן הוא − 1 .
תשובה: y = − 1
סעיף ו
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: קטן מ־1 2 1
בקטע בין − 2 ל־− 1 מתקיים e x < 4 . שם המכנה של f ′ שלילי והמונה חיובי ולכן f יורדת. בנוסף f שלילית שם.
נסמן u = f ( x ) . אז ההפרש הוא:
f ( x ) − g ( x ) = u − u 1
הביטוי הזה עולה כשהערך של u עולה כי הנגזרת שלו 1 + u 2 1 חיובית. לכן ההפרש יורד בקטע והערך הגדול ביותר שלו הוא בנקודה x = − 2 :
f ( − 2 ) = ( e − 2 − 4 ) 2 e − 2 − 8 ≈ − 0.526
f ( − 2 ) − g ( − 2 ) ≈ − 0.526 + 1.900
≈ 1.37
בכל הקטע ההפרש קטן מ־1.5 ואורך הקטע הוא 1. לכן:
∫ − 2 − 1 ( f ( x ) − g ( x ) ) d x < 1.5 ⋅ 1 = 1.5
תשובה: קטן מ־1 2 1
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: עולה: x > 0 אין תחום ירידה
נסמן L = ln x . לפי כלל המכפלה:
f ′ ( x ) = ( L 2 − 2 L + 2 )
+ x ( x 2 L − x 2 )
= L 2 − 2 L + 2 + 2 L − 2
= ( ln x ) 2
הנגזרת אינה שלילית בכל התחום. היא מתאפסת רק בנקודה x = 1 ושם אין החלפת סימן. לכן הפונקציה עולה בכל התחום ואין תחום ירידה.
תשובה: עולה: x > 0 אין תחום ירידה
סעיף ב
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: ( 1 , 2 )
f ′′ ( x ) = x 2 ln x
הנגזרת השנייה מתאפסת בנקודה x = 1 . משמאל לנקודה היא שלילית ומימין חיובית ולכן יש שם החלפת קעירות:
f ( 1 ) = 1 ⋅ ( 0 − 0 + 2 ) = 2
תשובה: ( 1 , 2 )
סעיף ג
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: חיובית: x > 0 אין תחום שליליות
נשלים לריבוע את הביטוי שבסוגריים:
( ln x ) 2 − 2 ln x + 2
= ( ln x − 1 ) 2 + 1 > 0
גם x חיובי בכל התחום. לכן הפונקציה חיובית בכל התחום ואין לה תחום שליליות.
תשובה: חיובית: x > 0 אין תחום שליליות
סעיף ה
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: 2 e 2 + e 2 6
נקודות החיתוך עם ציר ה־x :
( ln x ) 2 = 4
ln x = ± 2
x = e − 2
x = e 2
בין שתי הנקודות g שלילית.
פונקציה קדומה: בסעיף א ראינו ש־f ′ ( x ) = ( ln x ) 2 . לכן f היא פונקציה קדומה של ( ln x ) 2 :
∫ g ( x ) d x = f ( x ) − 4 x
f ( e 2 ) − 4 e 2 = 2 e 2 − 4 e 2 = − 2 e 2
f ( e − 2 ) − 4 e − 2 = 10 e − 2 − 4 e − 2 = 6 e − 2
השטח הוא מינוס האינטגרל:
S = − ( − 2 e 2 − 6 e − 2 )
= 2 e 2 + e 2 6
תשובה: 2 e 2 + e 2 6
סעיף ו
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: 3 40 + 2 e 2 + e 2 6
האנכים הם x = e − 2 ו־x = e 2 . בקטע הזה h חיובית כי f חיובית, ו־g אינה חיובית. לכן h מעל g .
h ( x ) = x ( ln x ) 2 − 2 ln x + 2
פונקציה קדומה של h מתקבלת מהצבה L = ln x :
∫ h ( x ) d x = 3 ( ln x ) 3 − ( ln x ) 2 + 2 ln x
∫ e − 2 e 2 h d x = ( 3 8 − 4 + 4 )
− ( − 3 8 − 4 − 4 )
= 3 40
השטח הוא האינטגרל של h − g :
S = 3 40 + ( 2 e 2 + e 2 6 )
תשובה: 3 40 + 2 e 2 + e 2 6
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: a = 1
נגזור את g לפי כלל המנה:
g ( x ) = e x ( x + 1 ) 2
g ′ ( x ) = e 2 x 2 ( x + 1 ) e x − ( x + 1 ) 2 e x
נצמצם ב־e x ונוציא גורם משותף:
g ′ ( x ) = e x ( x + 1 ) ( 2 − x − 1 )
= e x ( x + 1 ) ( 1 − x ) = e x 1 − x 2
נשווה לפונקציה f :
e x a − x 2 = e x 1 − x 2 ⇒ a = 1
תשובה: a = 1
סעיף ב (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: ( 0 , 1 ) ( − 1 , 0 ) , ( 1 , 0 )
עבור a = 1 :
f ( x ) = e x 1 − x 2
חיתוך עם ציר ה־y :
f ( 0 ) = 1 ⇒ ( 0 , 1 )
חיתוך עם ציר ה־x (המכנה חיובי תמיד):
1 − x 2 = 0 ⇒ x = ± 1
תשובה: ( 0 , 1 ) ( − 1 , 0 ) , ( 1 , 0 )
סעיף ב (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: ( 0 , 1 ) ( − 1 , 0 )
חיתוך עם ציר ה־y :
g ( 0 ) = 1 1 = 1 ⇒ ( 0 , 1 )
חיתוך עם ציר ה־x :
( x + 1 ) 2 = 0 ⇒ x = − 1
תשובה: ( 0 , 1 ) ( − 1 , 0 )
סעיף ב (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: לפונקצייה
g :
min ( − 1 , 0 ) max ( 1 , e 4 ) לפונקצייה
f :
max ( 1 − 2 , 1.25 ) min ( 1 + 2 , − 0.43 )
הפונקצייה g : לפי סעיף א הנגזרת שלה היא f , שמתאפסת ב־x = ± 1 :
x g ′ ( x ) g ( x ) x < − 1 − ↘ − 1 0 מינ' − 1 < x < 1 + ↗ 1 0 מקס' x > 1 − ↘
g ( − 1 ) = 0 , g ( 1 ) = e 4
הפונקצייה f : נגזור:
f ′ ( x ) = e 2 x − 2 x e x − ( 1 − x 2 ) e x
= e x x 2 − 2 x − 1
הנגזרת מתאפסת כאשר:
המונה הוא פרבולה ישרה, ולכן הנגזרת חיובית מחוץ לשורשים ושלילית ביניהם:
x f ′ ( x ) f ( x ) x < 1 − 2 + ↗ 1 − 2 0 מקס' בין השורשים − ↘ 1 + 2 0 מינ' x > 1 + 2 + ↗
תשובה: לפונקצייה g :min ( − 1 , 0 ) max ( 1 , e 4 ) לפונקצייה f :max ( 1 − 2 , 1.25 ) min ( 1 + 2 , − 0.43 )
סעיף ג
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: סקיצה בסרטוט. מימין, שתי הפונקציות שואפות לאפס.
כאשר x → ∞ שתי הפונקציות שואפות ל־0, כי e x גדל מהר יותר מכל פולינום. לכן y = 0 אסימפטוטה מימין לשתיהן.
כאשר x → − ∞ הפונקצייה g שואפת לפלוס אינסוף, והפונקצייה f למינוס אינסוף.
נשים לב: הפונקצייה f היא הנגזרת של g (לפי סעיף א). לכן היא חיובית בדיוק בתחום שבו g עולה, ומתאפסת בנקודות הקיצון.
תשובה: סקיצה בסרטוט. מימין, שתי הפונקציות שואפות לאפס.
סעיף ד
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: e 4 ≈ 1.47
הפונקצייה f חיובית בין שתי נקודות החיתוך שלה עם ציר ה־x :
− 1 < x < 1
לפי סעיף א, הפונקצייה g היא פונקציה קדומה של f :
S = ∫ − 1 1 f ( x ) d x = g ( 1 ) − g ( − 1 )
= e 4 − 0 = e 4 ≈ 1.47
תשובה: e 4 ≈ 1.47
סעיף ה
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: 9 e 2 − 4 e ≈ 0.14
נשים לב שהגורם הראשון הוא g 2 ( x ) 1 :
( x + 1 ) 4 e 2 x = g 2 ( x ) 1
והגורם השני הוא מינוס הנגזרת של g :
e x x 2 − 1 = − g ′ ( x )
לכן האינטגרנד הוא נגזרת של g 1 :
( g ( x ) 1 ) ′ = − g 2 ( x ) g ′ ( x )
∫ 1 2 g 2 ( x ) − g ′ ( x ) d x = [ g ( x ) 1 ] 1 2
= [ ( x + 1 ) 2 e x ] 1 2
= 9 e 2 − 4 e ≈ 0.14
תשובה: 9 e 2 − 4 e ≈ 0.14
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x > 0 , x = a
הלוגריתם מוגדר רק עבור מספרים חיוביים, ולכן x > 0 בתחום.
בנוסף, המכנה חייב להיות שונה מאפס:
ln x + x = 0 ⟺ ln x = − x
השוויון מתקיים בנקודת החיתוך של הגרף של f עם הישר היורד, כלומר בנקודה A .
לפי הסרטוט יש נקודת חיתוך אחת כזו, ושיעור ה־x שלה הוא a .
לכן תחום ההגדרה:
x > 0 , x = a
תשובה: x > 0 , x = a
סעיף א (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: אין נקודות חיתוך כאלה.
הפונקצייה מתאפסת כאשר המונה מתאפס:
ln x − x = 0 ⟺ ln x = x
לפי הסרטוט, הגרף של f כולו מתחת לישר העולה ואינו חותך אותו. לכן למשוואה אין פתרון.
תשובה: אין נקודות חיתוך כאלה.
סעיף א (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: y = − 1
נחלק את המונה והמכנה ב־x :
g ( x ) = x l n x + 1 x l n x − 1
כאשר x → ∞ מתקיים x l n x → 0 , ולכן:
g ( x ) → 0 + 1 0 − 1 = − 1
כאשר x → 0 + הפונקצייה שואפת ל־1, אבל x ≤ 0 אינו בתחום, ולכן זו אינה אסימפטוטה (רק נקודת קצה פתוחה).
האסימפטוטה המקבילה לציר ה־x :
y = − 1 ( x → ∞ )
תשובה: y = − 1
סעיף ב
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: הנקודה A על גרף הלוגריתם ועל הישר היורד, ולכן:ln a = − a < 0 הלוגריתם שלילי רק בין 0 ל־1, ולכן:0 < a < 1
הנקודה A נמצאת על הגרף של f , שמוגדר רק עבור x > 0 . לכן a חיובי.
היא נמצאת גם על הישר היורד, ולכן שיעור ה־y שלה שלילי:
ln a = − a < 0
הלוגריתם שלילי רק עבור מספרים שקטנים מ־1, ולכן:
0 < a < 1
תשובה: הנקודה A על גרף הלוגריתם ועל הישר היורד, ולכן:ln a = − a < 0 הלוגריתם שלילי רק בין 0 ל־1, ולכן:0 < a < 1
סעיף ג (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: מקסימום: ( e , 1 + e 1 − e )
נסמן L = ln x ונגזור לפי כלל המנה:
g ′ ( x ) = ( L + x ) 2 N
כאשר המונה הוא:
N = ( x 1 − 1 ) ( L + x )
− ( L − x ) ( x 1 + 1 )
נפתח את המונה:
N = x L + 1 − L − x
− x L − L + 1 + x
N = 2 − 2 L
ולכן:
g ′ ( x ) = ( ln x + x ) 2 2 ( 1 − ln x )
המכנה חיובי, והנגזרת מתאפסת כאשר ln x = 1 :
x = e
משמאל ל־e הנגזרת חיובית ומימין לו שלילית, ולכן זו נקודת מקסימום:
g ( e ) = 1 + e 1 − e ≈ − 0.46
תשובה: מקסימום: ( e , 1 + e 1 − e )
סעיף ג (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: עלייה:0 < x < a , a < x < e ירידה:x > e
הסימן של הנגזרת נקבע לפי המונה:
1 − ln x
הנקודה a אינה בתחום ההגדרה, ומתקיים:
a < 1 < e
x g ′ ( x ) g ( x ) 0 < x < a + ↗ a < x < e + ↗ e 0 מקס' x > e − ↘
תשובה: עלייה:0 < x < a , a < x < e ירידה:x > e
סעיף ד
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: סקיצה בסרטוט. אסימפטוטות:x = a , y = − 1 מקסימום ב־x = e
נבדוק את ההתנהגות ליד x = a . בנקודה זו המונה הוא:
ln a − a = − 2 a < 0
המכנה הוא פונקציה עולה שמתאפסת בנקודה a . לכן הוא שלילי משמאל לנקודה וחיובי מימינה:
x → a − : g → + ∞
x → a + : g → − ∞
כלומר x = a היא אסימפטוטה אנכית.
משמאל ל־a : הגרף מתחיל ליד הנקודה ( 0 , 1 ) (לא כלולה) ועולה לפלוס אינסוף.
מימין ל־a : הגרף עולה ממינוס אינסוף עד המקסימום ב־x = e , ואז יורד ושואף לאסימפטוטה האופקית. כל החלק הזה מתחת לציר ה־x .
תשובה: סקיצה בסרטוט. אסימפטוטות:x = a , y = − 1 מקסימום ב־x = e
סעיף ה
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: סקיצה בסרטוט. הגרף חיובי. אסימפטוטות:x = a , y = e 1 מקסימום ב־x = e
הפונקצייה e t עולה וחיובית, ולכן h מוגדרת באותו תחום כמו g , עולה ויורדת באותם תחומים, ותמיד חיובית.
נעביר את הגבולות של g :
x → 0 + : h → e 1 = e
x → a − : h → + ∞
x → a + : h → e − ∞ = 0
x → ∞ : h → e − 1 = e 1
נקודת המקסימום של h היא גם ב־x = e :
h ( e ) = e 1 + e 1 − e ≈ 0.63
לכן לגרף יש אסימפטוטה אנכית (רק משמאל לנקודה a ) ואסימפטוטה אופקית:
x = a , y = e 1
תשובה: סקיצה בסרטוט. הגרף חיובי. אסימפטוטות:x = a , y = e 1 מקסימום ב־x = e
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x > 0 וגם x = a
הלוגריתם מוגדר רק עבור x > 0 . המכנה מתאפס כאשר ln x = ln a כלומר x = a :
x > 0
x = a
תשובה: x > 0 וגם x = a
סעיף א (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x = a y = 1
אסימפטוטה אנכית: בנקודה x = a המכנה מתאפס והמונה שווה ל־2 ln a שאינו 0:
x = a
אסימפטוטה אופקית: כאשר x → ∞ גם המונה וגם המכנה שואפים לאינסוף. נחלק כל אחד מהם ב־ln x :
f ( x ) = 1 − l n x l n a 1 + l n x l n a → 1
y = 1
כאשר x → 0 + גם כן f ( x ) → 1 , אבל זה קצה התחום ולא אסימפטוטה. בגרף יש שם נקודה ריקה ( 0 , 1 ) .
תשובה: x = a y = 1
סעיף א (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: ( a 1 , 0 )
ציר ה־y : הנקודה x = 0 אינה בתחום ולכן אין חיתוך.
ציר ה־x : המונה מתאפס:
ln x = − ln a
x = a 1
תשובה: ( a 1 , 0 )
סעיף א (4)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: יורדת: 0 < x < a יורדת: x > a
לפי כלל המנה:
f ′ ( x ) = ( ln x − ln a ) 2 x 1 ( ln x − ln a ) − x 1 ( ln x + ln a )
= x ( ln x − ln a ) 2 − 2 ln a
הפרמטר a גדול מ־1 ולכן ln a > 0 . המכנה חיובי בכל התחום. לכן הנגזרת שלילית בכל התחום.
תשובה: יורדת: 0 < x < a יורדת: x > a
סעיף ב
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: הטענה לא נכונה – אין פתרון.
בתחום x > a מתקיים ln x > ln a > 0 . לכן המונה גדול מהמכנה ושניהם חיוביים:
f ( x ) > 1 > 0
מסעיף א (4) הנגזרת שלילית בכל התחום:
f ′ ( x ) < 0
פונקציה חיובית לא יכולה להיות שווה לפונקציה שלילית. לכן אין למשוואה אף פתרון בתחום, והטענה לא נכונה.
תשובה: הטענה לא נכונה – אין פתרון.
סעיף ג (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: 0 < x < a 1 או x > a
הלוגריתם מוגדר רק כאשר f ( x ) > 0 :
ln x − ln a ln x + ln a > 0
המונה והמכנה צריכים להיות באותו סימן. שניהם חיוביים כאשר ln x > ln a . שניהם שליליים כאשר ln x < − ln a :
x > a
0 < x < a 1
תשובה: 0 < x < a 1 או x > a
סעיף ד
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: 3 ln 2 + S
מתקיים a < 2 ולכן כל הקטע בין 2 ל־5 נמצא בתחום x > a . שם g ( x ) > 0 ולכן:
S = ∫ 2 5 g ( x ) d x
לפי חוקי הלוגריתמים:
ln ( 2 f ( x ) ) = ln 2 + ln f ( x )
= ln 2 + g ( x )
∫ 2 5 ln ( 2 f ( x ) ) d x
= ∫ 2 5 ln 2 d x + ∫ 2 5 g ( x ) d x
= 3 ln 2 + S
תשובה: 3 ln 2 + S
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x = ln 4
המכנה מתאפס כאשר e x = 4 :
x = ln 4
תשובה: x = ln 4
סעיף א (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x = ln 4 y = 1 (מימין)y = 0 (משמאל)
אסימפטוטה אנכית: בנקודה x = ln 4 המכנה מתאפס והמונה שווה ל־4:
x = ln 4
אסימפטוטות אופקיות: כאשר x → ∞ נחלק מונה ומכנה ב־e x :
f ( x ) = 1 − 4 e − x 1 → 1
y = 1
כאשר x → − ∞ המונה שואף ל־0 והמכנה ל־− 4 :
f ( x ) → 0
y = 0
תשובה: x = ln 4 y = 1 (מימין)y = 0 (משמאל)
סעיף א (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: יורדת: x < ln 4 יורדת: x > ln 4
לפי כלל המנה:
f ′ ( x ) = ( e x − 4 ) 2 e x ( e x − 4 ) − e x ⋅ e x
= ( e x − 4 ) 2 − 4 e x
הנגזרת שלילית בכל התחום. לכן אין תחום עלייה.
תשובה: יורדת: x < ln 4 יורדת: x > ln 4
סעיף ב (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: y = 1
g ( x ) = e x e x − 4 = 1 − 4 e − x
התחום הוא x = ln 4 כמו של f .
כאשר x → ∞ הפונקציה שואפת ל־1. זו אסימפטוטה אופקית y = 1 .
כאשר x → − ∞ הפונקציה שואפת למינוס אינסוף ואין אסימפטוטה.
בנקודה x = ln 4 הפונקציה שואפת ל־0. אין שם אסימפטוטה אלא נקודה ריקה ( ln 4 , 0 ) .
תשובה: y = 1
סעיף ב (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: 0.3
בתחום הזה g ( x ) < 1 ולכן האסימפטוטה מעל הגרף:
S = ∫ l n 5 l n 8 ( 1 − g ( x ) ) d x
= ∫ l n 5 l n 8 4 e − x d x
= [ − 4 e − x ] l n 5 l n 8
= − 8 4 + 5 4 = 10 3
תשובה: 0.3
סעיף ג
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: ( ln 2 , − 1 )
e x − 4 e x = e x e x − 4
e 2 x = ( e x − 4 ) 2
e 2 x = e 2 x − 8 e x + 16
e x = 2 ⇒ x = ln 2
f ( ln 2 ) = 2 − 4 2 = − 1
תשובה: ( ln 2 , − 1 )
סעיף ד
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x = ln 2 – מינימום
לפי המשפט היסודי, כאשר המשתנה הוא הגבול התחתון:
s ′ ( x ) = − ( f ( x ) − g ( x ) )
נסמן t = e x ונחשב:
f − g = t ( t − 4 ) t 2 − ( t − 4 ) 2 = t ( t − 4 ) 8 ( t − 2 )
בתחום x < ln 3 מתקיים t < 3 ולכן המכנה t ( t − 4 ) שלילי.
כאשר x < ln 2 המונה שלילי. לכן f − g > 0 ו־s ′ < 0 , כלומר s יורדת.
כאשר ln 2 < x < ln 3 המונה חיובי. לכן f − g < 0 ו־s ′ > 0 , כלומר s עולה.
לכן בנקודה x = ln 2 יש מינימום.
תשובה: x = ln 2 – מינימום
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: a = 4
נקודת פיתול של f היא נקודה שבה f ′′ מתאפסת ומחליפה סימן. נגזור את f ′ :
f ′′ ( x ) = − 2 e − a x 2 − 2 x ⋅ ( − a 2 x ) e − a x 2
= e − a x 2 ( a 4 x 2 − 2 )
נציב x = 2 ונשווה לאפס:
a 4 ⋅ 2 − 2 = 0 ⇒ a = 4
הגורם שבסוגריים מחליף שם סימן, ולכן זו אכן נקודת פיתול.
תשובה: a = 4
סעיף ב
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: f ( x ) = 4 e − 4 x 2
עבור a = 4 :
f ′ ( x ) = − 2 x e − 4 x 2
נשים לב שהנגזרת של המעריך היא − 2 x , ולכן:
( e − 4 x 2 ) ′ = − 2 x e − 4 x 2
f ′ ( x ) = 4 ⋅ ( − 2 x e − 4 x 2 )
לכן:
f ( x ) = 4 e − 4 x 2 + C
נציב את הנתון f ( 0 ) = a = 4 :
4 + C = 4 ⇒ C = 0
f ( x ) = 4 e − 4 x 2
תשובה: f ( x ) = 4 e − 4 x 2
סעיף ג (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: הפונקצייה זוגית.
נציב − x :
f ( − x ) = 4 e − 4 ( − x ) 2 = 4 e − 4 x 2 = f ( x )
לכן הפונקצייה זוגית , והגרף שלה סימטרי לציר ה־y .
תשובה: הפונקצייה זוגית.
סעיף ג (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: y = 0 (לשני הכיוונים); אין אסימפטוטה אנכית.
הפונקצייה מוגדרת ורציפה לכל x , ולכן אין לה אסימפטוטה אנכית.
כאשר x שואף לפלוס או למינוס אינסוף, המעריך שואף למינוס אינסוף:
x → ± ∞ : f ( x ) → 0
לכן לשני הכיוונים יש אסימפטוטה אופקית:
y = 0
תשובה: y = 0 (לשני הכיוונים); אין אסימפטוטה אנכית.
סעיף ג (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: מקסימום: ( 0 , 4 )
הנגזרת מתאפסת רק ב־x = 0 :
f ′ ( x ) = − 2 x e − 4 x 2 = 0 ⇒ x = 0
x f ′ ( x ) f ( x ) x < 0 + ↗ 0 0 מקס' x > 0 − ↘
f ( 0 ) = 4
תשובה: מקסימום: ( 0 , 4 )
סעיף ג (4)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: סקיצה בסרטוט.
הגרף בצורת פעמון וסימטרי לציר ה־y . נקודת המקסימום שלו היא ( 0 , 4 ) , והאסימפטוטה y = 0 משני הצדדים.
לפי סעיף א, יש לגרף שתי נקודות פיתול:
תשובה: סקיצה בסרטוט.
סעיף ד
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: גרף I – f ′ ( x ) גרף II – h ( x ) גרף III – m ( x )
הנגזרת: פונקציה אי־זוגית שמוגדרת לכל x ועוברת בראשית. משמאל לראשית היא חיובית, מימין לה שלילית, ובשני הכיוונים שואפת לאפס. זה גרף I .
הפונקצייה h : זו ההופכית של הנגזרת:
h ( x ) = f ′ ( x ) 1 = − 2 x e 4 x 2
היא אינה מוגדרת בראשית, ושם יש לה אסימפטוטה אנכית. היא אי־זוגית: חיובית משמאל לראשית ושלילית מימין לה. בשני הכיוונים הערך המוחלט שלה שואף לאינסוף. זה גרף II .
הפונקצייה m : חזקה של e , ולכן חיובית בכל התחום.
משמאל לראשית h חיובית, ולכן שם הערכים של m גדולים מ־1.
מימין לראשית h שלילית, ולכן שם m בין אפס לאחד, ושואפת לאפס גם ליד הראשית וגם באינסוף. זה גרף III .
תשובה: גרף I – f ′ ( x ) גרף II – h ( x ) גרף III – m ( x )
סעיף ה (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x < − 2 או
x > 2
לפי כלל השרשרת:
m ′ ( x ) = h ′ ( x ) e h ( x )
הגורם e h חיובי, ולכן m יורדת בדיוק במקום שבו h יורדת. נגזור את h :
h ′ ( x ) = − 4 x 2 ( x 2 − 2 ) e 4 x 2
הנגזרת שלילית כאשר:
x 2 − 2 > 0
כלומר באחד משני התחומים:
תשובה: x < − 2 או x > 2
סעיף ה (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: שלילי. בקטע הזה h שלילית ו־m חיובית, ולכן המכפלה שלילית.
בתחום שבין 1 ל־2 הנגזרת f ′ שלילית, ולכן גם h שלילית. הפונקצייה m חיובית תמיד.
לכן המכפלה שלילית בכל התחום:
h ( x ) ⋅ m ( x ) < 0 , 1 < x < 2
אינטגרל של פונקצייה שלילית על קטע הוא שלילי, ולכן הביטוי שלילי .
לבדיקה, החישוב המספרי נותן:
∫ 1 2 h ( x ) m ( x ) d x ≈ − 0.33
תשובה: שלילי. בקטע הזה h שלילית ו־m חיובית, ולכן המכפלה שלילית.
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x > 0 , x = 1
הלוגריתם מוגדר רק עבור מספרים חיוביים, והמכנה חייב להיות שונה מאפס:
ln x = 0 ⇒ x = 1
תחום ההגדרה:
x > 0 , x = 1
תשובה: x > 0 , x = 1
סעיף א (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x = 1 y = − 1
נכתוב את הפונקצייה בצורה נוחה:
f ( x ) = ln x 1 − 1
אסימפטוטה אנכית: ליד x = 1 המכנה שואף לאפס והמונה ל־1, ולכן:
x = 1
אסימפטוטה אופקית: כאשר x → ∞ המנה l n x 1 שואפת לאפס:
f ( x ) → − 1 ⇒ y = − 1
גם ליד הראשית (מימין) הפונקצייה שואפת לאותו ערך, אבל שם זו רק נקודה ריקה, כי הפונקצייה לא מוגדרת משמאל לאפס:
x → 0 + : f ( x ) → − 1
תשובה: x = 1 y = − 1
סעיף א (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: ירידה:0 < x < 1 , x > 1 אין תחומי עלייה.
נגזור:
f ′ ( x ) = − x ln 2 x 1
בכל תחום ההגדרה המכנה חיובי, ולכן הנגזרת שלילית תמיד.
הפונקצייה יורדת בכל אחד מהתחומים, ואין לה תחומי עלייה:
0 < x < 1 , x > 1
תשובה: ירידה:0 < x < 1 , x > 1 אין תחומי עלייה.
סעיף א (4)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: סקיצה בסרטוט.
נקודת חיתוך עם ציר ה־x :
ln x = 1 ⇒ x = e
משמאל ל־1: הגרף יורד מהנקודה הריקה ( 0 , − 1 ) למינוס אינסוף.
מימין ל־1: הגרף יורד מפלוס אינסוף, חותך את ציר ה־x בנקודה ( e , 0 ) , ושואף לאסימפטוטה האופקית.
תשובה: סקיצה בסרטוט.
סעיף ב (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: 0 < x < 1 או x > e
הלוגריתם דורש ארגומנט חיובי, כלומר f שלילית:
ln x 1 − 1 < 0 ⟺ ln x 1 − ln x < 0
מנה שלילית כאשר המונה והמכנה בסימנים הפוכים:
מכנה שלילי – בין 0 ל־1. שם המונה חיובי, ולכן התחום מתאים.
מכנה חיובי – מימין ל־1. שם צריך מונה שלילי:
ln x > 1 ⇒ x > e
תחום ההגדרה:
0 < x < 1 , x > e
תשובה: 0 < x < 1 או x > e
סעיף ב (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x = 1 , x = e y = 0
ליד 1 משמאל: הפונקצייה f שואפת למינוס אינסוף, ולכן הארגומנט שואף לאינסוף:
x → 1 − : g ( x ) → ∞
ליד e מימין: הפונקצייה f שואפת לאפס משמאל לציר, ולכן הארגומנט שואף לאפס מלמעלה:
x → e + : g ( x ) → − ∞
באינסוף:
− f ( x ) → 1 ⇒ g ( x ) → ln 1 = 0
גם ליד הראשית g שואפת לאפס, אבל שם זו רק נקודה ריקה.
תשובה: x = 1 , x = e y = 0
סעיף ב (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: חיובית: 0 < x < 1 שלילית: x > e
הפונקצייה חיובית כאשר הארגומנט גדול מ־1:
− f ( x ) > 1 ⟺ ln x 1 < 0
⟺ 0 < x < 1
בתחום השני הארגומנט בין 0 ל־1, ולכן שם g שלילית:
x > e : 0 < 1 − ln x 1 < 1
תשובה: חיובית: 0 < x < 1 שלילית: x > e
סעיף ב (4)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: סקיצה בסרטוט.
בתחום הראשון: הגרף מתחיל בנקודה הריקה שבראשית ועולה לפלוס אינסוף ליד האסימפטוטה x = 1 .
בתחום השני: הגרף עולה ממינוס אינסוף ליד האסימפטוטה x = e ושואף לציר ה־x מלמטה.
הפונקצייה עולה בשני התחומים, כי הארגומנט − f עולה.
תשובה: סקיצה בסרטוט.
סעיף ג
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: הגדול ביותר: III הקטן ביותר: I
בתחום הראשון g חיובית ו־f שלילית, ולכן אין שם חיתוך. החיתוך בנקודה a נמצא בתחום שבו x > e .
בתחום זה g עולה ו־f יורדת, ולכן ההפרש עולה. הוא מתאפס ב־a , ולכן מימין ל־a הוא חיובי:
x > a : g ( x ) − f ( x ) > 0
ההפרש עולה, ולכן על הקטע הימני יותר ערכיו גדולים יותר:
∫ a + 1 a + 2 ( g − f ) d x < ∫ a + 3 a + 4 ( g − f ) d x
באינסוף ההפרש שואף להפרש האסימפטוטות:
g − f → 0 − ( − 1 ) = 1
ההפרש עולה אל 1 ולכן תמיד קטן מ־1. אורך הקטע הוא 1, ולכן כל אחד מהאינטגרלים קטן מ־1:
I < II < III = 1
לבדיקה, בחישוב מספרי:
a ≈ 10.08 , I ≈ 0.07 , II ≈ 0.13
תשובה: הגדול ביותר: III הקטן ביותר: I
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: n זוגי: y = − 3 n אי־זוגי: y = − 5
כאשר x → ∞ הפונקציה שואפת לאינסוף. כאשר x → − ∞ מתקיים e x → 0 ולכן:
f ( x ) → ( − 1 ) n − 4
עבור n זוגי: ( − 1 ) n = 1 :
y = − 3
עבור n אי־זוגי: ( − 1 ) n = − 1 :
y = − 5
תשובה: n זוגי: y = − 3 n אי־זוגי: y = − 5
סעיף א (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: n זוגי: מינימום ( 0 , − 4 ) n אי־זוגי: אין קיצון
f ′ ( x ) = n ( e x − 1 ) n − 1 e x
הנגזרת מתאפסת רק כאשר e x = 1 כלומר x = 0 , ושם f ( 0 ) = − 4 . הסימן של הנגזרת נקבע לפי ( e x − 1 ) n − 1 . הביטוי e x − 1 שלילי משמאל ל־0 וחיובי מימין.
עבור n זוגי: החזקה n − 1 אי־זוגית. הנגזרת שלילית משמאל ל־0 וחיובית מימין. לכן ( 0 , − 4 ) מינימום.
עבור n אי־זוגי: החזקה n − 1 זוגית. הנגזרת אינה שלילית בשני הצדדים ואין החלפת סימן. לכן אין נקודת קיצון. בנקודה ( 0 , − 4 ) יש משיק אופקי.
תשובה: n זוגי: מינימום ( 0 , − 4 ) n אי־זוגי: אין קיצון
סעיף א (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: ראו סקיצות
עבור n זוגי: הגרף מתחיל קרוב ל־y = − 3 , יורד עד המינימום ( 0 , − 4 ) ועולה לאינסוף. הוא חותך את ציר ה־x כאשר e x − 1 = n 4 . למשל עבור n = 2 זו הנקודה ( ln 3 , 0 ) .
עבור n אי־זוגי: הגרף מתחיל קרוב ל־y = − 5 ועולה כל הזמן. בנקודה ( 0 , − 4 ) יש משיק אופקי.
תשובה: ראו סקיצות
סעיף ב (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: ( 0 , − 4 ) ( ln 4 , 5 )
עם n = 2 :
f ( x ) = ( e x − 1 ) 2 − 4 = e 2 x − 2 e x − 3
נשווה ל־g ( x ) ונסמן t = e x :
t 2 − 2 t − 3 = 3 t − 7
t 2 − 5 t + 4 = 0
כלומר t = 1 או t = 4 .
עבור t = 1 מתקבל x = 0 ו־y = 3 − 7 = − 4 .
עבור t = 4 מתקבל x = ln 4 ו־y = 12 − 7 = 5 .
תשובה: ( 0 , − 4 ) ( ln 4 , 5 )
סעיף ב (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: 7.5 − 4 ln 4 ≈ 1.95
בין נקודות החיתוך 1 < t < 4 ולכן t 2 − 5 t + 4 < 0 . כלומר g מעל f :
g − f = − e 2 x + 5 e x − 4
S = ∫ 0 l n 4 ( − e 2 x + 5 e x − 4 ) d x
= [ − 2 1 e 2 x + 5 e x − 4 x ] 0 l n 4
= ( − 8 + 20 − 4 ln 4 ) − ( − 2 1 + 5 )
= 7.5 − 4 ln 4 ≈ 1.95
תשובה: 7.5 − 4 ln 4 ≈ 1.95
סעיף ג (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: 3 < k < 4
נעקוב אחרי הגרף של h :
משמאל ל־0 הוא עולה מהאסימפטוטה y = 3 עד 4.
בין 0 ל־ln 3 הוא יורד מ־4 עד 0.
מימין ל־ln 3 הוא עולה מ־0 לאינסוף.
ישר אופקי פוגש כל אחד משלושת החלקים רק כאשר הוא מעל האסימפטוטה ומתחת למקסימום:
3 < k < 4
תשובה: 3 < k < 4
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x > 0
הלוגריתם מוגדר עבור x > 0 והמכנה שונה מ־0:
x > 0
תשובה: x > 0
סעיף א (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: מינימום: ( 1 , 1 )
f ′ ( x ) = x 1 − x 2 1 = x 2 x − 1
הנגזרת מתאפסת בנקודה x = 1 . משמאל לה הנגזרת שלילית ומימין חיובית:
f ( 1 ) = 0 + 1 = 1
תשובה: מינימום: ( 1 , 1 )
סעיף ב (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: ( e , 0 )
( x + 1 ) ( 1 − ln x ) = 0
הגורם x + 1 חיובי בתחום. לכן:
ln x = 1 ⇒ x = e
תשובה: ( e , 0 )
סעיף ב (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: יורדת: x > 0 אין תחום עלייה
לפי כלל המכפלה:
g ′ ( x ) = ( 1 − ln x ) + ( x + 1 ) ⋅ ( − x 1 )
= 1 − ln x − 1 − x 1
= − ( ln x + x 1 ) = − f ( x )
מסעיף א הפונקציה f חיובית תמיד. לכן g ′ ( x ) < 0 בכל התחום.
תשובה: יורדת: x > 0 אין תחום עלייה
סעיף ג
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: 2 3 − e 1 ≈ 1.13
מסעיף ב (2):
h ( x ) = x g ′ ( x ) = − x f ( x ) = − x ln x − x 2 1
בקטע בין 1 ל־e הפונקציה h שלילית ולכן השטח הוא מינוס האינטגרל:
S = ∫ 1 e ( x ln x + x 2 1 ) d x
פונקציה קדומה של x l n x היא 2 ( l n x ) 2 :
S = [ 2 1 ( ln x ) 2 − x 1 ] 1 e
= ( 2 1 − e 1 ) − ( 0 − 1 )
= 2 3 − e 1 ≈ 1.13
תשובה: 2 3 − e 1 ≈ 1.13
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x = 0 , x = ln 4
נפרק את המכנה. נסמן t = e x :
e 2 x − 5 e x + 4 = t 2 − 5 t + 4
= ( t − 1 ) ( t − 4 )
= ( e x − 1 ) ( e x − 4 )
המכנה מתאפס כאשר e x = 1 , כלומר x = 0 , או כאשר e x = 4 , כלומר x = ln 4 .
תשובה: x = 0 , x = ln 4
סעיף א (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: אנכיות: x = 0 ו־x = ln 4 . אופקיות: y = 0 ו־y = 2 .
אסימפטוטות אנכיות: בנקודות שבהן המכנה מתאפס המונה 2 e 2 x = 0 , ולכן x = 0 ו־x = ln 4 הן אסימפטוטות אנכיות.
אסימפטוטות אופקיות:
כאשר x → − ∞ : e x → 0 , המונה שואף ל־0 והמכנה ל־4 :
f ( x ) → 4 0 = 0
כאשר x → ∞ : נחלק מונה ומכנה ב־e 2 x :
f ( x ) = 1 − 5 e − x + 4 e − 2 x 2 → 1 2 = 2
תשובה: אנכיות: x = 0 ו־x = ln 4 . אופקיות: y = 0 ו־y = 2 .
סעיף א (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: עלייה: x < 0 וגם 0 < x < ln 5 8 . ירידה: ln 5 8 < x < ln 4 וגם x > ln 4 .
נגזור לפי כלל המנה (נסמן D = e 2 x − 5 e x + 4 , D ′ = 2 e 2 x − 5 e x ):
f ′ ( x ) = D 2 4 e 2 x D − 2 e 2 x D ′
= D 2 2 e 2 x ( 2 D − D ′ )
2 D − D ′ =
2 e 2 x − 10 e x + 8 − 2 e 2 x + 5 e x
= 8 − 5 e x
f ′ ( x ) = D 2 2 e 2 x ( 8 − 5 e x )
המכנה D 2 > 0 ו־2 e 2 x > 0 , לכן סימן הנגזרת הוא סימן 8 − 5 e x . היא מתאפסת כאשר e x = 5 8 , כלומר x = ln 5 8 (שנמצא בין 0 ל־ln 4 ).
x x < 0 0 < x < ln 5 8 ln 5 8 ln 5 8 < x < ln 4 x > ln 4
f ′ + + 0 − −
f ↗ ↗ מקס' ↘ ↘
תשובה: עלייה: x < 0 וגם 0 < x < ln 5 8 . ירידה: ln 5 8 < x < ln 4 וגם x > ln 4 .
סעיף ב
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: ( ln 2 5 , − 9 50 )
לשתי הפונקציות אותו מכנה, ולכן נשווה מונים:
2 e 2 x = 5 e x / : e x
2 e x = 5 ⇒ x = ln 2 5
נחשב את y (עם e x = 2 5 ):
g ( ln 2 5 ) = 4 25 − 2 25 + 4 5 ⋅ 2 5
= − 2.25 12.5 = − 9 50
תשובה: ( ln 2 5 , − 9 50 )
סעיף ג
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: f : חלקים 1, 4, 5; g : חלקים 2, 3, 6
כאשר x > ln 4 : f ( x ) → 2 ו־g ( x ) → 0 (נחלק ב־e 2 x : g = 1 − 5 e − x + 4 e − 2 x 5 e − x → 0 ). לכן חלק 1, השואף ל־y = 2 , שייך ל־f , וחלק 2 שייך ל־g .
כאשר x < 0 :
f ( x ) − g ( x ) = ( e x − 1 ) ( e x − 4 ) e x ( 2 e x − 5 )
כאן e x < 1 , לכן 2 e x − 5 < 0 , ושני גורמי המכנה שליליים (המכנה חיובי). מכאן f ( x ) − g ( x ) < 0 : גרף f מתחת לגרף g . לכן חלק 4 (התחתון) שייך ל־f וחלק 3 ל־g .
כאשר 0 < x < ln 4 : לפי סעיף א, ל־f יש מקסימום ב־x = ln 5 8 ≈ 0.47 שערכו f = − 9 32 ≈ − 3.56 . ל־g :
g ′ ( x ) = D 2 5 e x ( 4 − e 2 x )
מתאפסת ב־x = ln 2 ≈ 0.69 , ושם g ( ln 2 ) = − 2 10 = − 5 . כלומר המקסימום של f גבוה יותר ושמאלי יותר – זהו חלק 5, וחלק 6 שייך ל־g .
תשובה: f : חלקים 1, 4, 5; g : חלקים 2, 3, 6
סעיף ד
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: ביטוי I שלילי, ביטוי II חיובי
ביטוי I: בתחום − 4 ≤ x ≤ − 1 (כלומר x < 0 ) ראינו בסעיף ג כי גרף f מתחת לגרף g , כלומר f ( x ) − g ( x ) < 0 . אינטגרל של פונקצייה שלילית על קטע שבו הגבול התחתון קטן מהעליון הוא שלילי.
ביטוי II: הקטע ln 5 8 ≤ x ≤ ln 2 נמצא בתוך 0 < x < ln 4 ומשמאל לנקודת החיתוך x = ln 2 5 . משמאל לנקודת החיתוך, בתחום זה, גרף f (חלק 5) מעל גרף g (חלק 6), כפי שרואים בסקיצה מסעיף ג (הגרפים אינם נחתכים בקטע, ולכן הסדר ביניהם קבוע בכולו). לכן f ( x ) − g ( x ) > 0 בקטע, והאינטגרל חיובי.
תשובה: ביטוי I שלילי, ביטוי II חיובי
סעיף ה
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: S = ln 4.5 ≈ 1.5
בתחום ln 9 ≤ x ≤ ln 16 (מימין ל־ln 4 ) גרף f (חלק 1) מעל גרף g (חלק 2), ולכן:
S = ∫ l n 9 l n 16 ( f ( x ) − g ( x ) ) d x
f ( x ) − g ( x ) = e 2 x − 5 e x + 4 2 e 2 x − 5 e x
המונה הוא בדיוק הנגזרת של המכנה, ולכן הפונקצייה הקדומה היא ln של המכנה (המכנה חיובי בתחום):
S = [ ln ( e 2 x − 5 e x + 4 ) ] l n 9 l n 16
= ln ( 256 − 80 + 4 ) − ln ( 81 − 45 + 4 )
= ln 180 − ln 40 = ln 4.5
S ≈ 1.5
תשובה: S = ln 4.5 ≈ 1.5
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א (2)
תשובה סופית פתרון מלא
4 x ( ln ( x 2 ) − 1 ) = 0
x = 0 אינו בתחום, ולכן:
ln ( x 2 ) = 1 ⇒ x 2 = e
תשובה: ( ± e , 0 )
סעיף א (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: f ( − x ) = − f ( x ) לכל x = 0 – הפונקצייה אי־זוגית.
התחום x = 0 סימטרי סביב 0 , ו־( − x ) 2 = x 2 :
f ( − x ) = 4 ( − x ) ( ln ( ( − x ) 2 ) − 1 )
= − 4 x ( ln ( x 2 ) − 1 ) = − f ( x )
לכן הפונקצייה אי־זוגית.
תשובה: f ( − x ) = − f ( x ) לכל x = 0 – הפונקצייה אי־זוגית.
סעיף ב (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: מקסימום:
( − e 1 , e 8 ) ; מינימום:
( e 1 , − e 8 )
לפי כלל המכפלה, ו־( ln ( x 2 ) ) ′ = x 2 2 x = x 2 :
f ′ ( x ) = 4 ( ln ( x 2 ) − 1 ) + 4 x ⋅ x 2
= 4 ln ( x 2 ) + 4
f ′ ( x ) = 0 ⇒ ln ( x 2 ) = − 1
x x < − e 1 − e 1 − e 1 < x < 0 0 < x < e 1 e 1 x > e 1
f ′ + 0 − − 0 +
f ↗ מקס' ↘ ↘ מינ' ↗
ומאי־הזוגיות: f ( − e 1 ) = e 8 .
תשובה: מקסימום: ( − e 1 , e 8 ) ; מינימום: ( e 1 , − e 8 )
סעיף ב (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: אין נקודות פיתול: f ′′ ( x ) = x 8 = 0 , ובנקודה x = 0 הפונקצייה אינה מוגדרת.
f ′′ ( x ) = ( 4 ln ( x 2 ) + 4 ) ′ = x 8
f ′′ ( x ) = 0 לכל x בתחום. הסימן של f ′′ מתחלף רק ב־x = 0 (שלילי משמאל, חיובי מימין), אבל x = 0 אינו בתחום ההגדרה – לכן אין נקודת פיתול.
תשובה: אין נקודות פיתול: f ′′ ( x ) = x 8 = 0 , ובנקודה x = 0 הפונקצייה אינה מוגדרת.
סעיף ב (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: גרף אי־זוגי עם „חור“ בראשית: מקסימום
( − e 1 , e 8 ) , מינימום
( e 1 , − e 8 ) , וחיתוך עם ציר ה־
x ב־
± e .
כאשר x → 0 גם f ( x ) → 0 (הגורם x ln ( x 2 ) שואף ל־0 ), ולכן בראשית יש „חור“ בגרף. כאשר x → ∞ , f → ∞ , וכאשר x → − ∞ , f → − ∞ .
תשובה: גרף אי־זוגי עם „חור“ בראשית: מקסימום ( − e 1 , e 8 ) , מינימום ( e 1 , − e 8 ) , וחיתוך עם ציר ה־x ב־± e .
סעיף ג (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: גרף אי־זוגי עם אסימפטוטות
x = 0 , x = ± e , y = 0 , מינימום
( − e 1 , 8 e ) ומקסימום
( e 1 , − 8 e ) .
g אי־זוגית (כמו f ), סימנה כסימן f , והיא עולה היכן ש־f יורדת ולהפך. לכן לגרף g יש מינימום ב־( − e 1 , 8 e ) ומקסימום ב־( e 1 , − 8 e ) .
תשובה: גרף אי־זוגי עם אסימפטוטות x = 0 , x = ± e , y = 0 , מינימום ( − e 1 , 8 e ) ומקסימום ( e 1 , − 8 e ) .
סעיף ג (4)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: 6 נקודות חיתוך
f ( x ) = g ( x ) = f ( x ) 1 ⇒ f 2 ( x ) = 1
כלומר f ( x ) = 1 או f ( x ) = − 1 .
נספור לפי הגרף של f עבור x > 0 : f יורדת מ־0 (ליד הראשית) עד − e 8 ≈ − 4.85 , ואחר כך עולה עד ∞ .
f ( x ) = − 1 : פעם אחת בירידה ופעם אחת בעלייה – 2 פתרונות.f ( x ) = 1 : רק בעלייה, אחרי x = e – פתרון 1 .
כלומר 3 פתרונות עבור x > 0 , ומאי־הזוגיות עוד 3 עבור x < 0 .
תשובה: 6 נקודות חיתוך
סעיף ד
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: G ( x ) = 8 1 ln ln ( x 2 ) − 1 (בתוספת קבוע)
g ( x ) = 4 x ( ln ( x 2 ) − 1 ) 1
= 8 1 ⋅ ln ( x 2 ) − 1 x 2
המונה x 2 הוא הנגזרת של ln ( x 2 ) − 1 , ולכן (צורה h h ′ ):
בדיקה: G ′ ( x ) = 8 1 ⋅ l n ( x 2 ) − 1 2/ x = g ( x ) .
תשובה: G ( x ) = 8 1 ln ln ( x 2 ) − 1 (בתוספת קבוע)
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: מינימום ב־
x = 0 , מקסימום ב־
x = 3 3 2 ≈ 0.87
לפי כלל המכפלה (( e a − x 3 ) ′ = − 3 x 2 e a − x 3 ):
f ′ ( x ) = 2 x e a − x 3 − 3 x 4 e a − x 3
= x e a − x 3 ( 2 − 3 x 3 )
e a − x 3 > 0 , ולכן f ′ ( x ) = 0 כאשר x = 0 או x 3 = 3 2 , כלומר x = 3 3 2 ≈ 0.87 .
x x < 0 0 0 < x < 0.87 0.87 x > 0.87
f ′ − 0 + 0 −
f ↘ מינ' ↗ מקס' ↘
(בטבלה 0.87 מייצג את 3 3 2 .)
תשובה: מינימום ב־x = 0 , מקסימום ב־x = 3 3 2 ≈ 0.87
סעיף ב
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: a = 1
גרף f ′ חותך את ציר ה־x ב־x = 0 וב־x = 3 3 2 , וביניהן f ′ ( x ) > 0 . לכן השטח הכלוא הוא:
= ( 3 2 ) 3 2 e a − 3 2 − 0
נשווה לנתון:
( 3 2 ) 3 2 e a − 3 2 = 3 9 4 e = ( 3 2 ) 3 2 e 3 1
a − 3 2 = 3 1 ⇒ a = 1
תשובה: a = 1
סעיף ג
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: הגרף מעל ציר ה־x או עליו: מינימום ( 0 , 0 ) , מקסימום בקירוב ( 0.87 , 1.07 ) , ואחריו הגרף שואף ל־0 .
עם a = 1 : f ( x ) = x 2 e 1 − x 3 ≥ 0 . נקודות הקיצון: מינימום ( 0 , 0 ) ומקסימום ( 3 3 2 , ( 3 2 ) 3 2 e 3 1 ) ≈ ( 0.87 , 1.07 ) .
כאשר x → − ∞ : f → ∞ . כאשר x → ∞ : e 1 − x 3 → 0 מהר, ו־f → 0 .
תשובה: הגרף מעל ציר ה־x או עליו: מינימום ( 0 , 0 ) , מקסימום בקירוב ( 0.87 , 1.07 ) , ואחריו הגרף שואף ל־0 .
סעיף ד (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: g עולה לכל x (אין תחומי ירידה)
g היא פונקצייה קדומה של f , ולכן g ′ ( x ) = f ( x ) = x 2 e 1 − x 3 .
g ′ ( x ) ≥ 0 לכל x , ומתאפסת רק בנקודה הבודדת x = 0 . לכן g עולה בכל תחום הגדרתה.
תשובה: g עולה לכל x (אין תחומי ירידה)
סעיף ה
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: g ( x ) = 3 e − 3 1 e 1 − x 3
נמצא פונקציות קדומות של f (המונה x 2 הוא, עד כדי קבוע, הנגזרת של המעריך):
∫ x 2 e 1 − x 3 d x = − 3 1 e 1 − x 3 + C
הנקודה B היא נקודת הפיתול עם x = 3 3 2 ; שם 1 − x 3 = 3 1 :
C = 3 e
g ( x ) = 3 e − e 1 − x 3
תשובה: g ( x ) = 3 e − 3 1 e 1 − x 3
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: גרף אי־זוגי שעובר בראשית, עם מינימום ( − 1 , − a ) ומקסימום ( 1 , a ) , ושואף ל־0 בשני הצדדים.
f אי־זוגית, ולכן גרפה סימטרי ביחס לראשית ו־f ( 0 ) = 0 . יש לה בדיוק שתי נקודות קיצון, ( − 1 , − a ) ו־( 1 , a ) עם a > 0 , ואסימפטוטה y = 0 .
לכן: משמאל ל־x = − 1 הגרף יורד מ־0 (האסימפטוטה) עד המינימום ( − 1 , − a ) , עולה דרך הראשית עד המקסימום ( 1 , a ) , ואחר כך יורד ושואף שוב ל־0 .
תשובה: גרף אי־זוגי שעובר בראשית, עם מינימום ( − 1 , − a ) ומקסימום ( 1 , a ) , ושואף ל־0 בשני הצדדים.
סעיף ב (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x = 0 בלבד
כאשר x → 0 + : f ( x ) → 0 + , ולכן h ( x ) → − ∞ – אסימפטוטה אנכית x = 0 .
כאשר x → ∞ : f ( x ) → 0 + , ולכן h ( x ) → − ∞ – אין אסימפטוטה אופקית.
תשובה: x = 0 בלבד
סעיף ב (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: a > 1
ln פונקצייה עולה, ולכן ל־h יש מקסימום באותה נקודה כמו ל־f : ( 1 , ln a ) , והיא עולה משמאל לה ויורדת מימין לה (בשני הצדדים שואפת ל־− ∞ ).
הגרף יחתוך את ציר ה־x בשתי נקודות בדיוק כאשר המקסימום מעל ציר ה־x :
ln a > 0 ⇒ a > 1
תשובה: a > 1
סעיף ב (4)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: אסימפטוטה x = 0 , מקסימום ( 1 , ln a ) מעל ציר ה־x , ושתי נקודות חיתוך עם ציר ה־x .
עבור a > 1 : אסימפטוטה x = 0 , עלייה עד המקסימום ( 1 , ln a ) שמעל ציר ה־x , ירידה לאחריו, ושני חיתוכים עם ציר ה־x (אחד משני צידי x = 1 ).
תשובה: אסימפטוטה x = 0 , מקסימום ( 1 , ln a ) מעל ציר ה־x , ושתי נקודות חיתוך עם ציר ה־x .
סעיף ג (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: g ( x ) = 2 ln ( 1 + x 2 )
g קדומה של f ( x ) = 1 + x 2 4 x . המונה הוא פי 2 מהנגזרת של המכנה (( 1 + x 2 ) ′ = 2 x ):
g ( x ) = 2 ln ( 1 + x 2 ) + C
g ( 0 ) = 0 : 2 ln 1 + C = 0 , ולכן C = 0 .
g ( x ) = 2 ln ( 1 + x 2 )
תשובה: g ( x ) = 2 ln ( 1 + x 2 )
סעיף ג (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: זוגית
g ( − x ) = 2 ln ( 1 + ( − x ) 2 )
= 2 ln ( 1 + x 2 ) = g ( x )
לכן g זוגית.
תשובה: זוגית
סעיף ד
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: t = 0
g זוגית, ולכן השטח מתחת לגרפה בקטע [ − 5 , 0 ] שווה לשטח בקטע [ 0 , 5 ] :
∫ − 5 0 g ( x ) d x = 2 1 ∫ − 5 5 g ( x ) d x
לכן t = 0 מקיים את השוויון 2 ∫ − 5 t g ( x ) d x = ∫ − 5 5 g ( x ) d x .
זהו הערך היחיד: g ( x ) > 0 לכל x = 0 , ולכן ∫ − 5 t g ( x ) d x גדל ממש ככל ש־t גדל, ומקבל כל ערך פעם אחת בלבד.
תשובה: t = 0
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: y = 1 (כאשר x → − ∞ ); אין אסימפטוטה אנכית
f ( x ) = ( x − 2 ) e x + 1 , מוגדרת לכל x – אין אסימפטוטות אנכיות.
כאשר x → − ∞ : ( x − 2 ) e x → 0 , ולכן f ( x ) → 1 .
כאשר x → ∞ : f ( x ) → ∞ .
y = 1 ( x → − ∞ )
תשובה: y = 1 (כאשר x → − ∞ ); אין אסימפטוטה אנכית
סעיף א (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: ( 0 , − 1 )
נציב x = 0 :
f ( 0 ) = ( 0 − 2 ) e 0 + 1 = − 1
תשובה: ( 0 , − 1 )
סעיף א (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: מינימום ( 1 , 1 − e ) ≈ ( 1 , − 1.718 )
f ′ ( x ) = e x + ( x − 2 ) e x = ( x − 1 ) e x
e x > 0 , ולכן f ′ ( x ) = 0 רק ב־x = 1 . משמאל ל־1 הנגזרת שלילית ומימין חיובית:
f ( 1 ) = − e + 1 ≈ − 1.718
תשובה: מינימום ( 1 , 1 − e ) ≈ ( 1 , − 1.718 )
סעיף ב (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: y = − 1 (כאשר x → ∞ ), y = 0 (כאשר x → − ∞ )
המכנה חיובי לכל x (e x ≥ x + 1 > x ).
כאשר x → ∞ נחלק מונה ומכנה ב־e x :
g ( x ) = 1 − x e − x e − x − 1 → 1 − 0 0 − 1 = − 1
כאשר x → − ∞ : המונה שואף ל־1 והמכנה ל־∞ , ולכן g ( x ) → 0 .
תשובה: y = − 1 (כאשר x → ∞ ), y = 0 (כאשר x → − ∞ )
סעיף ב (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: הוכחה: המונה של g ′ שווה ל־f ( x ) .
g ′ ( x ) = ( e x − x ) 2 − e x ( e x − x ) − ( 1 − e x ) ( e x − 1 )
נפתח את המונה:
− e 2 x + x e x + ( e x − 1 ) 2
= − e 2 x + x e x + e 2 x − 2 e x + 1
= x e x − 2 e x + 1 = f ( x )
g ′ ( x ) = ( e x − x ) 2 f ( x )
תשובה: הוכחה: המונה של g ′ שווה ל־f ( x ) .
סעיף ג
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: שתי נקודות קיצון: מקסימום אחת ומינימום אחת
המכנה ( e x − x ) 2 חיובי, ולכן סימן g ′ הוא סימן f .
מהסקיצה של f : היא חותכת את ציר ה־x פעמיים – בנקודה x 1 < 0 (כי f → 1 משמאל ו־f ( 0 ) = − 1 ) ובנקודה x 2 > 1 (כי המינימום שלילי ו־f → ∞ ).
f > 0 עבור x < x 1 , f < 0 עבור x 1 < x < x 2 , f > 0 עבור x > x 2 .
לכן ל־g יש מקסימום ב־x 1 ומינימום ב־x 2 – שתי נקודות קיצון. (אין צורך למצוא את x 1 ו־x 2 במדויק; המשוואה f ( x ) = 0 אינה נפתרת אלגברית, ופתרון מקורב במחשבון אינו מותר בבחינה.)
תשובה: שתי נקודות קיצון: מקסימום אחת ומינימום אחת
סעיף ה
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: S = ln ( 1 + e 1 ) ≈ 0.313
בתחום − 1 ≤ x ≤ 0 מתקיים g ( x ) ≥ 0 (המונה 1 − e x ≥ 0 ), והגרף פוגש את ציר ה־x ב־x = 0 .
שימו לב שהמונה הוא מינוס הנגזרת של המכנה: ( e x − x ) ′ = e x − 1 .
S = ∫ − 1 0 e x − x 1 − e x d x
= [ − ln ( e x − x ) ] − 1 0
= − ln 1 + ln ( e − 1 + 1 )
= ln ( 1 + e 1 ) ≈ 0.313
תשובה: S = ln ( 1 + e 1 ) ≈ 0.313
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x < − 8 או
x > 8
הביטוי שבתוך הלוגריתם חייב להיות חיובי:
x 2 − 8 > 0
תשובה: x < − 8 או x > 8
סעיף א (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: מקסימום ( − 4 , − 4 + ln 8 ) ≈ ( − 4 , − 1.92 )
f ′ ( x ) = 1 + x 2 − 8 2 x = x 2 − 8 x 2 + 2 x − 8
= x 2 − 8 ( x + 4 ) ( x − 2 )
x = 2 לא בתחום ההגדרה, ולכן הנקודה היחידה היא x = − 4 . עבור x < − 4 הנגזרת חיובית, ועבור − 4 < x < − 8 שלילית:
f ( − 4 ) = − 4 + ln 8 ≈ − 1.92
תשובה: מקסימום ( − 4 , − 4 + ln 8 ) ≈ ( − 4 , − 1.92 )
סעיף ג (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: מקסימום ( − 4 , e 4 8 ) ≈ ( − 4 , 0.147 )
g ′ ( x ) = e f ( x ) ⋅ f ′ ( x )
e f ( x ) > 0 , ולכן ל־g ′ ול־f ′ אותו סימן, ו־g מקבלת מקסימום באותה נקודה כמו f .
g ( − 4 ) = e − 4 + l n 8 = e 4 8 ≈ 0.147
תשובה: מקסימום ( − 4 , e 4 8 ) ≈ ( − 4 , 0.147 )
סעיף ג (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: עולה:
x < − 4 ו־
x > 8 ; יורדת:
− 4 < x < − 8
g ′ ו־f ′ באותו סימן, ולכן תחומי העלייה והירידה של g זהים לאלה של f :
תשובה: עולה: x < − 4 ו־x > 8 ; יורדת: − 4 < x < − 8
סעיף ד
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: S = 8 e − 4 − 17 e − 5 ≈ 0.032
y = f ′ ( x ) ⋅ g ( x ) = f ′ ( x ) e f ( x ) = g ′ ( x ) . בתחום − 5 ≤ x ≤ − 4 מתקיים f ′ ( x ) ≥ 0 , ולכן y ≥ 0 .
S = ∫ − 5 − 4 g ′ ( x ) d x = g ( − 4 ) − g ( − 5 )
g ( x ) = e x + l n ( x 2 − 8 ) = ( x 2 − 8 ) e x :
S = 8 e − 4 − 17 e − 5 ≈ 0.1465 − 0.1145
S ≈ 0.032
תשובה: S = 8 e − 4 − 17 e − 5 ≈ 0.032
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: מינימום ( e a + 1 , a e a + 1 )
f ′ ( x ) = ( ln x − a ) 2 a ( ln x − a ) − a x ⋅ x 1
= ( ln x − a ) 2 a ( ln x − a − 1 )
f ′ ( x ) = 0 כאשר ln x = a + 1 , כלומר x = e a + 1 . משמאל לנקודה הנגזרת שלילית (a > 0 ) ומימין חיובית:
f ( e a + 1 ) = 1 a e a + 1 = a e a + 1
תשובה: מינימום ( e a + 1 , a e a + 1 )
סעיף ב (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x > 0 , x = e a
g ( x ) = a x ln x − a
g מוגדרת רק היכן ש־f מוגדרת (f לא מתאפסת בתחום שלה, כי x > 0 ):
תשובה: x > 0 , x = e a
סעיף ב (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: מקסימום ( e a + 1 , a e a + 1 1 )
g ′ ( x ) = a 2 x 2 x 1 ⋅ a x − a ( ln x − a )
= a x 2 1 + a − ln x
g ′ ( x ) = 0 ב־x = e a + 1 ; משמאל חיובית ומימין שלילית:
g ( e a + 1 ) = a e a + 1 1
תשובה: מקסימום ( e a + 1 , a e a + 1 1 )
סעיף ג
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: a = 2 1
בתחום e a + 1 ≤ x ≤ e a + 2 מתקיים 1 ≤ ln x − a ≤ 2 , ולכן g ( x ) > 0 .
S = ∫ e a + 1 e a + 2 a ln x − a ⋅ x 1 d x
= a 1 [ 2 ( ln x − a ) 2 ] e a + 1 e a + 2
= 2 a 1 ( 2 2 − 1 2 ) = 2 a 3
2 a 3 = 3 ⇒ a = 2 1
תשובה: a = 2 1
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: y = m (כאשר x → ∞ )
נסמן t = 3 − x > 0 , אז f = t 2 − 6 t + m .
כאשר x → ∞ : t → 0 , ולכן f → m . כאשר x → − ∞ : t → ∞ , ו־f → ∞ .
תשובה: y = m (כאשר x → ∞ )
סעיף א (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: מינימום ( − 1 , m − 9 )
f ′ ( x ) = − 2 ln 3 ⋅ 9 − x + 6 ln 3 ⋅ 3 − x
= − 2 ln 3 ⋅ 3 − x ( 3 − x − 3 )
f ′ ( x ) = 0 כאשר 3 − x = 3 , כלומר x = − 1 .
עבור x < − 1 : 3 − x > 3 ולכן f ′ < 0 . עבור x > − 1 : f ′ > 0 .
f ( − 1 ) = 9 − 18 + m = m − 9
תשובה: מינימום ( − 1 , m − 9 )
סעיף ג (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: ראו סקיצה.
f ( x ) = ( 3 − x − 3 ) 2
מינימום ( − 1 , 0 ) , חיתוך עם ציר ה־y : f ( 0 ) = 4 , אסימפטוטה y = 9 כאשר x → ∞ .
תשובה: ראו סקיצה.
סעיף ג (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: ראו סקיצה.
ln f ( x ) מוגדרת כאשר f ( x ) > 0 , כלומר x = − 1 . כאשר x → − 1 : f → 0 + ו־ln f → − ∞ – אסימפטוטה אנכית x = − 1 .
כאשר x → ∞ : ln f → ln 9 . העלייה והירידה כמו של f (כי ln עולה).
חיתוך עם ציר ה־y : ( 0 , ln 4 ) .
חיתוך עם ציר ה־x : f ( x ) = 1 , כלומר 3 − x = 2 או 3 − x = 4 :
x = − log 3 2 ≈ − 0.63
x = − log 3 4 ≈ − 1.26
תשובה: ראו סקיצה.
סעיף ד
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: כי ln f ( x ) − ln 4 < ln 4 9 לכל x בתחום שאורכו 1 .
בתחום 0 < x ≤ 1 הפונקציה f עולה ונשארת מתחת לאסימפטוטה y = 9 :
4 < f ( x ) < 9
0 < ln f ( x ) − ln 4 < ln 9 − ln 4 = ln 4 9
אורך תחום האינטגרציה הוא 1 , ולכן האינטגרל (השטח בין y = ln f ( x ) ל־y = ln 4 ) קטן משטח מלבן שגובהו ln 4 9 ורוחבו 1 :
∫ 0 1 ( ln f ( x ) − ln 4 ) d x < ln 4 9
(בחישוב מספרי האינטגרל ≈ 0.352 , ו־ln 4 9 ≈ 0.811 .)
תשובה: כי ln f ( x ) − ln 4 < ln 4 9 לכל x בתחום שאורכו 1 .
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: m = − 4
כאשר x → − ∞ : e x → 0 ו־e 2 x → 0 , ולכן f ( x ) → 4 m . כאשר x → ∞ הפונקציה שואפת ל־∞ .
4 m = − 1 ⇒ m = − 4
תשובה: m = − 4
סעיף א (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: ( ln 4 , 0 ) , ( 0 , − 1.5 )
f ( x ) = 4 e 2 x − 3 e x − 4
= 4 ( e x − 4 ) ( e x + 1 )
חיתוך עם ציר ה־x : e x + 1 > 0 , ולכן e x = 4 , כלומר x = ln 4 .
חיתוך עם ציר ה־y :
f ( 0 ) = 4 1 − 3 − 4 = − 1.5
תשובה: ( ln 4 , 0 ) , ( 0 , − 1.5 )
סעיף א (4)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: מינימום ( ln 1.5 , − 16 25 ) ≈ ( 0.405 , − 1.5625 )
f ′ ( x ) = 4 2 e 2 x − 3 e x = 4 e x ( 2 e x − 3 )
f ′ ( x ) = 0 כאשר e x = 1.5 , כלומר x = ln 1.5 . משמאל הנגזרת שלילית ומימין חיובית:
f ( ln 1.5 ) = 4 2.25 − 4.5 − 4 = − 16 25
תשובה: מינימום ( ln 1.5 , − 16 25 ) ≈ ( 0.405 , − 1.5625 )
סעיף ג (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x = ln 4 ; y = 0 (כאשר x → − ∞ ); y = 1 (כאשר x → ∞ )
אנכית: ב־x = ln 4 המכנה מתאפס.
כאשר x → − ∞ : f → − 1 , ולכן g → − 1 + 1 = 0 .
כאשר x → ∞ : f → ∞ , ולכן g → 0 + 1 = 1 .
תשובה: x = ln 4 ; y = 0 (כאשר x → − ∞ ); y = 1 (כאשר x → ∞ )
סעיף ד
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: ראו סקיצה.
נקודות עזר: g ( 0 ) = 1 − 1.5 1 = 3 1 .
g ′ ( x ) = − f 2 ( x ) f ′ ( x ) , ולכן ל־g יש קיצון באותה נקודה כמו ל־f , מסוג הפוך – מקסימום:
g ( ln 1.5 ) = 1 − 25 16 = 25 9
g ( x ) = 0 כאשר f ( x ) = − 1 :
e 2 x − 3 e x − 4 = − 4
e x ( e x − 3 ) = 0 ⇒ x = ln 3
תשובה: ראו סקיצה.
סעיף ה
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: t = ln 3
נסמן G ( t ) = ∫ 0 t g ( x ) d x . אז G ′ ( t ) = g ( t ) .
בתחום 0 < t < ln 4 : g ( t ) > 0 עבור t < ln 3 ו־g ( t ) < 0 עבור ln 3 < t < ln 4 (ראו סקיצה).
לכן G עולה עד t = ln 3 ויורדת אחריו – הערך המקסימלי מתקבל ב־t = ln 3 .
תשובה: t = ln 3
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
להגדלה – הקישו על התמונה. השאלון המקורי (PDF)
סעיף א (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: x = e , x = e 1 , y = 1
ב־x = e וב־x = e 1 המכנה מתאפס והמונה לא – אסימפטוטות אנכיות.
כאשר x → ∞ : ln x → ∞ , ולכן:
f ( x ) = 1 − l n 2 x 1 1 → 1
(כאשר x → 0 + גם f ( x ) → 1 , אבל זו נקודת קצה של התחום, לא אסימפטוטה.)
תשובה: x = e , x = e 1 , y = 1
סעיף א (3)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: עולה: 0 < x < e 1 , e 1 < x < 1 יורדת: 1 < x < e , x > e
f ( x ) = 1 + ln 2 x − 1 1
f ′ ( x ) = − ( ln 2 x − 1 ) 2 2 ln x ⋅ x 1
המכנה חיובי, ולכן סימן f ′ הפוך לסימן ln x : עבור 0 < x < 1 הנגזרת חיובית, ועבור x > 1 שלילית.
תשובה: עולה: 0 < x < e 1 , e 1 < x < 1 יורדת: 1 < x < e , x > e
סעיף ב
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: גרף ג
נקודות מרכזיות: מקסימום ( 1 , 0 ) (כי f ( 1 ) = 0 ), ומשמאל ל־x = e 1 הפונקציה עולה מ־1 (כאשר x → 0 + , מעל y = 1 ) עד ∞ .
לכן הענף השמאלי מתחיל ב„נקודה ריקה“ על הישר y = 1 ועולה – כך רק בגרף ג.
תשובה: גרף ג
סעיף ג (1)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: אין פתרון
ln 2 x − 1 ln 2 x = 1
ln 2 x = ln 2 x − 1 ⇒ 0 = − 1
אין פתרון (y = 1 היא אסימפטוטה שהגרף לא חותך).
תשובה: אין פתרון
סעיף ג (2)
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: k = 0
מהגרף: עבור k > 1 יש שני פתרונות (ענף שמאלי וענף ימני); עבור k < 0 יש שני פתרונות (משני צדי x = 1 ); עבור 0 < k ≤ 1 אין פתרון.
רק עבור k = 0 יש פתרון יחיד: x = 1 .
תשובה: k = 0
סעיף ד
תשובה סופית פתרון מלא
תשובה סופית: S = 2 ( e − e 1 ) ≈ 4.70
g ( x ) = f ( x ) − 1 1 = ln 2 x − 1
g מוגדרת רק היכן ש־f מוגדרת, ולכן בגרף שלה יש „חורים“ ב־x = e 1 וב־x = e , על ציר ה־x (שם ln 2 x − 1 = 0 ):
A ( e 1 , 0 ) , B ( e , 0 )
h ( x ) = ln 2 x + 1 , ולכן h ( e 1 ) = h ( e ) = 2 : C ( e , 2 ) , D ( e 1 , 2 ) .
S = ( e − e 1 ) ⋅ 2 ≈ 4.70
תשובה: S = 2 ( e − e 1 ) ≈ 4.70
🖨️ הדפסה / הורדה 🖨️ הדפסה עם פתרון מלא
✓ פתרתי בהצלחה ↺ צריך לחזור על זה
השאלות בנושא פונקציות מעריכיות ולוגריתמיות
ליד כל שאלה מופיע הסימון שלך: ✓ ירוק – פתרת בהצלחה, ↺ כתום – צריך לחזור. הסימונים נשמרים בדפדפן במכשיר הזה (לחיצה נוספת על כפתור הסימון מבטלת אותו).
↑ לראש העמוד