פונקציות וחקירה — תרגול לבגרות 3 יח"ל (כיתה י"ב)

מפתח תשובות ופתרונות

1. 4 — ישרים מקבילים בעלי שיפוע זהה. שיפוע הישר הנתון הוא 4, לכן גם שיפוע הישר המקביל הוא 4.
2. $(-2, -9)$ — נציב $x = -2: y = 3 \cdot (-2) + -3 = -9$. לכן הנקודה $(-2, -9)$ נמצאת על הישר.
3. 4 מטר, בזמן 2 שניות — הגובה המרבי הוא בקודקוד הפרבולה. זמן הקודקוד: $t = -\frac{b}{2a} = -4/(2 \cdot (-1)) = 2$ שניות. הגובה: $h(2) = 4$ מטר.
4. $x = -6 , x = 2$ — מציבים $y = 0$ ופותרים $x^{2} + 4x - 12 = 0$. פירוק לגורמים: $(x - 2)(x - -6) = 0$, ומכאן $x = -6$ או $x = 2$.
5. $(3, 8)$ — משווים: $3x + -1 = 1x + 5$. מכאן $2x = 6$, אז $x = 3$. נציב: $y = 3 \cdot (3) + -1 = 8$. נקודת החיתוך: $(3, 8)$.
6. $(0, -1)$ — חיתוך עם ציר ה-y מתקבל כאשר $x = 0$. נציב: $y = 3 \cdot 0 + -1 = -1$. הנקודה היא $(0, -1)$.
7. $y = -6x - 7$ — תחילה השיפוע: $m = \frac{5 - -1}{-2 - -1} = -6$. נציב נקודה: $b = -1 - (-6)(-1) = -7$. המשוואה: $y = -6x - 7$.
8. −6 — נציב $x = -2: f(-2) = -2 \cdot (-2)^{2} + 1 \cdot (-2) + 4 = -8 + -2 + 4 = -6$.
9. הכדור מתחיל את תנועתו מגובה הקרקע (0 מטר) — הצבת $t=0$ נותנת $f(0)=-5(0)^2+20(0)=0$, כך שנקודת החיתוך עם ציר ה-$y$ היא $(0,0)$. משמעות הדבר היא שברגע הזריקה ($t=0$) הכדור נמצא בגובה 0, כלומר על הקרקע — זו נקודת ההתחלה של התנועה, ולא נקודת המקסימום או הנחיתה בסוף המסלול.
10. x < −1 — הפונקציה מתאפסת ב-$x = -1$. השיפוע −2 שלילי, ולכן הפונקציה יורדת וחיובית משמאל לנקודת האפס. תחום החיוביות: x < −1.
11. 12 — נציב $x = -2: f(-2) = 2 \cdot (-2)^{2} + -3 \cdot (-2) + -2 = 8 + 6 + -2 = 12$.
12. $(4, 3)$ — נציב $x = 4: y = 1 \cdot (4) + -1 = 3$. לכן הנקודה $(4, 3)$ נמצאת על הישר.
13. $y = -x + 6$ — משוואת ישר: $y = mx + b$. נציב $m = -1$ ואת הנקודה: $2 = -1 \cdot (4) + b$, ומכאן $b = 6$. לכן המשוואה: $y = -x + 6$.
14. $(0, 0)$ — נציב $x = 0: y = 2 \cdot (0) + 0 = 0$. לכן הנקודה $(0, 0)$ נמצאת על הישר.
15. $y = 5x + 5$ — תחילה השיפוע: $m = \frac{5 - -5}{0 - -2} = 5$. נציב נקודה: $b = -5 - (5)(-2) = 5$. המשוואה: $y = 5x + 5$.
16. $(0, 0)$ — חיתוך עם ציר ה-y מתקבל כאשר $x = 0$. נציב: $y = -4 \cdot 0 + 0 = 0$. הנקודה היא $(0, 0)$.
17. $y = -3x + 4$ — תחילה השיפוע: $m = \frac{-5 - -2}{3 - 2} = -3$. נציב נקודה: $b = -2 - (-3)(2) = 4$. המשוואה: $y = -3x + 4$.
18. 2 — שיפוע $= \frac{y_{2} - y_{1}}{x_{2} - x_{1}} = \frac{6 - 2}{5 - 3} = \frac{4}{2} = 2$.
19. $y = x + 1$ — משוואת ישר: $y = mx + b$. נציב $m = 1$ ואת הנקודה: $3 = 1 \cdot (2) + b$, ומכאן $b = 1$. לכן המשוואה: $y = x + 1$.
20. לאחר שנייה אחת — מציבים $f(t)=40$: $-5t^2+20t+25=40$, כלומר $-5t^2+20t-15=0$. מחלקים ב-$-5$: $t^2-4t+3=0$, ומפרקים: $(t-1)(t-3)=0$, ולכן $t=1$ או $t=3$. שני הפתרונות תקפים פיזיקלית (הטיל עובר דרך גובה 40 מטרים פעמיים — פעם בעלייה ופעם בירידה), אך מכיוון שהשאלה שואלת על ה'זמן הראשון' שבו מגיעים לגובה זה, הפתרון המתאים הוא הקטן מביניהם: $t=1$.
21. $(-2, 5)$ — שיעור ה-x של הקודקוד: $x = -\frac{b}{2a} = -\frac{-4}{2 \cdot -1} = -2$. נציב למציאת $y: y = -1 \cdot (-2)^{2} + -4 \cdot (-2) + 1 = 5$. הקודקוד: $(-2, 5)$.
22. $x = -6 , x = 6$ — מציבים $y = 0$ ופותרים $x^{2} - 36 = 0$. פירוק לגורמים: $(x - 6)(x - -6) = 0$, ומכאן $x = -6$ או $x = 6$.
23. 8 — בפרבולה, כל שתי נקודות באותו גובה (שאינן קודקוד) הן סימטריות ביחס לציר הסימטריה. המרחק בין $x=2$ לציר הסימטריה $x=5$ הוא $5-2=3$. הנקודה הנוספת נמצאת באותו מרחק מציר הסימטריה אך בכיוון ההפוך: $5+3=8$. לכן בנקודה $x=8$ הגובה יהיה גם הוא 9 מטרים.
24. 5 — נציב $x = 1: f(1) = 3 \cdot (1)^{2} + 1 \cdot (1) + 1 = 3 + 1 + 1 = 5$.
25. $(-1, 5)$ — שיעור ה-x של הקודקוד: $x = -\frac{b}{2a} = -\frac{2}{2 \cdot 1} = -1$. נציב למציאת $y: y = 1 \cdot (-1)^{2} + 2 \cdot (-1) + 6 = 5$. הקודקוד: $(-1, 5)$.
26. $(2, 0)$ — חיתוך עם ציר ה-x מתקבל כאשר $y = 0$. נפתור $0 = -4x + 8$, ומכאן $x = 2$. הנקודה היא $(2, 0)$.
27. x=4 — ערך ה-x של הקודקוד: $x=-\dfrac{2}{2\cdot(-0.25)}=-\dfrac{2}{-0.5}=4$.
28. נקודת המקסימום זזה ימינה (למרחק $x$ גדול יותר) והגובה המקסימלי גדל — שיעור ה-$x$ של הקודקוד הוא $x=-\frac{b}{2a}=-\frac{b}{2\cdot(-1)}=\frac{b}{2}$. כאשר $b$ (חיובי) גדל, $\frac{b}{2}$ גדל, כלומר הקודקוד זז ימינה. הגובה בקודקוד הוא $f\left(\frac{b}{2}\right)=-\left(\frac{b}{2}\right)^2+b\cdot\frac{b}{2}+c=\frac{b^2}{4}+c$, וגם ביטוי זה גדל ככל ש-$b$ גדל. לכן שתי התכונות — מיקום המקסימום וגובהו — גדלות יחד.
29. $(4, 0)$ — חיתוך עם ציר ה-x מתקבל כאשר $y = 0$. נפתור $0 = -2x + 8$, ומכאן $x = 4$. הנקודה היא $(4, 0)$.
30. כלפי מטה (יש מקסימום) — כיוון הפתיחה נקבע לפי סימן a. כאן $a = -2$ שלילי, ולכן הפרבולה נפתחת כלפי מטה ויש לה מקסימום.
31. $(0, 4)$ — חיתוך עם ציר ה-y כאשר $x = 0: y = 2 \cdot 0 + -3 \cdot 0 + 4 = 4$. הנקודה: $(0, 4)$.
32. $(2, 2)$ — נציב $x = 2: y = 3 \cdot (2) + -4 = 2$. לכן הנקודה $(2, 2)$ נמצאת על הישר.
33. $x = 2 , x = 4$ — מציבים $y = 0$ ופותרים $x^{2} - 6x + 8 = 0$. פירוק לגורמים: $(x - 4)(x - 2) = 0$, ומכאן $x = 2$ או $x = 4$.
34. 0<x<4 — מכיוון ש-$a=-1<0$ הפרבולה פתוחה כלפי מטה, והקודקוד ב-$x=-\dfrac{8}{2\cdot(-1)}=4$. הפונקציה עולה משמאל לקודקוד, כלומר בתחום $0<x<4$, ויורדת עבור $x>4$.
35. $(0, 3)$ — משווים: $-2x + 3 = 3x + 3$. מכאן $-5x = 0$, אז $x = 0$. נציב: $y = -2 \cdot (0) + 3 = 3$. נקודת החיתוך: $(0, 3)$.