חשבון דיפרנציאלי — תרגול נגזרות לבגרות 4 יח"ל (כיתה י"א)

מפתח תשובות ופתרונות

1. $y = 4x - 3$ — שיפוע: $f'(x) = 4x$, ובנקודה $m = 4$. ערך הפונקציה: $f(1) = 1$. משוואת המשיק: $y - 1 = 4(x - 1) ⇒ y = 4x - 3$.
2. $-9x^{2} + 2x - 1$ — גוזרים איבר־איבר לפי כלל החזקה $(x^{n})' = n \cdot x^{n-1}: f'(x) = -9x^{2} + 2x - 1$. נגזרת של איבר קבוע שווה 0.
3. $3x^{2} + 2x$ — כלל המכפלה: $2x \cdot (x+1) + x^{2} \cdot 1 = 2x^{2}+2x+x^{2} = 3x^{2}+2x. ($או פתח: $x^{3}+x^{2}$, נגזרת $3x^{2}+2x)$.
4. 2x − 6 — גוזרים איבר־איבר לפי כלל החזקה $(x^{n})' = n \cdot x^{n-1}: f'(x) = 2x - 6$. נגזרת של איבר קבוע שווה 0.
5. $y = -1$ — שיפוע: $f'(x) = 4x - 4$, ובנקודה $m = 0$. ערך הפונקציה: $f(1) = -1$. משוואת המשיק: $y - -1 = 0(x - 1) ⇒ y = -1$.
6. $(-1, -16)$ — $f'(x) = 2x + 2$. נאפס: $2x + 2 = 0 ⇒ x = -1$. נציב: $f(-1) = -16$. מכיוון ש-a > 0 זוהי נקודת מינימום: $(-1, -16)$.
7. $(1, -3)$ — $f'(x) = 10x - 10$. נאפס: $10x + -10 = 0 ⇒ x = 1$. נציב: $f(1) = -3$. מכיוון ש-a > 0 זוהי נקודת מינימום: $(1, -3)$.
8. 1 — השיפוע הוא $f'(x)$ בנקודה. $f'(x) = 2x - 3$. נציב $x = 2: f'(2) = 1$.
9. $1/\sqrt{x}$ — נגזרת של $2\sqrt{x}: 2 \cdot \frac{1}{2\sqrt{x}} = 1/\sqrt{x}$.
10. $y = 4x - 9$ — שיפוע: $f'(x) = 2x - 2$, ובנקודה $m = 4$. ערך הפונקציה: $f(3) = 3$. משוואת המשיק: $y - 3 = 4(x - 3) ⇒ y = 4x - 9$.
11. 12 — $y=\frac{36}{x}, S=x+\frac{36}{x}. S'=1-\frac{36}{x}^{2}=0 ⇒ x^{2}=36 ⇒ x=6, y=6. S=12$.
12. $y = 3x + 1$ — שיפוע: $f'(x) = 2x + 3$, ובנקודה $m = 3$. ערך הפונקציה: $f(0) = 1$. משוואת המשיק: $y - 1 = 3(x - 0) ⇒ y = 3x + 1$.
13. 2x + 1 — פתח: $x^{2}+x-2$, נגזרת 2x+1.
14. 18x — גוזרים איבר־איבר לפי כלל החזקה $(x^{n})' = n \cdot x^{n-1}: f'(x) = 18x$. נגזרת של איבר קבוע שווה 0.
15. −3 — השיפוע הוא $f'(x)$ בנקודה. $f'(x) = 3x^{2} + 6x$. נציב $x = -1: f'(-1) = -3$.
16. 8 — גוזרים איבר־איבר לפי כלל החזקה $(x^{n})' = n \cdot x^{n-1}: f'(x) = 8$. נגזרת של איבר קבוע שווה 0.
17. $(1, -3)$ — $f'(x) = 8x - 8$. נאפס: $8x + -8 = 0 ⇒ x = 1$. נציב: $f(1) = -3$. מכיוון ש-a > 0 זוהי נקודת מינימום: $(1, -3)$.
18. $6x^{2} - 10x + 4$ — גוזרים איבר־איבר לפי כלל החזקה $(x^{n})' = n \cdot x^{n-1}: f'(x) = 6x^{2} - 10x + 4$. נגזרת של איבר קבוע שווה 0.
19. $(2, 5)$ — $f'(x) = -2x + 4$. נאפס: $-2x + 4 = 0 ⇒ x = 2$. נציב: $f(2) = 5$. מכיוון ש-a < 0 זוהי נקודת מקסימום: $(2, 5)$.
20. $6 \times 6$ — $y=12-x, A=x(12-x), A'=12-2x=0 ⇒ x=6,y=6$. ריבוע $6 \times 6$.
21. 6x − 6 — $f'(x) = 3x^{2} - 6x$, ולכן $f''(x) = 6x - 6 ($גוזרים פעמיים).
22. 100 — $x+y=20 ⇒ y=20-x. P=x(20-x)=20x-x^{2}. P'=20-2x=0 ⇒ x=10, y=10$. מכפלה: 100.
23. $x = 0$ — $f'(x) = 3x^{2}, f''(x) = 6x$. מאפסים את הנגזרת השנייה: $x = 0$, ושם f'' מחליפה סימן ⇒ נקודת פיתול.
24. 10 — השיפוע הוא $f'(x)$ בנקודה. $f'(x) = 2x + 2$. נציב $x = 4: f'(4) = 10$.
25. $(-4, -4)$ — $f'(x) = 2x + 8$. נאפס: $2x + 8 = 0 ⇒ x = -4$. נציב: $f(-4) = -4$. מכיוון ש-a > 0 זוהי נקודת מינימום: $(-4, -4)$.
26. −3 — השיפוע הוא $f'(x)$ בנקודה. $f'(x) = 4x + 1$. נציב $x = -1: f'(-1) = -3$.
27. $y = 9x - 16$ — שיפוע: $f'(x) = 3x^{2} - 3$, ובנקודה $m = 9$. ערך הפונקציה: $f(2) = 2$. משוואת המשיק: $y - 2 = 9(x - 2) ⇒ y = 9x - 16$.
28. 2 — $f'(x) = 3x^{2} - 48$. מאפסים את הנגזרת — מספר הפתרונות הריאליים שבהם הנגזרת מחליפה סימן הוא 2 (נקודות $x = -4, 4)$.
29. 12 — השיפוע הוא $f'(x)$ בנקודה. $f'(x) = 10x + 2$. נציב $x = 1: f'(1) = 12$.
30. $-3x^{2} + 4x + 5$ — גוזרים איבר־איבר לפי כלל החזקה $(x^{n})' = n \cdot x^{n-1}: f'(x) = -3x^{2} + 4x + 5$. נגזרת של איבר קבוע שווה 0.
31. $15(3x-2)^{4}$ — $5(3x-2)^{4}$ כפול $3 = 15(3x-2)^{4}$.
32. −2 — $f'=3x^{2}-3=0 ⇒ x= \pm 1. f''=6x$; ב-$x=1$ חיובי ⇒ מינימום$. f(1)=1-3=-2$.
33. $(2, -1)$ — $f'(x) = 2x - 4$. נאפס: $2x + -4 = 0 ⇒ x = 2$. נציב: $f(2) = -1$. מכיוון ש-a > 0 זוהי נקודת מינימום: $(2, -1)$.
34. 100 — $2(x+y)=40 ⇒ y=20-x. A=x(20-x). A'=20-2x=0 ⇒ x=10 ($ריבוע $10 \times 10)$. שטח$=100$.
35. יורדת ב-x < 4, עולה ב-x > 4 — $f'(x) = 2x - 8$. מאפסים: $x = 4$. מכיוון ש-a > 0, הפונקציה יורדת ואז עולה סביב $x = 4$. לכן: יורדת ב-x < 4, עולה ב-x > 4.