חדו״א · חקירת פונקציית שורש והזזות
השאלה
נתונה הפונקציה $f(x) = x^2 \cdot \sqrt{7 - x}$ סעיף א: (1) מצאו את תחום ההגדרה של הפונקציה $f(x)$. (2) מצאו את שיעורי נקודות החיתוך של גרף הפונקציה $f(x)$ עם ציר ה-$x$. (3) מצאו את שיעורי כל נקודות הקיצון של הפונקציה $f(x)$, וקבעו את סוגן. סעיף ב: סרטטו סקיצה של גרף הפונקציה $f(x)$. סעיף ג: נתונה הפונקצייה $g(x) = f(x + a)$, כאשר $a$ הוא פרמטר. נתון כי לפונקצייה $g(x)$ יש נקודת מקסימום פנימית בנקודה שבה $x = 8.6$. (1) מצאו את הערך של $a$ ונמקו את תשובתכם. (2) מהו תחום ההגדרה של הפונקצייה $g(x)$?
הטיפ של עובד
כשאתם גוזרים מכפלה של פולינום בשורש, בצעו מכנה משותף מיידי כדי להעלים את השורש מהמונה. הפונקציה $g(x) = f(x+a)$ מייצגת הזזה אופקית: אם ה-x של נקודת המקסימום גדל (עבר מ-5.6 ל-8.6), הפונקציה זזה ימינה, כלומר $a$ חייב להיות שלילי.
פתרון מודרך, צעד אחר צעד
שלב 1: מציאת תחום ההגדרה
הביטוי תחת השורש חייב להיות אי-שלילי: 7 - x \geq 0 תחום ההגדרה: $x \leq 7$
מושגים: תחום הגדרה, שורש ריבועי
שלב 2: מציאת נקודות חיתוך עם ציר ה-x
נשווה את הפונקציה לאפס: x^2 \cdot \sqrt{7 - x} = 0 הפתרונות: $x = 0$ או $x = 7$. נקודות החיתוך: $(0, 0)$ ו-$(7, 0)$
מושגים: חיתוך עם ציר, שורש
שלב 3: מציאת נקודות קיצון
נגזור את הפונקציה בעזרת כלל המכפלה: f'(x) = 2x \sqrt{7-x} + x^2 \cdot \frac{-1}{2\sqrt{7-x}} נמצא מכנה משותף: f'(x) = \frac{x(28 - 5x)}{2\sqrt{7-x}} נקודות קיצון: $x = 0$ (מינימום) ו-$x = 5.6$ (מקסימום פנימי). בנקודה $x = 7$ יש מינימום קצה. שיעורי הקיצון: מינימום ב-$(0, 0)$, מקסימום ב-$(5.6, 31.36\sqrt{1.4}) \approx (5.6, 37.1)$, מינימום ב-$(7, 0)$
מושגים: נגזרת, קיצון, מכפלה
שלב 4: סקיצה של הגרף
מושגים: גרף, חקירה, ציור
שלב 5: מציאת הפרמטר a
בפונקציה המקורית $f(x)$, המקסימום הפנימי נמצא ב-$x = 5.6$. בפונקציה החדשה $g(x) = f(x+a)$, המקסימום נמצא ב-$x = 8.6$. ההפרש: $8.6 - 5.6 = 3$. הפונקציה זזה 3 יחידות ימינה, מה שמתאים ל-$a = -3$. נימוק: הזזה ימינה מיוצגת על ידי הצבת $(x - 3)$ במקום $x$, כלומר $g(x) = f(x - 3) = f(x + (-3))$, ולכן $a = -3$.
מושגים: הזזות, טרנספורמציה, פרמטר
שלב 6: מציאת תחום ההגדרה של g(x)
תחום ההגדרה של $f(x)$ הוא $x \leq 7$. עבור $g(x) = f(x - 3)$, התחום מתקבל מהתנאי: $x - 3 \leq 7$ x \leq 10 תחום ההגדרה של $g(x)$ הוא $x \leq 10$.
מושגים: תחום הגדרה, הזזות
פוקוס המורה הפרטי
חקירה מלאה של פונקציית מכפלה-שורש וטרנספורמציות אופקיות של פונקציות