«לחקלאי 40 מטר גדר, והוא רוצה לגדר מגרש מלבני צמוד לקיר — מה השטח הגדול ביותר?» שאלת קיצון היא תמיד אותו מחול בארבעה צעדים: משתנה → פונקציה → נגזרת → בדיקה. הקושי אינו בגזירה — הוא בתרגום.
המגרש ליד הקיר
נסמן ב- את הצלע הניצבת לקיר. הקיר חוסך את הצלע הרביעית.
אילוץ הגדר — ממנו מחלצים את
השטח כפונקציה של משתנה אחד
מטרים רבועים — עם
איך יודעים ש- הוא מקסימום ולא מינימום?
להציג את התשובה והפתרון
חיובית לפני 10 ושלילית אחריו — עלייה ואז ירידה, פסגה. אפשר גם לראות ש- היא פרבולה עם מקדם שלילי ל-.
שימו לב לצעד שהופך תלמידים רבים: בפונקציה יש שני משתנים, וגוזרים רק פונקציה של משתנה אחד. האילוץ — משפט הגדר, הסכום הנתון, ההיקף — הוא בדיוק הכלי שמחסל משתנה אחד. בלעדיו אין בעיה פתירה.
סכום שני מספרים חיוביים הוא 20. מתי מכפלתם מרבית?
להציג את התשובה והפתרון
, , . שני המספרים שווים — 10 ו-10 — והמכפלה 100. זו תבנית שחוזרת: סימטריה מנצחת.
איפה נופלים בבעיות קיצון.
אסור לגזור לפני שנשאר משתנה אחד — תלוי ב- ואינו קבוע.
לקרוא את השאלה עד הסוף: ביקשו את השטח, לא את . שאלה על ערך — עונים בערך.
תרגילים
תרגיל 1
לחקלאי 40 מטר גדר למגרש מלבני צמוד לקיר (שלוש צלעות). מהו השטח המרבי (במ״ר)?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 200
הפתרון:
תרגיל 2
באותה בעיה: מהו אורך הצלע המקבילה לקיר במצב המרבי?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 20
הפתרון:
תרגיל 3
סכום שני מספרים חיוביים 20. מהי המכפלה הגדולה ביותר שלהם?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 100
הפתרון:
תרגיל 4
סכום שני מספרים חיוביים 16, ומחפשים שסכום ריבועיהם יהיה הקטן ביותר. מהו הסכום המזערי?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 128
הפתרון:
שוב הסימטריה
תרגיל 5
מהיקף 24 ס״מ בונים מלבן. מהו השטח המרבי (בסמ״ר)?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 36
הפתרון:
ריבוע — תמיד ריבוע
תרגיל 6
בבעיית קיצון הגענו ל- עם האילוץ . מה הצעד הבא?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ב לחלץ מהאילוץ ולהציב
הפתרון:
גוזרים רק פונקציה של משתנה אחד. האילוץ קיים בדיוק בשביל לחסל את המשתנה השני.
תרגיל 7
מנייר בגודל 20 על 20 ס״מ גוזרים ריבועים בפינות בצלע ומקפלים לקופסה. הנפח . מהי שנותנת נפח מרבי? (עגלו לשתי ספרות)
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 3.33
הפתרון:
הפתרון נותן נפח אפס
תרגיל 8
נקודה נעה על הישר . מהו המרחק הריבועי הקטן ביותר שלה מהראשית? ()
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 50
הפתרון:
תרגיל 9
מבין כל המלבנים ששטחם 36 סמ״ר — מהו ההיקף הקטן ביותר (בס״מ)?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 24
הפתרון:
עם
הריבוע מנצח גם הפוך
תרגיל 10
מצאנו נקודה חשודה עם . מה עוד חובה לבדוק?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ג שהנגזרת מחליפה סימן, ושהתשובה עונה לשאלה
הפתרון:
פסגה ; ולקרוא מה נשאל — או הערך
התאפסות הנגזרת היא חשד, לא הרשעה. ואחרי ההרשעה — לוודא שעונים על מה ששאלו.