בבחינה כמעט כל שאלה על מבקשת מכם לבדוק משהו שכבר כתוב בשאלה: «הראו כי », או «הוכיחו כי בכל תחום ההגדרה». התשובה כבר נתונה. מה שבודקים הוא הדרך: איך מגיעים מ- אל הביטוי הנתון, שלב אחרי שלב, בלי לדלג ובלי לרמות.
להראות שהנגזרת שווה לביטוי נתון
הכלל הראשון: מתחילים מ-, ולא מהתשובה. גוזרים את (כלל המכפלה, כלל המנה, כלל השרשרת), ואחר כך מסדרים: מוציאים גורם משותף, מביאים למכנה משותף, מפרקים לגורמים. ממשיכים עד שמקבלים בדיוק את הביטוי שבשאלה. השורה האחרונה בפתרון היא הביטוי הנתון.
אחרי השלב «גורם משותף» קיבלנו . זה שווה לביטוי שבשאלה. האם אפשר לעצור כאן?
להציג את התשובה והפתרון
לא כדאי. הביטוי נכון, אבל השאלה ביקשה צורה מסוימת. צריך להראות שהשניים שווים: לפרק את לגורמים, או לפתוח את הסוגריים של ולקבל אותו טרינום. בלי השורה הזאת, הבודק לא רואה שהגעתם לביטוי הנתון.
לא הצלחתם להגיע לביטוי? אל תעצרו את השאלה. הביטוי הנתון נכון, ומותר להשתמש בו בסעיפים הבאים: לחפש איפה , לבנות טבלת עלייה וירידה. מאבדים רק את הנקודות של הסעיף הזה, ולא את כל השאלה.
שתי כתיבות של אותה פונקציה
לפעמים מבקשים להראות ששני ביטויים שווים: שתי כתיבות שונות של אותה פונקציה. גם כאן מתחילים מאגף אחד בלבד, ומשנים אותו עד שמקבלים את האגף השני. שני כלים חוזרים כל הזמן: מכנה משותף, וכפל המונה והמכנה באותו ביטוי, למשל ב- או ב-.
הראו כי לכל
מתחילים מאגף שמאל. השבר השני מכיל , ולכן כופלים את המונה והמכנה שלו ב-.
. הערך של השבר לא השתנה, כי כפלנו את המונה ואת המכנה באותו מספר, שאינו .
עכשיו לשני השברים יש אותו מכנה, ומחברים את המונים.
המונה שווה למכנה, ו-, ולכן השבר שווה ל-. הגענו לאגף ימין.
הראו כי . באיזה ביטוי כדאי לכפול?
להציג את התשובה והפתרון
ב-, את המונה ואת המכנה של אגף שמאל: . מתחילים מאגף אחד, ומגיעים לאגף השני.
להוכיח סימן בכל תחום ההגדרה
«הוכיחו כי בכל תחום ההגדרה» היא טענה על כל , ולכן אי אפשר להוכיח אותה בהצבה של מספרים. הדרך: כותבים את כמכפלה או מנה של גורמים, שהסימן של כל אחד מהם ידוע. ואז קובעים את הסימן של כולו.
חזקה של חיובית תמיד, יהיה המעריך אשר יהיה.
ריבוע אינו שלילי. הוא יכול להיות .
ריבוע במכנה חיובי ממש: איפה שהוא מתאפס, הפונקציה לא מוגדרת.
מספר קבוע: הסימן שלו ידוע.
נתונה , ומתקבל . האם נכון לכתוב לכל ?
להציג את התשובה והפתרון
לא. , והוא מתאפס ב-. לכן , והטענה הנכונה היא . ובכל זאת יורדת בכל הישר: הנגזרת מתאפסת בנקודה אחת בלבד, ולא מחליפה שם סימן.
שתי «הוכחות» שאינן הוכחות.
עבור . הטעות המעגלית: מתחילים מהביטוי שצריך להוכיח, מציבים אותו, ו«מגיעים» ל- או לשוויון של ביטוי לעצמו. זה לא מוכיח דבר. ההוכחה הנכונה מתחילה מ- וגוזרת אותה.
בדיקה בנקודה אחת: שני ביטויים שונים יכולים להיות שווים ב-. ב- רואים שהם שונים. בדיקה בנקודה יכולה רק לפסול ביטוי, לעולם לא להוכיח שהוא נכון.
תרגילים
תרגיל 1
נתונה . צריך להראות כי . מהו השלב הראשון הנכון?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ג
הפתרון:
כלל המנה: נגזרת המונה כפול המכנה, פחות המונה כפול נגזרת המכנה.
מזהים את המונה ואת המכנה ואת הנגזרות שלהם.
פותחים סוגריים: מתבטל, ונשאר .
הטעות הנפוצה היא להחליף את הסדר במונה, ו-: אז יוצא אותו ביטוי עם סימן הפוך. גם המכנה בריבוע הוא חלק מהכלל. ומנה אינה נגזרת המונה חלקי נגזרת המכנה.
תרגיל 2
נתונה . איזה מהביטויים שווה ל-?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: א
הפתרון:
כלל המכפלה. הנגזרת של היא .
מוציאים כגורם משותף.
מוציאים מהסוגריים: כל הסימנים בפנים מתהפכים.
הביטוי שוכח את המינוס של . הביטוי גוזר רק גורם אחד. ובביטוי הוציאו אבל הפכו רק חלק מהסימנים.
תרגיל 3
נתונה . סדרו את שורות ההוכחה של הטענה: בכל תחום ההגדרה.
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: כי רק כאשר · · · , , וגם לכל · לכן בכל תחום ההגדרה
הפתרון:
תחום ההגדרה קודם: בלעדיו אי אפשר לדעת שהמכנה חיובי ממש.
כלל המנה, ואחריו פתיחת סוגריים.
סימן כל גורם, ואז המסקנה.
המסקנה באה אחרונה. מי שכותב «» בשורה הראשונה ואחר כך «מוכיח» אותה, מתחיל מהתשובה, וזו טעות מעגלית.
תרגיל 4
תלמיד הציב בנגזרת של שחישב, וגם בביטוי שבשאלה, וקיבל אותו מספר. הוא כתב: «לכן הראיתי כי שווה לביטוי שבשאלה». האם ההוכחה שלו נכונה?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: לא נכון
הפתרון:
דוגמה: שני ביטויים שונים.
ב- הם שווים.
ב- הם שונים.
שוויון בנקודה אחת לא מוכיח שוויון לכל . הבדיקה בנקודה טובה רק כדי לגלות טעות. הוכחה מתחילה מ-, גוזרת, ומסדרת עד שמקבלים את הביטוי.
תרגיל 5
נתונה , וידוע כי . חשבו את בשתי דרכים: מהביטוי הנתון, ומהנגזרת לפי כלל המכפלה. מה הערך?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 3
הפתרון:
מהביטוי הנתון.
כלל המכפלה.
מהנגזרת שחישבנו: אותו ערך.
שתי הדרכים נותנות , וזו בדיקה טובה לחישוב. אבל זכרו: ההתאמה בנקודה אחת לא מוכיחה שהביטויים שווים. היא רק לא מצאה טעות.
תרגיל 6
ידוע כי , ותחום ההגדרה של הוא . איזה נימוק מוכיח כי בכל התחום?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ב , לכל , ו- לכל . לכן המנה שלילית.
הפתרון:
גורם קבוע שלילי.
חזקה של חיובית תמיד.
ריבוע שמתאפס רק ב-, נקודה שאינה בתחום.
המסקנה.
הצבה של שתי נקודות לא מכסה את כל התחום. נימוק על המונה בלבד שוכח שגם המכנה יכול היה להיות שלילי. והנימוק עם מוכיח רק : הוא לא משתמש בכך ש- מחוץ לתחום, ולכן לא מגיע לאי-שוויון חזק.
תרגיל 7
נתונה , ו-. נכון או לא נכון: לכל .
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: לא נכון
הפתרון:
הנגזרת, כדי לוודא שהביטוי נכון.
ב- הנגזרת מתאפסת.
הטענה הנכונה: קטן או שווה לאפס.
הוא ריבוע, והוא יכול להיות . לכן אי-השוויון הוא , ולא . בכל זאת יורדת בכל הישר, כי מתאפסת בנקודה אחת בלבד ולא מחליפה בה סימן.
תרגיל 8
נתונה . הראו שהביטוי הוא מספר קבוע, ומצאו את בלי מחשבון.
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 5
הפתרון:
כופלים את המונה ואת המכנה של השבר השני ב-.
מכנה משותף, ואז מצמצמים.
הפונקציה קבועה, ולכן גם .
מי שמציב ישירות צריך את , ומקבל תשובה מקורבת. כשמפשטים קודם, מגלים ש- קבועה, והתשובה מדויקת.
תרגיל 9
רוצים להראות כי . מהו המעבר הנכון?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ד כופלים את המונה ואת המכנה של אגף שמאל ב-
הפתרון:
כופלים את המונה ואת המכנה באותו ביטוי: הערך לא משתנה.
, ו-.
כפל של המונה בלבד משנה את הערך של השבר. כפל ב- נותן , שזה נכון אבל לא האגף השני. ו«צמצום» של איברים בתוך סכום אסור: מצמצמים רק גורמים.
תרגיל 10
צריך להראות כי עבור . איזו מהדרכים היא הוכחה?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ב גוזרים את בכלל המנה, פותחים סוגריים, ומקבלים .
הפתרון:
כלל המנה. מתחילים מ-.
מתבטל.
הדרך עם היא מעגלית: היא מתחילה מהשוויון שצריך להוכיח, ולכן היא מניחה אותו. הצבה בנקודה אחת לא מכסה את כל ה-. וגרף עולה מראה רק ש-, לא מהו .
תרגיל 11
נתונה . נכון או לא נכון: .
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: נכון
הפתרון:
כלל המנה. הנגזרת של היא , לפי כלל השרשרת.
מוציאים כגורם משותף מהמונה.
.
נכון. המלכודת היא לגזור את ל- ולשכוח את ה- של כלל השרשרת. אז המונה יוצא , ולא מגיעים לביטוי.
תרגיל 12
נתונה , וידוע כי . חשבו את .
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: -6
הפתרון:
לפי ההגדרה של .
מציבים בביטוי הנתון.
גם מי שלא הצליח להראות את הביטוי בסעיף הקודם, משתמש בו כאן: הוא נתון. הטעות הנפוצה היא להציב במקום , ולא .
תרגיל 13
נתונה פונקציה המוגדרת לכל , ו-. מה נכון?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ב , והיא מתאפסת רק ב-. לכן עולה בכל הישר.
הפתרון:
ריבוע אינו שלילי, ו- חיובי.
הריבוע מתאפס רק כאשר .
משני צידי הנגזרת חיובית: אין החלפת סימן.
ריבוע יכול להיות , ולכן לכל שגוי. ונקודה שבה היא קיצון רק אם מחליפה בה סימן. כאן היא לא מחליפה סימן, ולכן אין קיצון.
תרגיל 14
סדרו את שורות ההוכחה: לכל .
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: מתחילים מאגף שמאל: · כופלים את המונה ואת המכנה של השבר השני ב-: · לשני השברים יש מכנה משותף: · המונה שווה למכנה, ולכן הסכום שווה ל-
הפתרון:
.
מחברים מונים, ומצמצמים.
ההוכחה מתחילה באגף שמאל ומסתיימת ב-. שורה שמתחילה ב«» ועובדת לאחור מניחה את מה שצריך להוכיח.
תרגיל 15
נתונה , וידוע כי . חשבו את . עגלו לשלוש ספרות אחרי הנקודה העשרונית.
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 0.241
הפתרון:
מציבים , ו-.
.
מציבים בביטוי הנתון, לא בביטוי שחישבתם בעצמכם: אם טעיתם בגזירה, הביטוי הנתון עדיין נכון. ושימו לב לסוגריים: , ולא .
תרגיל 16
בסעיף א התבקשתם להראות כי , ולא הצלחתם. נכון או לא נכון: בסעיף ב, שבו מבקשים את תחומי העלייה והירידה, מותר להשתמש בביטוי הזה.
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: נכון
הפתרון:
הביטוי נתון בשאלה, ולכן הוא נכון.
ממנו מקבלים את הסימן של .
יורדת בכל אחד משני התחומים.
נכון. ביטוי שכתוב בשאלה אחרי «הראו כי» הוא עובדה לשאר השאלה. מי שמוותר על סעיף ב כי לא הצליח בסעיף א מפסיד נקודות בלי סיבה.
תרגיל 17
נתונה . הראו כי , וחשבו את .
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 0.5
הפתרון:
כלל המנה.
פותחים סוגריים. שימו לב: .
מציבים .
הטעות הנפוצה היא בסימן: נפתח ל-, ולא ל-. מי שטועה כאן מקבל מונה , ולא יכול להגיע לביטוי הנתון.