קיץ 2024 · מועד א
בגרות במתמטיקה, שאלון 571: 8 שאלות, עם פתרון מלא לכל סעיף.
שאלה 6: חשבון דיפרנציאלי

נתונה הפונקציה , כאשר הוא פרמטר חיובי. ענו על סעיפים א–ה, והביעו את תשובותיכם באמצעות אם יש צורך.

מצאו את תחום ההגדרה של הפונקציה .
המכנה חייב להיות שונה מאפס: .
ביטוי בריבוע מתאפס רק כשהביטוי עצמו מתאפס ⟸ ⟸ .
נתון , ולכן וגם .

מצאו את משוואות האסימפטוטות המאונכות לצירים של הפונקציה .
אסימפטוטות אנכיות במקומות שבהם המכנה מתאפס והמונה לא: בנקודות המונה הוא .
האסימפטוטות האנכיות: , וגם .
דרגת המונה היא ודרגת המכנה היא , ולכן .
האסימפטוטה המאוזנת: .

מצאו את תחומי העלייה והירידה של הפונקציה .
כלל המנה:
מצמצמים בגורם :
מכנסים:
מוציאים את הסימן:
המונה שלילי תמיד ( וגם ), ולכן סימן הפוך לסימן , כלומר הפוך לסימן .
טבלת הסימנים:
מחוץ לתחוםמחוץ לתחום+ 0 − 0 + − אינה מוגדרת + אינה מוגדרת − הנגזרת אינה מתאפסת באף נקודה, ולכן לפונקציה אין נקודות קיצון.

סרטטו סקיצה של גרף הפונקציה .
האסימפטוטות , , מחלקות את הגרף לשלושה ענפים.
, ולכן הפונקציה אי-זוגית והגרף סימטרי ביחס לראשית.
המכנה חיובי תמיד, ולכן סימן הוא סימן : שלילית כאשר וחיובית כאשר . הראשית היא נקודת החיתוך היחידה עם הצירים.
ענף שמאלי (): יורד ושלילי. מתקרב לאפס מלמטה כאשר , ויורד לאינסוף שלילי ליד .
ענף אמצעי (): עולה, מאינסוף שלילי דרך הראשית עד אינסוף חיובי ליד .
ענף ימני (): יורד וחיובי, מאינסוף חיובי אל האפס מלמעלה.

היא פונקציה המקיימת , וגרפה עובר בנקודה . הפונקציות ו- מוגדרות באותו התחום.
מצאו את תחומי הקעירות כלפי מעלה וכלפי מטה של הפונקציה .
נתון , ולכן : הקעירות של נקבעת לפי סימן מסעיף א(3).
טבלת הסימנים של :
מחוץ לתחוםמחוץ לתחום− אינה מוגדרת + אינה מוגדרת − הגרף של קעור כלפי מטה אינה מוגדרת קעור כלפי מעלה אינה מוגדרת קעור כלפי מטה קעירות כלפי מעלה כאשר : .
קעירות כלפי מטה כאשר : , וגם .

מצאו פונקציה המקיימת תנאים אלו.
הגורם הוא הנגזרת הפנימית של :
אינטגרל של חזקה:
מציבים את הנקודה :
ולכן:

סרטטו סקיצה של גרף הפונקציה שמצאתם בתת-סעיף ד(1).
בביטוי מופיע רק , ולכן : הפונקציה זוגית והגרף סימטרי ביחס לציר .
טבלת הסימנים של (סימן מסעיף ב):
מחוץ לתחוםקיצוןמחוץ לתחום− אינה מוגדרת − 0min · מינימום + אינה מוגדרת + בנקודה הסימן עובר משלילי לחיובי, ולכן נקודת מינימום.
אסימפטוטות אנכיות: .
כאשר :
לכן אסימפטוטה מאוזנת:
הענף האמצעי: קעור כלפי מעלה (סעיף ג), יורד עד ועולה אחריה, ושואף לאינסוף חיובי ליד שתי האסימפטוטות.
שני הענפים החיצוניים: קעורים כלפי מטה, שואפים לאינסוף שלילי ליד האסימפטוטות האנכיות, ומתקרבים לישר מלמטה.

היא פונקציה המוגדרת כך: , והיא מוגדרת באותו התחום כמו .
מצאו את משוואות האסימפטוטות המקבילות לצירים של הפונקציה .
, ולכן די לבדוק לאן שואפת כל אחת מהן בקצוות התחום.
כאשר : , וגם (מספר סופי).
לכן : אסימפטוטה מאוזנת .
כאשר : , וגם .
לכן : אסימפטוטות אנכיות , וגם .

מצאו את תחומי החיוביות של הפונקציה .
סימן המכפלה נקבע ממכפלת הסימנים של ושל . סימן (סעיף ב) הוא סימן .
בתחום מתקיים , ולכן:
מכאן , ושוויון רק בנקודה .
בתחום : , ולכן שני האיברים של שליליים, כלומר .
טבלת הסימנים:
מחוץ לתחוםמחוץ לתחום− אינה מוגדרת − 0 + אינה מוגדרת + − אינה מוגדרת + 0 + אינה מוגדרת − + אינה מוגדרת − 0 + אינה מוגדרת − חיוביות: (שלילי כפול שלילי), וגם (חיובי כפול חיובי).
