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

הקטע הוא קוטר במעגל שרדיוסו . מסמנים על הקוטר נקודה ועל המעגל נקודה , כך שהקטע מאונך לקטע , והקטע גדול מ-. דרך הנקודה מעבירים ישר שמקביל לקוטר , ודרך הנקודה מעבירים משיק למעגל; הישר המקביל והמשיק נחתכים בנקודה . נסמן .

הביעו באמצעות את הערך של שבעבורו שטח המלבן מקסימלי.
נסמן את מרכז המעגל . , וגם , ולכן .
, ולכן במשולש ישר-הזווית לפי פיתגורס:
מלבן שצלעותיו וגם :
, בתחום
הנגזרת:
מכנה משותף:
מכנסים:
: , ולכן (הפתרון אינו בתחום).
טבלת הסימנים (המכנה חיובי, וגם , ולכן הסימן הוא סימן ):
קיצון+ 0 − + 0max · מקסימום − בנקודה הסימן עובר מחיובי לשלילי, ולכן שם מקסימום.

הנקודה נמצאת על הצלע .
הביעו באמצעות את סכום השטחים המקסימלי של המשולשים ו-.
נסמן . הנקודה על , והישר מקביל לקוטר במרחק ממנו.
במשולש הבסיס מונח על , והגובה מהקודקוד אל הישר הזה הוא :
במשולש הבסיס מונח על אותו ישר, והגובה מהקודקוד הוא גם :
הסכום אינו תלוי במיקום , והוא תמיד מחצית שטח המלבן.
לכן הסכום מקסימלי בדיוק כאשר המלבן מקסימלי, כלומר (סעיף א):
הסכום המקסימלי:
