〰️ המרחק המינימלי בין שתי פונקציות

שאלון 0355712023קיץ תשפ"ג מועד מיוחדשאלה 6

נתונה הפונקצייה f(x) = sin(x)·cos³(x) המוגדרת בתחום −π/2 ≤ x ≤ π/2.

א. (1) האם הפונקצייה f(x) היא זוגית או אי־זוגית? נמקו.

(2) מצאו את שיעורי נקודות החיתוך של גרף הפונקצייה f(x) עם הצירים.

(3) מצאו את שיעורי נקודות הקיצון של הפונקצייה f(x), וקבעו את סוגן.

(4) סרטטו סקיצה של גרף הפונקצייה f(x).

נתונה הפונקצייה g(x) = 1/√f(x).

ב. (1) מצאו את תחום ההגדרה של הפונקצייה g(x).

(2) מצאו את שיעורי נקודת הקיצון של הפונקצייה g(x).

(3) סרטטו (בקו מקווקו) סקיצה של גרף הפונקצייה g(x) באותה מערכת צירים שבה סרטטתם את גרף הפונקצייה f(x).

ענו על סעיף ג בעבור התחום שבו מוגדרות שתי הפונקציות f(x) ו־ g(x).

ג. מצאו את המרחק המינימלי בין הפונקציות f(x) ו־ g(x).

📄 השאלה המקורית מהבגרות (כולל הסרטוט)סריקת השאלה המקורית

🎛️ יישומון: המרחק האנכי בין [[f]] ל־[[g = 1/√f]]

הזיזו את x בתחום 0 < x < π/2 (שם שתי הפונקציות מוגדרות). הקטע הירוק הוא המרחק g(x) − f(x).

✅ הפתרון (לחצו לפתיחה)

(סעיף ג בלבד, בעבור 0 < x < π/2 , שם f(x) > 0 ושתי הפונקציות מוגדרות.)

בכל נקודה g(x) = 1/√f(x) > f(x) (כי 0 < f ≤ 3√3/16 < 1), ולכן המרחק האנכי:

d(x) = g(x) − f(x) = f^(−1/2) − f
d'(x) = −f'(x)·( ½f^(−3/2) + 1 )

הסוגריים חיוביים תמיד, ולכן d′ = 0 בדיוק כאשר f′ = 0: המרחק מינימלי בנקודת המקסימום של f.

f'(x) = cos⁴x − 3sin²x·cos²x = cos²x(cos²x − 3sin²x) = 0 ⇒ tan x = 1/√3 ⇒ x = π/6
f(π/6) = ½·(√3/2)³ = 3√3/16 ≈ 0.325 , g(π/6) = 1/√(3√3/16) = 4/3^(3/4) ≈ 1.755
d_min = 4/3^(3/4) − 3√3/16 ≈ 1.43
• תשובה: ג. המרחק המינימלי ≈ 1.43 (ב־x = π/6)

מקור: אתר יואל גבע (files.geva.co.il)