אינטגרלים: פונקציה ונגזרתה - חלק ג' - למורה

חומר לימוד:

סרטוט סקיצה כללית של פונקציה שהיא פונקציית מכפלה בין פונקציה מעריכית מורכבת ובין הנגזרת הפנימית שלה: \(e^{f(x)}\cdot{f'(x})\), כאשר נתון רק גרף הנגזרת \(f'(x)\) ונתונים פרמטריים נוספים.

סרטוט סקיצה כללית של פונקציה שהיא פונקציית מנה בין נגזרת של פונקציה לבין הפונקציה: \(\Large\frac{f'(x)}{f(x)}\) , כאשר נתון רק גרף הנגזרת \(f'(x)\) ונתונים נוספים פרמטריים.

מציאת אינטגרל של \(f'(x)\cdot{e^{f(x)}}\) וכן של \(\Large\frac{f'(x)}{f(x)}\) ומציאת שטח הקשור לפונקציות אלו בעזרת פרמטרים.

כיתה:

כיתה י"ב

מבנה המשימה:

שאלת סיכום בסיום הפרק על אינטגרלים של פונקציות מעריכיות ולוגריתמיות, המתאימה גם לחזרה לקראת בחינות הבגרות.

ידע קודם:                     

  • סרטוט גרף פונקציה על פי גרף הנגזרת, כאשר לנגזרת ולפונקציה יש אסימפטוטה אופקית.
  • מציאת פונקציה קדומה על פי זיהוי פונקציה מורכבת וכפל בנגזרת הפנימית וביצוע פעולה הפוכה לכלל השרשרת, מציאת פונקציה קדומה של מנה בין נגזרת של פונקציה לבין הפונקציה.
  • חישוב אינטגרל מסוים ומציאת שטח בעזרת אינטגרל מסוים.

מטרות לימודיות:

המשימה שמה דגש על ידע איכותני והבנה של קשרים בין פונקציה לנגזרתה ולא מדגישה טכניקה של אינטגרציה וגזירה.

המשימה שמה דגש על:

  • קשרים בין גרף פונקציה לנגזרתה
  • תכונות של פונקציית מכפלה
  • תכונות פונקצית מנה
  • תכונות הפונקציה המעריכית
  • תכונות הפונקציה הלוגריתמית
  • מציאת שטח בעזרת אינטגרל מסוים

משימת המטרה:

שאלה כללית, נתון גרף הנגזרת ואסימפטוטה אופקית של הפונקציה וניגזרתה.

מדרגה 1:

נתון גרף הנגזרת. השאלה מדגישה אסימפטוטה אופקיות ותחומי חיוביות ושליליות

מדרגה 2:

נתון גרף הנגזרת. השאלה מפורטת יותר מזו של מדרגה 1. יש למצוא גם נקודות אפס ואסימפטוטה אנכית.

מדרגה 3:

שתי שאלות: (1) גזירה של פונקציות לוגריתמיות. (2) נתונים הפונקציה וגרף הפונקציה \(m(x)\). נתונים גם ארבעה גרפים שיש למצוא איזה מהם מתאים לגרף הפונקציה \(r(x)=\Large\frac{m'(x)}{m(x)}\)

שיטת הוראה:

בכיתה:

התלמידים יעבדו בזוגות, הם ייחשפו תחילה לבעיית המטרה. תוך כדי העבודה בכיתה, המורה ינחה את התלמידים להשתמש בבעיות המדרגה, בהתאם להתקדמותם, בהתאם לקשיים בהם ייתקלו במהלך עבודתם, ו/או בהתאם לבקשת התלמידים.

רצוי לערוך דיון כיתתי. יש להדגיש בדיון סרטוט סקיצה אפשרית של \(e^{f(
x)}\cdot{f'(x)}\) ושל \(\Large\frac{f'(x)}{f(x)}\) רק על פי הגרפים של \(f(x)\) ושל \(f'(x)\). כלומר סרטוט הסקיצה על פי: נקודות האפס של פונקציית המכפלה, תחומי החיוביות והשליליות שלה והאסימפטוטות האופקיות, וללא מציאת נקודות קיצון וסוגן.        

שימוש ביישומונים:

אין

שיעורי בית:

סיום המשימה.

משימות מומלצות:

בעיית מטרה

בסרטוט נתון גרף הנגזרת \(f'(x)\). הפונקציה \(f(x)\) מוגדרת לכל \(x\).

לגרף הפונקציה ולגרף הנגזרת אסימפטוטה אופקית \(y=0\).

הנקודה \((0,4)\) נמצאת על גרף הפונקציה \(f(x)\).

סעיף א

  1. סרטטו סקיצה של גרף הפונקציה \(f(x)\).
  2. כמה נקודות חיתוך יש לפונקציה \(f(x)\) עם ציר ה- \(x\)?

סעיף ב

על גרף הפונקציה \(f(x)\) נסמן: נקודת המקסימום \(A(t,k)\), נקודת המינימום \(B(g,p)\)

נגדיר \(l(x)=f'(x)\cdot{e^{f(x)}}\) 

  1. סרטטו סקיצה כללית של גרף הפונקציה \(l(x)\)
  2. בטאו את השטח המוגבל בין גרף הפונקציה \(l(x)\) , הישר \(x=t\), הישר \(x=g\) והאסימפטוטה האופקית של \(l(x)\).

סעיף ג

נגדיר \(h(x)=\Large\frac{f'(x)}{f(x)}\).

נתון גם כי לגרף הפונקציה \(h(x)\), אסימפטוטה אופקית \(y=0\).

  1. סרטטו סקיצה אפשרית של גרף הפונקציה \(h(x)\).
  2. בטאו את השטח המוגבל בין גרף הפונקציה \(h(x)\) לבין ציר ה- \(x\) וציר ה- \(y\).
  • במידת הצורך פתרו את הבעיות במדרגה 1.

מדרגה 1

בסרטוט נתון גרף הפונקציה \(t'(x)\).

הפונקציה \(t(x)\) עוברת בראשית הצירים.

לגרף הפונקציה ולגרף הנגזרת אסימפטוטה אופקית \(y=0\).

סעיף א

סרטטו את גרף הפונקציה \(t(x)\).

סעיף ב

נתונה הפונקציה: \(g(x)=t'(x)\cdot{e^{t(x)}}\).

  1. מצאו את האסימפטוטה של הפונקציה \(g(x)\).
  2. מצאו מהם תחומי החיוביות והשליליות של הפונקציה \(g(x)\).

סעיף ג

נתונה הפונקציה: \(k(x)=\Large\frac{t'(x)}{t(x)}\). לגרף הפונקציה \(k(x)\) אסימפטוטה אופקית \(y=0\).

מצאו מהם תחומי החיוביות והשליליות של הפונקציה \(k(x)\).

  • אחרי שפתרתם את הבעיות במדרגה 1, פתרו את בעיית המטרה.
  • או, במידת הצורך, פתרו את הבעיות במדרגה 2.

מדרגה 2

בסרטוט נתון גרף הפונקציה \(p'(x)\).

הפונקציה \(p(x)\) עוברת בנקודה \((0,-1)\) ובנקודה \((1,-0.6)\).

לגרף הפונקציה ולגרף הנגזרת אסימפטוטה אופקית \(y=0\). 

סעיף א

סרטטו סקיצה של גרף הפונקציה \(p(x)\).

סעיף ב

נתון: \(q(x)=p'(x)\cdot{e^{p(x)}}\).

מצאו את נקודות האפס של הפונקציה \(q(x)\).

סעיף ג

נתונה הפונקציה: \(m(x)=\Large\frac{p'(x)}{p(x)}\).

לגרף הפונקציה \(m(x)\) אסימפטוטה \(y=0\).

  1. מצאו האם ישנן אסימפטוטות נוספות לפונקציה \(m(x)\).
  2. מצאו את תחומי החיוביות והשליליות של הפונקציה \(m(x)\).
  • אחרי שפתרתם את הבעיות במדרגה 2, פתרו את בעיית המטרה.
  • או, במידת הצורך, פתרו את הבעיות במדרגה 3.

מדרגה 3

סעיף א

חשבו את הנגזרות הבאות: 

\((ln(f(x)))'=?\)

\((ln(4-4x^3))'=?\)

\((ln(x^2-1))'=?\)

סעיף ב

נתונה הפונקציה \(m(x)=x^2-1\).

נתון גם: \(r(x)=\Large\frac{m'(x)}{m(x)}\).

1. איזה גרף מבין הגרפים הנתונים בטבלה מתאים לפונקציה \(r(x)\)? נמקו תשובתכם.

א

ב

ג

ד


2. חשבו את השטח הכלוא בין גרף הפונקציה \(r(x)\) לבין הישרים \(x=2\) , \(x=3\) והאסימפטוטה האופקית של הפונקציה \(r(x)\).