תקציר|
מתכננים גינה|
מדריך למורה
בשטח מלבני שממדיו 8 מטרים ו- 6 מטרים מתכננים גינת נוי.
מתכנני הגינה בודקים אפשרויות שונות לשתול דשא בשני שטחים בצורת ריבועים זהים, ובשטח נוסף בצורת מלבן כמתואר בציור.
השטחים המיועדים לדשא מופיעים בציור בירוק מקווקו. שאר השטח מיועד לפרחים.
א. הציעו תכנית אפשרית של גינה התואמת את התיאור. מה שטח הדשא במקרה זה?
ב. הציעו תכנית נוספת שמתאימה לתיאור. מה שטח הדשא הפעם?
ג. פתחו את היישומון, וגררו את הנקודה האדומה כך שתתקבל חצר שונה מאלה שתכננתם בסעיפים הקודמים.
ד. כשגוררים את הנקודה האדומה מופיע על צג המחשב גרף שמתאים לאורך צלע הריבוע את שטח הדשא. מה אורך צלע הריבוע כאשר שטח הדשא מינימלי?
ה. סמנו ב- x את אורך צלע הריבוע במטרים. רשמו את הפונקציה המתאימה ל- x את שטח הדשא במ"ר. מהו תחום הפונקציה.
ו. הראו בדרך מתמטית שכאשר x=2.75 שטח הדשא מינימלי. מהו שטח הדשא במקרה זה?
ז. אורן חיבר בטעות את סכום השטחים המיועדים לפרחים במקום את סכום השטחים המיועדים לדשא. כשהמשיך בפתרון גילה שגם בפונקציה שלו הנגזרת מתאפסת כאשר x=2.75 . כיצד זה ייתכן?
ח. הציגו את שתי הפונקציות באמצעות תיבת הבחירה. מה הקשר ביניהן? הסבירו.
תקציר| נעלה בחזקה זוגית או אי זוגית
בפעילות זו ניתן להיעזר ביישומון (להורדה)
נחקור את הפונקציה ונשאל כיצד משפיע n על תכונות הפונקציה.
נתבונן בפונקציה כפונקציה מורכבת: כאשר
.
א. שרטטו את הגרף .
ב. נתונה הפונקציה .
1) מהו תחום ההגדרה של הפונקציה?
2) מהם תחומי החיוביות והשליליות של הפונקציה?
3) מהן האסימפטוטות המקבילות לצירים של הפונקציה?
4) שרטטו סקיצה לגרף הפונקציה. (השוו עם היישומון- להורדה)
5) על פי הגרף, שערו האם לפונקציה יש נקודות פיתול ? אם כן, כמה?
ג. נתונה הפונקציה .
כיצד תשתנה הפונקציה אם נעלה אותה בריבוע?
1) מהו תחום ההגדרה של הפונקציה?
2) מהם תחומי החיוביות והשליליות של הפונקציה?
3) מהן האסימפטוטות המקבילות לצירים של הפונקציה?
4) שרטטו סקיצה לגרף הפונקציה. (השוו עם היישומון- להורדה)
5) על פי הגרף, שערו האם לפונקציה יש נקודות פיתול ? אם כן, כמה?
ד. סכמו במה דומות ובמה שונות הפונקציות ,
.
כיצד הדבר בא לידי ביטוי בנגזרות של הפונקציות?
ה. נתונה הפונקציה .
כיצד תשתנה הפונקציה אם נעלה אותה בחזקת שלוש?
1) מהו תחום ההגדרה של הפונקציה?
2) מהם תחומי החיוביות והשליליות של הפונקציה?
3) מהן האסימפטוטות המקבילות לצירים של הפונקציה?
4) שרטטו סקיצה לגרף הפונקציה. (השוו עם היישומון- להורדה)
5) על פי הגרף, שערו האם לפונקציה יש נקודות פיתול ? אם כן, כמה? נמקו.
ו. סכמו במה דומות ובמה שונות הפונקציות ,
.
.
כיצד הדבר בא לידי ביטוי בנגזרות של הפונקציות?
ז. עבור n אי זוגי:
1) מצאו כמה נקודות קיצון (אם יש כאלה) יש לפונקציה?
2) מצאו כמה נקודות פיתול (אם יש כאלה) יש לפונקציה?
3) שרטטו סקיצה לגרף הפונקציה.
ח. עבור n זוגי:
1) מצאו כמה נקודות קיצון (אם יש כאלה) יש לפונקציה?
2) מצאו כמה נקודות פיתול (אם יש כאלה) יש לפונקציה?
3) שרטטו סקיצה לגרף הפונקציה.
ט. בצעו את פעילות החקר גם עבור הרכבת פונקציות נוספות. כגון:
הנקודה O היא אמצע הקטע TK,OM = OK.
פתחו את היישומון, גררו את הנקודה M.
מה תוכלו לומר על מסלול הנקודה?
א. הוסיפו לסרטוט קטעים (בעזרת הכלי קטע ) כך שיתקבל משולש ΔTMK וחקרו את תכונותיו (תוכלו להיעזר ברמז 1 ביישומון).
נסחו משפט המתאר את תגליתכם והוכיחו אותו.
ב. חקרו מהן תכונותיו של המשולש ΔTMK כאשר:
ג. הוסיפו, באמצעות תיבת הבחירה, קטע OP המקביל ל- MK.
1. הוכיחו: OP=½MK.
2. פי כמה גדול שטח המשולש ΔTMK משטח המשולש ΔOMP
ד. הוסיפו באמצעות תיבת הבחירה את התיכון OQ למשולש ΔMOK.
1. רשמו שתי תכונות של המרובע MPOQ והוכיחו אותן.
2. איזה מרובע התקבל?
3. האם ניתן להזיז את הנקודה M כך שיתקבל ריבוע?
ה. דנה המשיכה ושיחקה ביישומון שלנו, וקיבלה את האיור הבא:
1. הסבירו כיצד נבנה האיור
2. הציעו שאלות לחקירת תכונות האיור.
הפאי הוא מספר מסתורי, המהלך קסם על מתמטיקאים, מדענים וחובבים רבים, ערכו המקורב - 3.14159. ברחבי העולם נוהגים לחגוג לכבודו את יום הפאי ב-14 למרץ (אותו מקובל לרשום כ- 3.14) החל מהשעה 1:59...
פיצוחים בנושא הפאי ויישומו
חגיגות יום הפאי
תמונות ופוסטרים לכבוד הפאי
לקרוא על פאי
סרטים ושירים על הפאי
יישומונים ואנימציות
תקציר| המחנה "הכי הכי"| פתרונות| المخيم "الأكبر الأصغر"
1. מסגרות מחבלים
ברשותכם חבל באורך 20 מטרים.
א. עליכם ליצור מסגרת בצורה של מקבילית, בעלת השטח הגדול ביותר.
ב. עליכם ליצור שני ריבועים, כך שסכום שטחי שני הריבועים יהיה הקטן ביותר.
הסבירו את בנייתכם ונמקו.
מקור- דן עמיר, פתרונות אלמנטאריים לבעיות קיצון
2. השער הקטון
המשימה הבאה היא בניית שער למחנה ע"פ ההוראות הבאות:
המחנה מגודר בצורת מלבן ABCD.
מקמו נקודה P כלשהי על אלכסון המלבן AC.
מנקודה זו העבירו מקבילים לצלעות המלבן, כך שייווצר מלבן חסום BEPF . המבואה למחנה היא המשולש BFE.
את השער עליכם לבנות כאלכסון המלבן החסום, FE.
מצאו את מקומה של הנקודה P כך שאורך השער יהיה הקצר ביותר.
מקור- NRICH
תוכלו להעזר ביישומון האינטראקטיבי.
3. שאבתם מים
הנכם חונים ליד האבן (הנקודה A). משימתכם להביא מים מהנהר אל העץ (הנקודה B).
מהו המסלול הקצר ביותר שבו תוכלו לעשות זאת?
רמז- מה היה הפתרון אם A ו-B נמצאים משני עברי הנהר?
מקור- "משימות לפיתוח חשיבה מתמטית- פרויקט טל"מ - חוג פלוטו"
תוכלו להעזר ביישומון האינטראקטיבי.
4. השטח הכי גדול
במשימת הישרדות קיבלתם שלוש סנאדות (מוטות עץ) באורכים שונים:
a<b<c (ראו איור).
עליכם לבנות בעזרת המוטות מרובע, כך ששלושת המוטות יהיו מאונכים זה לזה (טרפז פתוח). באיזה סדר עליכם להניח את המוטות, כך שיתקבל השטח הגדול ביותר?
קישורים למאמרים בנושא:
פתרונות אלמנטאריים לבעיות קיצון: הרצאה של דן עמיר בכנס מורי המתמטיקה בישראל 2005.
הכי טוב שיש: גילה רון ואורית זסלבקי
רשת כבישים מינימלית, אדם קיניסברגר
לא על החשבון הדיפרנציאלי לבדו, אריה רוקח, על"ה 29
חבית היין של קפלר- פתרון בסביבה של גאומטריה דינאמית, זיוה שחם ובתשבע שכטר, עלה 31
מרובע בעל היקף מינימלי החסום במעגל, אבי סיגלר, על"ה 24.
Calculus Without Calculus, פתרון בעיות גיאומטריות מחשבון דיפרנציאלי בעזרת גיאומטריה וקטורית פשוטה.
בבית ספרנו חוגגים את יום הפאי במרוץ מסורתי.
מגרש בית הספר בנוי ממלבן עליו בנויים שני חצאי מעגלים. המגרש מכיל ששה מסלולי ריצה כל מסלול ברוחב של מטר אחד.
א. אורך המסלול החיצוני הוא 400 מטר.
רוחב המלבן הוא 100 מטר. (ראו איור).
חשבו את מימדי מגרש בית הספר.
ב. מהו היקף מסלול הריצה הפנימי?
ג. במרוץ הפאי רצים המתחרים 800 מ'.
רוני הגריל את מסלול הריצה החיצוני ואילו חברו הטוב ירדן, קיבל מקום במסלול הפנימי ביותר.
כולם התכוננו למרוץ ונעמדו בנקודות הזינוק.
בכמה מטרים קדימה נמצאת נקודת הזינוק של רוני לעומת נקודת הזינוק של ירדן?
תקציר|החיפוש אחר המספר המופלא e | פתרונות לשאלות העמקת הכרות עם המספר e |البحث عن العدد العجيب e|
אומרים על המספר e שהוא בן-דודו הצעיר של p אשר לראשונה הופיע במאה ה-17.
המתמטיקאי הצרפתי פורייה הראה בשנת 1815 כי המספר e, בדומה ל-p,הוא מספר אי רציונאלי (שלא ניתן להביעו כמנה של שני מספרים שלמים).
ולא רק זאת, בשנת 1874 הצליח הצרפתי הרמיט להוכיח כי e, כמו בן דודו הקשיש p, הוא מספרטרנסצנדנטי, מספר לא אלגברי, כלומר, שאינו שורש של אף משוואה אלגברית בעלת מקדמים רציונאליים.
הקירוב העשרוני ל-e מתחיל כך : ...e = 2.71828182845904523536
תוכלו לצפות בקירוב של e עד מליון ספרות אחרי הנקודה.
המספר e, הוצג לראשונה ע"י נפייר ( Napier) כאשר פיתח לוחות לוגריתמים.
אך e נקרא בשמו, לזכרו של המתמטיקאי הדגול אוילר
(Euler) מהמאה ה-18, שחקר רבות מתכונותיו הנפלאות.
מתמטיקאים רבים חיפשו קשר בין שני המספרים המופלאים p ו-e.
אחד הקירובים המדויקים להיום שייך לאיטלקי מישל פאנלי (Fanelli) והוא: אוילר אף הצליח לנסח קשר עם מספר מופלא נוסף i, בנוסחה היפהפייה
.
e מופיע באופן מפתיע בהקשרים שונים ומגוונים במתמטיקה ויישומיה.
ניתן לפגוש אותו בכלכלה, פיסיקה, גיאומטריה, תורת המספרים, תורת ההסתברות ועוד.
מקורות: תבלינים מתמטיים- מחר 98, ספר המספרים- דייויד ויילס
הצעה לפעילות הכרות עם המספר e:
בפעילות נחקור כמה מההופעות של המספר e בשלושה היבטים שונים:
הפעילות המוצעת היא לעבודה בכיתה בקבוצות (אפשר גם כשיעורי בית), בה כל קבוצה תגלה בעזרת דף העבודה את המספר המופלא e בדרך שונה.
בסופה של החקירה תציג כל קבוצה בפני הכיתה כולה את המספר e שגילתה.
למתעניינים - עוד פיצוחים להעמקת ההכרות עם המספר e.
מקורות נוספים להרחבה והעמקה:
ריבית דה-ריבית
ברצוננו להשקיע שקל אחד בהשקעה הטובה ביותר.
כל הבנקים נותנים אותה ריבית שנתית של 6% אבל בתנאים שונים.
בנק א: משלם את הריבית כעבור שנה, כך שבסוף השנה נקבל ___________ שקלים.
בנק ב: משלם 3% כל חצי שנה, כך שבסוף השנה נקבל ________________ שקלים.
בנק ג: משלם 1.5% כל רבע שנה, כך שבסוף השנה נקבל ______________ שקלים.
באיזה בנק תעדיפו להשקיע את השקל היקר שלכם?
בנק ד הציע לשלם את הריבית כל חודש בחודשו. מה הסכום שתקבלו בסוף השנה? ________.
באופן כללי, אם נשקיע שקל אחד בבנק המשלם ריבית שנתית של p% המחושבת n פעמים בשנה, נקבל בסוף השנה:
________.
נניח שבנק מסוים היה מוכן לתת לנו עבור השקל, ריבית של 100%, והיה מסכים לחשב את הריבית מספר גדול מאד של פעמים בשנה, האם הבנק היה פושט את הרגל?
האם ניתן לתאר את המספר e כשבר עשרוני סופי ? כשבר עשרוני מחזורי ?
מסקנה: המספר e שווה בקירוב ל- __________ ושייך לקבוצת המספרים ה-__________
סכום של סדרה אינסופית
הפרדוקס של זנון
אצן שרץ מנקודת ההתחלה A לנקודת היעד- B, לעולם לא יוכל להגיע למטרתו.
לפני שיגיע לנקודה B הוא חייב להגיע לאמצע הדרך שבין A לבין, B ולפני שיגיע מאמצע הדרך
לנקודה הסופית ,B הוא חייב להגיע לאמצע הדרך שבין נקודת האמצע לבין Bוכך הלאה.
כלומר - הוא לעולם לא יוכל להגיע לנקודה B כי תמיד הוא יצטרך להגיע קודם לאמצע הדרך שבין
נקודה B לבין הנקודה, שהוא נמצא בה
זנון זרע את הרעיון של הגבול, הסכום האינסופי מתכנס לסכום סופי!
המספר e , על שם אויילר (Euler) שמצא שהוא הגבול של הסדרות הבאות:
האם ניתן לתאר את המספר e כשבר עשרוני סופי ? כשבר עשרוני מחזורי ?
מסקנה: המספר e שווה בקירוב ל- __________ ושייך לקבוצת המספרים ה-___________.
התוכלו לחשב?
בסיס של פונקציה מעריכית- חקירה בעזרת כלים ממוחשבים
1. שרטטו בעזרת המחשב (ראו נספח) פונקציות שונות מהמשפחה y= ax .
2. מצאו עבור כל פונקציה את שיפוע המשיק בנקודה בה x=0.
מסקנה:
ככל שבסיס החזקה גדול יותר שיפוע המשיק בנקודה x=0 יותר__________.
נחפש פונקציה y=ax, כזו ששיפוע המשיק שלה בנקודה בה x=0 הוא 1.
נסמן פונקציה זו : ex
האם ניתן לתאר את המספר e כשבר עשרוני סופי ? כשבר עשרוני מחזורי?
מסקנה: המספר e שווה בקירוב ל- __________ ושייך לקבוצת המספרים ה-__________
נספח לשימוש בתוכנות מחשב לשרטוט גרפים
http://www.padowan.dk/graph- Graph 4.3:
תוכנה ידידותית לשרטוט וחקירה של גרפים.
הוספת גרף חדש באמצעות הכפתור מקבלים תיבת שיחה בה ניתן לרשום את נוסחת הפונקציה, קנה המידה ועיצוב צבע ועובי הגרף. התוכנה מאפשרת למצוא נקודות חיתוך עם הצירים ועם פונקציות אחרות, למצוא נקודות קיצון לחשב נגזרות ואינטגרלים ועוד.
למשימתנו נשרטט משיקים לפונקציה בעזרת הכפתור .
http://www.geogebra.org/cms- GeoGebra
תוכנת מתמטיקה דינמית המאגדת גאומטריה, אלגברה ואנליזה. היא זכתה בפרסים בין-לאומיים כולל פרסי התוכנה החינוכית האירופי והגרמני. התוכנה ידידותית ונוחה ומלווה בתפריטים בעברית.
בשורת הקלט (למטה) רשמו את הפונקציה, לדוגמה: y = 2^x.
בכדי לשרטט את המשיק לפונקציה בחרו את הכפתור סמנו את נקודת ההשקה ולאחריה את הפונקציה.
הערה- ניתן להשתמש בפרמטרים באמצעות כפתור המחוון.
תוכלו למצוא סקירה מקיפה יותר על שתי התוכנות בעל"ה 39 במאמר:
"שלוש תוכנות מתמטיות, כלי עבודה למורה ולתלמיד" מאת שרה גרז'וטיס.
עוד פיצוחים להעמקת ההכרות עם המספר e
1. במסיבת סוף השנה נערכה הגרלה גדולה בה 100 כרטיסים.
ההסתברות של כל אחד מהכרטיסים לזכות בפרס זהה.
א. מה ההסתברות שהכרטיס שלך לא יזכה?
ב. מה ההסתברות ששני כרטיסים לא יזכו?
ג. מה ההסתברות שעשרה כרטיסים לא יזכו?
ד. מה ההסתברות ש-100 כרטיסים לא יזכו?
חשבו מהו ההופכי להסתברות זו?
ה. אם במסיבה נמכרו n כרטיסי הגרלה.
למה שואפת ההסתברות שאף אחד מבין n הכרטיסים יזכה, כאשר n שואף לאינסוף.
2. במשחק הקלפים הידוע "מלחמה" (במלעיל) כל שחקן קיבל חבילת קלפים. בכל תור חושף השחקן קלף מראש החבילה שלו.
מצב של "מלחמה" קורה כאשר לשני השחקנים יש קלף זהה בדיוק (למשל, לשניהם אס יהלום אדום)
מהי ההסתברות שלא יהיה מצב של מלחמה במהלך משחק שלם (עד לחשיפת כל 52 הקלפים) ?
תקציר | הפוך על הפוך | פתרונות | مقلوب على مقلوب
אם נתונה פונקציה חד-חד ערכית, (f(x, שבה לכל תמונה יש מקור אחד ויחיד, נוכל להפוך את ההתאמה ולהתאים לכל תמונה מקור.
כך תתקבל פונקציה הפוכה (f -1(x.
הקשר האלגברי בין התבניות המתאימות לשתי הפונקציות הוא שהמשתנים x ו- y התחלפו.
מבחינה גרפית, הגרפים של שתי פונקציות הפוכות זו לזו וסימטריים ביחס לישר y = x. כלומר, אם נקפל את מערכת הצירים לאורך הישר y = x, הגרפים של הפונקציות, יתלכדו.
(ערוך לפי פונקציה הפוכה - יחידת לימוד משולבת מחשב של מכון וייצמן לכיתה ט'.)
נקודות למחשבה...
א. הביעו בעזרת אינטגרל מסוים את השטח הכחול.
ב. הביעו את שטח המסגרת הצבעונית (הכחול והתכלת יחד).
ג. הביעו את השטח הצבוע בתכלת בשתי דרכים שונות.
ד. נגדיר: f(x)=x2. מצאו את ערכו של בשתי דרכים: בחישוב אינטגרל מסוים ובשימוש הנוסחה המהפכנית.
ה. תוך שימוש בנוסחה המהפכנית, מצאו את ערכו של האינטגרל:
מעובד לפי Nrich.maths.org
פעילות מקוונת בנושא"משפט פיתגורס"
מסע בעולם המרתק של רשת האינטרנט, תבקרו באתרים ממקומות שונים בעולם, העוסקים בפיתגורס האדם ופעלו לעולם המתמטיקה ותיישמו את משפט פיתגורס בבעיות שונות.
כתבה וערכה - נאווה מזרחי חט"ב "מיכה רייסר"- ראשון לציון
מאמר מבית "אלף אפס" המספר את סיפור מסע היתדות בן ה-3700 שנים על שלשת המספרים הידועה כשלשת פיתגורס.
כתבו: זיוה דויטש, עקיבא קדרי
מבחר הוכחות ללא מילים, מאמר של "אלף אפס".
ועוד חידות בנושא ויישומו.
מאמר על תפיסותיו של פיתגורס את מושג המספר ואת המספרים הרציונאליים.
מאמר מאת "בארץ הדעת" כתב רועי יהושע.
תקציר| משימה פרחונית | פתרונות | مهمة مزهرة | حلول
אורג שטיחים תכנן שטיחים בעיצוב של פרחים. בכדי להזמין צמר, היה עליו לחשב את כמות
הצמר הלבן והצמר הצבעוני הדרושים לאריגת השטיח. התוכלו לעזור לו לחשב שטחים אלו?
1. בתוך ריבוע בעל צלע באורך 4 ס"מ, הוא צייר פרחים צבעוניים מארבעה חצאי מעגלים
בשני אופנים שונים. חשבו עבור כל פרח, מהו השטח הצבעוני והשטח הלבן שנותר.
2. בתוך משושה משוכלל בעל צלע באורך 6 ס"מ, הוא צייר פרחים צבעוניים משישה חצאי
מעגלים בשני אופנים שונים. חשבו עבור כל פרח, מהו השטח הצבעוני והשטח הלבן שנותר.
3. התבוננו בסרט הבא המציע עטיפה משושה ופרחונית לדיסק
8888888888888888888888888888
הציעו בניה של מעטפה דומה לכרטיס ברכה ריבועי.
בלינק הבא דוגמאות נוספות למעטפות ולקיפולי נייר אחרים:
http://www.instructables.com/id/Paper-Cd-Case-!!!-Flower-Design
4. הציעו דוגמאות נוספות לפרחים דומים וחישובי השטחים.
הידעתם?פרח החיים הוא אחת הצורות בגיאומטריה המקודשת שחוצה תרבויות ויבשות, אולי הפרח טומן בחובו סוד, בנוסף להיותו צורה גיאומטרית יפה ומושלמת.
פרח החיים הוא תבנית גיאומטרית של עיגולים השזורים אלו באלו, מתוכם אפשר ליצור צורות גיאומטריות רבות נוספות. הוא התגלה בממצאים ארכיאולוגיים של תקופות עתיקות ביותר במקומות רבים ברחבי העולם.
קראו עוד על הפרח בעברית, באתר של Epoch Times Israel.
קראו עוד בויקיפדיה.
הפעילות פותחה לפי רעיון מתוך:
Mathamatics teacher, volume 98, no.9 May 2005 p617