השאלה: בכיתה כלשהי לומדים תלמידים: בנות ו- בנים. הם מעוניינים לבחור ועד כיתה שיורכב מבת אחת ומבן אחד. כמה הרכבי ועד שונים זה מזה ייתכנו?
פיתרון:
פירוק הבחירה לשתי בחירות נפרדותהרכב הוועד נקבע לגמרי על ידי שתי בחירות: איזו בת נבחרת ואיזה בן נבחר. מספר האפשרויות השונות לבחירת הבת הוא - כמספר הבנות בכיתה - ומספר האפשרויות השונות לבחירת הבן הוא . שתי הבחירות אינן תלויות זו בזו: כל בת יכולה להצטרף לכל בן.
כפל מספרי האפשרויותלפי שיטת הצירופים, כאשר בחירה מורכבת משתי בחירות בלתי תלויות, מספר הצירופים האפשריים הוא מכפלת מספרי האפשרויות של כל בחירה:
כלומר לכל אחת מ- הבנות אפשר לצרף כל אחד מ- הבנים.
שימו לבהנתון תלמידים בכיתה אינו נחוץ לפתרון - הוא רק סכום שני הנתונים האחרים. כמו כן אין כאן חשיבות לסדר: הוועד מורכב מבת ומבן, ולכן כל צמד נספר פעם אחת בלבד.
השאלה: , ו- הן זוויות במשולש כלשהו. איזו מהטענות הבאות לגביהן נכונה בהכרח?
פיתרון:
העיקרון המרכזי - במשולש יש לכל היותר זווית אחת שאינה חדהסכום זוויות המשולש הוא מעלות. אילו היו במשולש שתי זוויות שגודלן מעלות לפחות, סכומן לבדו היה מגיע ל- מעלות לפחות, ולזווית השלישית לא היה נותר דבר. לכן לכל היותר זווית אחת במשולש אינה חדה, והיא בהכרח הזווית הגדולה מכולן.
בדיקת תשובה (1)נתון בה ש- ו-, כלומר גדולה משתי האחרות. לפי העיקרון, הזווית היחידה שיכולה להיות ישרה או קהה היא הגדולה ביותר, ולכן ו- הן בהכרח זוויות חדות. הטענה נכונה תמיד.
הפרכת שלוש התשובות האחרות
תשובה (2): אם היא הגדולה מכולן אין פירוש הדבר שהיא קהה. לדוגמה, במשולש שזוויותיו - הזווית גדולה מן השתיים האחרות אך היא חדה.
תשובה (3): שוויון בין ל- אינו מחייב ש- תהיה הגדולה מהן. לדוגמה, ו- - כאן קטנה מהן.
תשובה (4): זוהי הטענה ההפוכה, והיא נופלת על הדוגמה הנגדית ההפוכה: ו- - כאן גדולה מהן.
שימו לבשלוש התשובות שנפסלו נפסלות באמצעות דוגמה נגדית אחת בלבד. כאשר נשאלים מה נכון בהכרח, די במשולש אחד שבו הטענה אינה מתקיימת כדי לפסול אותה.
העברת הזווית x אל תוך המשולשהזווית והזווית הן זוויות מתחלפות בין המקבילים ו-, ולכן הן שוות:
הזווית השנייה במשולשנתון , ולכן המשולש שווה-שוקיים ושתי זוויות הבסיס שלו שוות זו לזו. מכאן:
שימוש בזווית חיצוניתהזווית צמודה לזווית המשולש שבקדקוד , ולכן היא זווית חיצונית למשולש. זווית חיצונית שווה לסכום שתי הזוויות הפנימיות שאינן צמודות לה - כאן ו-:
הצבה ראשונה - הקטנים ביותר שמותריםבשאלת "בהכרח" די בדוגמה נגדית אחת כדי לפסול תשובה. נתחיל מן הערכים הנוחים ביותר שהנתונים מתירים: ו-. נחשב את שלושת הביטויים שיידרשו לנו:
מה נפסל בהצבה הראשונה
תשובה (2): טוענת ש-, אך . נפסלת.
תשובה (3): טוענת ש-, אך כאן . נפסלת.
תשובה (1): - מתקיימת בהצבה זו. תשובה (4): - גם היא מתקיימת. שתיהן נותרו, ודרושה הצבה נוספת.
הצבה שנייה - הקטנת y פוסלת את תשובה (4)נשאיר ונקטין את ל-. אז:
תשובה (4) טוענת ש-, אך כאן . נפסלת. נותרה תשובה (1) בלבד.
מדוע תשובה (1) נכונה תמידמכיוון ש- מתקיים , ולכן - ומכאן גם . ומכיוון ש- מתקיים , וגם שכן . משני אלה יחד: .
השאלה: שתי חיפושיות החלו בו-זמנית ללכת זו לעבר זו על קו ישר. לאחר שעה נמצאה כל חיפושית במרחק מטרים מנקודת ההתחלה שלה ובמרחק מטרים מהחיפושית האחרת. לאחר שעה נוספת נפגשו החיפושיות באמצע הדרך. בשעה הראשונה הלכה כל חיפושית במהירות מטרים לשעה, ובשעה השנייה הלכה כל חיפושית במהירות מטרים לשעה. איזה מהשוויונות הבאים נכון?
פיתרון:
המרחק ההתחלתי כולו הוא 3xבתום השעה הראשונה כל חיפושית נמצאת במרחק מטרים מנקודת ההתחלה שלה, וביניהן יש עוד מטרים. אם נמתח את כל התמונה על קו אחד נקבל שלושה קטעים שאורך כל אחד מהם , זה לצד זה - ולכן המרחק ההתחלתי בין שתי החיפושיות היה מטרים.
מה עברה כל חיפושית בשעה הראשונהבשעה הראשונה הלכה כל חיפושית שעה אחת במהירות מטרים לשעה, ולכן עברה מטרים. מן הסרטוט עולה שהמרחק הזה הוא , ומכאן:
מה עברה כל חיפושית בשעה השנייהנותר ביניהן מרחק של מטרים, ובתום השעה השנייה הן נפגשו באמצע הדרך - כלומר כל אחת מהן עברה בשעה זו בדיוק מחצית מן המרחק שנותר:
זהו המרחק שעברה כל חיפושית בשעה השנייה, ומכיוון שהלכה שעה אחת במהירות מטרים לשעה:
השוואה בין שתי המהירויותקיבלנו ו-. לכן גדול פי מ-:
השאלה: בסרטוט שלפניכם מתומן משוכלל שאורך צלעו ס"מ. לפי נתון זה והנתונים שבסרטוט, מה היקף המרובע המודגש (בס"מ)?
פיתרון:
זיהוי המרובע המודגשהמרובע המודגש הוא : שתי צלעותיו האופקיות הן (הצלע העליונה של המתומן) ו- (הצלע התחתונה שלו), ושתי צלעותיו האנכיות הן ו-. לכן , וכל שנותר הוא למצוא את אורך הצלע האנכית.
חישוב הזווית הפנימית של המתומן המשוכללבמצולע בעל צלעות סכום הזוויות הפנימיות הוא מעלות, ובמצולע משוכלל כל הזוויות שוות. לכן:
בניית עזר - פירוק הצלע האנכית לשלושה חלקיםהקטע אנכי, והוא נמתח בין הצלע העליונה לצלע התחתונה. בצדו השמאלי של המתומן שוכנים ארבעת הקדקודים , כאשר הצלע אנכית ואורכה ס"מ. נעביר קווי עזר אופקיים מן הקדקודים ו- אל הקטע ; הם חותכים אותו לשלושה חלקים:
החלק האמצעי שווה באורכו לצלע , כלומר , ואילו שני החלקים הקיצוניים הם ההיטלים האנכיים של הצלעות ו-. נסמן כל אחד מהם ב-.
חישוב ההיטל האנכי של צלע אלכסוניתהזווית היא מעלות, והצלע אנכית. לכן סוטה מן האנך ב- מעלות, והיא יוצרת עם האנך ועם האופק משולש ישר-זווית שזוויותיו . משולש כזה הוא שווה-שוקיים, ואם אורך כל ניצב הוא אזי היתר הוא . כאן היתר הוא הצלע שאורכה , ולכן:
חישוב הצלע האנכית וההיקףשני ההיטלים שווים זה לזה ואורך כל אחד מהם , ולכן:
ההיקף הוא סכום ארבע הצלעות:
שימו לבהביטוי שווה ל-, שכן . שתי הצורות נכונות, אך התשובות מנוסחות בצורה הראשונה - ולכן כדאי להשאיר את התוצאה בה ולא "לייפות" אותה.
השאלה: במחיר של ק"ג לימונים אפשר לקנות ק"ג תפוחים או ק"ג בננות. כמה ק"ג בננות אפשר לקנות במחיר של ק"ג תפוחים?
פיתרון:
הלימונים הם רק מתווךמחירו של ק"ג לימונים אחד הוא סכום כסף מסוים וקבוע. הנתון מספר שבאותו סכום עצמו אפשר לקנות ק"ג תפוחים, ובאותו סכום עצמו אפשר לקנות ק"ג בננות. מכאן שאין צורך לדעת מהו הסכום: שתי הכמויות האלו עולות אותו דבר, ולכן אפשר לכתוב שקילות ישירה ביניהן ולהיפטר מן הלימונים לחלוטין:
ק"ג תפוחים שווים בערכם ל- ק"ג בננות
סידור הנתונים בריבוע יחסיםנכתוב את השקילות בשתי שורות, כשבשורה השנייה מופיעה הכמות המבוקשת - ק"ג תפוחים אחד:
ק"ג תפוחים — ק"ג בננות
ק"ג תפוחים — ק"ג בננות
כפל בהצלבהבריבוע יחסים כופלים באלכסון ומשווים:
ומכאן שיש לחלק את ב-. חלוקה בשבר היא כפל בשבר ההפוך:
כלומר במחיר של ק"ג תפוחים אחד אפשר לקנות ק"ג בננות.
בדיקת סבירותבמחיר ק"ג לימונים קונים יותר מק"ג תפוחים, ולכן ק"ג תפוחים אחד עולה פחות ממחיר ק"ג הלימונים. באותו מחיר לימונים קונים ק"ג בננות, ולכן התשובה חייבת להיות קטנה מ-. זה פוסל מיד את תשובה (4), שכן , ומאשר את .
השאלה: בחנות כלשהי יש מבצע: – בקניית שני מוצרים תינתן הנחה של על המוצר הזול בין השניים. – אם לשני המוצרים מחיר זהה, תינתן ההנחה רק על אחד מהם. מחיר המוצר הזול ביותר בחנות הוא שקלים. דורון קנה בחנות שני מוצרים שסכום מחיריהם המקוריים הוא שקלים. לפיכך, בעקבות המבצע הוא שילם לכל הפחות ______ שקלים ולכל היותר ______ שקלים.
פיתרון:
מה בעצם משתנה כאןסכום המחירים המקוריים קבוע - שקלים - ולכן הדבר היחיד שמשתנה הוא גודל ההנחה, שהיא ממחיר המוצר הזול מבין השניים. ככל שהמוצר הזול יקר יותר, ההנחה גדולה יותר והתשלום קטן יותר; וככל שהמוצר הזול זול יותר, ההנחה קטנה יותר והתשלום גדול יותר. לכן די לבדוק שני מקרי קצה: מתי המוצר הזול יקר ככל האפשר, ומתי הוא זול ככל האפשר.
הקצה הראשון - שני המוצרים באותו מחירההנחה ניתנת על הזול מבין השניים, ולכן מחירו לעולם אינו עולה על מחיר המוצר האחר. הגבול העליון מושג בדיוק כאשר שני המחירים שווים, כלומר שקלים כל אחד - ואת המקרה הזה הכלל השני במבצע מתיר במפורש וקובע שההנחה תינתן על אחד מהם. ההנחה:
ולכן התשלום הוא שקלים. זהו הסכום הנמוך ביותר שדורון יכול היה לשלם.
הקצה השני - המוצר הזול הוא הזול ביותר בחנותההנחה קטנה ככל שהמוצר הזול זול יותר, אך אי אפשר לרדת ללא גבול: מחיר המוצר הזול ביותר בחנות הוא שקלים, ולכן גם המוצר הזול שדורון קנה עולה שקלים לפחות. הגבול התחתון מושג כאשר הוא עולה בדיוק שקלים (והשני ). ההנחה:
ולכן התשלום הוא שקלים. זהו הסכום הגבוה ביותר שדורון יכול היה לשלם.
סיכוםבעקבות המבצע שילם דורון לכל הפחות שקלים ולכל היותר שקלים.
שימו לבשני הנתונים שנראים "צדדיים" הם בדיוק אלה שקובעים את שני הקצוות: הכלל בדבר מחירים זהים מאפשר את הקצה של ו-, ומחיר המוצר הזול ביותר בחנות חוסם את הקצה השני.
רישום שלוש משוואות פיתגורסנסמן . הגובה יוצר שני משולשים ישרי-זווית נוספים, ובכל אחד מהם אפשר להפעיל את משפט פיתגורס:
ובמשולש הגדול עצמו:
מציאת גובה המשולשנציב את שני הביטויים הראשונים במשוואה השלישית:
ומכאן:
חישוב הצלע המבוקשתנחזור למשוואה הראשונה ונציב:
דרך חלופית - דמיון משולשיםנשווה בין המשולש הקטן ובין המשולש הגדול :
הזווית שבקדקוד משותפת לשני המשולשים.
- שתי הזוויות ישרות.
שני משולשים שבהם שתי זוויות שוות הם דומים, ולכן . בדמיון משולשים היחס בין צלעות מתאימות שווה; הצלע במשולש הקטן מתאימה לצלע במשולש הגדול, והצלע במשולש הקטן מתאימה לצלע במשולש הגדול:
כיצד קוראים ערך מן התרשיםבתרשים שלושה צירים, ולכל אחד מהם סוג פרח משלו לפי המקרא: הציר המקווקו מציין ורדים, הציר המנוקד - חרציות, והציר הרצוף - כלניות. כדי לדעת כמה פרחים מסוג מסוים יש בזר, יוצאים מן העיגול המייצג אותו, נעים לאורך קו העזר האפור שצורתו כשל הציר הרלוונטי - כלומר הקו החותך את הציר בזווית מתאימה - וקוראים את הערך בנקודת המפגש עם הציר.
איתור ציר החרציותציר החרציות הוא הציר המנוקד. הוא מתחיל בנקודה המסומנת שבאמצע הצלע השמאלית של המשולש, עובר דרך מרכזו ומגיע עד לקדקוד הימני-תחתון המסומן .
קריאת הערך עבור הזר Eהעיגול נמצא על קו העזר המנוקד שחותך את ציר החרציות בנקודה . לכן בזר יש חרצית אחת.
בדיקת נאותותבכל זר יש בדיוק פרחים. קריאה של שני הצירים האחרים עבור הזר נותנת ורדים ו- כלניות, וסכום שלושת הנתונים הוא - כנדרש. זו דרך מהירה לוודא שהקריאה מן התרשים נעשתה נכון.
השאלה: לפניכם סרטוט מוקטן של התרשים ובו שטח כהה. בכל אחד מהזרים המיוצגים בשטח הכהה מספר ______ ממספר החרציות או שווה לו.
פיתרון:
זיהוי הגבול של השטח הכהההשטח הכהה הוא מחציתו השמאלית של המשולש, והגבול הימני שלו הוא בדיוק הציר המקווקו - ציר הוורדים - היורד מן הקדקוד העליון אל אמצע הצלע התחתונה.
מה מאפיין את הזרים שעל הציר עצמוציר הוורדים הוא ציר הסימטריה של המשולש ביחס לשני הקדקודים האחרים: הקדקוד השמאלי-תחתון מייצג כלניות והקדקוד הימני-תחתון מייצג חרציות. לכן בכל זר שהעיגול שלו מונח על הציר המקווקו מספר הכלניות שווה למספר החרציות. כך למשל בזר יש ורדים, חרצית אחת וכלנית אחת.
מה קורה משמאל לצירככל שמתרחקים מן הציר שמאלה מתקרבים אל קדקוד הכלניות ומתרחקים מקדקוד החרציות, ולכן מספר הכלניות גדל ומספר החרציות קטן. לדוגמה, בזר - המונח בתוך השטח הכהה - יש כלניות מול חרצית אחת בלבד. מכאן שבכל הזרים שבשטח הכהה, כולל אלה שעל הציר עצמו, מספר הכלניות גדול ממספר החרציות או שווה לו.
הפרכת שאר התשובותתשובה (2) היא ההיפוך של הנכונה ולכן נשללת. תשובות (3) ו-(4) עוסקות בוורדים, אך השטח הכהה כולל גם את הקדקוד העליון - זר של ורדים ללא חרציות כלל - וגם זרים כמו זה שבו ורדים, כלניות ו- חרציות. בראשון מספר הוורדים גדול מזה של החרציות ובשני הוא קטן ממנו, ולכן אף אחת משתי הטענות אינה מתקיימת בכל השטח.
השאלה: יואב קנה שניים מחמשת הזרים . ידוע כי סכום מספרי הוורדים בשני הזרים יחד הוא . איזה מהזרים הבאים הוא אחד הזרים שקנה יואב?
פיתרון:
קריאת מספר הוורדים בכל אחד מחמשת הזריםציר הוורדים הוא הציר המקווקו האנכי, וקווי העזר שלו הם הקווים האופקיים. לכן כל השורה האופקית שעליה מונח עיגול מציינת את אותו מספר ורדים:
: ורדים
: ורדים
: ורדים
: ורדים
: ורדים
חיפוש זוג שסכומו 7נבדוק אילו שני ערכים מתוך הרשימה מצטרפים ל-. הערך הגדול ביותר ברשימה הוא , ולכן הזר - שבו ארבעה ורדים - חייב להשתתף בזוג, ומולו נדרש זר שיש בו ורדים. הזר היחיד שבו ורדים הוא .
אימותאכן , וזהו הזוג היחיד האפשרי: כל זוג אחר מתוך הרשימה נותן סכום קטן מ-. מבין ארבע התשובות המוצעות מופיע רק הזר .
שימו לבהזר אינו מופיע בין התשובות אף שגם הוא נקנה. השאלה מבקשת "אחד הזרים", ולכן די בכך שאחד משני הזרים שנקנו מופיע בין התשובות המוצעות.
השאלה: ביום כלשהו קנה עומר זר בחנות. ידוע כי הנקודה המייצגת את הזר שקנה עומר נמצאת על היקף המשולש (הקו המודגש בסרטוט המוקטן שלפניכם). כמה סוגי פרחים יש בזר שקנה עומר?
פיתרון:
מה מייצגת כל צלע של המשולשכל אחת משלוש הצלעות מחברת שני קדקודים, וכל קדקוד מייצג זר שכולו מסוג אחד. הצלע הימנית, למשל, מחברת את קדקוד הוורדים עם קדקוד החרציות, ולכן כל זר שעליה מורכב מוורדים ומחרציות בלבד - ואין בו כלניות כלל. באותו אופן, על כל צלע אחד משלושת סוגי הפרחים חסר לגמרי.
כמה סוגים יש בזר שעל צלעאם הנקודה נמצאת על צלע אך אינה קדקוד, אזי אחד הסוגים חסר ושני הסוגים האחרים מופיעים בזר. כלומר יש בו בדיוק שני סוגי פרחים.
כמה סוגים יש בזר שבקדקודשלושת הקדקודים שייכים אף הם להיקף המשולש. בקדקוד נפגשות שתי צלעות, ולכן שני סוגי פרחים חסרים בו: זר כזה מורכב מ- פרחים מסוג אחד בלבד.
צירוף שתי האפשרויותהנתון היחיד הוא שהנקודה נמצאת על ההיקף, ואין לדעת אם היא קדקוד או לא. לכן מספר סוגי הפרחים בזר הוא אחד (אם מדובר בקדקוד) או שניים (בכל נקודה אחרת שעל ההיקף).
שימו לבשלושה סוגי פרחים יופיעו בזר רק אם הנקודה נמצאת בתוך המשולש ולא על היקפו - ולכן תשובות (3) ו-(4) נשללות. תשובה (1) נשללת משום שהיא מתעלמת מן הנקודות שעל הצלעות שאינן קדקודים.