פרק חי · מתמטיקה לתיכון

הפרבולה — הצורה שנוצרת כשמשהו עולה ויורד

פרק אחד, שמונה איורים, ואף לא אחד מהם קפוא. כל דבר שמופיע כאן אפשר לגרור, ומה שנגרר משנה גם את הגרף וגם את הנוסחה באותו רגע. לכיתות י׳–י״ב.

גרור כל נקודה מסומנת. במקלדת: Tab ואז חיצים.
1

כדור שנזרק מצייר פרבולהלפני שיש נוסחה — יש תופעה

אתה זורק כדור. הוא עולה, מאט, עוצר לרגע, ויורד. המסלול שהוא מצייר באוויר הוא פרבולה — וזה לא דימוי, זו בדיוק אותה צורה שתפגוש בבגרות. גרור את קצה החץ: הכיוון שלו הוא הזווית שבה זרקת, האורך שלו הוא העוצמה. הנוסחה שמתחת לגרף היא המסלול שיצא לך עכשיו.

עוצמת הזריקה, מ׳/שנ׳18.0
זווית, מעלות48
גובה מרבי, מ׳9.1
מרחק נחיתה, מ׳32.9
המסלול שיצא לך, כמשוואה

הנקודה בצבע הענבר היא השיא, הכהה היא הנחיתה. שים לב: כשהזווית עולה מעל 45° הכדור עף גבוה יותר אבל פחות רחוק.

2

המקדם שמחליט כמה הפרבולה צרה‎y = ax²‎ — המשפחה כולה

כל פרבולה בעולם היא גרסה מתוחה, כווצת או הפוכה של אותה צורה אחת: y = x². המספר שמכפיל אותה, a, הוא היחיד שמחליט. גרור את הנקודה מעלה ומטה, או הזז את הסרגל. שים לב מה קורה כש-a מתקרב לאפס, ומה קורה כשהוא חוצה אותו.

‎a1.00
הגובה ב-x = 24.00
רוחב הפרבולה בגובה 12.00
כיווןנפתחת כלפי מעלה
מה שאתה רואה עכשיו

הקו הכהה מודד את רוחב הפרבולה בגובה 1. זה מה ש-a באמת עושה: ככל שהוא גדול יותר, הפרבולה צרה יותר. הקו המקווקו החיוור הוא תמיד y = x², לצורך השוואה.

3

לוקחים את הפרבולה ומזיזים אותהגוררים את הקודקוד — הנוסחה כותבת את עצמה

עכשיו תפוס את הנקודה הכי נמוכה של הפרבולה — הקודקוד — וגרור אותה לאן שתרצה. הצורה לא משתנית בכלל; רק המקום. המספרים p ו-q בביטוי הם בדיוק הקואורדינטות של הנקודה שאתה מחזיק. זו הסיבה שצורת הקודקוד נוחה: היא אומרת לך איפה הפרבולה יושבת בלי שום חישוב.

‎p — הזזה אופקית2.00
‎q — הזזה אנכית−1.40
צורת הקודקוד — מה שאתה מחזיק ביד
אותה פרבולה, פתוחה

שתי השורות למעלה תמיד מתארות את אותה עקומה. השנייה היא מה שיופיע בתרגיל; הראשונה היא מה שאתה רואה.

4

איפה הפרבולה חוצה את הקוהדיסקרימיננטה כתופעה, לא כנוסחה

גרור את הפרבולה מעלה ומטה, ותסתכל על שתי הנקודות הכהות. הן מתקרבות זו לזו, נוגעות לרגע, ואז נעלמות. המספר D שמתחת סופר בדיוק את זה: כשהוא חיובי יש שתי נקודות, כשהוא אפס יש אחת, וכשהוא שלילי אין. אתה לא צריך לזכור את זה — אתה רואה את זה קורה.

גובה הקודקוד q−1.80
‎D3.60
מספר הפתרונות2
הפתרונות−0.70 , 3.10
המשוואה שלפניך
והחישוב שרץ תוך כדי הגרירה

הגרירה נדבקת לרגע שבו D = 0 — כדי שתספיק לראות אותו.

5

שני ביטויים, פרבולה אחתהמתג מחליף כתיב — הגרף לא זז

אותה עקומה בדיוק נכתבת בשתי דרכים. לחץ על המתג וראה: הכתב משתנה, הגרף לא זז אפילו פיקסל. זה כל הסיפור של "השלמה לריבוע" — לא הפכנו פונקציה לפונקציה אחרת, רק כתבנו אותה בצורה שמראה את הקודקוד. הנקודה האדומה בודקת את זה בשבילך: שני הביטויים נותנים בה את אותו מספר.

צורה כללית
צורת קודקוד
‎p1.60
‎q−1.88
שני הביטויים ב-x = 2.40

6

השיפוע בנקודה אחתהמיתר מתקצר — והופך למשיק מול העיניים

הקו המקווקו הכהה נוגע בפרבולה בשתי נקודות. עכשיו קצר את המרחק ביניהן עם הסרגל, ותראה את שתי הנקודות מתאחדות והקו מתייצב. המספר שהוא מתקרב אליו הוא בדיוק 2ax + b — וזו הנגזרת, לפני שקראת לה בשם. גרור את הנקודה בצבע הענבר לאורך העקומה כדי לראות איך השיפוע משתנה ממקום למקום.

מיקום הנקודה x−1.80
שיפוע המיתר
שיפוע המשיק
ההפרש ביניהם
הפונקציה
שיפוע המשיק, מחושב ישירות

משוך את הסרגל עד הסוף שמאלה: ההפרש בין שני המספרים שואף לאפס. זה כל הרעיון של גבול, ואפשר לראות אותו קורה.

7

גדר באורך קבוע סביב חלקהבעיית קיצון מהחיים — והפרבולה שצצה ממנה

יש לך 40 מטר גדר, ואתה רוצה לגדר חלקה מלבנית גדולה ככל האפשר. גרור את הצלע הימנית: המלבן משתנה, והנקודה בגרף שמשמאל מטפסת. הגרף הזה — שטח כפונקציה של רוחב — הוא בעצמו פרבולה, וזו הסיבה שיש מקסימום אחד ולא שניים. כשתגיע אליו, הוא יסמן את עצמו.

רוחב, מ׳6.0
אורך, מ׳14.0
שטח, מ״ר84.0
הכי גדול שהגעת אליו84.0
השטח כפונקציה של הרוחב
8

עכשיו אתהתרגיל חדש בכל לחיצה — התשובה נבדקת על הגרף

לפניך פרבולה ומשוואה, בלי שום סימון. גרור את הנקודה בצבע הענבר למקום שבו אתה חושב שנמצא הקודקוד, ואת שתי הכהות למקומות שבהם העקומה חוצה את הציר — ואז בדוק. לא נגמר לך תרגילים: כל לחיצה על "תרגיל חדש" מייצרת אחד אחר.

מצא את הקודקוד ואת נקודות החיתוך
התשובה שלך לקודקוד
התשובה שלך לחיתוכים
בדיקה עצמית של הפרק—עברו