عنوان فعالیت: کار در کلاس تعیین عمق زمین (تابع خطی) ریاضی دهم انسانی
جدول زیر رابطه بین عمق و دمای سنگها را در زیر زمین نشان میدهد. $\mathbf{x}$ معرف عمق (بر حسب کیلومتر) و $\mathbf{y}$ معرف دما (بر حسب سانتیگراد) است.
| $\mathbf{x}$ | $\mathbf{2}$ | $\mathbf{4}$ |
| :---: | :---: |
| $\mathbf{y}$ | $\mathbf{75}$ | $\mathbf{185}$ |
اگر دمای سنگها تابع خطی بر حسب عمق باشد، ابتدا جدول زیر را کامل کنید و به کمک آن تابع $\mathbf{y = f(x) = mx + h}$ را مشخص نموده، سپس تعیین کنید در چه عمقی دما به $\mathbf{440}$ درجه سانتیگراد میرسد؟
| $\mathbf{m = \frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1}}$: شیب خط | $\mathbf{y = f(x) = mx + h}$: معادله خط یا ضابطهی تابع | $\mathbf{f(1)}$ | $\mathbf{f(2)}$ |
| :---: | :---: | :---: | :---: |
| $\mathbf{\dots}$ | $\mathbf{\dots}$ | $\mathbf{\dots}$ | $\mathbf{\dots}$ |
پاسخ تشریحی و گام به گام کار در کلاس تعیین عمق زمین (تابع خطی) صفحه 59 ریاضی دهم انسانی
سلام به دانشآموزان!
این یک مسئلهی فیزیکی-ریاضی است که نشان میدهد چگونه دما با عمق ($\mathbf{x}$) به صورت یک **تابع خطی** تغییر میکند. ما باید ضابطهی تابع ($athbf{y = mx + h}$) را پیدا کنیم و سپس از آن برای پیشبینی استفاده کنیم.
### گام ۱: محاسبه شیب خط ($athbf{m}$)
نقاط داده شده: $\mathbf{(x_1, y_1) = (2, 75)}$ و $\mathbf{(x_2, y_2) = (4, 185)}$.
$$\mathbf{m = \frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1} = \frac{185 - 75}{4 - 2} = \frac{110}{2} = 55}$$
**تفسیر شیب:** به ازای هر $\mathbf{1}$ کیلومتر عمق بیشتر، دما $\mathbf{55}$ درجه سانتیگراد افزایش مییابد.
| $\mathbf{m = \frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1}}$: شیب خط | $\mathbf{\frac{185 - 75}{4 - 2} = 55}$ |
| :---: | :---: |
### گام ۲: یافتن ضابطه تابع ($athbf{f(x)}$)
از فرمول $\mathbf{y - y_1 = m(x - x_1)}$ استفاده میکنیم. شیب $\mathbf{m = 55}$ و نقطه $\mathbf{(2, 75)}$:
$$\mathbf{y - 75 = 55(x - 2)}$$
$$\mathbf{y - 75 = 55x - 110}$$
$$\mathbf{y = 55x - 110 + 75}$$
$$\mathbf{y = 55x - 35}$$
**ضابطه تابع:** $\mathbf{f(x) = 55x - 35}$
| $\mathbf{y = f(x) = mx + h}$: معادله خط یا ضابطهی تابع | $\mathbf{f(x) = 55x - 35}$ |
| :---: | :---: |
### گام ۳: محاسبه $\mathbf{f(1)}$ و $\mathbf{f(2)}$
1. **محاسبه $\mathbf{f(1)}$:** (دما در عمق ۱ کیلومتر)
$$\mathbf{f(1) = 55(1) - 35 = 55 - 35 = 20}$$
2. **محاسبه $\mathbf{f(2)}$:** (دما در عمق ۲ کیلومتر)
$$\mathbf{f(2) = 55(2) - 35 = 110 - 35 = 75}$$ (که با نقطه اول داده شده، سازگار است.)
| $\mathbf{f(1)}$ | $\mathbf{f(2)}$ |
| :---: | :---: |
| $\mathbf{20}$ | $\mathbf{75}$ |
### گام ۴: تعیین عمق برای دمای $\mathbf{440}$ درجه
در این مرحله، $\mathbf{y}$ (دما) برابر $\mathbf{440}$ است و $\mathbf{x}$ (عمق) مجهول است. از ضابطهی تابع استفاده میکنیم:
$$\mathbf{f(x) = 440}$$
$$\mathbf{55x - 35 = 440}$$
$$\mathbf{55x = 440 + 35}$$
$$\mathbf{55x = 475}$$
$$\mathbf{x = \frac{475}{55}}$$
**سادهسازی:** دو طرف بر $\mathbf{5}$ ساده میشوند:
$$\mathbf{x = \frac{95}{11} \approx 8.636}$$
**پاسخ نهایی:** دما در عمق **$\mathbf{\frac{95}{11}}$ کیلومتر** (یا تقریباً $\mathbf{8.64}$ کیلومتر) به $\mathbf{440}$ درجه سانتیگراد میرسد. این عدد نشان میدهد که برای رسیدن به دمای بسیار بالا، باید به عمق زیادی از زمین حفاری کنیم.