|
ریاضی دهم صفحه 105 - تمرین 4
۴) یک شمع ۲۰ سانتیمتر ارتفاع دارد و در هر ساعت ۴ سانتیمتر آن میسوزد. پس از چند ساعت شمع خاموش خواهد شد؟ جدولی تنظیم کنید و در ساعات مختلف ارتفاع شمع را محاسبه کنید.
نمودار این تابع را رسم کنید.
چرا این تابع، یک تابع خطی است؟
پاسخ تشریحی و گام به گام ریاضی دهم صفحه 105 - تمرین 4
بیایید این مسئله فیزیکی را به زبان ریاضی مدلسازی کنیم:
**۱. محاسبه زمان خاموشی:** چون ارتفاع ۲۰ است و در هر ساعت ۴ واحد کم میشود، پس $20 \div 4 = 5$ ساعت طول میکشد تا شمع تمام شود.
**۲. تشکیل جدول و ضابطه:** اگر $x$ زمان و $y$ ارتفاع باشد، رابطه به صورت $y = 20 - 4x$ است.
* در ساعت $x=0$: ارتفاع ۲۰ است.
* در ساعت $x=1$: ارتفاع ۱۶ است.
* در ساعت $x=5$: ارتفاع ۰ است.
**۳. نمودار:** نمودار یک **پارهخط** در ناحیه اول است که نقطه $(0, 20)$ را به $(5, 0)$ وصل میکند.
**۴. چرا خطی است؟** زیرا تغییرات ارتفاع نسبت به زمان **ثابت** است (نرخ تغییر ثابت) و ضابطه آن به فرم کلی $y = ax + b$ میباشد.
ریاضی دهم صفحه 105 - تمرین 5
۵) آیا خط $x = 2$ را میتوان به عنوان یک تابع در نظر گرفت؟ چرا؟ خط $y = 5$ را چطور؟ چرا؟ در حالت کلی چه موقع یک خط را میتوان یک تابع نیز در نظر گرفت؟
پاسخ تشریحی و گام به گام ریاضی دهم صفحه 105 - تمرین 5
این یک سوال کلیدی برای درک مفهوم آزمون خط عمودی است:
* **خط $x = 2$:** **تابع نیست**. زیرا این یک خط کاملاً عمودی است. برای ورودی $x=2$، بیشمار خروجی (تمام مقادیر $y$) وجود دارد. این رابطه شرط «یک خروجی برای هر ورودی» را نقض میکند.
* **خط $y = 5$:** **تابع است**. این یک خط افقی است. برای هر ورودی $x$، فقط یک خروجی (همیشه عدد ۵) داریم. این یک تابع ثابت است.
* **نتیجه کلی:** در دستگاه مختصات، هر خطی که **عمودی نباشد**، نمایشدهنده یک تابع است. به عبارت دیگر، خطوطی که دارای شیب (تعریف شده) هستند، تابع میباشند.
ریاضی دهم صفحه 105 - تمرین 6
۶) نمایش جبری سه تابع خطی را بنویسید که دامنهی آن بازه $[-3, 5]$ باشد. چه تعداد از این گونه توابع وجود دارند؟
پاسخ تشریحی و گام به گام ریاضی دهم صفحه 105 - تمرین 6
وقتی دامنه مشخص است، ما میتوانیم بیشمار ضابطه خطی متفاوت بنویسیم. تنها کافی است فرم $f(x) = ax + b$ را رعایت کنیم.
**سه مثال:**
۱. $f(x) = x + 1, \quad x \in [-3, 5]$
۲. $g(x) = -2x, \quad x \in [-3, 5]$
۳. $h(x) = 4, \quad x \in [-3, 5]$
**تعداد توابع:** **بیشمار** تابع با این دامنه وجود دارد؛ چون میتوانیم مقادیر $a$ (شیب) و $b$ (عرض از مبدأ) را به دلخواه از بین تمام اعداد حقیقی انتخاب کنیم.
ریاضی دهم صفحه 105 - تمرین 7
۷) نمایش جبری تابع زیر را که نمودار آن ارائه شده است، به دست آورید.
از بین نمایشهای مختلفی که برای این تابع میدانید، کدامیک مناسبتر است؟
(تصویر یک خط راست را نشان میدهد که از نقاطی مانند $(0, 1)$ و $(2, 2)$ عبور میکند.)
پاسخ تشریحی و گام به گام ریاضی دهم صفحه 105 - تمرین 7
برای پیدا کردن ضابطه از روی نمودار، دو نقطه مشخص را انتخاب میکنیم. با توجه به تصویر، خط از نقاط $(0, 1)$ و $(2, 2)$ میگذرد.
**گام ۱: محاسبه شیب ($a$):**
$$a = \frac{y_2 - y_1}{x_2 - x_1} = \frac{2 - 1}{2 - 0} = \frac{1}{2}$$
**گام ۲: عرض از مبدأ ($b$):**
چون خط در نقطه ۱ محور $y$ را قطع کرده است، پس $b = 1$.
**گام ۳: ضابطه نهایی:**
$$y = \frac{1}{2}x + 1$$
**مناسبترین نمایش:** در اینجا **نمایش جبری (معادله)** و **نمودار مختصاتی** بهترین گزینهها هستند؛ زیرا دامنه اعداد حقیقی است و نمیتوان تمام نقاط را در جدول یا زوج مرتب لیست کرد.
ریاضی دهم صفحه 105 - تمرین 8
۸) جدول زیر دمای سنگها را در عمقهای متفاوت زیر سطح زمین نشان میدهد.
(جدول شامل عمق ۱ تا ۶ کیلومتر و دماهای ۵۵ تا ۲۳۰ درجه سانتیگراد است.)
الف) توضیح دهید که چرا این جدول یک تابع را به دست میدهد. نمودار آن را رسم کنید.
ب) معادلهای برای این تابع به دست آورید.
پ) دمای یک سنگ را که در عمق ۱۰ کیلومتری زیرزمین است، بیابید.
پاسخ تشریحی و گام به گام ریاضی دهم صفحه 105 - تمرین 8
بیایید رابطهی بین عمق زمین و حرارت را تحلیل کنیم:
**الف) چرا تابع است؟** چون به هر عمق مشخص، دقیقاً یک دمای واحد نسبت داده شده است.
**ب) پیدا کردن معادله:**
اختلاف دماها را چک میکنیم: $90-55=35$ و $125-90=35$. چون تغییرات ثابت است، تابع خطی با شیب $a=35$ داریم.
با استفاده از نقطه $(1, 55)$:
$55 = 35(1) + b \Rightarrow b = 20$
**معادله:** $T = 35d + 20$ (که $T$ دما و $d$ عمق است).
**پ) دمای در عمق ۱۰ کیلومتری:**
کافی است $d=10$ را در معادله قرار دهیم:
$T = 35(10) + 20 = 350 + 20 = 370$ درجه سانتیگراد.