فعالیت ۱ صفحه ۳۴ ریاضی و آمار یازدهم انسانی
به کمک نمودار پلکانی رسم شده برای محاسبه هزینه برق مصرفی یک خانه:
۱. هزینه $\text{kwh} \ 100$ اول چگونه محاسبه میشود؟ آیا میتوانیم مساحتی را در نمودار داده شده، مشخص کنیم که این هزینه را تعیین کند؟
پاسخ تشریحی و گام به گام فعالیت ۱ صفحه 35 ریاضی و آمار یازدهم انسانی
دانشآموزان عزیز! این فعالیت یک کاربرد بسیار جذاب از **توابع پلکانی** برای محاسبهٔ **هزینهٔ آب، برق و گاز** است که در زندگی واقعی با آن سروکار داریم. در این نمودار:
* **محور $\text{x}$:** میزان مصرف برق ($\text{kwh}$)
* **محور $\text{y}$:** هزینهٔ هر $\text{kwh}$ (تعرفه) بر حسب ریال/تومان
### ۱. محاسبه هزینه ۱۰۰ $\text{kwh}$ اول
1. **تعیین بازه:** $\mathbf{100 \text{ kwh}}$ اول مصرف در بازهٔ $\mathbf{0 < \text{x} \le 100}$ (شروع نمودار) قرار دارد.
2. **تعیین تعرفه (قیمت):** در این بازه، ارتفاع نمودار (مقدار $\text{y}$) ثابت است و برابر با $\mathbf{450}$ است (واحد پول).
3. **محاسبه هزینه:** هزینه برابر است با: $\text{مصرف} \times \text{تعرفه (قیمت)}$
$$\text{هزینه} = 100 \times 450 = 45,000 \quad (\text{واحد پول})$$
### ۲. تعیین هزینه با مساحت
بله، میتوانیم مساحتی را مشخص کنیم که این هزینه را تعیین کند.
* **مسافت** در محور $\text{x}$ (طول مستطیل) $\to \mathbf{100}$ (مصرف)
* **ارتفاع** در محور $\text{y}$ (عرض مستطیل) $\to \mathbf{450}$ (تعرفه)
* **مساحت مستطیل:** $\text{طول} \times \text{عرض} = 100 \times 450 = 45,000$
این مساحت دقیقاً برابر با **هزینه** است.
**مسئولیت مساحت:** مساحت مستطیل واقع در بازهٔ $\mathbf{[0, 100]}$ و ارتفاع $\mathbf{450}$، هزینهٔ $\mathbf{100}$ کیلووات ساعت اول را نشان میدهد.
فعالیت ۲ صفحه ۳۴ ریاضی و آمار یازدهم انسانی
۲. مساحت قسمت هاشور خورده زیر بیانگر چه مفهومی است؟
تصویر: نمودار پلکانی که قسمت هاشور خورده آن، مستطیل واقع در بازه $\text{x}$ از $\mathbf{100}$ تا $\mathbf{200}$ با ارتفاع $\mathbf{525}$ است.
پاسخ تشریحی و گام به گام فعالیت ۲ صفحه 35 ریاضی و آمار یازدهم انسانی
در ادامهٔ فعالیت قبل، مساحت زیر نمودار پلکانی در هر بازه نشاندهندهٔ **هزینه** مربوط به مصرف در آن بازه است.
### تحلیل قسمت هاشور خورده
* **طول مستطیل (محور $\text{x}$):** این طول نشاندهندهٔ میزان مصرف در این بازه است. از $\text{x}=100$ تا $\text{x}=200$، پس میزان مصرف $\mathbf{200 - 100 = 100 \text{ kwh}}$ است.
* **عرض مستطیل (محور $\text{y}$):** این ارتفاع نشاندهندهٔ قیمت یا تعرفهٔ برق در این بازه است، که برابر با $\mathbf{525}$ است.
**محاسبه مساحت:**
$$\text{مساحت} = (200 - 100) \times 525 = 100 \times 525 = 52,500$$
### مفهوم مساحت هاشور خورده
مساحت هاشور خورده بیانگر **هزینه**ای است که بابت $\mathbf{100}$ کیلووات ساعت **دوم** مصرفی (یعنی از $\text{kwh}$ صدم تا دویستم) به قیمت **$\mathbf{525}$** (ریال/تومان) محاسبه شده است.
**نتیجه:** مساحت قسمت هاشور خورده، **هزینهٔ مصرف برق در بازهٔ $\mathbf{100}$ تا $\mathbf{200}$ کیلووات ساعت** است.
فعالیت ۳ صفحه ۳۴ ریاضی و آمار یازدهم انسانی
۳. هزینه کل برق مصرفی این خانه معادل چه مساحتی است؟ این مساحت را هاشور بزنید و مقدار هزینه را مشخص کنید.
تصویر: نمودار پلکانی که شامل سه بخش است:
1. $\mathbf{0 < \text{x} \le 100}$: ارتفاع $\mathbf{450}$
2. $\mathbf{100 < \text{x} \le 200}$: ارتفاع $\mathbf{525}$
3. $\mathbf{200 < \text{x} \le 300}$: ارتفاع $\mathbf{1125}$
پاسخ تشریحی و گام به گام فعالیت ۳ صفحه 35 ریاضی و آمار یازدهم انسانی
### ۱. هزینه کل برق مصرفی معادل چه مساحتی است؟
هزینه کل برق مصرفی در یک دوره (که در اینجا $\mathbf{300 \text{ kwh}}$ است)، معادل **مساحت کل ناحیهٔ زیر نمودار تابع پلکانی** از مبدأ ($\\text{x}=0$) تا نقطهٔ نهایی مصرف ($\\text{x}=300$) است.
* **هاشور زدن:** برای محاسبهٔ هزینه کل، باید **تمام** ناحیهٔ زیر نمودار، از $\mathbf{\text{x}=0}$ تا $\mathbf{\text{x}=300}$ هاشور زده شود. این ناحیه شامل سه مستطیل مجزا است.
### ۲. محاسبه مقدار هزینه کل
باید مساحت هر سه مستطیل را جداگانه محاسبه کرده و با هم جمع کنیم:
**الف) هزینه ۱۰۰ $\text{kwh}$ اول ($athbf{0 < \text{x} \le 100}$):**
$$\text{هزینه}_1 = \text{طول} \times \text{عرض} = 100 \times 450 = 45,000$$
**ب) هزینه ۱۰۰ $\text{kwh}$ دوم ($athbf{100 < \text{x} \le 200}$):**
$$\text{هزینه}_2 = \text{طول} \times \text{عرض} = (200 - 100) imes 525 = 100 imes 525 = 52,500$$
**ج) هزینه ۱۰۰ $\text{kwh}$ سوم ($athbf{200 < \text{x} \le 300}$):**
$$\text{هزینه}_3 = \text{طول} \times \text{عرض} = (300 - 200) imes 1125 = 100 imes 1125 = 112,500$$
**هزینه کل:**
$$\text{هزینه کل} = \text{هزینه}_1 + \text{هزینه}_2 + \text{هزینه}_3$$
$$\text{هزینه کل} = 45,000 + 52,500 + 112,500 = \mathbf{210,000}$$
**نتیجه:**
* **معادل مساحت:** مساحت کل زیر نمودار در بازهٔ $\mathbf{[0, 300]}$
* **مقدار هزینه:** $\mathbf{210,000}$ (واحد پول)