פתרון שאלה מספר 4 - בגרות 4 יחידות מתמטיקה חורף 2022 - גיאומטריה, מעגל ומשיק ודמיון משולשים

מבחן בגרות מתמטיקה 4 יחידות חורף 2022 - שאלון ראשון


שאלה מספר 4


בסרטוט שלפניך מתואר מעגל שמרכזו בנקודה  O.

AB הוא קוטר במעגל.

מעגל O קוטר AB

דרך הנקודה C שעל המעגל, העבירו משיק למעגל.

מן הנקודה B העבירו אנך למשיק, החותך אותו בנקודה  M, ;כמתואר בסרטוט.

א. הוכח:

ב. הוכח:

דרך מרכז המעגל, O , העבירו ישר מקביל ל־ BC.

ישר זה חותך את AC בנקודה E.

נתון: שטח המשולש ABC גדול פי 3.24 משטח המשולש CBM ,

OE = 5.  

ג. מצא את AB.


 פתרון שאלה מספר 5

 

א.  הוכח זווית BAC = זווית BCM

השיטה : משולשים BCA CMB ישרי זווית והזוויות בהן שוות מאחר וזווית (חדה) BCM שווה לזווית BAC (זווית היקפית במעגל שווה לזווית בין משיק למיתר עליה היא נשענת).

 נתבונן במשולשים CMB BCA.

1.משולש BCM ישר זווית - זווית BMC ישרה , נתון.

2.משולש BCA ישר זווית - זווית BCA נשענת על קוטר AB (נתון) ולכן ישרה.

3. זווית BAC = זווית BCM - זווית היקפית (BAC) במעגל (O) שווה לזווית בין משיק (CM , נתון) למיתר עליה היא נשענת (BC).

4. זווית CBA = זווית MBC  - נובע מ- 1,2,3 (משלימות ל 90 מעלות במשולשים BCA CMB).

 

 ב. הוכח :  BC*BC = AB*BM

5. מ- 1,2,3,4 נובע כי משולשים CMB, BCA דומים - משולשים ישרי זווית שזוויותיהן החדות שוות.

6. מהדמיון נובע:  BM/BC = BC/AB ולכן BC*BC = AB*BM 


 ג. מצא את AB

 נוכיח כי OE (נתון שווה 5) קטע אמצעים במשולש ABC ןלכן שווה למחצית BC , לכן BC = 10. מאחר ומשולשים CMB, BCA דומים, ויחס השטחים שלהם הוא 3.24 אזי יחס צלעותיהם הוא שורש 3.24 כלומר 8. 

מכאן נסיק שהיחס בין צלע AB ל- BC הוא 1.8 ולכן אורך צלע AB הוא 18.

 

 

דרך מרכז המעגל, O , נעביר ישר מקביל ל־ BC, על פי השאלה. ישר זה חותך את AC בנקודה E.

מעגל O עם OE

7. OE||BC - נתון

8. AO = BO - נתון , רדיוסים על הקוטר AB

9. OE קטע אמצעים במשולש ABC - נובע מ- 7,8 , על פי משפט הפוך קטע אמצעים.

10. BC = 2OE = 10  - קטע אמצעים OE במשולש ABC שווה למחצית הצלע BC אליה הוא מקביל.

11. משולשים CBM, ABC דומים - הוכח ב- 5

12. שטח המשולש ABC גדול פי 3.24 משטח המשולש CBM 

13. היחס בין צלע AB (במשולש ABC) ל- BC (במשולש CBM) הוא 1.8 - נובע מ- 11, 12 , יחס צלעות במשולשים דומים הוא שורש יחס השטחים.

14. AB = 18 נובע מ- 10, 13

מ.ש.ל
 

פתרון שאלה מספר 2 - בגרות 4 יחידות מתמטיקה חורף 2022 - גיאומטריה אנליטית, מעגל, משיק ומשולש

מבחן בגרות מתמטיקה 4 יחידות חורף 2022 - שאלון ראשון


שאלה מספר 2

הנקודה M היא מרכז המעגל שמשוואתו     .

הישר y=2x חותך את המעגל בנקודות A ו־ B , כמתואר בסרטוט שלפניך.

מעגל M , הישר y=2x חותך את המעגל בנקודות A ו־ B.

א. מצא את שיעורי הנקודות A ו־  B.

הישר AM חותך את ציר ה־ x בנקודה D (ראה סרטוט).

ב. מצא את שיעורי הנקודה D.

ג. הוכח כי BM מאונך ל־  DM.

ד. האם הישר DB משיק למעגל? נמק.

ה. חשב את שטח המשולש ABD.

 

 פתרון שאלה 2


א. שיעורי הנקודות A ו - B.

הנקודות A, B הן נקודות חיתוך של מעגל M והישר y = 2x. לכן הנקודות A, B הן פתרון המשוואות המעגל M והישר y = 2x.

נפתור:

נציב y = 2x במשוואת המעגל ונפתור:

 

קיבלנו משוואה ריבועית, נפתור:

מאחר ו- y=2x , נציב ונקבל: y1 = 6 , y2 = 2 .

לכן שיעור הנקודה A הוא: (2, 1)

שיעור הנקודה B הוא: (6, 3)

 

ב. שיעורי הנקודה D.

הנקודה D היא נקודת חיתוך הישר העובר דרך הנקודות M, A עם ציר x.

שיעור הנקודה A חושב בסעיף א : (2, 1)

ע"פ משוואת המעגל M : שיעור הנקודה M הוא: (3 , 4)


לכן משוואת הישר העובר דרך הנקודות A, M : 

 

משוואת הישר העובר דרך הנקודות M, A היא  3y = x+5.

נקודת חיתוך D של ישר זה עם ציר x היא כאשר  y=0 כלומר:

x + 5 = 0

x = -5

שיעור נקודה D הוא (0 , 5-).

 

 

ג. הוכח כי BM מאונך ל־  DM.

 נחשב שיפוע כל אחד מהקטעים BM, DM, ונבדוק אם הם מקיימים את יחס המאונכות, כלומר מכפלת השיפועים שווה 1-.

נשתמש בנוסחה למציאת שיפוע m של ישר העובר דרך שתי נקודות

השיפוע m נתון בנוסחה: 


שיפוע BM 

שיעור הנקודה B הוא: (6, 3).  חושב בסעיף א.

שיעור M מרכז המעגל שמשוואתו    נובע מידית מהמשוואה.

שיעור הנקודה M הוא  (3 , 4).

 שיפוע BM  הוא :  (3-4)/6-3) = 3-

 

שיפוע DM 

שיעור הנקודה M הוא  (3 , 4).  חושב בסעיף ג.

שיעור נקודה D הוא (0 , 5-). חושב בסעיף ב.

שיפוע DM הוא:   (4+5)/(3-0) = 1/3


שיפועי הקטעים DM, BM מקיימים את יחס המאונכות הואיל ומכפלתם היא 1- = (3-)*1/3

לכן הקטעים DM, BM מאונכים.


ד. האם הישר DB משיק למעגל? נמק.

נשתמש במשפט מאונכות הרדיוס למשיק למעגל בנקודת ההשקה ונבדוק האם הישר DB מאונך לרדיוס MB בנקודת מפגש על המעגל. בדיקת המאונכות תעשה על ידי בדיקת יחס השיפועים. כלומר אם מכפלת שיפוע הישר DB ברדיוס MB שווה 1- אזי DB מאונך לרדיוס MB ולכן DB משיק למעגל.

שיעורי הנקודות M, B , D.

שיעור הנקודה M הוא  (3 , 4). חושב בסעיף ג.

שיעור הנקודה B הוא: (6, 3).  חושב בסעיף א.

שיעור נקודה D הוא (0 , 5-). חושב בסעיף ב.4

חישוב שיפועי  BD, DM:

 שיפוע BM : 

(4-3) / (3-6) = 3-

 שיפוע DB:

(3+5)/(6-0) = 3/4

מכפלת שיפועי BM, DB:

(3-) * (3/4) = 4 / 9- = 2.25- שונה מ- 1-, לכן DB, BM אינם מאונכים והישר DB אינו משיק למעגל M.


ה. שטח המשולש ABD

 למציאת שטח משולש ABD, נבנה בניות עזר את הקטעים BM, AD.

מציאת שטח משולש ABD
נחשב את שטח המשולש ABD כהפרש שטחי המשולשים MBD, ABM. נוכל להעזר בתכונה שהם משולשים ישרי זוית כפי שהוכחנו בסעיף ג שקטע BM מאונך ל DM.

שטח משולש ABM:

משולש ABM הוא ישר זוית (זוית M) כפי שהוכח בסעיף ג.

ניצבי המשולש ABM הם רדיוסים של המעגל M. והם מאונכים בנקודה M.

אורך הניצבים AM, BM הוא . על פי נוסחת משוואת המעגל:

לכן שטח המשולש ABM הוא AM*BM/2 = 10/2 = 5


 שטח משולש BDM

נמצא את אורכו של MD. שיעור נקודה D הוא (0 , 5- ) , ושיעור נקודה M הוא: (3 , 4) . 

על פי נוסחת מרחק בין שתי נקודות במערכת צירים, המרחק d בין הנקודות M, D:

 אורך DM הוא:

 אורך BM הוא רדיוס המעגל שווה .

לכן שטח משולש 

 משולש BDM הוא ישר זווית מאחר וזווית M ישרה (הוכח סעיף ג).

לכן שטח S משולש BDM:

 

 שטח משולש ABD הוא הפרש שטחי המשולשים MBD, ABM. לכן שטחו: 15-5 = 10

 שטח משולש ABD הוא 10.