הוכחת משפט פיתגורס ההפוך - אם במשולש סכום ריבועי שתי צלעות שווה לריבוע צלע שלישית אזי הזוית בין שתי הצלעות ישרה

משולש ABC
משולש ABC

נתון

משולש ABC שבו סכום ריבועי שתי צלעות (AC = b , BC = a) שווה לריבוע צלע שלישית, כלומר:
AC2 + BC2 = AB2
 
או  a2 + b2 = c2

צריך להוכיח:    C = 900

הוכחה:


השיטה: נבנה משולש DEF ישר זוית שניצביו שווים לצלעות a, b ונוכיח שמשולש DEF חופף למשולש ABC.

בניית עזר: בונים משולש ישר זוית DEF שבו DF = AC = b ,  BC = EF = a ,
בניית עזר - משולש ישר זוית שניצביו שווים לשתי צלעות המשולש ABC
בניית עזר - משולש ישר זוית שניצביו שווים לשתי צלעות במשולש ABC

 נוכיח שמשולשים DEF ו- ABC חופפים.

1:  b= AC = DF - נתון מבניית עזר
2: a =  BC = EF - נתון מבניית העזר


3:  DF2 + EF2 = DE2 - נובע ממשפט פיתגורס במשולש DEF
 4:  DF2 + EF2 = AC2 + BC2 נובע מ- 1,2
5:  AC2 + BC2 = AB - נתון
 6:  DE2 = AB2  - נובע מ- 3,4,5

7: AB = DE - נובע מ - 6

8: משולשים ABC, DEF חופפים - נובע מ- 1,2,7 לפי צ.צ.צ

מהחפיפה נובע: 
אך נתון מבניית עזר ש:  F = 900

לכן  C = 900

מ.ש.ל

משוואה דיפרנציאלית - דוגמא לפתרון בעיית תערובת

משוואות דיפרנציאליות משמשות פעמים רבות לפתרון בעיות באמצעות מודל מתמטי, להלן דוגמא.

המיכל בתמונה מכיל בתחילה 1000 ליטר מים שבהם מומסים 100 גרם מלח.
לתוך המיכל נכנסים 10 ליטר מים לדקה שבהם מומסים 5 גרם מלח לליטר. התערובת במיכל אחידה.
מתוך המיכל יוצאים 10 ליטר מים לדקה.
חשב את כמות המלח במיכל כפונקציה של הזמן.
מיכל
מיכל
פתרון:

נסמן ב-    את כמות המלח במיכל כפונקציה של הזמן.

'y הוא קצב השתנות כמות המלח ושווה לכמות המלח הנכנסת למיכל פחות כמות המלח שיוצאת ממנו:

כמות המלח שנכנסת למיכל היא 10 ליטר מים לדקה שנכנסים למיכל כפול  5 גרם מלח לליטר כלומר 50 גרם מלח לדקה.
כמות המלח שיוצאת מהמיכל היא הכמות המומסת ב - 10 ליטר מים במיכל כלומר ( 10/1000 *  y )

לכן המודל למשוואה הדיפרנציאלית: 
,תנאי התחלה הוא כמות המלח במיכל בתחילת התהליך :

נפתור את המשוואה הדיפרנציאלית בעזרת הפרדת משתנים.


למציאת קבוע האינטגרציה c נציב את תנאי ההתחלה

ונקבל 


ולכן כמות המלח y במיכל כפונקציה של הזמן:


ניתן לתאר את כמות המלח במיכל בצורה גרפית, כאשר t שואף לאינסוף כמות המיכל תגיע ל - 5000 גרם (1000 ליטר במיכל מוכפל בריכוז המלח בזרם המים שנכנס 5 גרם לליטר)
מלח במיכל - y
מלח במיכל - y
15

משוואה דיפרנציאלית רגילה

משוואה דיפרנציאלית רגילה היא משוואה המכילה נגזרת אחת או יותר של פונקציה לא ידועה בעלת משתנה אחד. הפונקציה מסומנת בצורה לדוגמא   . y בעצמו גם יכול להופיע במשוואה.

דוגמאות למשוואות דיפרנציאליות רגילות:
דוגמאות למשוואות דיפרנציאליות רגילות

'y הוא סימון מקוצר לנגזרת הראשונה של y  לפי x כלומר:


וכן הלאה...

משוואה דיפרנציאלית חלקית

בנוסף למשוואות הדיפרציאליות הרגילות יש משוואות דיפרנציאליות חלקיות.
משוואה דיפרנציאלית חלקית היא משוואה שבה מופיעה פונקציה לא ידועה של מספר משתנים, וגם נגזרות חלקיות של הפונקציה לפי משתנה זה או אחר. דוגמא למשוואה דיפרמציאלית חלקית של פונקציה לא ידועה u בעלת שני משתנים היא:


המעלה של משוואה דיפרנציאלית:
המעלה של משוואה דיפרנציאלית היא הדרגה של הנגזרת הגבוהה ביותר של הפונקציה במשוואה.

דוגמאות למשוואות דיפרנציאליות רגילות מהמעלה הראשונה:  


פתרון משוואות דיפרנציאליות רגילות בעזרת הפרדת משתנים - דוגמאות

משוואות דיפרנציאליות רגילות רבות ניתנות לפישוט לצורה:


נפתח ונקבל



שיטת פתרון זאת נקראת הפרדת משתנים.


דוגמא 1


פתור את המשוואה הדיפרנציאלית הרגילה:



פתרון





דוגמא 2 - משוואה דיפרנציאלית רגילה עם תנאי התחלה
פתור את המשוואה הדיפרנציאלית עם תנאי התחלה


פתרון:


נציב תנאי התחלה ונקבל: