וידאו · הנדסה אנליטית
ה9. הנדסה אנליטת משוואת המעגל
פריט מסוג וידאו עם סיכום ותרגול צמודים.
תוכן הקורס
תוכן הקורס
ניווט לפי נושאים
סיכום שיעור
- השיעור מתמקד בפירוק ובפתרון משוואות מעגלים באמצעות מתמטיקה אנליטית, כאשר הפחתת משוואות מעגלים ושימוש בנוסחאות מאפשרים למצוא נקודות חיתוך ויחסים בין המעגלים.
- להבין איך לפרק משוואת מעגל בשיטה של הפחתה בין משוואות מעגלים
- להכיר את טכניקת הפתיחה והפישוט של ביטויים ריבועיים במשתנים X ו-Y
- ליישם שיטות אלגבריות כדי להגיע למשוואה ליניארית כפונקציה של משתנה אחד ולהציב מחדש
- לפתור משוואות ריבועיות בהקשר גאומטרי למציאת נקודות חיתוך
- הצגת הבעיה והפחתת משוואות המעגלים: השיעור מתחיל בתהליך החיסור בין משוואות מעגליים כדי לפשט את הביטוי ולהוציא את רכיבי X בריבוע ו-Y בריבוע מהמשוואה.
- פישוט המשוואה והצבה מחדש של משתנים: לאחר הפחתת הביטוי מתקבלת משוואה בה יש רק משתנים X ו-Y ומספרים. נעשית בודדת של X כפונקציה של Y ופלישה מחדש למשוואות המקוריות.
תרגול קצר
פתיחת סוגריים במשוואת מעגל
רמת קושי: קל
פתחו את הסוגריים במשוואה (X - 1)^2 - (X - 4)^2 + (Y + 3)^2 - (Y + 12)^2 = 40 - 10 בעזרת הרחבת ריבועים.
רמז: זכרו את נוסחת ריבוע הפרש: (a-b)^2 = a^2 - 2ab + b^2.
פתרון מלא
תשובה סופית: 6X - 18Y = 180
ראשית מחשבים את (X-1)^2 = X^2 - 2X + 1, (X-4)^2 = X^2 - 8X + 16, כך שההפרש הוא (X^2 - 2X +1) - (X^2 - 8X +16) = 6X - 15. פעולה דומה נעשית על אגף Y: (Y+3)^2 = Y^2 + 6Y +9, (Y+12)^2 = Y^2 + 24Y + 144, ההפרש: (Y^2 +6Y +9) - (Y^2 +24Y +144) = -18Y -135. משוואת השיוויון היא: (6X - 15) + (-18Y - 135) = 40 -10, כלומר 6X -18Y -150 = 30, מקבלים 6X - 18Y = 180.
מציאת y ממערכות משוואות מעגל
רמת קושי: בינוני
נתונה המשוואה 6X - 18Y = 180. הבדילו ובודדו את X כפונקציה של Y.
רמז: פתרו את המשוואה עבור X.
פתרון מלא
תשובה סופית: X = 30 + 3Y
6X - 18Y = 180 => 6X = 180 + 18Y => X = 30 + 3Y.
הצבה ומציאת y במשוואה ריבועית
רמת קושי: מאתגר
הציבו את X ממערכת המשוואה X = 30 + 3Y במשוואת המעגל (X-1)^2 + (Y+3)^2 = 4Y ופתרו עבור Y.
רמז: הרחיבו את הביטויים, הביאו למשוואה ריבועית ב-Y ופתרו.
פתרון מלא
תשובה סופית: Y = -9
מניחים X=30+3Y, נציב במשוואה: (30 + 3Y -1)^2 + (Y + 3)^2 = 4Y. פותחים סוגריים: (29 + 3Y)^2 + (Y +3)^2 = 4Y. מחשבים: 841 + 174Y + 9Y^2 + Y^2 + 6Y + 9 = 4Y. מאחדים: 10Y^2 + 180Y + 850 = 4Y => 10Y^2 + 176Y + 850 = 0. פותרים משוואה ריבועית.
דרך הפתרון
פתרון משוואת מעגל עם חיסור מעגלים
שלבים לפירוק המשוואה ומציאת Y
מפת פתרון
- מטרה
למצוא ערך Y המתאים למשוואה
- נתון 1
נתון 1
(X-1)^2-(X-4)^2 + (Y+3)^2-(Y+12)^2 = 40-10 - נתון 2
נתון 2
נוסחת ריבוע הפרש (a-b)^2 = a^2 - 2ab + b^2 - רעיון
הרעיון המרכזי
פתח את הסוגריים, פשט את הביטויים, הצב ובדוק את הפתרונות באמצעות משוואות אלגבריות.
- נוסחה
בודדים את X בקירובית המשוואה X = 30 + 3Y
6X - 18Y = 1806X = 180 + 18YX = 30 + 3Y - משוואה
המשוואה הנתונה היא חיסור בין ריבועים של ביטויים עם X ו-Y
המשוואה הנתונה היא חיסור בין ריבועים של ביטויים עם X ו-Y
- פישוט
חישוב הביטויים המורחבים של X ו-Y למשוואה חדשה
חישוב הביטויים המורחבים של X ו-Y למשוואה חדשה
- תוצאה
מסיימים בתשובה
חיבור וחיסור האיברים והעברתם לאגף אחד של המשוואה
פתרון מפורט
השלבים המקוריים זמינים כאן למי שרוצה להעמיק בחישוב.
פתרון מפורט
השלבים המקוריים זמינים כאן למי שרוצה להעמיק בחישוב.
1זיהוי נתונים
משוואת מעגל חיסור
זיהוי נתונים
משוואת מעגל חיסור
מה עושים
המשוואה הנתונה היא חיסור בין ריבועים של ביטויים עם X ו-Y
למה
שוברים את המשוואה כדי להגיע למשוואה פשוטה יותר
(X-1)^2-(X-4)^2 + (Y+3)^2-(Y+12)^2 = 40-10
2בחירת שיטה
יישום נוסחת ריבוע הפרש
בחירת שיטה
יישום נוסחת ריבוע הפרש
מה עושים
פתח את הסוגריים בעזרת הנוסחה (a-b)^2 = a^2 - 2ab + b^2
למה
כדי לפרק את הביטויים הריבועיים לפונקציות של X ו-Y
היזהר בסימני מינוס והעבר נכון את האיברים.
3בניית משוואה
הרחבת הביטויים למשוואה מפושטת
בניית משוואה
הרחבת הביטויים למשוואה מפושטת
מה עושים
חישוב הביטויים המורחבים של X ו-Y למשוואה חדשה
למה
מעבר ממשוואה מורכבת למשוואה ליניארית פשוטה
(X-1)^2 = X^2 - 2X + 1, (X-4)^2 = X^2 -8X +16, (Y+3)^2 = Y^2 + 6Y + 9, (Y+12)^2 = Y^2 + 24Y +144
השמט את האיברים המשותפים כמו X בריבוע ו-Y בריבוע לאחר ההפחתה.
4פתרון
פישוט ושילוב המספרים
פתרון
פישוט ושילוב המספרים
מה עושים
חיבור וחיסור האיברים והעברתם לאגף אחד של המשוואה
למה
כדי להשיג משוואה של צורת 6X - 18Y = 180
6X - 15 - 18Y - 135 = 30 => 6X - 18Y = 180
שימו לב לרגע בו איברים ריבועיים מתבטלים.
5תשובה
בודדים X כפונקציה של Y
תשובה
בודדים X כפונקציה של Y
מה עושים
בודדים את X בקירובית המשוואה X = 30 + 3Y
למה
לשלב אותו להצבה מחדש ולמצוא את Y
נוסחה / הצבה
6X - 18Y = 1806X = 180 + 18YX = 30 + 3Yפישוט נכון מוביל לגילוי ערכי המשתנה.
פתרונות כלליים
- פתיחת סוגריים במשוואת מעגל: ראשית מחשבים את (X-1)^2 = X^2 - 2X + 1, (X-4)^2 = X^2 - 8X + 16, כך שההפרש הוא (X^2 - 2X +1) - (X^2 - 8X +16) = 6X - 15. פעולה דומה נעשית על אגף Y: (Y+3)^2 = Y^2 + 6Y +9, (Y+12)^2 = Y^2 + 24Y + 144, ההפרש: (Y^2 +6Y +9) - (Y^2 +24Y +144) = -18Y -135. משוואת השיוויון היא: (6X - 15) + (-18Y - 135) = 40 -10, כלומר 6X -18Y -150 = 30, מקבלים 6X - 18Y = 180.
- מציאת y ממערכות משוואות מעגל: 6X - 18Y = 180 => 6X = 180 + 18Y => X = 30 + 3Y.
- הצבה ומציאת y במשוואה ריבועית: מניחים X=30+3Y, נציב במשוואה: (30 + 3Y -1)^2 + (Y + 3)^2 = 4Y. פותחים סוגריים: (29 + 3Y)^2 + (Y +3)^2 = 4Y. מחשבים: 841 + 174Y + 9Y^2 + Y^2 + 6Y + 9 = 4Y. מאחדים: 10Y^2 + 180Y + 850 = 4Y => 10Y^2 + 176Y + 850 = 0. פותרים משוואה ריבועית.