הפונקציה המעריכית: תכונות וגרף

30%
📖שיעור
50 דקות

הפונקציה המעריכית: תכונות וגרף

מכירים את משפחת הפונקציות y=ax:y=a^x: תחום הגדרה כל הממשיים, חיתוך קבוע ב-(0,1)(0,1), חיוביות תמיד, אסימפטוטה אופקית y=0y=0, ומונוטוניות שנקבעת לפי גודל הבסיס. משווים בין בסיסים שונים ובין בסיס לבסיס ההופכי.

הפונקציה המעריכית: תכונות וגרף

מבוא

מטרות השיעור

  • לזהות את תחום ההגדרה (כל הממשיים) ואת הטווח (y>0) של הפונקציה המעריכית
  • לדעת שהגרף עובר תמיד דרך (0,1) ושאין לו חיתוך עם ציר ה-x
  • לזהות את האסימפטוטה האופקית y=0
  • לקבוע מונוטוניות לפי הבסיס: עולה עבור a>1, יורדת עבור 0<a<1
  • להשוות גרפים של בסיסים שונים, ובפרט בסיס לעומת הבסיס ההופכי (שיקוף ביחס לציר ה-y)

הרעיון המרכזי

הפונקציה המעריכית y=ax(a>0,a1)y = a^{x} (a>0, a \ne 1)

לכל בסיס :

  • תחום הגדרה: כל המספרים הממשיים (אפשר להעלות בסיס חיובי בכל חזקה).
  • טווח / חיוביות: תמיד — הגרף כולו מעל ציר ה-x.
  • חיתוך עם הצירים: דרך (0,1) (כי ); אין חיתוך עם ציר ה-x.
  • אסימפטוטה אופקית: y=0 (ציר ה-x).
  • מונוטוניות: עולה אם a>1; יורדת אם 0<a<1.

כיוון העלייה/ירידה — מדוע לפי הבסיס?

חשבו על a=2: ככל ש-x גדל, גדל () — עולה.

חשבו על : ככל ש-x גדל, קטן () — יורדת. שימו לב ש-, ולכן זהו בדיוק השיקוף של ביחס לציר ה-y.

האסימפטוטה האופקית y=0y=0

כש- (לפונקציה עולה) הערכים מתקרבים ל-0 מלמעלה אך לעולם אינם מגיעים אליו: , קטן עוד יותר... לכן y=0 אסימפטוטה אופקית. אין אסימפטוטה אנכית — התחום הוא כל הממשיים.


דוגמאות מפורטות

דוגמה 1: קריאת תכונות מהבסיס

תארו את תכונות הפונקציה f(x)=3xf(x)=3^{x}.

1

שלב 1 — תחום וחיוביות

תחום ההגדרה כל הממשיים; הטווח y>0(y>0 (חיובית תמיד).

דוגמה 2: חישוב ערכים והרכבת טבלה

חשבו את ערכי f(x)=2xf(x)=2^{x} עבור x=1,0,2x=-1, 0, 2, וסדרו אותם.

1

שלב 1 — מציבים

f(1)=21=0.5,f(0)=20=1,f(2)=22=4f(-1)=2^{-1}=0.5, f(0)=2^{0}=1, f(2)=2^{2}=4.
בדיקה מהירה

מהו תחום ההגדרה של הפונקציה f(x)=2xf(x) = 2^{x}?

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם


דוגמה 3: בסיס לעומת בסיס הופכי

השוו את f(x)=2xf(x)=2^{x} ל-g(x)=(12)xg(x)=(\frac{1}{2})^{x}.

1

שלב 1 — כותבים g בבסיס 2

g(x)=(12)x=2xg(x)=(\frac{1}{2})^{x}=2^{-x} — זהו השיקוף של f ביחס לציר ה-y.
תשובה מספרית

נתונה הפונקציה f(x)=3xf(x) = 3^{x}. חשבו את f(2)+f(0)f(2) + f(0).

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם

בדיקה מהירה

איזו מהפונקציות הבאות היא פונקציה מעריכית יורדת?

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם

בדיקה מהירה

נתונות f(x)=2xf(x) = 2^{x} ו-g(x)=(12)xg(x) = \left(\dfrac{1}{2}\right)^{x}. איזו טענה נכונה לגבי שני הגרפים?

כדי לבדוק, סמנו או הקלידו תשובה קודם


דוגמה 4: מציאת הבסיס מנקודה על הגרף

הגרף של f(x)=axf(x)=a^{x} עובר דרך (3,8)(3,8). מצאו את a ואת f(2)f(2).

1

שלב 1 — משוואה מהנקודה

f(3)=a3=8f(3)=a^{3}=8.

טעויות נפוצות

טעות נפוצה: חושבים שהגרף חותך את ציר ה-x

אין לו פתרון — לכן אין חיתוך עם ציר ה-x; y=0 רק אסימפטוטה.

למה זה קורה?

מצפים שכל גרף חותך את שני הצירים.

איך מתקנים?

הפונקציה המעריכית חיובית תמיד; הגרף מתקרב לציר ה-x כאסימפטוטה אך אינו נוגע בו. אין חיתוך עם ציר ה-x.

טעות נפוצה: טועים בכיוון העלייה/ירידה

— יורדת, כי הבסיס בין 0 ל-1.

למה זה קורה?

חושבים שאם המעריך גדל אז הפונקציה תמיד עולה.

איך מתקנים?

הכיוון נקבע לפי הבסיס: a>1a>1 עולה; 0<a<10<a<1 יורדת. למשל (12)x(\frac{1}{2})^{x} יורדת אף שהמעריך גדל.

טעות נפוצה: מבלבלים בין אסימפטוטה אופקית לאנכית

האסימפטוטה היא y=0, לא x=0.

למה זה קורה?

מערבבים בין ציר ה-x לציר ה-y.

איך מתקנים?

לפונקציה המעריכית אסימפטוטה אופקית y=0(y=0 (ציר ה-x). אין לה אסימפטוטה אנכית, כי תחום ההגדרה הוא כל הממשיים.

טעות נפוצה: מגבילים את תחום ההגדרה

אפשר להציב כל x ב-; הערך תמיד יוצא חיובי.

למה זה קורה?

מבלבלים בין התחום (כל ℝ) לטווח (y>0)(y>0).

איך מתקנים?

התחום הוא כל הממשיים; דווקא הטווח מוגבל לערכים חיוביים.

סיכום

מה למדנו?

הפונקציה המעריכית :

  1. תחום הגדרה: כל הממשיים; טווח: y>0 (חיובית תמיד).
  2. עוברת דרך (0,1); אין חיתוך עם ציר ה-x.
  3. אסימפטוטה אופקית y=0; אין אסימפטוטה אנכית.
  4. עולה אם a>1, יורדת אם 0<a<1; בסיס והופכו הם שיקוף ביחס לציר ה-y.

בשיעור הבא נראה איך טרנספורמציות (הזזות, שיקופים, מתיחה וערך מוחלט) משנות את הגרף הזה!


תרגול נוסף

עברו לתרגול ותתאמנו על זיהוי תכונות, חישוב ערכים והשוואת גרפים מעריכיים.

תרגול