מרחקים במערכת צירים
חישוב אורך קטעים אופקיים ואנכיים
חידת פתיחה
GPS של מכונית מראה: "מכונית 1 בנקודה , מכונית 2 בנקודה ". בכמה יחידות רחוקות המכוניות? התשובה הלא נכונה: 5. התשובה הנכונה: 11. למה? כי מרחק לא תלוי באיזה צד של האפס הנקודות נמצאות - אלא בהפרש המיקומים. בואו נלמד איך מחשבים נכון.
כמה רחוק?
קטע אופקי
קטע אופקי מחבר שתי נקודות עם אותו ערך . האורך שלו תלוי רק בהפרש ערכי .
אורך קטע אופקי
אורך קטע אופקי:
בין ל-:
אורך =
דוגמה: בין ל-:
אורך =
קטע אנכי
קטע אנכי מחבר שתי נקודות עם אותו ערך . האורך שלו תלוי רק בהפרש ערכי .
אורך קטע אנכי
אורך קטע אנכי:
בין ל-:
אורך =
דוגמה: בין ל-:
אורך =
נסו בעצמכם - מודדים על המישור
בחרו שתי נקודות בעלות אותו או אותו , ובדקו איך ההפרש ביניהן מופיע מיד גם כ- או כ- וגם כמרחק חיובי.
דוגמאות פתורות
דוגמה 1: קטע אופקי
שלב 1 מתוך 3שתי הנקודות עם אותו ← קטע אופקי.
דוגמה 2: קטע אנכי בשליליים
שלב 1 מתוך 3שתי הנקודות עם אותו ← קטע אנכי.
עוד דוגמאות
קטע אופקי - חיוביים
בין ל-
פתרון: זהה (2)
אורך =
קטע אופקי - חוצה אפס
בין ל-
פתרון: זהה (1)
אורך =
קטע אנכי - חוצה אפס
בין ל-
פתרון: זהה (
אורך =
קטע במצב כללי
בין ל-
פתרון: זהה (
אורך =
למה צריך ערך מוחלט?
מרחק תמיד חיובי! אם נחשב את ההפרש בלי ערך מוחלט, נוכל לקבל מספר שלילי - וזה לא הגיוני למרחק. הערך המוחלט מבטיח שהתוצאה תהיה חיובית, לא משנה באיזה סדר אנחנו מחסרים.
למה לא משנה הסדר?
בין ל-:
בלי ערך מוחלט: (שלילי!)
עם ערך מוחלט:
או בסדר הפוך:
לא משנה באיזה סדר מחסרים - הערך המוחלט נותן תשובה חיובית.
שיטה מהירה: נקודות משני צדי האפס
טריק חישוב מהיר
כשהנקודות משני צדדי האפס, אפשר פשוט לחבר את הערכים המוחלטים - קצר יותר!
- בין ל-: מרחק =
- בין ל-: מרחק =
- זה עובד כי הנקודות "עוברות" דרך אפס - מרחק מהאחד לאפס + מרחק מאפס לשני
- כשהן באותו צד (שתיהן חיוביות או שתיהן שליליות) - יש להחסיר, לא לחבר
מהחיים: בעיות מעשיות
מרחקים בעולם האמיתי
GPS של שני אופנועים
אופנוע 1 נמצא ב-, אופנוע 2 ב- (יחידות בק"מ). מהו המרחק האופקי ביניהם?
פתרון: זהה ← אופקי
מרחק = ק"מ.
אסימטרי בין שני גגות
גג א' בגובה מתחת לרצפת הבית. גג ב' בגובה מעל. שניהם באותה עמודה של . מה ההבדל בגובה?
פתרון: מטרים.
מדידת עץ על גרף
הבסיס של עץ נמצא ב- והקצה העליון ב-. מה גובה העץ?
פתרון: זהה ← אנכי
גובה = מטרים.
טעויות נפוצות
המלכודות בחישוב מרחקים
שלוש הטעויות המובילות שתלמידים עושים:
- שוכחים את הערך המוחלט - מקבלים מרחק שלילי. מרחק אף פעם לא שלילי!
- מחליפים בין ו-: "אותו " זה אנכי, "אותו " זה אופקי. אל תתבלבלו.
- מחשבים הפרש נאיבי בלי לשים לב לסוגריים: זה , לא .
שאלה לחשיבה
מהו אורך הקטע בין ל-?
זהו קטע אופקי ( בשתי הנקודות). אורך = יחידות.
הקטע חוצה את ציר ועובר מהצד השלילי לחיובי.
שאלה לחשיבה
שתי נקודות: ו-. מהו המרחק ביניהן?
זו אותה נקודה! המרחק הוא או . נקודה עם עצמה = מרחק אפס. המקרה המיוחד הזה הוא הבסיס של הגדרת 'מרחק' במתמטיקה: .
זה נשמע פשוט, אבל התכונה הזו היא אחת האקסיומות של מרחק.
מה אם הקטע לא אופקי ולא אנכי? בכיתות הגבוהות נלמד את נוסחת המרחק: המרחק בין ל- הוא:
הנוסחה מבוססת על משפט פיתגורס! מייצרים משולש ישר זווית כש- ו- הם הניצבים, ו- הוא היתר. פיתגורס אומר: , ומכאן נובעת הנוסחה.
עובדה מרתקת: אותה נוסחה בדיוק משמשת את Google Maps כשהיא מחשבת מרחק "במסלול ישר" בין שני מקומות. היא גם הבסיס של כל אלגוריתם ראייה ממוחשבת - הזיהוי של פנים, מכוניות אוטונומיות, ועוד.