דלג לתוכן

אינטרפולציה ואקסטרפולציה

אינטרפולציה ואקסטרפולציה

נתונים לאורך זמן

נתונים שנמדדו לאורך זמן מציגים בדיאגרמת קו: הזמן על הציר האופקי, וכל מדידה היא נקודה.

הגובה של גל, שנמדד אצל רופאת הילדים כל שנתיים:

02040608010012014016024681012גיל (שנים)גובה (ס"מ)86102115128138149

רק הנקודות הן מדידות. הקווים שביניהן מראים את המגמה – איך הגובה השתנה – אבל אף אחד לא מדד את גל בגיל 7.

אינטרפולציה

אינטרפולציה היא הערכה של ערך שלא נמדד, בין שתי נקודות של נתונים.

כמה היה הגובה של גל בגיל 7?

  • הגיל 7 נמצא בדיוק באמצע בין 6 ל-8.
  • בגיל 6 הגובה היה 115 ס"מ, ובגיל 8 – 128 ס"מ.
  • הערכה: בערך באמצע, 115+1282=121.5\displaystyle {\frac{115+128}{2}}={121.5} ס"מ.

זו הערכה, לא מדידה: אולי גל גדל יותר בשנה הראשונה מהשתיים. אבל היא קרובה, כי משני הצדדים יש מדידות.

אקסטרפולציה

אקסטרפולציה היא הערכה של ערך מחוץ לתחום של הנתונים: לפני הנתון הראשון או אחרי האחרון. היא פחות אמינה מאינטרפולציה, כי מחוץ לנתונים המגמה יכולה להשתנות.

  • בין גיל 10 לגיל 12 גל גדל ב-11 ס"מ. אם ימשיך כך, בגיל 14 הגובה שלו יהיה בערך 149+11=160\displaystyle {149+11}={160} ס"מ – הערכה סבירה, קרובה לנתונים.
  • באותה מגמה – 5.5 ס"מ בשנה – בגיל 30 הוא יהיה גבוה בערך 250 ס"מ. זה לא יקרה: אנשים מפסיקים לגדול בסביבות גיל 18.

ככל שמתרחקים מהנתונים, ההערכה פחות אמינה.

מגמה של קו ישר

כשהשינוי אחיד – אותו גידול בכל יחידת זמן – הנקודות נמצאות על קו ישר, ואפשר לכתוב את הנוסחה שלו ולהעריך בעזרתה.

הגובה של שתיל, בס"מ, נמדד כל יומיים:

יום0246
גובה471013
  • בכל יומיים השתיל גדל ב-3 ס"מ, כלומר ב-1.5 ס"מ ביום: השיפוע m=1.5\displaystyle {m}={1.5}.
  • ביום 0 הגובה 4 ס"מ: b=4\displaystyle {b}={4}.
  • הנוסחה: y=1.5x+4\displaystyle {y}={1.5x+4}, כש-x\displaystyle x הוא מספר הימים ו-y\displaystyle y הגובה בס"מ.
y=1.5x+4\displaystyle y=1.5x+4
A=(0,4)\displaystyle A=(0,4)
B=(2,7)\displaystyle B=(2,7)
C=(4,10)\displaystyle C=(4,10)
D=(6,13)\displaystyle D=(6,13)
  • אינטרפולציה, ביום 3: y=1.5⋅3+4=8.5\displaystyle {y}={1.5\cdot3+4}={8.5} ס"מ.
  • אקסטרפולציה, ביום 10: y=1.5⋅10+4=19\displaystyle {y}={1.5\cdot10+4}={19} ס"מ – הערכה בתנאי שהשתיל ממשיך לגדול באותו קצב.
תרגיל 1

מספר התושבים בעיר, באלפים, נספר כל חמש שנים.
המספר של 2010 אבד:

01020304050607020002005201020152020שנהתושבים (אלפים)40465864
א

העריכו כמה תושבים היו בעיר ב-2010. איך הערכתם?

באלפים

    / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – בדיקה ושורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

    / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – שורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

    ב

    העריכו כמה תושבים יהיו בעיר ב-2025.
    איזו מההערכות – של 2010 או של 2025 – היא אינטרפולציה, ואיזו אקסטרפולציה?

    באלפים

      / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – בדיקה ושורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

      / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – שורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

      ג

      עומר המשיך את המגמה עד שנת 2100, וקיבל 160 אלף תושבים.
      הסבירו מדוע ההערכה שלו פחות אמינה מההערכה של 2025.

      תרגיל 2

      ממלאים מים במיכל שמחזיק 120 ליטר.
      כמות המים במיכל, בליטרים, כל דקה:

      דקות01234
      ליטרים2035506580
      א

      הנקודות מתאימות לטבלה. כתבו את הנוסחה של המגמה: y\displaystyle y – הליטרים, x\displaystyle x – הדקות.

      A=(0,20)\displaystyle A=(0,20)
      B=(1,35)\displaystyle B=(1,35)
      C=(2,50)\displaystyle C=(2,50)
      D=(3,65)\displaystyle D=(3,65)
      E=(4,80)\displaystyle E=(4,80)

      ב

      העריכו כמה מים היו במיכל אחרי שתי דקות וחצי.

        / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – בדיקה ושורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

        / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – שורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

        ג

        אחרי כמה דקות יהיו במיכל 110 ליטר? כתבו משוואה ופתרו אותה.

        ד

        לפי הנוסחה, אחרי 10 דקות יהיו במיכל 170 ליטר.
        הסבירו מדוע זה לא יכול לקרות.

        תרגיל 3

        הטלפון של נועה טעון במלואו: 100%.
        היא צופה בסרט, ובודקת את הסוללה כל שעה:

        שעות0123
        סוללה (%)100857055
        א

        כתבו את הנוסחה של המגמה: y\displaystyle y – אחוז הסוללה, x\displaystyle x – השעות.

        ב

        הטלפון מזהיר כשנשארים 10%. אחרי כמה שעות זה יקרה, אם המגמה נמשכת? כתבו משוואה ופתרו אותה.

        ג

        הציבו בנוסחה x=8\displaystyle {x}={8}. מה יצא, ומה זה אומר על אקסטרפולציה?

        y\displaystyle y

          / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – בדיקה ושורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

          / – קו שבר · Tab או החצים – בין המונה למכנה, ואחר כך פתק מעל או מתחת · Enter – שורה חדשה · * – כפל · ^ – חזקה, ↓ – סוף החזקה

          תרגיל 4

          תינוקת שקלה בלידה 3.5 ק"ג, ובגיל חצי שנה 7 ק"ג.
          דני אמר: “היא עלתה 3.5 ק"ג בחצי שנה. אם תמשיך כך, בגיל 10 היא תשקול 73.5 ק"ג.”

          האם ההערכה של דני סבירה? הסבירו.