Kitsas riigieksam 2016, ülesanne 5: Kuupfunktsiooni kahanemine, miinimum ja puutuja
On antud funktsioon f(x)=x3+3x2+2.
1.Leidke funktsiooni f(x) kahanemisvahemik.
2.Leidke funktsiooni f(x) graafiku miinimumpunkti koordinaadid.
3.Koostage funktsiooni f(x) graafikule kohal x0=1 joonestatud puutuja võrrand.
Allikas: Matemaatika kitsas riigieksam 2016, ülesanne 5
Funktsiooni graafik
Lahenduse joonis
Selle joonise teed lahendamise käigus ise.
−3−2−112−224680xy
Valemikaart: põhiliste funktsioonide tuletised
c′=0,x′=1,(xn)′=nxn−1
(x1)′=−x21,(x)′=2x1
(ex)′=ex,(ax)′=axlna
(lnx)′=x1,(logax)′=xlna1
(sinx)′=cosx,(cosx)′=−sinx,(tanx)′=cos2x1
Valemikaart: tuletise leidmise reeglid
(u+v)′=u′+v′,(u−v)′=u′−v′,(c⋅u)′=c⋅u′
(u⋅v)′=u′⋅v+u⋅v′
(vu)′=v2u′⋅v−u⋅v′
(f(g(x)))′=f′(g(x))⋅g′(x)
u,v on funktsioonid,c on konstant
Valemikaart: joone puutuja võrrand
y−f(x0)=f′(x0)(x−x0)
Tuletise märgiskeem
Täitub sammus 2.
Sinu vastus
Proovi ise enne
Lahendus on peidus. Ava nii palju, kui parajasti vaja.
1. Vihje
2. 1. samm
3. Kogu lahendus
Vihje
Funktsioon kahaneb seal, kus tuletis on negatiivne. Miinimumkohas muutub tuletise märk miinusest plussiks. Puutuja tõus on tuletise väärtus puutepunktis.
1Samm 1Peidetud
1
Küsimus 1Samm 1: Leia tuletis
Esimeses küsimuses on vaja kahanemisvahemikku. Funktsioon kahaneb seal, kus tuletis on negatiivne, seega leiame kõigepealt tuletise.
Võtame tuletise liikmete kaupa. Konstandi tuletis on null.
f′(x)=3x2+3⋅2x+0=3x2+6x
Valemilehelt (xn)′=nxn−1 ja c′=0: (x3)′=3x2 ja (3x2)′=3⋅2x=6x.
2Samm 2Peidetud
2
Küsimus 1Samm 2: Leia tuletise nullkohad
Võrdsustame tuletise nulliga.
3x2+6x=0
Toome ühise teguri 3x sulgude ette.
3x(x+2)=0
Korrutis on null, kui üks teguritest on null: 3x=0 või x+2=0.
x1=−2,x2=0
Nullkohad jagavad arvtelje kolmeks vahemikuks. Igas vahemikus on tuletisel kindel märk. Tuletise graafik on üles avanev parabool (3>0), mis on negatiivne nullkohtade vahel.
3Samm 3Peidetud
3
Küsimus 1Samm 3: Leia kahanemisvahemik
Funktsioon kahaneb, kui f′(x)<0.
Tuletis on negatiivne nullkohtade −2 ja 0 vahel.
X↓=(−2;0)
Kontroll proovipunktiga: f′(−1)=3−6=−3<0. Väljaspool seda vahemikku on tuletis positiivne, näiteks f′(1)=3+6=9>0, seal funktsioon kasvab.
4Samm 4Peidetud
4
Küsimus 2Samm 4: Leia miinimumpunkt
Teises küsimuses on vaja miinimumpunkti. Kohal x=0 muutub tuletise märk miinusest plussiks: funktsioon lõpetab kahanemise ja hakkab kasvama. Seega on x=0 miinimumkoht.
Arvutame funktsiooni väärtuse kohal x=0.
ymin=f(0)=03+3⋅02+2=2
Kirjutame miinimumpunkti koordinaadid.
Emin(0;2)
−3−2−112−224680xyy=f(x)maxEmin(0;2)
Kohal x=−2 muutub märk plussist miinuseks, seal on maksimum: f(−2)=−8+12+2=6. Seda ülesandes ei küsita.
5Samm 5Peidetud
5
Küsimus 3Samm 5: Leia puutepunkt ja tõus
Kolmandas küsimuses on vaja puutuja võrrandit kohal x0=1. Selleks on vaja puutepunkti teist koordinaati f(x0) ja puutuja tõusu f′(x0).
Arvutame funktsiooni väärtuse kohal x0=1.
f(1)=13+3⋅12+2=1+3+2=6
Arvutame tuletise väärtuse kohal x0=1, see on puutuja tõus.
k=f′(1)=3⋅12+6⋅1=9
Tuletise väärtus kohal x0 on graafiku puutuja tõus selles punktis.
6Samm 6Peidetud
6
Küsimus 3Samm 6: Koosta puutuja võrrand
Kirjutame puutuja võrrandi üldkuju.
y−f(x0)=f′(x0)(x−x0)
Asendame x0=1, f(1)=6 ja f′(1)=9.
y−6=9(x−1)
Avame sulud.
y−6=9x−9
Viime arvu −6 paremale poole.
y=9x−3
−3−2−112−224680xyy=f(x)maxEmin(0;2)(1;6)y=9x−3
Kontroll: kohal x=1 on puutuja väärtus 9⋅1−3=6=f(1), seega puutuja läbib puutepunkti (1;6).
VASTUS
1) Funktsioon kahaneb vahemikus (−2;0). 2) Graafiku miinimumpunkt on Emin(0;2). 3) Puutuja võrrand on y=9x−3.