Kitsas riigieksam 2018, ülesanne 5: Kuupfunktsiooni kahanemine, maksimum ja puutuja
On antud funktsioon f(x)=x3−1,5x2−6x.
1.Leidke selle funktsiooni kahanemisvahemik ja maksimumpunkti koordinaadid.
2.Koostage funktsiooni f(x) graafikule kohal x0=1 tõmmatud puutuja võrrand.
Allikas: Matemaatika kitsas riigieksam 2018, ülesanne 5
Funktsiooni graafik
Lahenduse joonis
Selle joonise teed lahendamise käigus ise.
−3−2−1123−10−8−6−4−2240xy
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: ruutvõrrandi lahendivalem
ax2+bx+c=0
x1;2=2a−b±b2−4ac
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. Maksimumkohas muutub tuletise märk plussist miinuseks. Puutuja tõus on tuletise väärtus puutepunktis.
1Samm 1Peidetud
1
Küsimus 1Samm 1: Leia tuletis
Esimeses küsimuses tuleb leida kahanemisvahemik ja maksimumpunkt. Mõlema jaoks on vaja tuletist.
Võtame tuletise liikmete kaupa.
f′(x)=3x2−1,5⋅2x−6⋅1=3x2−3x−6
Valemilehelt (xn)′=nxn−1 ja x′=1. Konstantne kordaja jääb tuletises alles: (1,5x2)′=1,5⋅2x=3x.
2Samm 2Peidetud
2
Küsimus 1Samm 2: Leia tuletise nullkohad
Võrdsustame tuletise nulliga.
3x2−3x−6=0
Jagame võrrandi mõlemaid pooli arvuga 3.
x2−x−2=0
Kirjutame ruutvõrrandi lahendivalemi.
x1;2=2a−b±b2−4ac
Asendame a=1, b=−1 ja c=−2.
x1;2=2⋅11±(−1)2−4⋅1⋅(−2)=21±9=21±3
Arvutame mõlemad lahendid.
x1=21−3=−1,x2=21+3=2
Tuletise nullkohad jagavad arvtelje vahemikeks, kus tuletise märk ei muutu. Kohtadel x1=−1 ja x2=2 võib funktsioonil olla ekstreemum. Jagamine arvuga 3 teeb arvutamise lihtsamaks ega muuda lahendeid.
3Samm 3Peidetud
3
Küsimus 1Samm 3: Leia kahanemisvahemik
Funktsioon kahaneb, kui tuletis on negatiivne.
Kirjutame kahanemise tingimuse.
3x2−3x−6<0
Tuletise graafik on üles avanev parabool, mis on negatiivne nullkohtade vahel.
X↓=(−1;2)
−3−2−1123−10−8−6−4−2240xyy=f(x)min
Ruutliikme kordaja 3 on positiivne, seega on tuletise märgid vasakult paremale +, −, +. Funktsioon kasvab kuni kohani −1, kahaneb vahemikus (−1;2) ja kasvab siis uuesti. Näiteks f′(0)=−6<0.
4Samm 4Peidetud
4
Küsimus 1Samm 4: Leia maksimumpunkt
Kohal x=−1 muutub tuletise märk plussist miinuseks: funktsioon lõpetab kasvamise ja hakkab kahanema. Seega on x=−1 maksimumkoht.
Arvutame funktsiooni väärtuse kohal x=−1.
f(−1)=(−1)3−1,5⋅(−1)2−6⋅(−1)=−1−1,5+6=3,5
Kirjutame maksimumpunkti koordinaadid.
Mmax(−1;3,5)
−3−2−1123−10−8−6−4−2240xyy=f(x)minM(−1;3,5)
Kohal x=2 muutub tuletise märk miinusest plussiks, seal on miinimum. Seda ülesanne ei küsi. Märgid: (−1)3=−1, (−1)2=1 ja −6⋅(−1)=6.
5Samm 5Peidetud
5
Küsimus 2Samm 5: Leia puutepunkt
Teises küsimuses tuleb koostada puutuja võrrand kohal x0=1. Kõigepealt leiame puutepunkti teise koordinaadi.