Kitsas riigieksam 2024, ülesanne 6: Kuupfunktsiooni kasvamine ja maksimumpunkt
On antud funktsioon f(x)=4x3−3x2+2.
1.Arvutage funktsiooni f(x) väärtus kohal x=−21.
2.Leidke funktsiooni f(x) kasvamis- ja kahanemisvahemikud ning graafiku maksimumpunkti koordinaadid.
Allikas: Matemaatika kitsas riigieksam 2024, ülesanne 6
Eksamil said tegijad selle ülesande eest keskmiselt 43,9% punktidest (Harno aruanne).
Funktsiooni graafik
Lahenduse joonis
Selle joonise teed lahendamise käigus ise.
xy
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
Tuletise märgiskeem
Täitub sammus 3.
Sinu vastus
Proovi ise enne
Lahendus on peidus. Ava nii palju, kui parajasti vaja.
1. Vihje
2. 1. samm
3. Kogu lahendus
Vihje
Funktsioon kasvab seal, kus tuletis on positiivne, ja kahaneb seal, kus tuletis on negatiivne. Maksimumkohas muutub tuletise märk plussist miinuseks.
1Samm 1Peidetud
1
Küsimus 1Samm 1: Arvuta funktsiooni väärtus
Esimeses küsimuses asendame funktsiooni avaldisse x=−21. Negatiivse arvu paneme sulgudesse.
Asendame x=−21.
f(−21)=4⋅(−21)3−3⋅(−21)2+2
Arvutame astmed, siis korrutised ja lõpuks summa.
4⋅(−81)−3⋅41+2=−21−43+2=−42−43+48=43
xy0−0,50,51123y=f(x)P(−21;43)
Paaritu astendaja korral jääb märk alles: (−21)3=−81. Paarisastendaja korral muutub tulemus positiivseks: (−21)2=41. Kümnendmurruna on vastus 0,75.
2Samm 2Peidetud
2
Küsimus 2Samm 2: Leia tuletis
Teises küsimuses on vaja kasvamis- ja kahanemisvahemikke. Need saame tuletise märgist, seega leiame kõigepealt tuletise.
Võtame tuletise liikmete kaupa. Konstandi tuletis on null.
f′(x)=4⋅3x2−3⋅2x+0=12x2−6x
Valemilehelt (xn)′=nxn−1 ja c′=0. Konstantne kordaja jääb tuletises alles: (4x3)′=4⋅3x2=12x2 ja (3x2)′=3⋅2x=6x.
3Samm 3Peidetud
3
Küsimus 2Samm 3: Leia tuletise nullkohad
Võrdsustame tuletise nulliga.
12x2−6x=0
Toome ühise teguri 6x sulgude ette.
6x(2x−1)=0
Korrutis on null, kui üks teguritest on null: 6x=0 või 2x−1=0.
x1=0,x2=0,5
Mittetäielikku ruutvõrrandit (vabaliige puudub) on kõige lihtsam lahendada tegurdades. Teisest tegurist: 2x−1=0, 2x=1, x=0,5. Nullkohad jagavad arvtelje kolmeks vahemikuks, kus tuletise märk ei muutu.
4Samm 4Peidetud
4
Küsimus 2Samm 4: Leia kasvamis- ja kahanemisvahemikud
Funktsioon kasvab, kui f′(x)>0, ja kahaneb, kui f′(x)<0. Tuletise graafik on üles avanev parabool (12>0), mis on negatiivne nullkohtade vahel ja positiivne mujal.
Tuletis on positiivne vasakul kohast 0 ja paremal kohast 0,5, seal funktsioon kasvab.
X1↑=(−∞;0),X2↑=(0,5;∞)
Tuletis on negatiivne kohtade 0 ja 0,5 vahel, seal funktsioon kahaneb.
X↓=(0;0,5)
xy0−0,50,51123y=f(x)min
Märki saab kontrollida ka proovipunktiga igast vahemikust: f′(−1)=12+6=18>0, f′(0,25)=0,75−1,5=−0,75<0 ja f′(1)=12−6=6>0.
5Samm 5Peidetud
5
Küsimus 2Samm 5: Leia maksimumpunkt
Kohal x=0 muutub tuletise märk plussist miinuseks: funktsioon lõpetab kasvamise ja hakkab kahanema. Seega on x=0 maksimumkoht.
Arvutame funktsiooni väärtuse kohal x=0.
ymax=f(0)=4⋅03−3⋅02+2=2
Kirjutame maksimumpunkti koordinaadid.
Emax(0;2)
xy0−0,50,51123y=f(x)minEmax(0;2)
Kohal x=0,5 muutub tuletise märk miinusest plussiks, seal on miinimum: f(0,5)=0,5−0,75+2=1,75. Seda ülesandes ei küsita.
VASTUS
1) Funktsiooni väärtus kohal x=−21 on f(−21)=43. 2) Funktsioon kasvab vahemikes (−∞;0) ja (0,5;∞) ning kahaneb vahemikus (0;0,5); graafiku maksimumpunkt on Emax(0;2).