Kitsas riigieksam 2025, ülesanne 6: Kuupfunktsiooni ekstreemumid ja sirge
On antud funktsioon f(x)=x3+3x2−9x−2.
1.Leidke funktsiooni f(x) graafiku maksimum- ja miinimumpunkti koordinaadid.
2.Sirge s läbib funktsiooni f(x) graafiku ekstreemumpunkte. Koostage sirge s võrrand.
3.Kas sirge s on tõusev või langev? Põhjendage oma vastust.
Allikas: Matemaatika kitsas riigieksam 2025, ülesanne 6
Eksamil said tegijad selle ülesande eest keskmiselt 39,12% punktidest (Harno aruanne).
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
Valemikaart: ruutvõrrandi lahendivalem
ax2+bx+c=0
x1;2=2a−b±b2−4ac
Valemikaart: sirge võrrand
y=kx+b,k=tanα
y−y1=k(x−x1)
k=x2−x1y2−y1
paralleelsed: k1=k2,ristuvad: k1⋅k2=−1
Sinu vastus
Proovi ise enne
Lahendus on peidus. Ava nii palju, kui parajasti vaja.
1. Vihje
2. 1. samm
3. Kogu lahendus
Vihje
Ekstreemumkohtades on tuletis null. Kui teise tuletise väärtus on seal negatiivne, on tegu maksimumiga, kui positiivne, siis miinimumiga.
1Samm 1Peidetud
1
Küsimus 1Samm 1: Leia tuletis
Esimeses küsimuses tuleb leida ekstreemumpunktid. Ekstreemumkohas on funktsiooni tuletis null, seega leiame kõigepealt tuletise.
Võtame tuletise liikmete kaupa. Konstandi −2 tuletis on null.
f′(x)=3x2+3⋅2x−9⋅1−0
Lihtsustame.
f′(x)=3x2+6x−9
Kasutame valemit (xn)′=nxn−1: (x3)′=3x2, (3x2)′=3⋅2x=6x ja (9x)′=9. Summa tuletis on liidetavate tuletiste summa.
2Samm 2Peidetud
2
Küsimus 1Samm 2: Leia tuletise nullkohad
Võrdsustame tuletise nulliga.
3x2+6x−9=0
Jagame võrrandi mõlemaid pooli arvuga 3.
x2+2x−3=0
Kasutame lahendivalemit, kus a=1, b=2 ja c=−3.
x1;2=2⋅1−2±22−4⋅1⋅(−3)=2−2±16=2−2±4
Arvutame mõlemad nullkohad.
x1=2−2−4=−3,x2=2−2+4=1
3Samm 3Peidetud
3
Küsimus 1Samm 3: Määra ekstreemumite liik
Ekstreemumi liigi saame teada teise tuletise märgist.
Leiame teise tuletise ehk tuletise esimesest tuletisest.
f′′(x)=(3x2+6x−9)′=6x+6
Arvutame teise tuletise väärtuse kohal x=−3. See on negatiivne, seega on seal maksimum.
f′′(−3)=6⋅(−3)+6=−12<0⇒xmax=−3
Arvutame teise tuletise väärtuse kohal x=1. See on positiivne, seega on seal miinimum.
f′′(1)=6⋅1+6=12>0⇒xmin=1
Kui f′(x)=0 ja f′′(x)<0, on graafik seal kumer (kaardub alla) ja punkt on maksimumpunkt. Kui f′′(x)>0, on graafik nõgus ja punkt on miinimumpunkt. Liigi saab määrata ka tuletise märgiskeemiga: f′(x)=3(x+3)(x−1) on positiivne, kui x<−3, negatiivne vahemikus (−3;1) ja positiivne, kui x>1.
4Samm 4Peidetud
4
Küsimus 1Samm 4: Arvuta ekstreemumpunktide koordinaadid
Arvutame funktsiooni väärtuse maksimumkohas x=−3.
f(−3)=(−3)3+3⋅(−3)2−9⋅(−3)−2=−27+27+27−2=25
Arvutame funktsiooni väärtuse miinimumkohas x=1.
f(1)=13+3⋅12−9⋅1−2=1+3−9−2=−7
Kirjutame ekstreemumpunktid.
max(−3;25),min(1;−7)
xyy=f(x)510152025−5−4−3−2−1123max(−3;25)min(1;−7)
Ekstreemumpunkt on graafiku punkt, seega on vaja mõlemat koordinaati: x on ekstreemumkoht ja y on funktsiooni väärtus selles kohas. Pane tähele: (−3)3=−27, aga (−3)2=9.
5Samm 5Peidetud
5
Küsimus 2Samm 5: Koosta sirge s võrrand
Teises küsimuses tuleb koostada sirge, mis läbib punkte (−3;25) ja (1;−7). Leiame kõigepealt sirge tõusu.
Kirjutame kahe punkti kaudu tõusu valemi.
k=x2−x1y2−y1
Asendame punktid (−3;25) ja (1;−7).
k=1−(−3)−7−25=4−32=−8
Kirjutame punkti ja tõusuga sirge võrrandi, kasutame punkti (1;−7).
Tõus näitab, kui palju muutub y, kui x suureneb 1 võrra. Siin väheneb y iga sammuga 8 võrra. Seda on näha ka punktidest: vasakpoolne punkt (−3;25) on kõrgemal kui parempoolne punkt (1;−7).
VASTUS
1) Graafiku maksimumpunkt on (−3;25) ja miinimumpunkt (1;−7). 2) Sirge s võrrand on y=−8x+1. 3) Sirge s on langev, sest selle tõus k=−8 on negatiivne.