Lai riigieksam 2019, ülesanne 8: Ekstreemumpunkte läbiv sirge ja käänupunkt
Sirge s läbib funktsiooni f(x)=0,5x3−3x2+6 ekstreemumpunkte.
1.Koostage sirge s võrrand.
2.Sirgel s on funktsiooni f(x) graafikuga veel üks ühine punkt P. Leidke punkti P koordinaadid.
3.Näidake, et punkt P on funktsiooni f(x) graafiku käänupunkt.
Allikas: Matemaatika lai riigieksam 2019, ülesanne 8
Lahenduse joonis
Selle joonise teed lahendamise käigus ise.
−4−22468−12−10−8−6−4−22460xy
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: sirge võrrand
y=kx+b,k=tanα
y−y1=k(x−x1)
k=x2−x1y2−y1
paralleelsed: k1=k2,ristuvad: k1⋅k2=−1
Valemikaart: ruutvõrrandi lahendivalem
ax2+bx+c=0
x1;2=2a−b±b2−4ac
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. Käänupunktis on teine tuletis null ja muudab seal märki.
1Samm 1Peidetud
1
Küsimus 1Samm 1: Leia tuletis
Esimeses küsimuses on vaja ekstreemumpunkte. Nende leidmiseks on vaja funktsiooni tuletist.
Kasutame astme tuletise valemit iga liikme jaoks. Konstandi tuletis on null.
f′(x)=0,5⋅3x2−3⋅2x+0=1,5x2−6x
Valemikaardilt (xn)′=nxn−1, seega (x3)′=3x2 ja (x2)′=2x. Konstantne kordaja jääb ette.
2Samm 2Peidetud
2
Küsimus 1Samm 2: Leia ekstreemumkohad
Ekstreemumkohas on tuletis null. Lahendame võrrandi f′(x)=0.
Võrdsustame tuletise nulliga.
1,5x2−6x=0
Toome 1,5x sulgude ette.
1,5x(x−4)=0
Korrutis on null, kui üks teguritest on null.
x1=0,x2=4
Uurime tuletise märki: tuletis on üles avanev parabool nullkohtadega 0 ja 4.
xf′(x)f(x)(−∞;0)+↗00max(0;4)−↘40min(4;∞)+↗
Kohas, kus tuletis muudab märki, vahetub kasvamine kahanemisega. Kohal 0 läheb kasvamine üle kahanemiseks (maksimum), kohal 4 kahanemine kasvamiseks (miinimum). Seega on mõlemad kohad tõesti ekstreemumkohad.
3Samm 3Peidetud
3
Küsimus 1Samm 3: Leia ekstreemumpunktid
Ekstreemumpunkti teise koordinaadi saame, kui arvutame funktsiooni väärtuse ekstreemumkohas.
Funktsiooni väärtus kohal x=0.
f(0)=0,5⋅03−3⋅02+6=6
Funktsiooni väärtus kohal x=4.
f(4)=0,5⋅43−3⋅42+6=32−48+6=−10
Ekstreemumpunktid.
M1(0;6),M2(4;−10)
−4−22468−12−10−8−6−4−22460xyy=f(x)(0;6)(4;−10)
4Samm 4Peidetud
4
Küsimus 1Samm 4: Koosta sirge võrrand
Sirge läbib punkte (0;6) ja (4;−10). Leiame kõigepealt tõusu.
Kirjutame kahte punkti läbiva sirge tõusu valemi.
k=x2−x1y2−y1
Asendame punktide koordinaadid.
k=4−0−10−6=4−16=−4
Punkt (0;6) on y-teljel, seega algordinaat on b=6.
Kolmandas küsimuses tuleb näidata, et P on käänupunkt. Käänupunktis on teine tuletis null ja muudab seal märki: graafik läheb kumerast nõgusaks või vastupidi.
Leiame teise tuletise, st tuletise tuletise.
f′′(x)=(1,5x2−6x)′=3x−6
Teise tuletise väärtus kohal x=2.
f′′(2)=3⋅2−6=0
Uurime teise tuletise märki kohast 2 vasakul ja paremal.
f′′(x)=3x−6 on lineaarfunktsioon, mis on negatiivne, kui x<2, ja positiivne, kui x>2. Seega vasakul pool on graafik kumer ja paremal nõgus. Märk muutub kohal x=2, järelikult on P(2;−2) graafiku käänupunkt.
VASTUS
1) Sirge s võrrand on y=−4x+6. 2) Punkt P on P(2;−2). 3) f′′(x)=3x−6, f′′(2)=0 ja teine tuletis muutub kohal x=2 negatiivsest positiivseks, seega on P funktsiooni graafiku käänupunkt.