Lai riigieksam 2025, ülesanne 6: Kuupfunktsiooni uurimine
On antud funktsioon f(x)=65x3−2,5x2.
1.Leidke funktsiooni f(x)
1)graafiku ekstreemumpunktide koordinaadid ja määrake ekstreemumite liik;
2)kahanemisvahemik.
2.Mitu reaalarvulist lahendit on võrrandil 65x3−2,5x2=−4? Põhjendage oma vastust.
Allikas: Matemaatika lai riigieksam 2025, ülesanne 6
Eksamil said tegijad selle ülesande eest keskmiselt 63,27% punktidest (Harno aruanne).
Funktsiooni graafik
Lahenduse joonis
Selle joonise teed lahendamise käigus ise.
−2−1123−5−4−3−2−110xy
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 2.
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. Võrrandi lahendite arv on graafiku y=f(x) ja sirge y=−4 ühiste punktide arv.
1Samm 1Peidetud
1
Küsimus 1.1Samm 1: Leia tuletis
Esimeses küsimuses tuleb leida ekstreemumpunktid. Ekstreemumkohad on seal, kus tuletis on null, seega leiame kõigepealt tuletise.
Võtame tuletise liikmete kaupa, konstantne kordaja jääb alles.
f′(x)=65⋅3x2−2,5⋅2x
Lihtsustame: 65⋅3=615=2,5.
f′(x)=2,5x2−5x
Kasutame valemit (xn)′=nxn−1: (x3)′=3x2 ja (x2)′=2x. Kordajad 65 ja 2,5 jäävad tuletises alles.
2Samm 2Peidetud
2
Küsimus 1.1Samm 2: Leia ekstreemumkohad
Võrdsustame tuletise nulliga.
2,5x2−5x=0
Toome 2,5x sulgude ette.
2,5x(x−2)=0
Korrutis on null, kui üks teguritest on null.
x1=0,x2=2
Siledal funktsioonil saab ekstreemum olla ainult kohal, kus tuletis on null. Kas seal tõesti on ekstreemum ja millist liiki, selgub järgmises sammus.
3Samm 3Peidetud
3
Küsimus 1.1Samm 3: Määra ekstreemumite liik
Leiame teise tuletise.
f′′(x)=(2,5x2−5x)′=5x−5
Kohal x=0 on teine tuletis negatiivne, seega on seal maksimum.
f′′(0)=5⋅0−5=−5<0⇒maksimumkoht
Kohal x=2 on teine tuletis positiivne, seega on seal miinimum.
f′′(2)=5⋅2−5=5>0⇒miinimumkoht
Kui teine tuletis on ekstreemumkohal negatiivne, on graafik seal kumer ja tegu on maksimumiga. Positiivse teise tuletise korral on graafik nõgus ja tegu on miinimumiga. Sama näitab märgiskeem: kohal 0 muutub tuletise märk plussist miinuseks (maksimum), kohal 2 miinusest plussiks (miinimum).
4Samm 4Peidetud
4
Küsimus 1.1Samm 4: Arvuta ekstreemumpunktide y-koordinaadid
Ekstreemumpunkti teise koordinaadi saame, kui arvutame funktsiooni (mitte tuletise) väärtuse.
Arvutame funktsiooni väärtuse kohal x=0.
f(0)=65⋅03−2,5⋅02=0
Arvutame funktsiooni väärtuse kohal x=2.
f(2)=65⋅23−2,5⋅22=65⋅8−2,5⋅4=320−10
Viime ühisele nimetajale: 10=330.
320−10=320−330=−310
Kirjutame ekstreemumpunktid koos liigiga.
Emax(0;0),Emin(2;−310)
5Samm 5Peidetud
5
Küsimus 1.2Samm 5: Leia kahanemisvahemik
Funktsioon kahaneb seal, kus tuletis on negatiivne.
Kirjutame kahanemise tingimuse.
2,5x(x−2)<0
Tuletise graafik on ülespoole avanev parabool nullkohtadega 0 ja 2, seega on tuletis negatiivne nullkohtade vahel.
X↓=(0;2)
Märgiskeemil on tuletise märgid +, −, +. Funktsioon kasvab, kui x<0, kahaneb vahemikus (0;2) ja kasvab uuesti, kui x>2. See sobib kokku leitud maksimumi ja miinimumiga.
6Samm 6Peidetud
6
Küsimus 2Samm 6: Joonesta funktsiooni graafik
Teises küsimuses tuleb leida, mitu lahendit on võrrandil f(x)=−4. Lahendite arv on sama, mis graafiku y=f(x) ja sirge y=−4 ühiste punktide arv. Joonestame graafiku leitud omaduste ja väärtuste tabeli põhjal.
Arvutame mõne lisaväärtuse, näiteks f(−1)=−65−2,5=−310 ja f(3)=22,5−22,5=0.
f(1)=65−2,5=65−615=−610=−35. Graafik tõuseb vasakult kuni maksimumpunktini (0;0), laskub miinimumpunktini (2;−310) ja tõuseb seejärel lõpmatuseni.
7Samm 7Peidetud
7
Küsimus 2Samm 7: Loe kokku ühised punktid sirgega y = −4
Võrdleme arvu −4 miinimumi väärtusega: sirge y=−4 jääb miinimumpunktist allapoole.
−4<−310≈−3,33
Kui x≥0, ei lange funktsioon kunagi alla miinimumi väärtuse, seega seal ühiseid punkte ei ole.
f(x)≥−310>−4,kui x≥0
Kui x<0, kasvab funktsioon miinus lõpmatusest väärtuseni 0, seega läbib ta väärtuse −4 täpselt üks kord.
Vahemikus (−∞;0) on funktsioon kasvav ja võtab kõik väärtused alates miinus lõpmatusest kuni nullini, kusjuures iga väärtuse ainult ühe korra. Joonisel on lahend tähistatud x0; see on ligikaudu −1,08, aga seda ülesanne ei küsi.
VASTUS
1) Funktsiooni maksimumpunkt on (0;0) ja miinimumpunkt (2;−310); funktsioon kahaneb vahemikus (0;2). 2) Võrrandil on üks reaalarvuline lahend, sest sirge y=−4 jääb miinimumpunktist allapoole ja lõikab graafikut ainult kohal, kus x<0.