Zestaw nr 7 Ekstremum funkcji jednej zmiennej. Punkty przegiȩcia wykresu. Asymptoty

Podobne dokumenty
Zestaw nr 6 Pochodna funkcji jednej zmiennej. Styczna do krzywej. Elastyczność funkcji. Regu la de l Hospitala

Funkcja jednej zmiennej - przykładowe rozwiązania 1. Badając przebieg zmienności funkcji postępujemy według poniższego schematu:

10 zadań związanych z granicą i pochodną funkcji.

Funkcje wielu zmiennych

Materiały do ćwiczeń z matematyki - przebieg zmienności funkcji

WKLĘSŁOŚĆ I WYPUKŁOŚĆ KRZYWEJ. PUNKT PRZEGIĘCIA.

SZKO LA PODSTAWOWA HELIANTUS WARSZAWA ul. BAŻANCIA 16. Hyperbola 1 x FUNKCJE ELEMENTARNE WYMIERNE POTȨGOWE LOGARYTMICZNE.

Asymptota pozioma: oṡ x, gdy y = 0 Asymptota pionowa: oṡ y, gdy x = 0. Hyperbola 1 x

Badanie funkcji. Zad. 1: 2 3 Funkcja f jest określona wzorem f( x) = +

Ekstrema globalne funkcji

9. BADANIE PRZEBIEGU ZMIENNOŚCI FUNKCJI

BADANIE PRZEBIEGU ZMIENNOŚCI FUNKCJI

Analiza Matematyczna. Lista zadań 10

Pochodna funkcji. Zastosowania pochodnej. Badanie przebiegu zmienności

Wykład 11 i 12. Informatyka Stosowana. 9 stycznia Informatyka Stosowana Wykład 11 i 12 9 stycznia / 39

Analiza Matematyczna MAEW101 MAP1067

ci agi i szeregi funkcji Javier de Lucas Ćwiczenie 1. Zbadać zbieżność (punktow a i jednostajn a) ci agu funkcji nx 2 + x

POCHODNA KIERUNKOWA. DEFINICJA Jeśli istnieje granica lim. to granica ta nazywa siȩ pochodn a kierunkow a funkcji f(m) w kierunku osi l i oznaczamy

Pochodna funkcji. Pochodna funkcji w punkcie. Różniczka funkcji i obliczenia przybliżone. Zastosowania pochodnych. Badanie funkcji.

Funkcje dwóch zmiennych

Zagadnienie Dualne Zadania Programowania Liniowego. Seminarium Szkoleniowe Edyta Mrówka

22 Pochodna funkcji definicja

VIII. Zastosowanie rachunku różniczkowego do badania funkcji. 1. Twierdzenia o wartości średniej. Monotoniczność funkcji.

Funkcje wielu zmiennych

Egzamin podstawowy (wersja przykładowa), 2014

Pierwsze kolokwium z Matematyki I 4. listopada 2013 r. J. de Lucas

Wykłady z matematyki inżynierskiej EKSTREMA FUNKCJI. JJ, IMiF UTP

Wykład 4 Przebieg zmienności funkcji. Badanie dziedziny oraz wyznaczanie granic funkcji poznaliśmy na poprzednich wykładach.

Rozwiązania prac domowych - Kurs Pochodnej. x 2 4. (x 2 4) 2. + kπ, gdzie k Z

Analiza Matematyczna MAEW101

Sterowanie optymalne dla uk ladów nieliniowych. Zasada maksimum Pontriagina.

Analiza matematyczna - pochodna funkcji 5.8 POCHODNE WYŻSZYCH RZĘDÓW

Wykłady z matematyki - Pochodna funkcji i jej zastosowania

t) x 2 a)x 2 4x + 3 < 0 b) 3x 2 21x 30 > 0 c) x > 1 x d)2 x 2x + 3 < 1 e) > 1 < 1 m)3 n)2

Pochodna funkcji jednej zmiennej

f (x)=mx 2 +(2m 2)x+m+1 ma co najmniej jedno

ROZWIĄZANIA I ODPOWIEDZI

PLAN WYNIKOWY Z MATEMATYKI DLA KLASY IV TECHNIKUM 5 - LETNIEGO

ZADANIE 1. ZADANIE 2 Wyznacz wzór funkcji f (x) = 2x 2 + bx + c w postaci kanonicznej wiedzac, że jej miejsca zerowe sa niami równania x 3 = ZADANIE 3

Pochodna i jej zastosowania

2. ZASTOSOWANIA POCHODNYCH. (a) f(x) = ln 3 x ln x, (b) f(x) = e2x x 2 2.

Zadania do samodzielnego rozwiązania zestaw 11

6. FUNKCJE. f: X Y, y = f(x).

1 Pochodne wyższych rzędów

Wykład 13. Informatyka Stosowana. 14 stycznia 2019 Magdalena Alama-Bućko. Informatyka Stosowana Wykład , M.A-B 1 / 34

1. Definicja granicy właściwej i niewłaściwej funkcji.

Rachunek różniczkowy funkcji jednej zmiennej. 1 Obliczanie pochodnej i jej interpretacja geometryczna

Pochodne funkcji wraz z zastosowaniami - teoria

RACHUNEK RÓŻNICZKOWY FUNKCJI JEDNEJ ZMIENNEJ. Wykorzystano: M A T E M A T Y K A Wykład dla studentów Część 1 Krzysztof KOŁOWROCKI

Lekcja 2. Pojęcie równania kwadratowego. Str Teoria 1. Równaniem wielomianowym nazywamy równanie postaci: n

Pierwiastki arytmetyczne n a

Asymptoty funkcji. Pochodna. Zastosowania pochodnej

NAJWIEKSZY INTERNETOWY ZBIÓR ZADAŃ Z MATEMATYKI FUNKCJE KWADRATOWE PARAMETRY

Wykład 6, pochodne funkcji. Siedlce

Materiały do ćwiczeń z matematyki. 3 Rachunek różniczkowy funkcji rzeczywistych jednej zmiennej

x 2 5x + 6 x 2 x 6 = 1 3, x 0sin 2x = 2, 9 + 2x 5 lim = 24 5, = e 4, (i) lim x 1 x 1 ( ), (f) lim (nie), (c) h(x) =

7. WYZNACZANIE SIŁ WEWNĘTRZNYCH W BELKACH

Matematyka. rok akademicki 2008/2009, semestr zimowy. Konwersatorium 1. Własności funkcji

Kurs ZDAJ MATURĘ Z MATEMATYKI MODUŁ 5 Zadania funkcje cz.1

(5) f(x) = ln x + x 3, (6) f(x) = 1 x. (19) f(x) = x3 +2x

Wykresy i własności funkcji

Granica funkcji. 16 grudnia Wykład 5

Katalog wymagań programowych na poszczególne stopnie szkolne. Matematyka. Poznać, zrozumieć

Funkcje dwóch zmiennych

FUNKCJE I RÓWNANIA KWADRATOWE. Lekcja 78. Pojęcie i wykres funkcji kwadratowej str

ROZKŁAD MATERIAŁU DO III KLASY LICEUM (ZAKRES ROZSZERZONY) A WYMAGANIA PODSTAWY PROGRAMOWEJ.

Granica funkcji wykład 5

1 Funkcje dwóch zmiennych podstawowe pojęcia

Pochodna funkcji odwrotnej

FUNKCJA KWADRATOWA. Wykresem funkcji kwadratowej jest parabola o wierzchołku w punkcie W = (p, q), gdzie

Granica funkcji wykład 4

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z MATEMATYKI KLASA III ZAKRES ROZSZERZONY (90 godz.) , x

Zagadnienia na wej±ciówki z matematyki Technologia Chemiczna

CHEMIA KWANTOWA MONIKA MUSIA L. Ćwiczenia. mm

FUNKCJA POTĘGOWA, WYKŁADNICZA I LOGARYTMICZNA

Mnożniki funkcyjne Lagrange a i funkcje kary w sterowaniu optymalnym

Fakt 3.(zastosowanie różniczki do obliczeń przybliżonych) Przy czym błąd, jaki popełniamy zastępując przyrost funkcji

Granice funkcji-pojęcie pochodnej

18. Obliczyć. 9. Obliczyć iloczyn macierzy i. 10. Transponować macierz. 11. Transponować macierz. A następnie podać wymiar powstałej macierzy.

Metoda Simplex bez użycia tabel simplex 29 kwietnia 2010

Granice funkcji. XX LO (wrzesień 2016) Matematyka elementarna Temat #8 1 / 21

PLAN REALIZACJI MATERIAŁU NAUCZANIA MATEMATYKI W KLASIE III (ZAKRES ROZSZERZONY)

Analiza Matematyczna I Wydział Nauk Ekonomicznych. wykład XI

na p laszczyźnie kartezjaṅskiej prowadzimy prost a o rȯwnaniu s 1. (1.1) s 0 + t 1 t 0

MATEMATYKA. Skrypt dla studentów kierunków przyrodniczych

Pochodna funkcji. Zastosowania

4.3 Wypukłość, wklęsłość l punkty przegięcia wykresu funkcji

Kształcenie w zakresie rozszerzonym. Klasa IV

Analiza Matematyczna Ćwiczenia

Logarytmy. Funkcje logarytmiczna i wykładnicza. Równania i nierówności wykładnicze i logarytmiczne.

1) 2) 3) 5) 6) 7) 8) 9) 10) 11) 12) 13) 14) 15) 16) 17) 18) 19) 20) 21) 22) 23) 24) 25)

Wprowadzenie z dynamicznej optymalizacji

ZAGADNIENIA NA EGZAMIN POPRAWKOWY Z MATEMATYKI W KLASIE II TECHNIKUM.

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY

. Funkcja ta maleje dla ( ) Zadanie 1 str. 180 b) i c) Zadanie 2 str. 180 a) i b)

FUNKCJA LINIOWA. A) B) C) D) Wskaż, dla którego funkcja liniowa określona wzorem jest stała. A) B) C) D)

ZAGADNIENIE DUALNE Rozważmy zagadnienie liniowe(zagadnienie to nazywamy prymalnym) o postaci kanonicznej:

FUNKCJE ELEMENTARNE I ICH WŁASNOŚCI

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY

Ciągłość funkcji jednej zmiennej rzeczywistej. Autorzy: Anna Barbaszewska-Wiśniowska

Transkrypt:

Zestaw nr 7 Ekstremum funkcji jednej zmiennej. Punkty przegiȩcia wykresu. Asymptoty November 20, 2009 Przyk ladowe zadania z rozwi azaniami Zadanie 1. Znajdź równanie asymptot funkcji f jeśli: a) f(x) = 2x 3 x+1 Rozwi azanie: Funkcja f jest nieokreślona dla x = 1. Liczymy granice jednostronne funkcji f w x = 1 : x 1 x + 1 = x 1 + x + 1 = Wniosek: funkcja f posiada asymptotȩ pionow a w punkcie x = 1. Badamy granice funkcji przy x oraz x. x + 1 = 2 x + 1 = 2 Wniosek: funkcja posiada asymptotȩ poziom a (dwustronn a) o równaniu y = 2. Sprawdzamy czy istnieje asymptota ukośna, w tym celu liczymy granice x(x + 1) = 0 Wniosek: brak asymptot ukośnych. x(x + 1) = 0 b)f(x) = x 4 x 2 1

Rozwi azanie: Funkcja f jest nieokreślona dla x = 0. Liczymy granice jednostronne funkcji f w x = 0 : x 0 x 4 x 2 = x 4 x 0 + x 2 = Wniosek: funkcja posiada asymptotȩ pionow a w punkcie x = 0. Badamy granice funkcji przy x oraz x. x 4 x 2 = x 4 x 2 = Wniosek: funkcja nie posiada asymptoty poziomej. Sprawdzamy czy istnieje asymptota ukośna, w tym celu liczymy granice x(x + 1) = 0 Wniosek: brak asymptot ukośnych. x(x + 1) = 0 x c) f(x) = 3 (x+1)(x 2) Rozwi azanie: Funkcja f jest nieokreślona dla x = 1 oraz x = 2. Liczymy granice jednostronne funkcji f w x = 1 : x 1 (x + 1)(x 2) = oraz w punkcie x = 2 x 1 + (x + 1)(x 2) = x 2 (x + 1)(x 2) = x 2 + (x + 1)(x 2) = Wniosek: funkcja posiada asymptoty pionowe w punktach x = 1 oraz x = 2. Badamy granice funkcji przy x oraz x. Wniosek: funkcja nie posiada asymptot poziomych. (x + 1)(x 2) = (x + 1)(x 2) = 2

Sprawdzamy czy istnieje asymptota ukośna, w tym celu liczymy granice oraz x(x + 1)(x 2) = 1 (x + 1)(x 2) 1 x = 1 co daje asymptotȩ ukośna y = x + 1 przy x. Podobnie sprawdzamy czy istnieje asymptota ukośna przy x. Liczymy granice oraz co daje asymptotȩ ukośn a y = x + 1 przy x. x(x + 1)(x 2) = 1 (x + 1)(x 2) 1 x = 1 Zadanie 2. Wyznacz przedzia ly monotoniczności nastȩpuj acych funkcji a) f(x) = + 5x 9 Rozwiazanie: Liczymy najpierw pochodn a f (x) = 3x 2 + 5 oraz zauważamy, że nierówność 3x 2 + 5 > 0 jest spe lniona dla dowolnego x R. Czyli f(x) = + 5x 9 lest rosn aca w ca lej swojej dziedzinie. b) f(x) = 2 + 9x 2 + 12x Rozwiazanie: Liczymy najpierw pochodn a f (x) = 6x 2 + 18x + 12 oraz rozwi azujemy nierówność lub równoważn a jej W tym celu obliczamy pierwiastki równania 6x 2 + 18x + 12 > 0 x 2 + 3x + 2 > 0. x 2 + 3x + 2 = 0 = 9 4 2 = 1 co daje x 1 = 2 lub x 2 = 1. Zatem dla x (, 2) ( 1, ) funkcja jest rosn aca, natomiast dla x ( 2, 1) jest funkcj a malej ac a. c) f(x) = x2 3 x 2 +3 Rozwi azanie: Liczymy najpierw pochodn a f (x) = 2x(x2 +3) 2x(x 2 3) (x 2 +3) 2 = 12x (x 2 +3) 2 oraz rozwi azujemy nierówność f (x) > 0. Mamy wiȩc f (x) > 0 wtedy i tylko wtedy gdy 6x > 0. Zatem dla x > 0 funkcja jest rosn aca natomiast dla x < 0 funkcja jest malej aca. Zadanie 3. Wyznacz ekstrema funkcji f jeśli: 3

a) f(x) = x 2 3x + 8 Rozwi azanie: Liczymy pochodn a f (x) = i rozwi azujemy równanie f (x) = 0 co w naszym przypadku daje 2x 3 = 0 oraz x 0 = 1.5 Z postaci pochodnej otrzymujemy, że dla x < 1.5 zachodzi f (x) < 0 oraz dla x > 1.5 zachodzi f (x) > 0, co daje, ze w punkcie x 0 = 1.5 funkcja f osiaga minimum lokalne. b) f(x) = x 4 4x 2 + 4 Rozwi azanie: Liczymy pochodn a f (x) = 4 8x i rozwi azujemy równanie f (x) = 0. Mamy 4 8x = 4x(x 2 2), co daje nastȩpuj ace rozwi azania x 1 = 0 lub x 2 = 2 lub = 2. Analizujemy teraz zachowanie pochodnej w otoczeniach tych trzech punktów korzystaj ac z wykresu funkcji y = 4x(x 2 2). W lewostronnym otoczeniu punktu x 1 = 0 pochodna f jest dodatnia a w prawostronnym ujemna, zatem w x 1 = 0 funkcja f przyjmuje lokalne maksimum. W lewostronnym otoczeniu punktu x 2 = 2 pochodna f jest ujemna a w prawostronnym dodatnia, zatem w x 2 = 2 funkcja f przyjmuje lokalne minimum. W lewostronnym otoczeniu punktu = 2 pochodna f jest ujemna a w prawostronnym dodatnia, zatem w x 2 = 2 funkcja f przyjmuje lokalne minimum. c) f(x) = x+1 x 2 +4 Rozwi azanie: Obliczamy pochodn a f (x) = 1(x2 +4) 2x(x+1) = x2 2x+4 oraz rozwi azujemy (x 2 +4) 2 (x 2 +4) 2 równanie f (x) = 0. Wiadomo, że f (x) = 0 wtedy i tylko wtedy gdy x 2 2x+4 = 0. Rozwi azuj ac to równanie otrzymujemy: = 20 oraz x 1 = 1 5, x 2 = 1 + 5. Pochodna w lewostronnym otoczeniu punktu x 1 jest ujemna a w prawostronnym otoczeniu dodatnia, zatem w x 1 funkcja f osi aga minimum lokalne. Podobnie, pochodna w lewostronnym otoczeniu punktu x 2 jest dodatnia a w prawostronnym otoczeniu ujemna, zatem w x 2 funkcja osi aga maksimum lokalne. Zadanie 4. Znajdź najwiȩksze i najmniejsze wartości funkcji na wskazanych przedzia lach a) f(x) = x 2 + 2x 4, dla x [0, 2] Rozwi azanie: Liczymy pochodn a f (x) = 2x+2, otrzymujemy miejsce zerowe pochodnej x 0 = 1. W punkt x 0 = 1 nie należy do przedzia lu [0, 2]. Funkcja f nie ma lokalnych ekstremów w przedziale [0, 2]. Liczymy wartości funkcji w punktach brzegowych. Otrzymujemy f(0) = 4 f(2) = 4 czyli najwiȩksza wartość funkcji f, w przedziale [0, 2], wynosi 4 a najmniejsza -4. b) f(x) = x 2 + 2x 4, dla x [ 2, 2] Rozwi azanie: Liczymy pochodn a f (x) = 2x+2, otrzymujemy miejsce zerowe pochodnej x 0 = 1. W punkcie x 0 = 1 [ 2, 2] funkcja f ma minimum lokalne. Liczymy wartości funkcji w punktach brzegowych oraz w x 0, otrzymujemy f( 2) = 4, f(2) = 4 oraz f( 1) = 5. W przedziale [ 2, 2] funkcja osiaga najwiȩksz a wartość 4 dla x 1 = 2 oraz najmniejsz a wartość -5 w punkcie x 0 = 1. c) f(x) = 2x+5 x+1 dla x [ 3, 1) ( 1, 3] Rozwi azanie: W punkcie x = 1 funkcja jest nieokreślona. 2x + 5 x 1 x + 1 = 2x + 5 x 1 + x + 1 = 4

czyli w x = 1 istnieje asymptota pionowa funkcji f. Zatem funkcja f nie osi aga w tym zbiorze ani skończonej wartości maksymalnej ani skończonej minimalnej. Zadanie 5. Wyznaczyć punkty przegiȩcia, przedzia ly wypuk lości oraz wklȩs lości funkcji a) f(x) = 3x 4 + 7x + 1 dla x (0, ) Rozwi azanie: Liczymy pierwsz a pochodn a f (x) = 12 + 7 oraz drug a f (x) = 36x 2. Dla dowolnego x (0, ) zachodzi f (x) > 0 czyli funkcja jest wypuk la w ca lej swojej dziedzinie. b) f(x) = e x 1 + 2 Rozwi azanie: Liczymy pierwsz a pochodn a f (x) = e x 1 oraz drug a f (x) = e x 1. Dla dowolnego x (, ) zachodzi f (x) > 0 czyli funkcja jest wypuk la w ca lej swojej dziedzinie. c) f(x) = x 4 x 2 Rozwi azanie: Liczymy pierwsz a pochodn a f (x) = 4 3x 2 2x oraz drug a f (x) = 12x 2 6x 2. Szukamy pierwiastków równania 12x 2 6x 2 = 0. Po obliczeniach otrzymujemy pierwiastki x 1 = 6 132 24 oraz x 2 = 6+ 132 24. Dla x (, x 1 ) mamy f (x) > 0 czyli funkcja f jest wypuk la w tym przedziale. Dla x (x 2, ) mamy f (x) > 0 czyli funkcja f jest wypuk la w tym przedziale. Natomiast dla x (x 1, x 2 ) mamy f (x) < 0 czyli funkcja f jest wklȩs la w tym przedziale. Punkty x 1 oraz x 2 s a punktami przegiȩcia. 1 Zadania do samodzielnego rozwi azania Zadanie 1.1. Znajdź równanie asymptot funkcji f jeśli: a) f(x) = 2x 3 x+1 Odp. Asymptota pionowa w x = 1, asymptota pozioma y = 2, brak asymptot ukośnych. b) f(x) = 7x+3 x 10 Odp. Asymptota pionowa w x = 10, asymptota pozioma y = 7, brak asymptot ukośnych. c) f(x) = 1 x 2 +1 Odp. asymptota pozioma y = 0. d) f(x) = 1 1 x 2 Odp. Asymptota pionowa w x = 1 lub x = 1, asymptota pozioma y = 0, brak asymptot ukośnych. Zadanie 2.1. Wyznacz przedzia ly monotoniczności nastȩpuj acych funkcji a) f(x) = + 3x 2 + 2x + 2 Odp. Rosn aca w (1 10/6, 1 + 10/6), malej aca w (, 1 10/6) oraz w (1 + 10/6, ). b) f(x) = 5 1 x Odp. Malej aca w (, 1), rosn aca w (1,.) c) f(x) = 7x+3 x 10 Odp. Malej aca w (, 10) oraz w (10, ). d) f(x) = x x 2 +4 5

Odp. Malej aca w (, 2) oraz w (2, ), rosn aca w ( 2, 2). Zadanie 3.1. Wyznacz ekstrema funkcji f jeśli: a) f(x) = + 3x 2 + 9x + 2 Odp. Min w x 1 = 1, max w x 2 = 3. b) f(x) = 3x+2 x 2 +1 Odp. Min w x 1 = 13 3, max w x 2 = 13 3. c) f(x) = 9 x2 x+5 Odp. Min w x 1 = 9, max w x 2 = 1. d) f(x) = x2 2 + 1 x Odp. Min w x 1 = 1. Zadanie 4.1. Znajdź najwiȩksze i najmniejsze wartości funkcji na wskazanych przedzia lach a) f(x) = x 2 + 2x 4, dla x [0, 2] Odp. Wartość min f(0) = 4, wartość max f(2) = 4 b) f(x) = 3 x 1 dla x [0, 2] Odp. Wartość min f(0) = 1/3, wartość max f(2) = 1 c) f(x) = 3x 2 + 6x + 9 dla x [ 4, 2] Odp. Wartość min f( 4) = 63, wartość max f(1) = 13. d) f(x) = x+1 x 2 dla x [3, 5] Odp. Wartość min f(5) = 2, max f(3) = 4. Zadanie 5.1. Wyznaczyć punkty przegiȩcia, przedzia ly wypuk lości oraz wklȩs lości funkcji a) f(x) = x2 +x 2 x 2 Odp. f wypuk la dla x > 2, wklȩs la dla x < 2. Brak punktu przegiȩcia. b) f(x) = log(1 + x 2 ) Odp. f wypuk la dla x < 1 oraz x > 1, wklȩs la dla x ( 1, 1). Punkty przegiȩcia dla x = 1 lub x = 1. c) f(x) = x 4 + 2 12x 2 2x + 1 Odp. Wypuk la w (, 2) oraz (1, ). Wklȩs la ( 2, 1), punkty przegiȩcia x = 2 lub x = 1. d) f(x) = x x 2 +1 Odp. Wypuk la w ( 3, 0) ( 3, ). Wklȩs la w (, 3) (0, 3). Punkty przegiȩcia : 3, 0, 3. 6