Kitsas riigieksam 2023, ülesanne 6: Kuupfunktsiooni tuletis, kahanemine ja miinimum
Leidke funktsiooni f(x)=x3+3x2−24x+8
1)tuletis;
2)kahanemisvahemik;
3)miinimumpunkti koordinaadid;
4)graafiku puutuja tõus kohal x0=2.
Allikas: Matemaatika kitsas riigieksam 2023, ülesanne 6
Eksamil said tegijad selle ülesande eest keskmiselt 42,4% 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
Valemikaart: ruutvõrrandi lahendivalem
ax2+bx+c=0
x1;2=2a−b±b2−4ac
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
Funktsioon kahaneb seal, kus tuletis on negatiivne. Miinimumkohas muutub tuletise märk miinusest plussiks. Puutuja tõus on tuletise väärtus puutepunktis.
1Samm 1Peidetud
1
Küsimus 1Samm 1: Leia tuletis
Esimeses küsimuses tuleb leida tuletis. Võtame tuletise liikmete kaupa.
Kasutame valemeid (xn)′=nxn−1, x′=1 ja c′=0; konstantne kordaja jääb alles.
f′(x)=3x2+3⋅2x−24⋅1+0=3x2+6x−24
(x3)′=3x2, (3x2)′=3⋅2x=6x, (24x)′=24 ja vabaliikme 8 tuletis on 0. Summa tuletis on tuletiste summa.
2Samm 2Peidetud
2
Küsimus 2Samm 2: Leia tuletise nullkohad
Teises küsimuses tuleb leida kahanemisvahemik. Selle piirid on tuletise nullkohad, sest seal võib tuletise märk muutuda.
Võrdsustame tuletise nulliga.
3x2+6x−24=0
Jagame mõlemaid pooli arvuga 3. Siis a=1, b=2 ja c=−8.
x2+2x−8=0
Kirjutame ruutvõrrandi lahendivalemi.
x1;2=2a−b±b2−4ac
Asendame kordajad ja arvutame diskriminandi.
x1;2=2−2±4+32=2−2±36=2−2±6
Arvutame mõlemad lahendid.
x1=2−2−6=−4,x2=2−2+6=2
Diskriminant on b2−4ac=22−4⋅1⋅(−8)=4+32=36. Võrrandi jagamine arvuga 3 ei muuda lahendeid, aga teeb arvutuse lihtsamaks.
3Samm 3Peidetud
3
Küsimus 2Samm 3: Leia kahanemisvahemik
Funktsioon kahaneb, kui tuletis on negatiivne.
Kirjutame kahanemise tingimuse.
3x2+6x−24<0
Tuletise graafik on üles avanev parabool, mis on negatiivne nullkohtade vahel.
X↓=(−4;2)
xy0−41210y=f(x)(−4;88)
Ruutliikme kordaja 3 on positiivne, seega on tuletise märgid vasakult paremale +, −, +. Funktsioon kasvab kuni kohani −4, kahaneb vahemikus (−4;2) ja kasvab siis uuesti.
4Samm 4Peidetud
4
Küsimus 3Samm 4: Leia miinimumpunkt
Kolmandas küsimuses on vaja miinimumpunkti. Kohal x=2 muutub tuletise märk miinusest plussiks: funktsioon lõpetab kahanemise ja hakkab kasvama. Seega on x=2 miinimumkoht.
Arvutame funktsiooni väärtuse kohal x=2.
f(2)=23+3⋅22−24⋅2+8=8+12−48+8=−20
Kirjutame miinimumpunkti koordinaadid.
Emin(2;−20)
xy0−41210y=f(x)(−4;88)E(2;−20)
Kohal x=−4 muutub tuletise märk plussist miinuseks, seal on maksimum (f(−4)=88). Küsiti punkti koordinaate, seega on vaja nii kohta x=2 kui ka funktsiooni väärtust −20.
5Samm 5Peidetud
5
Küsimus 4Samm 5: Leia puutuja tõus
Neljandas küsimuses on vaja puutuja tõusu. Puutuja tõus on tuletise väärtus puutepunktis.
Asendame tuletisse x0=2.
k=f′(2)=3⋅22+6⋅2−24=12+12−24=0
xy0−41210y=f(x)(−4;88)E(2;−20)k=0
Tulemus on loogiline: x0=2 on tuletise nullkoht ja miinimumkoht. Ekstreemumkohas on puutuja x-teljega paralleelne, seega on selle tõus 0.
VASTUS
1) Funktsiooni tuletis on f′(x)=3x2+6x−24. 2) Funktsioon kahaneb vahemikus (−4;2). 3) Miinimumpunkt on Emin(2;−20). 4) Graafiku puutuja tõus kohal x0=2 on 0.