Lai riigieksam 2017, ülesanne 10: Piirväärtus, kasvamisvahemik ja puutujad
On antud funktsioon f(x)=x2(3−x).
1.Arvutage x→−2limf(x).
2.Leidke funktsiooni f(x) kasvamisvahemik.
3.Koostage funktsiooni f(x) graafikule tõmmatud puutujate võrrandid, kui mõlema puutuja tõus on −9.
Allikas: Matemaatika lai riigieksam 2017, ülesanne 10
Graafik ja puutujad
Lahenduse joonis
Selle joonise teed lahendamise käigus ise.
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
Valemikaart: joone puutuja võrrand
y−f(x0)=f′(x0)(x−x0)
Tuletise märgiskeem
Täitub sammus 3.
Sinu vastus
Proovi ise enne
Lahendus on peidus. Ava nii palju, kui parajasti vaja.
1. Vihje
2. 1. samm
3. Kogu lahendus
Vihje
Polünoom on pidev, seega piirväärtuse saab asendamisega. Kasvamisvahemikus on tuletis positiivne. Puutuja tõus on tuletise väärtus puutepunktis.
1Samm 1Peidetud
1
Küsimus 1Samm 1: Arvuta piirväärtus
Esimeses küsimuses on vaja piirväärtust kohal x=−2. Funktsioon f(x)=x2(3−x) on polünoom ja polünoom on pidev kõikjal, seega piirväärtus võrdub funktsiooni väärtusega.
Asendame x=−2.
x→−2limx2(3−x)=(−2)2⋅(3−(−2))=4⋅5=20
2Samm 2Peidetud
2
Küsimus 2Samm 2: Leia tuletis
Teises küsimuses on vaja kasvamisvahemikku. Funktsioon kasvab seal, kus tuletis on positiivne. Tuletise leidmiseks avame kõigepealt sulud.
Avame sulud.
f(x)=x2(3−x)=3x2−x3
Võtame tuletise liikmete kaupa.
f′(x)=3⋅2x−3x2=6x−3x2
Valemi (xn)′=nxn−1 järgi (x2)′=2x ja (x3)′=3x2; konstantne kordaja jääb alles.
3Samm 3Peidetud
3
Küsimus 2Samm 3: Leia tuletise nullkohad
Võrdsustame tuletise nulliga.
6x−3x2=0
Toome 3x sulgude ette.
3x(2−x)=0
Korrutis on null, kui üks teguritest on null.
x1=0,x2=2
4Samm 4Peidetud
4
Küsimus 2Samm 4: Leia kasvamisvahemik
Funktsioon kasvab, kui f′(x)>0.
Kirjutame kasvamise tingimuse.
6x−3x2>0
Parabool y=−3x2+6x avaneb alla, seega on see positiivne nullkohtade vahel.
X↑=(0;2)
Märgiskeemil on tuletise märgid −, +, −. Funktsioon kahaneb, kui x<0, kasvab vahemikus (0;2) ja kahaneb uuesti, kui x>2. Proovipunkt: f′(1)=6−3=3>0.
5Samm 5Peidetud
5
Küsimus 3Samm 5: Leia puutepunktide x-koordinaadid
Kolmandas küsimuses on puutuja tõus −9. Puutuja tõus on tuletise väärtus puutepunktis, seega lahendame võrrandi f′(x)=−9.
Kirjutame võrrandi.
6x−3x2=−9
Viime kõik liikmed paremale poole ja kirjutame võrrandi normaalkujul.
3x2−6x−9=0
Jagame mõlemaid pooli arvuga 3.
x2−2x−3=0
Kasutame ruutvõrrandi lahendivalemit.
x1;2=22±4+12=22±4
Arvutame mõlemad lahendid.
x1=−1,x2=3
6Samm 6Peidetud
6
Küsimus 3Samm 6: Leia puutepunktide y-koordinaadid
Arvutame funktsiooni väärtuse kohal x=−1.
f(−1)=(−1)2⋅(3−(−1))=1⋅4=4
Arvutame funktsiooni väärtuse kohal x=3.
f(3)=32⋅(3−3)=9⋅0=0
110xyy=x2(3−x)(−1;4)(3;0)
Puutepunktid on (−1;4) ja (3;0). Kahes eri punktis on puutujatel sama tõus, seega on puutujad paralleelsed.
7Samm 7Peidetud
7
Küsimus 3Samm 7: Koosta puutujate võrrandid
Kirjutame puutuja võrrandi.
y−f(x0)=f′(x0)(x−x0)
Asendame esimese puutepunkti (−1;4) ja tõusu −9.
y−4=−9(x+1)⇒y=−9x−9+4=−9x−5
Asendame teise puutepunkti (3;0) ja tõusu −9.
y−0=−9(x−3)⇒y=−9x+27
110xyy=x2(3−x)(−1;4)(3;0)y=−9x−5y=−9x+27
VASTUS
1) x→−2limf(x)=20. 2) Funktsioon kasvab vahemikus (0;2). 3) Puutujate võrrandid on y=−9x−5 (puutepunkt (−1;4)) ja y=−9x+27 (puutepunkt (3;0)).