Lai riigieksam 2019, ülesanne 6: Eksponentfunktsioonide graafikud
On antud funktsioonid f(x)=2x−4 ja g(x)=2x−1.
1.Lahendage võrrand f(x)=g(x).
2.Joonestage antud koordinaatteljestikku funktsioonide f(x)=2x−4 ja g(x)=2x−1 graafikud.
3.Leidke reaalarvu m väärtus, mille korral funktsiooni h(x)=2mx graafik läbib funktsioonide f(x) ja g(x) graafikute lõikepunkti A.
Allikas: Matemaatika lai riigieksam 2019, ülesanne 6
Lahenduse joonis
Selle joonise teed lahendamise käigus ise.
110xy
Valemikaart: astmed ja juured
am⋅an=am+n,am:an=am−n
(am)n=amn,(ab)n=anbn
a0=1,a−n=an1
anm=nam
Sinu vastus
Proovi ise enne
Lahendus on peidus. Ava nii palju, kui parajasti vaja.
1. Vihje
2. 1. samm
3. Kogu lahendus
Vihje
Kirjuta 2x−1 kujul 22x. Siis on võrrandis ainult üks aste 2x.
1Samm 1Peidetud
1
Küsimus 1Samm 1: Esita astmed sama astmega
Esimeses küsimuses tuleb lahendada võrrand 2x−4=2x−1.
Kirjutame võrrandi välja.
2x−4=2x−1
Astendajate vahe tähendab jagamist: 2x−1=2x:21.
2x−1=22x=0,5⋅2x
Valemikaardi järgi am:an=am−n, seega 2x:2=2x−1. Nüüd on võrrandis ainult üks tundmatu aste 2x, mida saab käsitleda nagu tavalist tundmatut.
2Samm 2Peidetud
2
Küsimus 1Samm 2: Lahenda võrrand
Asendame parema poole.
2x−4=0,5⋅2x
Viime 2x-iga liikmed vasakule ja arvu 4 paremale poole.
2x−0,5⋅2x=4
Koondame: 1−0,5=0,5.
0,5⋅2x=4
Jagame mõlemaid pooli arvuga 0,5 ja esitame 8 kahe astmena.
2x=8=23
Kui alused on võrdsed, on võrdsed ka astendajad.
x=3
Funktsioon y=2x on kasvav, seega iga väärtus saadakse ainult ühe x korral. Sellepärast järeldub võrdusest 2x=23, et x=3.
3Samm 3Peidetud
3
Küsimus 1Samm 3: Kontrolli lahendit ja leia lõikepunkt
Arvutame võrrandi vasaku poole, kui x=3.
vp=f(3)=23−4=8−4=4
Arvutame võrrandi parema poole, kui x=3.
pp=g(3)=23−1=22=4
Vasak ja parem pool on võrdsed, seega lahend sobib. Graafikute lõikepunkt on A.
vp=pp,A(3;4)
110xyA(3;4)
Võrrandi f(x)=g(x) lahend on graafikute lõikepunkti x-koordinaat. Lõikepunkti y-koordinaat on funktsiooni väärtus selles kohas. Punkti A läheb vaja kolmandas küsimuses.
4Samm 4Peidetud
4
Küsimus 2Samm 4: Joonesta funktsiooni g graafik
Teises küsimuses tuleb joonestada mõlemad graafikud. Koostame kõigepealt funktsiooni g(x)=2x−1 väärtuste tabeli.
Arvutame väärtused, näiteks g(−1)=2−2=41 ja g(0)=2−1=21.
xg(x)−10,2500,5112234
110xyg(x)=2x−1A(3;4)
g graafik on graafik y=2x nihutatud ühe ühiku võrra paremale. Graafik on kogu aeg x-teljest ülalpool ja läheneb vasakul x-teljele, aga ei lõika seda.
5Samm 5Peidetud
5
Küsimus 2Samm 5: Joonesta funktsiooni f graafik
Nüüd koostame funktsiooni f(x)=2x−4 väärtuste tabeli.
Arvutame väärtused, näiteks f(−1)=21−4=−3,5 ja f(2)=4−4=0.
xf(x)−1−3,50−31−22034
110xyg(x)=2x−1y=−4f(x)=2x−4A(3;4)
f graafik on graafik y=2x nihutatud nelja ühiku võrra alla. Vasakul läheneb see sirgele y=−4 (asümptoot), aga ei puuduta seda. Graafik lõikab x-telge punktis (2;0).
6Samm 6Peidetud
6
Küsimus 3Samm 6: Leia m
Kolmandas küsimuses peab funktsiooni h(x)=2mx graafik läbima punkti A(3;4). See tähendab, et kohal x=3 on funktsiooni väärtus 4.
Asendame punkti A koordinaadid funktsiooni valemisse.
2m⋅3=4
Esitame 4 kahe astmena.
23m=22
Alused on võrdsed, seega on võrdsed ka astendajad.
3m=2
Jagame mõlemaid pooli arvuga 3.
m=32
110xyg(x)=2x−1y=−4f(x)=2x−4h(x)=232xA(3;4)
Graafik läbib punkti siis, kui punkti koordinaadid rahuldavad funktsiooni valemit. Kontroll: h(3)=232⋅3=22=4.
VASTUS
1) Võrrandi f(x)=g(x) lahend on x=3, graafikud lõikuvad punktis A(3;4). 2) Graafikud on joonisel. 3) Funktsiooni h(x)=2mx graafik läbib punkti A, kui m=32.