Funksjonsdrøfting av xeˣ og induksjon

Del 1, uten hjelpemidler

Funksjonsdrøfting av xeˣ og induksjon

Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Vi har gitt funksjonen

f(x)=x⋅ex

Bestem f′(x) og f′′(x)

Bestem koordinatene til bunnpunkt og vendepunkt på grafen til f.

Det blir påstått at den n-te deriverte er gitt ved

f(n)(x)=(x+n)⋅ex

Bevis formelen for den n-te deriverte ved induksjon.

Fasit

f′(x)=(x+1)ex, f′′(x)=(x+2)ex

Bunnpunkt (−1, −1e), vendepunkt (−2, −2e2)

Vist ved induksjon

LøsningsforslagKI-generert

Vi bruker produktregelen på f(x)=x⋅ex, med u=x og v=ex:

f′(x)=1⋅ex+x⋅ex=(x+1)ex

Vi deriverer på nytt, igjen med produktregelen på (x+1)⋅ex:

f′′(x)=1⋅ex+(x+1)⋅ex=(x+2)ex
f′(x)=(x+1)ex,f′′(x)=(x+2)ex

Bunnpunkt: Vi setter f′(x)=0:

(x+1)ex=0

Siden ex>0 for alle x, må x+1=0, altså x=−1. For x<−1 er f′(x)<0, og for x>−1 er f′(x)>0, så f har et minimum (bunnpunkt) i x=−1. Funksjonsverdien er

f(−1)=−1⋅e−1=−1e
Bunnpunkt: (−1, −1e)

Vendepunkt: Vi setter f′′(x)=0:

(x+2)ex=0⇒x=−2

For x<−2 er f′′(x)<0 (konkav), og for x>−2 er f′′(x)>0 (konveks), så krumningen skifter og x=−2 er et vendepunkt. Funksjonsverdien er

f(−2)=−2⋅e−2=−2e2
Vendepunkt: (−2, −2e2)
Bunnpunkt (−1, −1e),Vendepunkt (−2, −2e2)

Vi skal bevise ved induksjon at f(n)(x)=(x+n)ex for alle heltall n≥1.

Basissteg (n=1): Fra a) er f′(x)=(x+1)ex, som stemmer med formelen for n=1.

Induksjonshypotese: Anta at formelen holder for et vilkårlig n=k, altså at

f(k)(x)=(x+k)ex

Induksjonssteg: Vi skal vise at formelen da også holder for n=k+1. Vi deriverer f(k)(x) med produktregelen:

f(k+1)(x)=ddx[(x+k)ex]=1⋅ex+(x+k)⋅ex=(x+k+1)ex

Dette er nettopp formelen med n=k+1 satt inn.

Konklusjon: Siden formelen holder for n=1, og siden den holder for n=k+1 når den holder for n=k, følger det av induksjonsprinsippet at

f(n)(x)=(x+n)ex for alle heltall n≥1
Sensorveiledning

Oppgaven gir til sammen 6 poeng

2 poeng

En fullgod besvarelse bør ha med fortegnslinje for å vise at det er fortegnskifte for de deriverte.

2 poeng

Forsøk på løsning uten å derivere den n-te deriverte gir ingen uttelling.

Forstå oppgaven med en KI

Du får en ferdig tekst du limer inn i den KI-chatboten du bruker. Teksten inneholder oppgaven og en instruks om at chatboten skal hjelpe deg å tenke selv — stille spørsmål, gi ett hint av gangen og la deg gjøre regningen.

Anbefalt. Chatboten får beskjed om å bruke det til å veilede deg riktig vei — ikke til å røpe svaret. Du kan slå det av hvis du vil være helt sikker på at ingenting lekker.

Hva du bør vite
  • Ingenting sendes herfra. Teksten kopieres bare til utklippstavla på enheten din. Det du limer inn i en chatbot, går til den tjenesten — og de har sine egne regler for hva de lagrer.
  • Ikke lim inn personopplysninger — navn, skole eller noe annet om deg selv eller andre. Oppgaveteksten holder.
  • KI kan ta feil, også i matematikk. Sjekk alltid mot løsningsforslaget her på siden.
  • Er du usikker på om du har lov til å bruke KI på skolearbeidet ditt, spør læreren din først.

Tastatursnarveier

Navigasjon

⌘K / Ctrl+K
Åpne søk
G F
Gå til Fag
G E
Gå til Eksamener
G T
Gå til Temaer
G K
Gå til Kompetansemål
G H
Hjem
?
Vis snarveier

I oppgave

←/→ · J/K
Forrige / neste oppgave
0
Marker som ikke prøvd
1
Marker som prøvd
2
Marker som trenger hjelp
3
Marker som ferdig
S
Vis / skjul løsningsforslag
A
Legg til i liste
N
Skriv notat
Esc
Tilbake / avslutt