Tredjegradsfunksjon med parameter k og analyse av ekstremalpunkter

Del 2, alle hjelpemidler

Tredjegradsfunksjon med parameter k og analyse av ekstremalpunkter

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

Funksjonen f er gitt ved

f(x)=x3−2kx2+k2x,k>0
Hjelpemiddelkrav: For hånd

Bestem nullpunktene til f.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Bestem f′(x).

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Bruk svarene fra oppgave a) og oppgave b) til å argumentere for og avgjøre hvilken av grafene nedenfor som er grafen til f.

|500

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Bruk CAS til å bestemme stigningstallet til den rette linjen som går gjennom toppunktet og bunnpunktet på grafen til f.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Vis at grafen til f bare har én tangent med stigningstall −13k2. Bestem koordinatene til tangeringspunktet T mellom denne tangenten og grafen til f.

Fasit

x=0 eller x=k

f′(x)=3x2−4kx+k2

Graf C

Stigningstall=−29k2

T=(23k,227k3)

LøsningsforslagKI-generert

Vi faktoriserer f(x) ved å sette x utenfor parentes:

f(x)=x3−2kx2+k2x=x(x2−2kx+k2)=x(x−k)2

Et produkt er null når minst én faktor er null, så

x=0eller(x−k)2=0⇒x=k

x=0 eller x=k

Vi deriverer f(x)=x3−2kx2+k2x ledd for ledd (husk at k er en konstant):

f′(x)=3x2−2k⋅2x+k2=3x2−4kx+k2

f′(x)=3x2−4kx+k2

Fra a) vet vi at grafen til f har to nullpunkter: x=0 (enkel rot, grafen krysser x-aksen) og x=k (dobbel rot, grafen tangerer x-aksen der). Siden k>0, ligger begge nullpunktene i eller til høyre for origo, med x=k lengst til høyre.

Leddet med høyest grad, x3, har positiv koeffisient, så grafen skal gå mot −∞ når x→−∞ og mot +∞ når x→+∞.

Vi finner topp- og bunnpunkt ved å løse f′(x)=0 (nullpunktene til andregradsuttrykket fra b)):

3x2−4kx+k2=0⇒x=4k±16k2−12k26=4k±2k6
x=kellerx=k3

Siden 0<k3<k, ligger toppunktet (x=k3) mellom de to nullpunktene, og bunnpunktet er nettopp det doble nullpunktet x=k (grafen tangerer x-aksen der, altså f(k)=0, i tråd med at et bunnpunkt på x-aksen svarer til en dobbeltrot).

Dette gir følgende forløp: grafen kommer fra −∞, krysser x-aksen i x=0, stiger til et toppunkt (med positiv y-verdi) i x=k3>0, synker til et bunnpunkt som tangerer x-aksen i x=k, og stiger deretter mot +∞.

Av de tre grafene er det bare graf C som har denne formen: krysser aksen i origo, topp- og bunnpunkt begge til høyre for y-aksen, og bunnpunktet ligger akkurat på x-aksen. (Graf A går mot −∞ for store x, og graf B mangler separate topp- og bunnpunkter.)

Graf C er grafen til f

Fra c) er toppunktet (k3,f(k3)) og bunnpunktet (k,f(k))=(k,0) (siden x=k er nullpunkt).

Vi setter opp f(x) i CAS og lar CAS regne ut stigningstallet til linjen gjennom disse to punktene direkte:

Stigningstall=f(k)−f(k3)k−k3

CAS-utregning av stigningstallet mellom toppunkt og bunnpunkt

CAS gir −2⋅k29.

Stigningstall=−29k2

Grafen har en tangent med stigningstall −13k2 i de x-verdiene der f′(x)=−13k2. Vi bruker f′(x) fra b):

3x2−4kx+k2=−13k2

Vi ganger begge sider med 3 og samler alt på venstre side:

9x2−12kx+3k2=−k2
9x2−12kx+4k2=0

Dette er en andregradslikning i x. Diskriminanten er

d=(−12k)2−4⋅9⋅4k2=144k2−144k2=0

Siden d=0, har likningen nøyaktig én løsning, altså finnes det bare én x-verdi der stigningstallet til tangenten er −13k2 — og dermed bare én slik tangent. Løsningen er

x=−(−12k)2⋅9=12k18=23k

Tangeringspunktet T har altså x-koordinat 23k. y-koordinaten finner vi ved å sette inn i f(x)=x(x−k)2 fra a):

f(23k)=23k⋅(23k−k)2=23k⋅(−13k)2=23k⋅19k2=227k3

T=(23k,227k3)

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