Tredjegradsfunksjon med parameter b og tangenter

Tredjegradsfunksjon med parameter b og tangenter

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

Funksjonen ff er gitt ved

f(x)=x32bx2+(b2+3)xderbRf(x)=x^3-2b\cdot x^2+(b^2+3)\cdot x \quad\text{der}\quad b\in\mathbb{R}

Vis at ff bare har ett nullpunkt uavhengig av verdien av bb.

Løs likningen f(x)=0f'(x)=0. For hvilke verdier av bb har grafen til ff bare ett stasjonært punkt?

Dersom b0b\neq 0 har grafen til ff to tangenter med stigningstall 3.

Bestem likningene for disse tangentene.

Fasit

f(x)=x((xb)2+3)=0f(x) = x\bigl((x-b)^2 + 3\bigr) = 0 kun for x=0x = 0 siden (xb)2+33>0(x-b)^2 + 3 \geq 3 > 0

x=2b±b293x = \dfrac{2b \pm \sqrt{b^2-9}}{3}. Bare ett stasjonært punkt når 3b3-3 \leq b \leq 3.

y=3xy = 3x og y=3x+427b3y = 3x + \dfrac{4}{27}b^3

LøsningsforslagKI-generert

Vi faktoriserer f(x)f(x):

f(x)=x32bx2+(b2+3)x=x(x22bx+b2+3)f(x) = x^3 - 2bx^2 + (b^2+3)x = x\bigl(x^2 - 2bx + b^2 + 3\bigr)

Vi skriver om andregradsleddet ved å fullføre kvadratet:

x22bx+b2+3=(xb)2+3x^2 - 2bx + b^2 + 3 = (x - b)^2 + 3

Dermed er

f(x)=x((xb)2+3)f(x) = x\bigl((x-b)^2 + 3\bigr)

Siden (xb)20(x-b)^2 \geq 0 for alle reelle xx, er (xb)2+33>0(x-b)^2 + 3 \geq 3 > 0 for alle bRb \in \mathbb{R}.

Produktet f(x)=0f(x) = 0 krever dermed at x=0x = 0. ff har altså bare ett nullpunkt, x=0x = 0, uavhengig av verdien til bb.

Vi deriverer ff:

f(x)=3x24bx+b2+3f'(x) = 3x^2 - 4bx + b^2 + 3

Vi løser f(x)=0f'(x) = 0 med GeoGebra CAS (se linje 4 i CAS-utklippet):

x=2b±b293x = \frac{2b \pm \sqrt{b^2 - 9}}{3}

Grafen har to stasjonære punkter når likningen har to løsninger, dvs. når diskriminanten er positiv:

b29>0    b>3b^2 - 9 > 0 \implies |b| > 3

Grafen til ff har bare ett stasjonært punkt når 3b3-3 \leq b \leq 3.

(For b=±3b = \pm 3 er diskriminanten lik null — det er ett stasjonært punkt som er et vendepunkt.)

Vi finner xx-verdiene der f(x)=3f'(x) = 3 med GeoGebra CAS (linje 5):

f(x)=3    x=bellerx=b3f'(x) = 3 \implies x = b \quad \text{eller} \quad x = \frac{b}{3}

Tangent i x=bx = b:

Fra CAS (linje 6): f(b)=3bf(b) = 3b. Tangentlikningen blir:

y=f(b)+3(xb)=3b+3x3b=3xy = f(b) + 3(x - b) = 3b + 3x - 3b = 3x

Tangent i x=b3x = \dfrac{b}{3}:

Fra CAS (linje 7): f ⁣(b3)=427b3+bf\!\left(\dfrac{b}{3}\right) = \dfrac{4}{27}b^3 + b. Tangentlikningen blir:

y=427b3+b+3 ⁣(xb3)=427b3+b+3xb=427b3+3xy = \frac{4}{27}b^3 + b + 3\!\left(x - \frac{b}{3}\right) = \frac{4}{27}b^3 + b + 3x - b = \frac{4}{27}b^3 + 3x

De to tangentene med stigningstall 3 har likningene:

y=3xogy=3x+427b3\underline{\underline{y = 3x}} \qquad \text{og} \qquad \underline{\underline{y = 3x + \frac{4}{27}b^3}}

GeoGebra CAS (linje 1–9):

GeoGebra CAS-utklipp

Illustrasjon for b=2b = 2 (tangentpunkter ved P1=(23,8627)P_1 = \bigl(\tfrac{2}{3},\, \tfrac{86}{27}\bigr) og P2=(2,6)P_2 = (2,\, 6)):

Graf av f og de to tangentene med stigningstall 3 (b=2)

Sensorveiledning

Oppgaven gir til sammen 6 poeng

3 poeng

En kandidat som løser likningen, men ikke tolker løsningen riktig, får 1 poeng. En kandidat som bare finner én verdi for bb, får 2 poeng.

2 poeng

En kandidat som bare finner xx-verdiene til tangeringspunktene, får 1 poeng.

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 klart
S
Vis / skjul løsningsforslag
A
Legg til i liste
Esc
Tilbake / avslutt