Bestem f ut fra den deriverte

Bestem f ut fra den deriverte

Bestem et uttrykk for funksjonen ff når du får vite at

  • f(x)=2x3f'(x)=-\frac{2}{x^{3}}
  • Arealet av området som er avgrenset av grafen til ff, xx-aksen og linjene x=1x=1 og x=2x=2 er 1114\frac{11}{14}. Dette arealet ligger over xx-aksen.
Fasit

f(x)=1x2+27f(x)=\frac{1}{x^{2}}+\frac{2}{7}

Løsningsforslag

Vi vet at f(x)=2x3f'(x)=-\frac{2}{x^{3}} vil ha uendelig mange antideriverte med ulike konstantledd

2x3dx=2x3dx=22x2+C=1x2+C\int -\frac{2}{x^{3}} \, \mathrm{d}x =\int -2x^{-3} \, \mathrm{d}x = \frac{-2}{-2}x^{-2}+C=\frac{1}{x^{2}}+C

Her er CC et hvilket som helst tall. Siden vi har fått vite at arealet av området som avgrenses av grafen til ff, x=1x=1, x=2x=2 og xx-aksen er lik 1114\frac{11}{14}, samt at hele arealet ligger over xx-aksen, kan vi bruke et bestemt integral for å finne verdien av CC.

12(1x2+C)dx=111412(x2+C)dx=1114[1x+Cx]12=1114(12+C2)(11+C1)=111412+2C+11C=1114C=111412=27\begin{aligned} \int_{1}^{2} \left( \frac{1}{x^{2}} +C \right)\, \mathrm{d}x &=\frac{11}{14} \\ \int_{1}^{2} \left( x ^{ -2}+C \right)\, \mathrm{d}x &=\frac{11}{14} \\ \left[ -\frac{1}{x}+Cx \right]_{1}^{2} &=\frac{11}{14} \\ \textcolor{orange}{\left( -\frac{1}{2}+C \cdot 2 \right)}-\textcolor{seagreen}{\left( -\frac{1}{1}+C\cdot 1 \right)} &=\frac{11}{14} \\ \textcolor{orange}{-\frac{1}{2}+2C} + \textcolor{seagreen}{\frac{1}{1}-C} &=\frac{11}{14} \\ C&=\frac{11}{14}-\frac{1}{2}=\frac{2}{7} \end{aligned}

Vår antideriverte til f(x)f'(x) har altså C=27C=\frac{2}{7}, derfor har vi for alle x0x\neq 0:

f(x)=1x2+27\underline{\underline{f(x)=\frac{1}{x^{2}}+\frac{2}{7}}}
Sensorveiledning

1 poeng for riktig integrasjon av f(x)f'(x) og 1 poeng for å finne konstanten.