Drøfting av eksponentialfunksjon og antiderivert

Del 2, alle hjelpemidler

Drøfting av eksponentialfunksjon og antiderivert

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

Gitt funksjonen

f(x)=10⋅(1−x)⋅e−xx∈[0,10]
Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Vis at f′(x)=10⋅(x−2)⋅e−x. Tegn et fortegnskjema for f′(x) og bruk det til å finne eventuelle topp- og bunnpunkter på grafen til f.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Finn f′′(x). Tegn et fortegnskjema for f′′(x) og bruk det til å finne eventuelle vendepunkt på grafen til f.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Tegn en skisse av grafen til f.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Finn det samlede arealet som er avgrenset av grafen til f, x-aksen og linjene x=0 og x=10.

Funksjonen f er en derivert til funksjonen g.

Hjelpemiddelkrav: Kalkulator

Bruk grafen til f til å bestemme hvor grafen til g stiger og hvor den synker. Finn x-verdiene til eventuelle topp-, bunn- og vendepunkter på grafen til g.

Fasit

f′(x)=10(x−2)e−x, bunnpunkt (2,−10e−2), intet toppunkt i det indre av intervallet

f′′(x)=10(3−x)e−x, vendepunkt (3,−20e−3)

Se graf

A=20e−100e10≈7,35

g stiger på ⟨0,1⟩ og synker på ⟨1,10⟩; toppunkt for g ved x=1, vendepunkt for g ved x=2

LøsningsforslagKI-generert

Vi deriverer f(x)=10(1−x)e−x med produktregelen, med u=10(1−x), u′=−10, v=e−x, v′=−e−x:

f′(x)=−10⋅e−x+10(1−x)⋅(−e−x)=−10e−x[1+(1−x)]=−10e−x(2−x)=10(x−2)e−x

Siden e−x>0 for alle x, bestemmes fortegnet til f′(x) av faktoren (x−2):

Fortegnslinje for f'(x) med sjablongkurve for f(x)

f er altså avtagende på ⟨0,2⟩ og voksende på ⟨2,10⟩. Dette gir et bunnpunkt der f′ skifter fra negativt til positivt, altså ved x=2:

f(2)=10(1−2)e−2=−10e−2≈−1,35

Bunnpunkt: (2,−10e−2)≈(2,−1,35). Siden f′ ikke skifter fra positivt til negativt noe sted i det indre av [0,10], har f intet toppunkt der. (Den største funksjonsverdien på intervallet er i venstre endepunkt, f(0)=10, men dette regnes ikke som et toppunkt siden f′(0)≠0.)

Vi deriverer f′(x)=10(x−2)e−x på samme måte:

f′′(x)=10⋅e−x+10(x−2)⋅(−e−x)=10e−x[1−(x−2)]=10e−x(3−x)=10(3−x)e−x

Fortegnet bestemmes av (3−x):

Fortegnslinje for f''(x)

f′′ skifter fortegn ved x=3, så grafen har et vendepunkt der:

f(3)=10(1−3)e−3=−20e−3≈−1,00

Vendepunkt: (3,−20e−3)≈(3,−1,00).

Dette stemmer med CAS-utregningen av f′, f′′ og vendepunktet:

s2-e08-2-3-1-cas.png

Vi bruker at f er avtagende på ⟨0,2⟩ med bunnpunkt (2,−10e−2), deretter voksende med vendepunkt (3,−20e−3) og flater ut mot x-aksen når x øker. Grafen krysser x-aksen i x=1 (der 1−x=0), er positiv for x<1 og negativ for x>1:

s2-e08-2-3-1-graf.png

Siden f(x)=10(1−x)e−x har nullpunkt i x=1, er f(x)>0 på [0,1] og f(x)<0 på [1,10]. Det samlede arealet blir dermed

A=∫01f(x)dx−∫110f(x)dx

CAS gir de to integralene:

s2-e08-2-3-1-cas.png

∫01f(x)dx=10e∫110f(x)dx=−10(e9−10e10)=10e−100e10

Dette gir

A=10e−(10e−100e10)=20e−100e10≈7,35

Det samlede arealet er A≈7,35 arealenheter.

Siden f=g′, forteller fortegnet til f oss om g er voksende eller avtagende:

  • f(x)>0 for x∈⟨0,1⟩ ⇒ g er voksende på ⟨0,1⟩.
  • f(x)<0 for x∈⟨1,10⟩ ⇒ g er avtagende på ⟨1,10⟩.

Siden g′=f skifter fortegn fra positivt til negativt i x=1, har g et toppunkt ved x=1.

Vendepunkt for g finner vi der g′′=f′ skifter fortegn, altså der grafen til f selv har bunn- eller toppunkt. Fra a) vet vi at f′ skifter fortegn (fra negativt til positivt) i x=2. Da skifter g′′ fortegn fra negativt til positivt der, og g har et vendepunkt ved x=2.

Det finnes ikke noe bunnpunkt for g i det indre av intervallet, siden f ikke skifter fortegn fra negativt til positivt noe annet sted enn i endepunktet.

Oppsummering: g vokser på ⟨0,1⟩, avtar på ⟨1,10⟩, har toppunkt ved x=1 og vendepunkt ved x=2.

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