Funksjonsdrøfting med eksponentialfaktor

Funksjonsdrøfting med eksponentialfaktor

Funksjonen ff er gitt ved

f(x)=4(x25x+4)e12xf(x) = 4(x^2 - 5x + 4) \cdot e^{-\frac{1}{2}x}

Bestem nullpunktene til ff.

Vis at f(x)=2(x29x+14)e12xf'(x) = -2(x^2 - 9x + 14) \cdot e^{-\frac{1}{2}x}.

Nedenfor ser du fire grafer. En av dem er grafen til ff.

Fire grafer

Avgjør hvilken av grafene som er grafen til ff. Husk å begrunne svaret.

Fasit

x=1x = 1 og x=4x = 4

Vis med produktregelen

Graf B (begrunnes med nullpunkter, ekstrempunkter og fortegn)

LøsningsforslagKI-generert

Nullpunktene finner vi ved å løse f(x)=0f(x) = 0:

4(x25x+4)e12x=04(x^2 - 5x + 4) \cdot e^{-\frac{1}{2}x} = 0

Siden e12x>0e^{-\frac{1}{2}x} > 0 for alle xx, må

x25x+4=0x^2 - 5x + 4 = 0

Vi faktoriserer: (x1)(x4)=0(x-1)(x-4) = 0, som gir nullpunktene x=1\underline{\underline{x = 1}} og x=4\underline{\underline{x = 4}}.

Vi bruker produktregelen med u=4(x25x+4)u = 4(x^2 - 5x + 4) og v=e12xv = e^{-\frac{1}{2}x}:

u=4(2x5)=8x20u' = 4(2x - 5) = 8x - 20 v=12e12xv' = -\frac{1}{2}e^{-\frac{1}{2}x} f(x)=uv+uv=(8x20)e12x+4(x25x+4)(12)e12xf'(x) = u'v + uv' = (8x-20) \cdot e^{-\frac{1}{2}x} + 4(x^2-5x+4) \cdot \left(-\frac{1}{2}\right)e^{-\frac{1}{2}x} =e12x[8x202(x25x+4)]= e^{-\frac{1}{2}x}\left[8x - 20 - 2(x^2 - 5x + 4)\right] =e12x[8x202x2+10x8]= e^{-\frac{1}{2}x}\left[8x - 20 - 2x^2 + 10x - 8\right] =e12x[2x2+18x28]= e^{-\frac{1}{2}x}\left[-2x^2 + 18x - 28\right] =2(x29x+14)e12x= -2(x^2 - 9x + 14) \cdot e^{-\frac{1}{2}x}

Vi bruker informasjonen fra a) og b) til å identifisere grafen.

Nullpunkter: x=1x = 1 og x=4x = 4.

Ekstrempunkter: f(x)=0f'(x) = 0 når x29x+14=0x^2 - 9x + 14 = 0, altså (x2)(x7)=0(x-2)(x-7) = 0, som gir x=2x = 2 og x=7x = 7.

Fortegn til ff: For x<1x < 1: f>0f > 0 (begge faktorer i x25x+4x^2-5x+4 negative). For 1<x<41 < x < 4: f<0f < 0. For x>4x > 4: f>0f > 0.

Fortegn til ff': f(x)=2(x2)(x7)e12xf'(x) = -2(x-2)(x-7) \cdot e^{-\frac{1}{2}x}, som gir f>0f' > 0 for 2<x<72 < x < 7 (stigende) og f<0f' < 0 ellers.

Altså har ff et lokalt minimum i x=2x = 2 (i området der f<0f < 0) og et lokalt maksimum i x=7x = 7 (der f>0f > 0). Sammen med nullpunktene x=1x = 1 og x=4x = 4 og at f(x)0f(x) \to 0 for xx \to \infty, er dette graf B.