Kubikkfunksjon med bunnpunkt, vendepunkt og tangenter

Del 2, alle hjelpemidler

Kubikkfunksjon med bunnpunkt, vendepunkt og tangenter

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

Du skal besvare enten alternativ I eller alternativ II. De to alternativene er likeverdige ved vurderingen.

Alternativ I

Funksjonen f er gitt ved f(x)=−x3+ax2+bx−11.

Grafen til funksjonen f har et bunnpunkt i (−1,−16).

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Vis at a=3 og b=9.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Finn f′(x), og bruk denne til å tegne fortegnslinja for f′(x). Bruk fortegnslinja til å finne ut hvor grafen stiger og hvor den synker. Hva blir koordinatene til eventuelle toppunkter på grafen til f?

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Finn f′′(x), og bruk denne til å tegne fortegnslinja for f′′(x). Bruk fortegnslinja til å finne eventuelle vendepunkter på grafen til f.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Finn likningene for tangentene med stigningstall 9.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Tegn grafen til f. Bruk grafen og resultatene i d) til å avgjøre for hvilke verdier av b likningen f(x)=9x+b har tre forskjellige løsninger.

Fasit

a=3,b=9

f′(x)=−3x2+6x+9. Toppunkt (3,16)

f′′(x)=−6x+6. Vendepunkt (1,0)

y=9x−11ogy=9x−7

−11<b<−7

LøsningsforslagKI-generert

Funksjonen er f(x)=−x3+ax2+bx−11, og grafen har bunnpunkt i (−1,−16). Det betyr at

f(−1)=−16ogf′(−1)=0

Deriverer vi f, får vi f′(x)=−3x2+2ax+b.

Setter vi inn x=−1 i f(x)=−16:

−(−1)3+a⋅(−1)2+b⋅(−1)−11=−16
1+a−b−11=−16⇒a−b=−6

Setter vi inn x=−1 i f′(x)=0:

−3⋅(−1)2+2a⋅(−1)+b=0⇒−2a+b=3

Legger vi sammen de to likningene a−b=−6 og −2a+b=3:

−a=−3⇒a=3

Setter vi a=3 inn i a−b=−6: 3−b=−6⇒b=9.

a=3ogb=9

Dermed er f(x)=−x3+3x2+9x−11.

Vi deriverer f(x)=−x3+3x2+9x−11:

f′(x)=−3x2+6x+9

Faktoriserer vi, finner vi først nullpunktene. Vi setter f′(x)=0:

−3x2+6x+9=0⇒x2−2x−3=0
x=2±4+122=2±42⇒x=−1ellerx=3

Siden f′(x) er et andregradsuttrykk med negativ ledende koeffisient (parabelen vender grenene nedover), er f′(x) positiv mellom røttene og negativ utenfor:

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

Grafen til f synker for x<−1, stiger for −1<x<3 og synker igjen for x>3. Dette stemmer med at (−1,−16) er bunnpunkt. I tillegg gir dette et toppunkt for x=3:

f(3)=−33+3⋅32+9⋅3−11=−27+27+27−11=16

Toppunktet er (3,16).

Dette bekreftes med CAS i GeoGebra (linje 2–3 i utklippet under, der g(x) er f′(x)):

CAS-utregning

Vi deriverer f′(x)=−3x2+6x+9 en gang til:

f′′(x)=−6x+6

Setter vi f′′(x)=0:

−6x+6=0⇒x=1

Fortegnslinje for f′′(x):

Fortegnslinje for f''(x)

Grafen har altså et vendepunkt for x=1:

f(1)=−13+3⋅12+9⋅1−11=−1+3+9−11=0

Vendepunktet er (1,0) (se linje 4–5 i CAS-utklippet over).

Tangenter med stigningstall 9 finner vi ved å løse f′(x)=9:

−3x2+6x+9=9⇒−3x2+6x=0⇒−3x(x−2)=0
x=0ellerx=2

(se linje 6 i CAS-utklippet).

Tangent i x=0: f(0)=−11. Tangentpunktet er (0,−11), og likningen blir

y−(−11)=9(x−0)⇒y=9x−11

Tangent i x=2: f(2)=−8+12+18−11=11. Tangentpunktet er (2,11), og likningen blir

y−11=9(x−2)⇒y=9x−7

(verdiene f(0)=−11 og f(2)=11 er bekreftet i linje 7–8 i CAS-utklippet).

Grafen til f er tegnet under, sammen med tangentene y=9x−11 og y=9x−7 fra d):

Graf med tangenter

Likningen f(x)=9x+b tilsvarer å finne skjæringspunktene mellom grafen til f og en rett linje med stigningstall 9 og konstantledd b. Alle linjer med stigningstall 9 er parallelle med de to tangentene fra d).

Flytter vi linja y=9x+b oppover og nedover langs grafen (mens stigningstallet holdes fast på 9), ser vi av grafen at linja skjærer f i tre punkter nettopp når den ligger mellom de to tangentlinjene — det vil si når linja ikke er for lav (da bare ett skjæringspunkt til høyre) og ikke for høy (da bare ett skjæringspunkt til venstre).

  • Tangenten y=9x−11 tilsvarer b=−11. For b≤−11 har linja bare ett skjæringspunkt (eller tangerer i ett).
  • Tangenten y=9x−7 tilsvarer b=−7. For b≥−7 har linja bare ett skjæringspunkt (eller tangerer i ett).

Mellom disse to verdiene skjærer linja grafen i tre forskjellige punkter:

−11<b<−7

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