Løs tredjegradsulikhet og illustrer grafisk

Løs tredjegradsulikhet og illustrer grafisk

Funksjonen ff er gitt ved

f(x)=x3+7x2+4x12f(x) = x^3 + 7x^2 + 4x - 12

Løs ulikheten f(x)<0f(x) < 0 og illustrer løsningen grafisk ved å lage en skisse.

Fasit

x,62,1x \in \langle -\infty, -6 \rangle \cup \langle -2, 1 \rangle

LøsningsforslagKI-generert

Vi skal løse f(x)<0f(x) < 0 der f(x)=x3+7x2+4x12f(x) = x^3 + 7x^2 + 4x - 12.

Første steg er å finne nullpunktene til ff.

Gjett et heltallsnullpunkt. Nullpunktene må være delere av konstantleddet 12-12, altså blant ±1,±2,±3,±4,±6,±12\pm 1, \pm 2, \pm 3, \pm 4, \pm 6, \pm 12. Vi prøver x=1x = 1:

f(1)=1+7+412=0f(1) = 1 + 7 + 4 - 12 = 0 \checkmark

(x1)(x - 1) er en faktor.

Polynomdivisjon:

x3+7x2+4x12x1=x2+8x+12\frac{x^3 + 7x^2 + 4x - 12}{x - 1} = x^2 + 8x + 12

Vi kontrollerer: (x1)(x2+8x+12)=x3+8x2+12xx28x12=x3+7x2+4x12(x-1)(x^2 + 8x + 12) = x^3 + 8x^2 + 12x - x^2 - 8x - 12 = x^3 + 7x^2 + 4x - 12

Faktoriser andregradsuttrykket x2+8x+12x^2 + 8x + 12:

x=8±64482=8±162=8±42x = \frac{-8 \pm \sqrt{64 - 48}}{2} = \frac{-8 \pm \sqrt{16}}{2} = \frac{-8 \pm 4}{2}

Dette gir x=2x = -2 og x=6x = -6.

Dermed kan vi skrive:

f(x)=(x1)(x+2)(x+6)f(x) = (x - 1)(x + 2)(x + 6)

Nullpunktene er x=6x = -6, x=2x = -2 og x=1x = 1.

Fortegnsanalyse. Siden ledende koeffisient er positiv (+1+1 foran x3x^3), er f(x)f(x) \to -\infty for xx \to -\infty og f(x)+f(x) \to +\infty for x+x \to +\infty. Fortegnet skifter ved hvert nullpunkt:

Intervallf(x)f(x)
x<6x < -6-
6<x<2-6 < x < -2++
2<x<1-2 < x < 1-
x>1x > 1++

Grafisk illustrasjon:

Skisse av f(x) med nullpunkter og fortegnsmerking

Kurven starter nedenfra (negativ), krysser xx-aksen i x=6x = -6, går opp (positiv), krysser i x=2x = -2, går ned (negativ), og krysser til slutt i x=1x = 1 og fortsetter oppover. De røde skyggede områdene viser der f(x)<0f(x) < 0.

Løsningen er der f(x)<0f(x) < 0:

x,62,1\underline{\underline{x \in \langle -\infty,\, -6 \rangle \cup \langle -2,\, 1 \rangle}}
Sensorveiledning

Poengene fordeles i utgangspunktet slik: Én riktig faktor/ett riktig nullpunkt gir 1 poeng. To andre riktige faktorer/nullpunkt gir 1 poeng. Riktige intervaller gir 1 poeng. En skisse der nullpunktene er markert gir 1 poeng.