Nullpunkter og ekstremalpunkter med produkt

Nullpunkter og ekstremalpunkter med produkt

En funksjon gg er gitt ved g(x)=12ex(2x1)2g(x) = \dfrac{1}{2}e^x \cdot (2x-1)^2

Bestem eventuelle nullpunkter til funksjonen gg.

Vis at g(x)=12ex(2x1)(2x+3)g'(x) = \dfrac{1}{2}e^x(2x-1)(2x+3)

Finn koordinatene til eventuelle topp- og bunnpunkter på grafen til gg.

Fasit

x=12\underline{\underline{x = \dfrac{1}{2}}} (dobbelt nullpunkt)

Se løsningsforslag.

Toppunkt: (32, 8e3/2)\underline{\underline{\left(-\dfrac{3}{2},\ 8e^{-3/2}\right)}}, bunnpunkt: (12, 0)\underline{\underline{\left(\dfrac{1}{2},\ 0\right)}}

LøsningsforslagKI-generert

Vi ser etter xx slik at g(x)=0g(x) = 0:

12ex(2x1)2=0\frac{1}{2}e^x \cdot (2x-1)^2 = 0

Et produkt er null når minst én faktor er null. Siden ex>0e^x > 0 for alle xx, og 12>0\frac{1}{2} > 0, må

(2x1)2=0    2x1=0    x=12(2x-1)^2 = 0 \implies 2x - 1 = 0 \implies x = \frac{1}{2}

gg har ett nullpunkt: x=12x = \dfrac{1}{2} (dobbelt nullpunkt).

Vi deriverer g(x)=12ex(2x1)2g(x) = \dfrac{1}{2}e^x \cdot (2x-1)^2 med produktregelen (uv)=uv+uv(uv)' = u'v + uv':

u=12ex,u=12exu = \frac{1}{2}e^x, \quad u' = \frac{1}{2}e^x v=(2x1)2,v=2(2x1)2=4(2x1)v = (2x-1)^2, \quad v' = 2(2x-1) \cdot 2 = 4(2x-1)

Dermed:

g(x)=12ex(2x1)2+12ex4(2x1)g'(x) = \frac{1}{2}e^x \cdot (2x-1)^2 + \frac{1}{2}e^x \cdot 4(2x-1)

Vi faktoriserer ut 12ex(2x1)\dfrac{1}{2}e^x(2x-1):

g(x)=12ex(2x1)[(2x1)+4]=12ex(2x1)(2x+3)g'(x) = \frac{1}{2}e^x(2x-1)\bigl[(2x-1) + 4\bigr] = \frac{1}{2}e^x(2x-1)(2x+3)

Dette er det vi skulle vise. \square

Vi setter g(x)=0g'(x) = 0:

12ex(2x1)(2x+3)=0\frac{1}{2}e^x(2x-1)(2x+3) = 0

Siden 12ex>0\dfrac{1}{2}e^x > 0 for alle xx, må

(2x1)(2x+3)=0    x=12ellerx=32(2x-1)(2x+3) = 0 \implies x = \frac{1}{2} \quad \text{eller} \quad x = -\frac{3}{2}

Fortegnsskjema for g(x)=12ex(2x1)(2x+3)g'(x) = \frac{1}{2}e^x \cdot (2x-1) \cdot (2x+3):

x<32x < -\dfrac{3}{2}x=32x = -\dfrac{3}{2}32<x<12-\dfrac{3}{2} < x < \dfrac{1}{2}x=12x = \dfrac{1}{2}x>12x > \dfrac{1}{2}
(2x+3)(2x+3)-00++++++
(2x1)(2x-1)---00++
g(x)g'(x)++00-00++
gg\nearrowtopp\searrowbunn\nearrow

gg har toppunkt i x=32x = -\dfrac{3}{2} og bunnpunkt i x=12x = \dfrac{1}{2}.

Funksjonsverdi i toppunktet:

g ⁣(32)=12e3/2(2(32)1)2=12e3/2(4)2=12e3/216=8e3/2g\!\left(-\frac{3}{2}\right) = \frac{1}{2}e^{-3/2} \cdot \left(2 \cdot \left(-\frac{3}{2}\right) - 1\right)^2 = \frac{1}{2}e^{-3/2} \cdot (-4)^2 = \frac{1}{2}e^{-3/2} \cdot 16 = 8e^{-3/2}

Funksjonsverdi i bunnpunktet:

g ⁣(12)=12e1/2(2121)2=12e1/20=0g\!\left(\frac{1}{2}\right) = \frac{1}{2}e^{1/2} \cdot (2 \cdot \tfrac{1}{2} - 1)^2 = \frac{1}{2}e^{1/2} \cdot 0 = 0

Toppunkt: (32, 8e3/2)(1,5; 1,78)\left(-\dfrac{3}{2},\ 8e^{-3/2}\right) \approx \left(-1{,}5;\ 1{,}78\right)

Bunnpunkt: (12, 0)\left(\dfrac{1}{2},\ 0\right)

Sensorveiledning
1,7 poeng

Kandidaten må begrunne svaret for å få 1 poeng.

1,7 poeng

Kandidater som viser god kompetanse innen derivasjon, men ikke kommer fram til riktig svar kan få 1 poeng. Kandidater som deriverer riktig, men som ikke viser faktorisering, får 2 poeng.

1,7 poeng

Kandidater som kun finner xx-verdiene til punktene, kan få 1 poeng. For å få 2 poeng må kandidatene argumentere for om punktene er topp- eller bunnpunkter.