Påstander om logaritme, derivasjon og invers

Påstander om logaritme, derivasjon og invers

Avgjør om hver av påstandene nedenfor er sann eller usann. Forklar tydelig hvordan du har resonnert.

Påstand: Når x>0x > 0, er ekln(x)=xke^{k \cdot \ln(x)} = x^k.

En funksjon ff er gitt ved

f(x)={x32,x<23x24,x2f(x) = \begin{cases} x^3 - 2\text{,} & x < 2 \\ 3x^2 - 4\text{,} & x \ge 2 \end{cases}

Påstand: Funksjonen er deriverbar i x=2x = 2.

Påstand: En funksjon som er både minkende og voksende i definisjonsmengden sin, kan ha en omvendt funksjon.

Fasit

SANN

USANNff er ikke kontinuerlig i x=2x = 2

SANN

LøsningsforslagKI-generert

Vi skal avgjøre om ekln(x)=xke^{k \cdot \ln(x)} = x^k for x>0x > 0.

Vi bruker potensregelen for logaritmer: kln(x)=ln(xk)k \cdot \ln(x) = \ln(x^k).

Dermed får vi:

ekln(x)=eln(xk)=xke^{k \cdot \ln(x)} = e^{\ln(x^k)} = x^k

Det siste steget bruker at eln(u)=ue^{\ln(u)} = u for alle u>0u > 0. Siden x>0x > 0 er også xk>0x^k > 0, så betingelsen er oppfylt.

Påstanden er SANN\underline{\underline{\text{SANN}}}.

For at ff skal være deriverbar i x=2x = 2, må den først og fremst være kontinuerlig der. Vi sjekker om grenseverdiene fra venstre og høyre stemmer overens med funksjonsverdien.

Grenseverdi fra venstre (x2x \to 2^-, vi bruker forskriften x32x^3 - 2):

limx2f(x)=232=82=6\lim_{x \to 2^-} f(x) = 2^3 - 2 = 8 - 2 = 6

Funksjonsverdi og grenseverdi fra høyre (x=2x = 2, vi bruker forskriften 3x243x^2 - 4):

f(2)=3224=124=8f(2) = 3 \cdot 2^2 - 4 = 12 - 4 = 8

Siden limx2f(x)=68=f(2)\lim_{x \to 2^-} f(x) = 6 \ne 8 = f(2), er ff ikke kontinuerlig i x=2x = 2.

En funksjon som ikke er kontinuerlig kan heller ikke være deriverbar.

Påstanden er USANN\underline{\underline{\text{USANN}}}.

Vi skal avgjøre om en funksjon som er minkende i deler av definisjonsmengden og voksende i andre deler, likevel kan ha en omvendt funksjon.

En funksjon har en omvendt funksjon hvis og bare hvis den er én-til-én (injektiv): ulike xx-verdier gir ulike funksjonsverdier.

Betrakt funksjonen

f(x)={x,x<01x,x>0f(x) = \begin{cases} -x, & x < 0 \\ -\dfrac{1}{x}, & x > 0 \end{cases}
  • For x<0x < 0: f(x)=x>0f(x) = -x > 0, så verdimengden er (0,)(0, \infty). Funksjonen er minkende(,0)(-\infty, 0).
  • For x>0x > 0: f(x)=1x<0f(x) = -\dfrac{1}{x} < 0, så verdimengden er (,0)(-\infty, 0). Funksjonen er voksende(0,)(0, \infty).

Verdimengdene for de to grenene er disjunkte ((0,)(0,\infty) og (,0)(-\infty,0)), og hver gren er én-til-én på sitt intervall. Dermed er hele funksjonen én-til-én, og den har en omvendt funksjon — selv om den er minkende i én del og voksende i en annen.

Påstanden er SANN\underline{\underline{\text{SANN}}}.