Tre tangenter til kubisk funksjon gjennom eksternt punkt

Del 2, alle hjelpemidler

Tre tangenter til kubisk funksjon gjennom eksternt punkt

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

Funksjonen f er gitt ved

f(x)=2x3−6x2+5x
Hjelpemiddelkrav: Krever PC

Bruk graftegner til å tegne grafen til f.

Grafen til f har tre tangenter som går gjennom punktet A(4,3).

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Forklar at x-koordinaten til tangeringspunktene må være løsning av likningen

f(x)−3x−4=f′(x)
Hjelpemiddelkrav: Oppsett for hånd

Bruk CAS til å løse denne likningen. Bestem likningen til hver av tangentene.

La P(a,b) være et punkt i planet.

Hjelpemiddelkrav: For hånd

Hva er det maksimale antallet tangenter grafen til f kan ha som går gjennom P?

Fasit

Se graf i løsningsforslaget.

Likningen følger av at stigningstallet til sekanten gjennom A(4,3) og (x,f(x)) må være lik f′(x) når linja er en tangent.

y=12x+1, y=(59−1515)x−233+6015 og y=(59+1515)x−233−6015

3 tangenter

LøsningsforslagKI-generert

Vi bruker graftegner til å tegne grafen til f(x)=2x3−6x2+5x.

Graf av f

Grafen har et lokalt toppunkt ved x≈0,59 og et lokalt bunnpunkt ved x≈1,41, og stiger ellers mot ∞ for x→∞ og mot −∞ for x→−∞.

Et tangeringspunkt har koordinater (x,f(x)), og tangenten i dette punktet har stigningstall f′(x).

Dersom tangenten også skal gå gjennom A(4,3), må stigningstallet til tangenten være det samme som stigningstallet til linjestykket (sekanten) mellom punktene (x,f(x)) og A(4,3). Stigningstallet til dette linjestykket er

f(x)−3x−4

Tangenten går gjennom A hvis og bare hvis dette stigningstallet er lik f′(x), altså

f(x)−3x−4=f′(x)

Dette er nettopp likningen x-koordinatene til tangeringspunktene må oppfylle.

Med f′(x)=6x2−12x+5 blir likningen fra b)

2x3−6x2+5x−3x−4=6x2−12x+5

Ved å multiplisere med x−4 på begge sider og samle leddene, forenkles dette til

4x3−30x2+48x−17=0

Vi løser denne likningen med CAS.

CAS-løsning

CAS gir de tre løsningene

x=12,x=7−152≈1,56,x=7+152≈5,44

For hver av disse x-verdiene finner vi stigningstallet f′(x), og setter opp tangentlinja gjennom A(4,3) med formelen y−3=f′(x)⋅(x0−4) (der x0 er tangeringspunktet):

For x0=12 er f′(x0)=12, som gir tangenten

y=12x+1

For x0=7−152 er f′(x0)=59−1515≈0,91, som gir tangenten

y=(59−1515)x−233+6015≈0,91x−0,62

For x0=7+152 er f′(x0)=59+1515≈117,09, som gir tangenten

y=(59+1515)x−233−6015≈117,09x−465,38

Metoden fra b) og c) kan generaliseres til et vilkårlig punkt P(a,b). Da må x-koordinatene til tangeringspunktene være løsninger av likningen

f(x)−bx−a=f′(x)

Siden f er en tredjegradsfunksjon, er f(x)−b et tredjegradsuttrykk, mens f′(x) er et andregradsuttrykk. Multipliserer vi likningen med x−a, får vi på begge sider et uttrykk av tredje grad, og siden koeffisienten foran x3 i f(x) og i (x−a)⋅f′(x) ikke er lik (henholdsvis 2 og 6 i vårt tilfelle), blir likningen en ekte tredjegradslikning når leddene samles.

En tredjegradslikning kan ha maksimalt tre reelle løsninger. Derfor kan grafen til f ha maksimalt tre tangenter som går gjennom et vilkårlig punkt P(a,b) (slik vi nettopp fant tre tangenter gjennom A(4,3) i c)).

3 tangenter

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