Tredjegradslikning og grafvalg

Tredjegradslikning og grafvalg

Løs likningen

x37x210x+16=0x^3 - 7x^2 - 10x + 16 = 0

Funksjonen ff er gitt ved

f(x)=x37x210x+16f(x) = x^3 - 7x^2 - 10x + 16

Hvilken av grafene nedenfor kan være grafen til ff? Husk å begrunne svaret.

Fire grafer A, B, C og D

Fasit

x=2,x=1,x=8\underline{\underline{x = -2, \quad x = 1, \quad x = 8}}

Graf C

LøsningsforslagKI-generert

Vi prøver x=1x = 1:

13712101+16=1710+16=01^3 - 7 \cdot 1^2 - 10 \cdot 1 + 16 = 1 - 7 - 10 + 16 = 0 \checkmark

Siden x=1x = 1 er en rot, er (x1)(x - 1) en faktor. Vi utfører polynomdivisjon:

x37x210x+16x1\frac{x^3 - 7x^2 - 10x + 16}{x - 1} \begin{array}{r} x^2 - 6x - 16 \\[-4pt] \hline x - 1 \;\right)\; x^3 - 7x^2 - 10x + 16 \\ x^3 - x^2 \\[-4pt] \hline -6x^2 - 10x \\ -6x^2 + 6x \\[-4pt] \hline -16x + 16 \\ -16x + 16 \\[-4pt] \hline 0 \end{array}

Vi har nå:

x37x210x+16=(x1)(x26x16)x^3 - 7x^2 - 10x + 16 = (x - 1)(x^2 - 6x - 16)

Vi løser x26x16=0x^2 - 6x - 16 = 0 med abc-formelen:

x=6±36+642=6±1002=6±102x = \frac{6 \pm \sqrt{36 + 64}}{2} = \frac{6 \pm \sqrt{100}}{2} = \frac{6 \pm 10}{2} x=6+102=8ellerx=6102=2x = \frac{6 + 10}{2} = 8 \qquad \text{eller} \qquad x = \frac{6 - 10}{2} = -2

Løsningene er x=2x = -2, x=1x = 1 og x=8x = 8.

Vi bruker egenskapene til f(x)=x37x210x+16f(x) = x^3 - 7x^2 - 10x + 16 for å velge riktig graf:

  • Ledende koeffisient positiv (+x3+x^3): grafen går mot -\infty når xx \to -\infty og mot ++\infty når x+x \to +\infty. Det utelukker A og B (som begge har negativ ledende koeffisient).
  • Tre nullpunkter ved x=2x = -2, x=1x = 1 og x=8x = 8: én negativ rot og to positive røtter.
  • yy-skjæring: f(0)=16>0f(0) = 16 > 0.
  • Lokalt toppunkt mellom røttene 2-2 og 11 ligger ved en negativ xx-verdi (til venstre for yy-aksen). Lokalt bunnpunkt ligger mellom røttene 11 og 88, altså ved en positiv xx-verdi (til høyre for yy-aksen).

Graf D har lokalt toppunkt til høyre for yy-aksen og lokalt bunnpunkt til venstre – det stemmer ikke med ff.

Graf C har:

  • positiv ledende koeffisient (riktig retning)
  • én negativ rot (ca. x=2x = -2), lokalt toppunkt like til venstre for yy-aksen
  • positiv yy-skjæring
  • en rot ved liten positiv xx (ca. x=1x = 1), lokalt bunnpunkt lengre til høyre
  • en rot ved større positiv xx (ca. x=8x = 8)

Dette stemmer med ff. Graf C er riktig.

Sensorveiledning
2 poeng

Poengene fordeles i utgangspunktet slik: Én riktig faktor/ett riktig nullpunkt gir 1 poeng. En kandidat som gjør noen riktige beregninger videre, kan få 2 poeng. For å få full uttelling, må det gå klart fram hvilke tre xx-verdier som er løsninger av likningen.

2 poeng

Et riktig svar som ikke er argumentert for, gir ingen uttelling.