7) Intervaly konvexnosti a konkávnosti. 8) Inflexe, inflexní body grafu funkce. 9) Asymptoty grafu funkce. 10) Sestrojení grafu funkce.



Podobné dokumenty
Matematika 2 Průběh funkce

Derivace a průběh funkce.

Mocninná funkce: Příklad 1

Kapitola 4: Průběh funkce 1/11

Výsledky Př.1. Určete intervaly monotónnosti a lokální extrémy funkce a) ( ) ( ) ( ) Stacionární body:

Kapitola 4: Průběh funkce 1/11

Stručný přehled učiva

Základy matematiky kombinované studium /06

Příklady na konvexnost a inflexní body. Funkce f (x) = x 3 9x. Derivace jsou f (x) = 3x 2 9 a f (x) = 6x. Funkce f je konvexní na intervalu (0, )

Průběh funkce 1. Průběh funkce. Při vyšetření grafu funkce budeme postupovat podle následujícího algoritmu:

Omezenost funkce. Definice. (shora, zdola) omezená na množině M D(f ) tuto vlastnost. nazývá se (shora, zdola) omezená tuto vlastnost má množina

Zlín, 23. října 2011

Základy matematiky pro FEK

MATEMATIKA. Příklady pro 1. ročník bakalářského studia. II. část Diferenciální počet. II.1. Posloupnosti reálných čísel

Diferenciální počet funkcí jedné proměnné

Aplikace derivace a průběh funkce

PRŮBĚH FUNKCE - CVIČENÍ

Funkce zadané implicitně

IX. Vyšetřování průběhu funkce

Diferenciální počet - II. část (Taylorův polynom, L Hospitalovo pravidlo, extrémy

Grafy funkcí odvozených z funkcí sinus a cosinus I

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/ Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci

Přijímací zkouška pro nav. magister. studium, obor učitelství F-M, 2012, varianta A

Distribuční funkce je funkcí neklesající, tj. pro všechna

Označení derivace čárkami, resp. římskými číslicemi, volíme při nižším řádu derivace, jinak užíváme horní index v závorce f (5), f (6),... x c g (x).

Definice derivace v bodě

Funkce. RNDR. Yvetta Bartáková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

Mária Sadloňová. Fajn MATIKA. 150 řešených příkladů (vzorek)

. 1 x. Najděte rovnice tečen k hyperbole 7x 2 2y 2 = 14, které jsou kolmé k přímce 2x+4y 3 = 0. 2x y 1 = 0 nebo 2x y + 1 = 0.

Matematická analýza 1, příklady na procvičení (Josef Tkadlec, )

Přednáška z MA. Michal Tuláček 16. prosince IV.7 Průběhy funkce 3. 2 Vyšetřování průběhu funkce- KUCHAŘKA 4

funkce konstantní (y = c); funkce mocninné (y = x r pro libovolné r R, patří sem tedy i

VIDEOSBÍRKA DERIVACE

Pavlína Matysová. 5. listopadu 2018

Učební dokument FUNKCE. Vyšetřování průběhu funkce. Mgr. Petra MIHULOVÁ. 4.roč.

Příklady k přednášce 3

CVIČENÍ č. 3 STATIKA TEKUTIN

Pohyb elektronu ve zkříženém elektrickém a magnetickém poli a stanovení měrného náboje elektronu

Derivace vyšších řádů, aplikace derivací

Je založen na pojmu derivace funkce a její užití. Z předchozího studia je třeba si zopakovat a orientovat se v pojmech: funkce, D(f), g 2 : y =

Řešení testu 1b. Fyzika I (Mechanika a molekulová fyzika) NOFY listopadu 2015

Konvexnost, konkávnost

f(x) = arccotg x 2 x lim f(x). Určete všechny asymptoty grafu x 2 2 =

13. DIFERENCIÁLNÍ A INTEGRÁLNÍ POČET

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/ Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci

c ÚM FSI VUT v Brně 20. srpna 2007

Téma cvičení Firma. Mikroekonomie. Produkční analýza. V krátkém období. V dlouhém období. Produkční funkce. Rozlišení produkční funkce.

f( x) x x 4.3. Asymptoty funkce Definice lim f( x) =, lim f( x) =, Jestliže nastane alespoň jeden z případů

Matematika I (KX001) Užití derivace v geometrii, ve fyzice 3. října f (x 0 ) (x x 0) Je-li f (x 0 ) = 0, tečna: x = 3, normála: y = 0

7.1 Extrémy a monotonie

Matematika B 2. Úvodní informace

VIDEOSBÍRKA DERIVACE

Laboratorní práce č. 1: Určení výtokové rychlosti kapaliny

FAKULTA STAVEBNÍ VUT V BRNĚ PŘIJÍMACÍ ŘÍZENÍ PRO AKADEMICKÝ ROK

Spojitost funkcí více proměnných

Ten objekt (veličina), který se může svobodně měnit se nazývá nezávislý.

D(f) =( 1, 1) [ ( 1, 1) [ (1, 1). 2( x)3 ( x) 2 1 = 2(x) 3. (x) 2 1 = f(x) Funkce je lichá, není periodická

Matematika 1 Jiˇr ı Fiˇser 19. z aˇr ı 2016 Jiˇr ı Fiˇser (KMA, PˇrF UP Olomouc) KMA MAT1 19. z aˇr ı / 19

Vyšetření průběhu funkce zadané předpisem

Zimní semestr akademického roku 2014/ prosince 2014

MATEMATIKA I - vybrané úlohy ze zkoušek v letech

Nalezněte hladiny následujících funkcí. Pro které hodnoty C R jsou hladiny neprázdné

Goniometrické funkce obecného úhlu

Geometrie pro FST 2. Plzeň, 28. srpna 2013, verze 6.0

f(x) = 9x3 5 x 2. f(x) = xe x2 f(x) = ln(x2 ) f(x) =

Monotonie a lokální extrémy. Konvexnost, konkávnost a inflexní body. 266 I. Diferenciální počet funkcí jedné proměnné

Otázky z kapitoly Stereometrie

22. & 23. & 24. Vlastnosti funkcí a jejich limita a derivace

Matematika I A ukázkový test 1 pro 2011/2012. x + y + 3z = 1 (2a 1)x + (a + 1)y + z = 1 a

Funkce - pro třídu 1EB

Mikroekonomie. Vyučující kontakt. Doporoučená literatura. Podmínky zápočtu. GRAF (funkce) Téma cvičení č. 1:

1. Definiční obor funkce dvou proměnných

1.1 Příklad z ekonomického prostředí 1

= 2x + y, = 2y + x 3. 2x + y = 0, x + 2y = 3,

Průběh funkce jedné proměnné

2. Ur íme sudost/lichost funkce a pr se íky s osami. 6. Na záv r na rtneme graf vy²et ované funkce. 8x. x 2 +4

3. LIMITA A SPOJITOST FUNKCE

Téma: Světlo a stín. Zpracoval Doc. RNDr. Zdeněk Hlaváč, CSc

Variace. Kvadratická funkce

Příklad 1 ŘEŠENÉ PŘÍKLADY Z M1A ČÁST 6

2. spojitost (7. cvičení) 3. sudost/lichost, periodicita (3. cvičení) 4. první derivace, stacionární body, intervaly monotonie (10.

Přehled funkcí. Funkce na množině D R je předpis, který každému číslu z množiny D přiřazuje právě jedno reálné číslo. přehled fcí.

Funkce. Vlastnosti funkcí

. Určete hodnotu neznámé x tak, aby

DERIVACE. ln 7. Urči, kdy funkce roste a klesá a dále kdy je konkávní a

Diferenciál funkce. L Hospitalovo pravidlo. 22. a 23. března 2011

Matematická analýza III.

Matematika I pracovní listy

LDF MENDELU. Simona Fišnarová (MENDELU) Průběh funkce ZVMT lesnictví 1 / 21

MATEMATIKA vyšší úroveň obtížnosti

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE. Numerické metody jednorozměrné minimalizace

LOKÁLNÍ EXTRÉMY. LOKÁLNÍ EXTRÉMY (maximum a minimum funkce)

Matematika I A ukázkový test 1 pro 2014/2015

y = 1/(x 3) - 1 x D(f) = R D(f) = R\{3} D(f) = R H(f) = ( ; 2 H(f) = R\{ 1} H(f) = R +

Digitální učební materiál

MATEMATICKÁ ANALÝZA A LINEÁRNÍ ALGEBRA PŘÍPRAVA NA ZKOUŠKU PRO SAMOUKY

6. F U N K C E 6.1 F U N K C E. Sbírka úloh z matematiky pro SOU a SOŠ RNDr. Milada Hudcová, Mgr. Libuše Kubičíková 181/1 190/24 25

Funkce a lineární funkce pro studijní obory

Řešíme tedy soustavu dvou rovnic o dvou neznámých. 2a + b = 3, 6a + b = 27,

Sbírka úloh z matematiky

Transkript:

Přednáška č. 12 Vyšetřování průběhu funkce a užití extrémů funkcí Jiří Fišer 11. prosince 2009 Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MMAN1 Přednáška č. 12 11. prosince 2009 1 / 18

Průběh funkce O vyšetřování průběhu funkce lze pojednat dvěma způsoby: uvést věcně, ze kterých činností se vyšetřování průběhu funkce skládá, popsat praktický postup při vyšetřování průběhu funkce. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MMAN1 Přednáška č. 12 11. prosince 2009 2 / 18

Věcný výčet činností při vyšetřování PF 1) Definiční obor, body nespojitosti. 2) Funkční obor, omezenost; nulové body funkce; intervaly, kde je funkce kladná, kde je záporná. 3) Funkční vlastnosti funkce: parita, periodičnost. 4) Limity (jednostranné) v bodech nespojitosti funkce, v krajních bodech definičního oboru, resp. v, +. 5) Intervaly monotonnosti (kde funkce roste, kde klesá) nebo konstantnosti. 6) Lokální extrémy funkce. 7) Intervaly konvexnosti a konkávnosti. 8) Inflexe, inflexní body grafu funkce. 9) Asymptoty grafu funkce. 10) Sestrojení grafu funkce. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MMAN1 Přednáška č. 12 11. prosince 2009 3 / 18

Praktický postup při vyšetřování PF V běžném případě sleduje i myšlenku správného a přehledného záznamu výsledků a mezivýsledků do tabulky: A. Zjistíme údaje potřebné pro sestavení tabulky, sestavíme tabulku a zaznamenáme do ní dosud známé údaje o funkci, B. postupně zjišt ujeme další vlastnosti funkce a zaznamenáváme je do tabulky, C. doplníme údaje potřebné pro sestrojení grafu a sestrojíme graf funkce. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MMAN1 Přednáška č. 12 11. prosince 2009 4 / 18

Doporučené pořadí prací u bodu A. A1. Provedeme 1 (určíme D(f) a body nespojitosti). A2. Provedeme 3 (stanovení parity a periodičnosti), tj. zjistíme, zda bychom mohli zmenšit rozsah vyšetřování funkce tím, že se omezíme např. jen na interval 0,+ ) nebo jen na jednu periodu u funkce periodické. A3. Vypočteme 1.derivaci, položíme ji rovnu 0 a řešením získáme stacionární body. K nim přidáme ty body z D(f), v nichž 1. derivace neexistuje. Má-li funkce lokální extrém, pak nastane v některém z těchto bodů. A4. Vypočteme 2. derivaci, položíme ji rovnu 0 a řešením získáme body, v nichž může mít funkce inflexi. K nim přidáme ty body z D(f ), v nichž 2. derivace neexistuje. A5. Sestavíme tabulku, kde v horizontálním záhlaví zaznamenáme rozčlenění číselné osy s ohledem na A1, A2, A3, A4; ve vertikálním záhlaví jsou řádky pro x, y, y, y, a pro záznam vlastností funkce f. Do tabulky přeneseme údaje již zjištěné. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MMAN1 Přednáška č. 12 11. prosince 2009 5 / 18

Doporučené pořadí prací u bodu B. B1. Užitím znaménka 1. derivace určíme 5 (intervaly monotonnosti). B2. Na základě B1 zjistíme 6 (lokální extrémy), včetně funkčních hodnot v těchto bodech. B3. Užitím znaménka 2. derivace určíme 7 (konvexnost a konkávnost). B4. Na základě B3 zjistíme 8 (inflexi), včetně funkčních hodnot v těchto bodech a hodnot 1. derivací. B5. Určíme 9 (asymptoty). B6. Určíme 4 (limity), pokud je to po B5 ještě třeba. B7. Určíme 2 (funkční obor, nulové body, znaménka funkce). Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MMAN1 Přednáška č. 12 11. prosince 2009 6 / 18

Doporučené pořadí prací u bodu C. C1. Podle potřeby doplníme např. průsečík grafu funkce s osou y, hodnoty funkce v dalších bodech D(f), případně i hodnoty derivací (připojíme k tabulce jako dodatek). C2. Provedeme bod 10 (sestrojíme graf funkce). Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MMAN1 Přednáška č. 12 11. prosince 2009 7 / 18

Úloha Sestavte tabulku pro vyšetření průběhu funkce y=x+ 1 x. Řešení. D(f)=(, 0) (0,+ ), lichá, graf souměrný podle počátku. y = 1 1 ; y = 0 x { 1; 1} (stacionární body); y = 2 0. x 2 x 3 Sestavíme tabulku (např. jen) pro interval 0, + ). x 0 0 + (0, 1) 1 (1, + ) + y n.d. + 2 + y n.d. < 0 0 > 0 + y n.d. > 0 > 0 > 0 n.d. + klesá lok.min. roste + fce asymptota asymptota x=0 konvexní y= x Inflexní body neexistují. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MMAN1 Přednáška č. 12 11. prosince 2009 8 / 18

4 3 2 1 4 3 2 1 1 1 2 3 4 2 3 4 Obrázek: Graf funkce y= x+ 1, vertikální asymptota x= 0 a asymptota se x směrnicí y= x. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MMAN1 Přednáška č. 12 11. prosince 2009 9 / 18

Užití extrémů funkcí Na výpočet extrémů vede řada praktických úloh. Úloha Ze čtvercového listu papíru o straně a čtverečků (o straně x objemu. má být po vystřižení ) v rozích složena krabice o maximálním Vypočtěte stranu čtverečků, jež mají být v rozích vystřiženy a rozměry výsledné krabice. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MMAN1 Přednáška č. 12 11. prosince 2009 10 / 18

x= 1 6 a a a 2 3 a Obrázek: Budoucí krabice o maximálním objemu Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MMAN1 Přednáška č. 12 11. prosince 2009 11 / 18

Řešení. Výsledná krabice má rozměry (a 2x) (a 2x) x. Její objem je tedy: V=(a 2x) 2 x, x ( 0; a ) 2 V = 12x 2 8ax+ a 2 = 0 = x 1 = a 6, x 2= a 2 (x 2 nevyhovuje praktické úloze); rozměry krabice jsou 2 3 a 2 3 a 1 6 a, výška je rovna čtvrtině šířky čtvercového dna. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MMAN1 Přednáška č. 12 11. prosince 2009 12 / 18

Užití extrémů funkcí Úloha Pracoviště je v konstantní vzdálenosti a od průmětu světla na vodorovnou rovinu. Při jaké výšce h světla je osvětlení pracoviště maximální? Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MMAN1 Přednáška č. 12 11. prosince 2009 13 / 18

r h ϕ a Obrázek: Intenzita osvětlení Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MMAN1 Přednáška č. 12 11. prosince 2009 14 / 18

Řešení. Intenzita osvětlení závisí na vstupních podmínkách takto: kde sin ϕ= h r takže I= I(h); po dosazení I= c sinϕ r 2, a r= h I= c( h 2 + a 2). 3 2 h 2 + a 2, I = c a2 2h 2 ( h 2 + a 2) (= 0) = h= a 0, 7a. 3 2 2 Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MMAN1 Přednáška č. 12 11. prosince 2009 15 / 18

Užití extrémů funkcí Úloha Výkon Peltonova kola je P= k u (v u), kde u je obvodová rychlost Peltonova kola a v je rychlost vodního paprsku. Při jaké rychlosti u je výkon Peltonovy turbiny maximální? Řešení. P= P(u), P = kv 2ku(= 0) = u= v 2. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MMAN1 Přednáška č. 12 11. prosince 2009 16 / 18

Užití extrémů funkcí Obrázek: Příliš mnoho plechu. Úloha Určete rozměry konzerv tvaru rotačního válce o daném objemu V tak, aby se při jejich výrobě spotřebovalo co nejmenší množství plechu. Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MMAN1 Přednáška č. 12 11. prosince 2009 17 / 18

Řešení. Hledá se minimum funkce x je poloměr dna konzervy a v výška konzervy, S= 2πxv+ 2πx2, kde za podmínky, že V= πx 2 v je zadané (tedy konstantní). Po dosazení za v z této podmínky (v= V πx 2 ) máme S= 2V x + 2πx2, odkud S = 2V x 2 + 4πx. Z rovnice S = 0 máme x 0 = 3 V 2π. v 0 = V V πx0 2 = =2 3 2π = 2x 0 Odsud je rovna průměru dna. : výška konzervy je Jiří Fišer (KMA, PřF UP Olomouc) KMA MMAN1 Přednáška č. 12 11. prosince 2009 18 / 18