Функције – знак функције 1

Функције. Знак функције. Одређивање домена, нула и знака функције на једноставним примерима.

Задаци


Текст задатака објашњених у видео лекцији:

пр.5)  y=2x2+x−1x2−4y=\frac{{2{x^2}+x -1}}{{{x^2} - 4}}

пр.6)  y=4+4x−3x22x+4y=\frac{{4+4x-3{x^2}}}{\sqrt {2x + 4}}


пр.5)

f(x)=2x2+x−1x2−4Df:x2−4≠0(x−2)(x+2)≠0x−2≠0x+2≠0x≠2x≠−2Df:R\{−2;2}\begin{aligned}&f\left( x \right) = \frac{{2{x^2} + x - 1}}{{{x^2} - 4}} \\ &Df:{x^2} - 4 \ne 0 \\ &\left( {x - 2} \right)\left( {x + 2} \right) \ne 0 \\ &\begin{array}{cccccccccccccccccccc} {x - 2 \ne 0}&{}&{x + 2 \ne 0} \\ {x \ne 2}&{}&{x \ne - 2} \end{array} \\ &Df:\mathbb{R}\backslash \left\{ { - 2;2} \right\}\end{aligned}

нуле:

y=02x2+x−1x2−4=02x2+x−1=0x1,2=−1±1+84=−1±34x1=−1∈Dfx2=12∈Df\begin{aligned}&y = 0 \\ &\frac{{2{x^2} + x - 1}}{{{x^2} - 4}} = 0 \\ &2{x^2} + x - 1 = 0 \\ &{x_{1,2}} = \frac{{ - 1 \pm \sqrt {1 + 8} }}{4} = \frac{{ - 1 \pm 3}}{4} \\ &{x_1} = - 1 \in Df \\ &{x_2} = \frac{1}{2} \in Df\end{aligned}

знак:

427 png

y>0,x∈(−∞;−2)∪(−1;12)∪(2;+∞)y>0,x∈(−2;−1)∪(12;2)\begin{aligned}&y > 0,x \in \left( { - \infty ; - 2} \right) \cup \left( { - 1;\frac{1}{2}} \right) \cup \left( {2; + \infty } \right) \\ &y > 0,x \in \left( { - 2; - 1} \right) \cup \left( {\frac{1}{2};2} \right)\end{aligned}

пр.6)

Df:2x+4≠0∩2x+4⩾02x+4≠02x≠−42x⩾−4x≠−2x⩾−2Df:x∈(−2;+∞)\begin{aligned}&Df:\sqrt {2x + 4} \ne 0 \cap 2x + 4 \geqslant 0 \\ &2x + 4 \ne 0 \\ &\begin{array}{cccccccccccccccccccc} {2x \ne - 4}&{}&{2x \geqslant - 4} \\ {x \ne - 2}&{}&{x \geqslant - 2} \end{array} \\ &Df:x \in \left( { - 2; + \infty } \right)\end{aligned}

нуле:

y=04+4x−3x22x+4=04+4x−3x2=0−3x2+4x+4=0x1,2=−4±16+48−6=−4±8−6x1=2∈Dfx2=−23∈Df\begin{aligned}&y = 0 \\ &\frac{{4 + 4x - 3{x^2}}}{{\sqrt {2x + 4} }} = 0 \\ &4 + 4x - 3{x^2} = 0 \\ &- 3{x^2} + 4x + 4 = 0 \\ &{x_{1,2}} = \frac{{ - 4 \pm \sqrt {16 + 48} }}{{ - 6}} = \frac{{ - 4 \pm 8}}{{ - 6}} \\ &{x_1} = 2 \in Df \\ &{x_2} = - \frac{2}{3} \in Df\end{aligned}

знак:

428 png

y>0,x∈(−23;2)y>0,x∈(−2;−23)∪(2;+∞)\begin{aligned}&y > 0,x \in \left( { - \frac{2}{3};2} \right) \\ &y > 0,x \in \left( { - 2; - \frac{2}{3}} \right) \cup \left( {2; + \infty } \right)\end{aligned}

Знак функције показује где је график изнад осе xx, f(x)>0f(x) > 0, а где испод ње, f(x)<0f(x) < 0. Знак може да се промени само у нулама функције и у тачкама у којима она није дефинисана. Зато за разломак, као 2x2+x−1x2−4\frac{2x^2 + x - 1}{x^2 - 4}, нађите нуле бројиоца (−1-1 и 12\frac{1}{2}) и имениоца (±2\pm 2), поређајте их на бројевној правој и у таблици одредите знак сваког чиниоца на сваком интервалу.

Знак разломка је производ знакова чинилаца. Ако је у имениоцу корен, као 2x+4\sqrt{2x + 4}, он је на целом домену позитиван, па знак одређује само бројилац. Пазите: знак се не мора променити у свакој тачки, на пример код двоструке нуле или квадрата у имениоцу.

2468−2−112xf(x)f(x)P
81
8
Нула функције
9
f(x) у тачки P
1,016
Изнад осе xx летелицу јаче привлачи Земља, испод ње Месец. Нула функције је тачка у којој се привлачења поништавају, и само ту се знак мења. Смањите однос маса MM: нула се помера ка средини, а за M=4M = 4 је тачно на 23\frac{2}{3} пута.

Знак израза показује смер деловања: инжењери свемирских летова тако одређују део пута на ком летелицу јаче привлачи Месец него Земља, а економисти распон производње у ком је посао на добитку.

Између Земље и Месеца

Летелица лети од Земље ка Месецу. Растојање њихових средишта поделимо на 10 једнаких делова, од по око 38.400 km, а xx је удаљеност летелице од средишта Земље у тим јединицама. Сила привлачења опада са квадратом растојања, а Земља има око 81 пут већу масу од Месеца. Зато је привлачење Земље сразмерно са 81x2\frac{81}{x^2}, а привлачење Месеца са 1(10−x)2\frac{1}{(10 - x)^2}, па знак функције f(x)=81x2−1(10−x)2f(x) = \frac{81}{x^2} - \frac{1}{(10 - x)^2}, 0<x<100 < x < 10, показује која сила је јача. Одредите знак функције ff: где летелицу јаче привлачи Земља, а где Месец?

Решење

  1. Сводимо на заједнички именилац: f(x)=81(10−x)2−x2x2(10−x)2f(x) = \frac{81(10 - x)^2 - x^2}{x^2(10 - x)^2}. Именилац је позитиван за 0<x<100 < x < 10, па знак одређује бројилац.
  2. Бројилац је разлика квадрата: (9(10−x)−x)(9(10−x)+x)=(90−10x)(90−8x)(9(10 - x) - x)(9(10 - x) + x) = (90 - 10x)(90 - 8x), са нулама x=9x = 9 и x=11,25x = 11{,}25.
  3. Чинилац 90−8x90 - 8x је на целом интервалу (0,10)(0, 10) позитиван, а 90−10x90 - 10x мења знак у x=9x = 9. Зато је f(x)>0f(x) > 0 за 0<x<90 < x < 9, а f(x)<0f(x) < 0 за 9<x<109 < x < 10.
  4. Нула x=9x = 9 је на 910\frac{9}{10} пута, око 345 600345\,600 km од средишта Земље: ту се привлачења поништавају.

Одговор: На првих 910\frac{9}{10} пута летелицу јаче привлачи Земља (f>0f > 0), а на последњој десетини Месец (f<0f < 0); привлачења су једнака око 345.600 km од средишта Земље.

Задатак за вежбу

Одредите знак функције f(x)=x2−x−6x−1f(x) = \frac{x^2 - x - 6}{x - 1}.

Прикажи решење

Бројилац је (x−3)(x+2)(x - 3)(x + 2), са нулама −2-2 и 33, а именилац је нула за x=1x = 1. f(x)>0f(x) > 0 за x∈(−2,1)∪(3,+∞)x \in (-2, 1) \cup (3, +\infty), а f(x)<0f(x) < 0 за x∈(−∞,−2)∪(1,3)x \in (-\infty, -2) \cup (1, 3).