Експоненцијална функција

Дефиниција. График експоненцијалне функције. Особине експоненцијалне функције.

Експоненцијална функција је f(x)=axf(x) = a^x, где је основа a>0a > 0 и a≠1a \neq 1. Дефинисана је за свако реално xx, а вредности су јој увек позитивне, па је скуп вредности (0,+∞)(0, +\infty). График пролази кроз тачке (0;1)(0; 1), јер је a0=1a^0 = 1, и (1;a)(1; a). За a>1a > 1 функција расте, а за 0<a<10 < a < 1 опада. Оса xx је хоризонтална асимптота: график јој се приближава, али је не додирује. Графици y=axy = a^x и y=(1a)xy = \left(\frac{1}{a}\right)^x симетрични су у односу на осу yy. Функција је монотона, па из ax1=ax2a^{x_1} = a^{x_2} следи x1=x2x_1 = x_2. Честа грешка: 2−32^{-3} није негативан број, него 18\frac{1}{8}.

−3−2−112313570xyy = aˣ(1; a)
2
a⁻¹
0,5
a²
4
Сваки график пролази кроз (0;1)(0; 1) и (1;a)(1; a) и никад не сече осу xx. За a>1a > 1 функција расте, за 0<a<10 < a < 1 опада, а за a=1a = 1 постаје права y=1y = 1, па a=1a = 1 није дозвољена основа. Укључите огледалну слику да видите y=(1a)xy = \left(\frac{1}{a}\right)^x.

Експоненцијалном функцијом описују се раст уштеђевине уз сложену камату, размножавање бактерија и хлађење чаја, где се разлика између температуре чаја и собе за исто време увек смањи у истом односу.

Шоља чаја се хлади

Чај од 80 °C остављен је у соби у којој је 20 °C. Претпоставимо да се разлика температура чаја и собе преполови сваких 10 минута, па чај после tt минута има T(t)=20+60⋅(12)t10T(t) = 20 + 60 \cdot \left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{t}{10}} °C. Колика је температура после 20 и после 30 минута? Може ли чај да се охлади испод 20 °C?

Решење

  1. После 20 минута: (12)2=14\left(\frac{1}{2}\right)^2 = \frac{1}{4}, па је T(20)=20+60⋅14=35T(20) = 20 + 60 \cdot \frac{1}{4} = 35 °C.
  2. После 30 минута: (12)3=18\left(\frac{1}{2}\right)^3 = \frac{1}{8}, па је T(30)=20+7,5=27,5T(30) = 20 + 7{,}5 = 27{,}5 °C.
  3. Основа 12\frac{1}{2} је мања од 1, па (12)t10\left(\frac{1}{2}\right)^{\frac{t}{10}} опада, али је увек позитивно. Зато је T(t)>20T(t) > 20 за свако tt: права T=20T = 20 је хоризонтална асимптота.

Одговор: После 20 минута чај има 35 °C, после 30 минута 27,5 °C, а испод собне температуре од 20 °C не пада никад.

Задатак за вежбу

Без рачунања упоредите бројеве 0,730{,}7^3 и 0,750{,}7^5, као и 1,2−21{,}2^{-2} и 1,2−11{,}2^{-1}.

Прикажи решење

Основа 0,7<10{,}7 < 1, функција опада, па из 3<53 < 5 следи 0,73>0,750{,}7^3 > 0{,}7^5. Основа 1,2>11{,}2 > 1, функција расте, па из −2<−1-2 < -1 следи 1,2−2<1,2−11{,}2^{-2} < 1{,}2^{-1}.