Функције – асимптоте функција 1

Вертикална асимптота, дефиниција и једноставни примери.

Задаци


Текстови задатака објашњених у видео лекцији.

Одредити вертикалну асимптоту графика функције:

пр.1)   f(x)=lnxf(x) = lnx

пр.2)   f(x)=ctgxf(x) = ctgx

пр.3)   f(x)=1x2−9f(x) = \frac{1}{{{x^2} - 9}}


пр.1)   f(x)=lnxf(x) = lnx

f(x) = lnxf\left( x \right){\text{ }} = {\text{ }}lnx

Df:x∈(0;+∞)Df:x \in \left( {0; + \infty } \right)

437 png

B.A.:limx→0+lnx=−∞B.A.:\mathop {lim}\limits_{x \to {0^ + }} lnx = - \infty

B.A.:x=0B.A.:x = 0

пр.2)   f(x)=ctgxf(x) = ctgx

f(x) = ctgxf\left( x \right){\text{ }} = {\text{ }}ctgx

Df:R\{kπ,k∈Z}Df:\mathbb{R}\backslash \left\{ {k\pi ,k \in \mathbb{Z}} \right\}

439 png

lim⁡x→π−ctgx=−∞\mathop {\lim }\limits_{x \to {\pi ^ - }} ctgx = - \infty

lim⁡x→π+ctgx=+∞\mathop {\lim }\limits_{x \to {\pi ^ + }} ctgx = + \infty

B.A.:x=πB.A.:\boxed{x = \pi }

пр.3) 

f(x)=1x2−9Df:x2−9≠0(x−3)(x+3)≠0x≠3;x≠−3Df:R\{−3;3}\begin{aligned}&f(x) = \frac{1}{{{x^2} - 9}} \\ &Df:{x^2} - 9 \ne 0 \\ &\left( {x - 3} \right)\left( {x + 3} \right) \ne 0 \\ &x \ne 3;x \ne - 3 \\ &Df:\mathbb{R}\backslash \left\{ { - 3;3} \right\}\end{aligned}

440 png

lim⁡x→−3−1x2−9=19+−9=10+=∞lim⁡x→−3+1x2−9=19−−9=10−=−∞lim⁡x→3−1x2−9=19−−9=10−=−∞lim⁡x→3+1x2−9=19+−9=10+=∞\begin{aligned}&\mathop {\lim }\limits_{x \to - {3^ - }} \frac{1}{{{x^2} - 9}} = \frac{1}{{{9^ + } - 9}} = \frac{1}{{{0^ + }}} = \infty \\ &\mathop {\lim }\limits_{x \to - {3^ + }} \frac{1}{{{x^2} - 9}} = \frac{1}{{{9^ - } - 9}} = \frac{1}{{{0^ - }}} = - \infty \\ &\mathop {\lim }\limits_{x \to {3^ - }} \frac{1}{{{x^2} - 9}} = \frac{1}{{{9^ - } - 9}} = \frac{1}{{{0^ - }}} = - \infty \\ &\mathop {\lim }\limits_{x \to {3^ + }} \frac{1}{{{x^2} - 9}} = \frac{1}{{{9^ + } - 9}} = \frac{1}{{{0^ + }}} = \infty\end{aligned}

B.A.:x=3;x=−3B.A.:\boxed{x = 3;x = - 3}

Права x=ax = a је вертикална асимптота графика функције ff ако бар један од једностраних лимеса lim⁡x→a−f(x)\lim_{x \to a^-} f(x) и lim⁡x→a+f(x)\lim_{x \to a^+} f(x) износи +∞+\infty или −∞-\infty. Кандидати су тачке у којима функција није дефинисана: нуле имениоца, као x=±3x = \pm 3 код 1x2−9\frac{1}{x^2 - 9}, и граница домена логаритма, као x=0x = 0 код ln⁡x\ln x.

За сваког кандидата израчунајте леви и десни лимес и одредите знак: 10+=+∞\frac{1}{0^+} = +\infty, а 10−=−∞\frac{1}{0^-} = -\infty. Функција ctg⁡x\operatorname{ctg} x има бесконачно много вертикалних асимптота, x=kπx = k\pi, k∈Zk \in \mathbb{Z}. Пазите: ако је и бројилац нула у тој тачки, лимес може бити коначан, па асимптоте нема.

20406080100120500100015002000p (%)C (хиљ. дин.)p = 100C(p)P
20
90%
Трошак C(p)
180 хиљ. дин.
Испрекидана права p=100p = 100 је вертикална асимптота: што је тачка ближа њој, трошак брже расте. Коефицијент kk мења цену, али асимптоту не помера, јер она зависи само од имениоца.

Вертикална асимптота показује где модел „пуца“: у економији трошак уклањања загађења неограничено расте кад се тражи потпуно чиста вода, а у оптици лик бежи у бесконачност кад је предмет у жижи сочива.

Трошак пречишћавања воде

Комунално предузеће процењује да уклањање pp процената нечистоћа из воде кошта C(p)=20p100−pC(p) = \frac{20p}{100 - p} хиљада динара дневно, за 0⩽p<1000 \leqslant p < 100. Одредите вертикалну асимптоту и објасните је. Колико кошта пречишћавање од 90%, а колико од 99%?

Решење

  1. Функција није дефинисана где је именилац нула: 100−p=0100 - p = 0, тј. p=100p = 100. Бројилац је тада 2000≠02000 \ne 0.
  2. Кад p→100−p \to 100^-, именилац тежи нули са позитивне стране, па C(p)→20000+=+∞C(p) \to \frac{2000}{0^+} = +\infty. Права p=100p = 100 је вертикална асимптота.
  3. C(90)=180010=180C(90) = \frac{1800}{10} = 180, а C(99)=19801=1980C(99) = \frac{1980}{1} = 1980 хиљада динара.
  4. Сваки следећи проценат чистоће је све скупљи, а потпуно чиста вода коштала би неограничено много.

Одговор: Вертикална асимптота је p=100p = 100; пречишћавање од 90% кошта 180.000 динара дневно, а од 99% чак 1.980.000 динара.

Задатак за вежбу

Одредите вертикалне асимптоте функције f(x)=x−2x2−4f(x) = \frac{x - 2}{x^2 - 4}.

Прикажи решење

Именилац је нула за x=±2x = \pm 2. За x≠2x \ne 2 је f(x)=1x+2f(x) = \frac{1}{x + 2}, па је lim⁡x→2f(x)=14\lim_{x \to 2} f(x) = \frac{1}{4} и ту асимптоте нема. Кад x→−2±x \to -2^\pm, f(x)→±∞f(x) \to \pm\infty, па је x=−2x = -2 вертикална асимптота.