Функције – асимптоте функција 4

Домен, нуле, знак и асимптоте функције.

Задаци


Текстови задатака објашњених у видео лекцији.

Одредити асимптоту графика функције:

пр.9)   f(x)=6x−x2−9x−2f(x) = \frac{{6x - {x^2} - 9}}{{x - 2}}


Df:x−2≠0Df:x - 2 \ne 0

Df:R\{2}Df:\mathbb{R}\backslash \left\{ 2 \right\}

нула функције:

f(x)=0f\left( x \right) = 0

6x−x2−9x−2=0\frac{{6x - {x^2} - 9}}{{x - 2}} = 0

6x−x2−9=06x - {x^2} - 9 = 0

−x2+6x−9=0- {x^2} + 6x - 9 = 0

x1/2=−6±36−36−2{x_{1/2}} = \frac{{ - 6 \pm \sqrt {36 - 36} }}{{ - 2}}

x=3x = 3

знак функције:

446 png

f(x)<x∈(2;3)∪(3;+∞)f\left( x \right) < x \in \left( {2;3} \right) \cup \left( {3; + \infty } \right)

f(x)>x∈(−∞,2)f\left( x \right) > x \in \left( { - \infty ,2} \right)

асимптоте:

Df:R\{2}Df:\mathbb{R}\backslash \left\{ 2 \right\}

B.A.:

lim⁡x→2−6x−x2−9x−2=12−4−92−−2=−10−=+∞\mathop {\lim }\limits_{x \to {2^ - }} \frac{{6x - {x^2} - 9}}{{x - 2}} = \frac{{12 - 4 - 9}}{{{2^ - } - 2}} = \frac{{ - 1}}{{{0^ - }}} = + \infty

lim⁡x→2+6x−x2−9x−2=12−4−92+−2=−10+=−∞\mathop {\lim }\limits_{x \to {2^ + }} \frac{{6x - {x^2} - 9}}{{x - 2}} = \frac{{12 - 4 - 9}}{{{2^ + } - 2}} = \frac{{ - 1}}{{{0^ + }}} = - \infty

X.A.:

lim⁡x→±∞6x−x2−9x−2=lim⁡x→±∞6xx2−x2x2−9x2xx2−2x2=0−1−00−0=−10=−∞\mathop {\lim }\limits_{x \to \pm \infty } \frac{{6x - {x^2} - 9}}{{x - 2}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to \pm \infty } \frac{{\frac{{6x}}{{{x^2}}} - \frac{{{x^2}}}{{{x^2}}} - \frac{9}{{{x^2}}}}}{{\frac{x}{{{x^2}}} - \frac{2}{{{x^2}}}}} = \frac{{0 - 1 - 0}}{{0 - 0}} = \frac{{ - 1}}{0} = - \infty нема X.A.

К.А.: десна

y=kx+ny = kx + n

k=lim⁡x→∞f(x)x=lim⁡x→∞6x−x2−9x−2x1=lim⁡x→∞6x−x2−9x(x−2)=lim⁡x→∞6x−x2−9x2−2x==lim⁡x→∞6xx2−x2x2−9x2x2x2−2xx2=−11=−1\begin{aligned}&k = \mathop {\lim }\limits_{x \to \infty } \frac{{f\left( x \right)}}{x} = \mathop {\lim }\limits_{x \to \infty } \frac{{\frac{{6x - {x^2} - 9}}{{x - 2}}}}{{\frac{x}{1}}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to \infty } \frac{{6x - {x^2} - 9}}{{x\left( {x - 2} \right)}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to \infty } \frac{{6x - {x^2} - 9}}{{{x^2} - 2x}} = \\ &= \mathop {\lim }\limits_{x \to \infty } \frac{{\frac{{6x}}{{{x^2}}} - \frac{{{x^2}}}{{{x^2}}} - \frac{9}{{{x^2}}}}}{{\frac{{{x^2}}}{{{x^2}}} - \frac{{2x}}{{{x^2}}}}} = \frac{{ - 1}}{1} = - 1\end{aligned}

k=−1k = - 1

n=lim⁡x→∞(f(x)−kx)=lim⁡x→∞(6x−x2−9x−2−(−1)x)=lim⁡x→∞6x−x2−9+x(x−2)x−2==lim⁡x→∞4x−9x−2=lim⁡x→∞4xx−9xxx−2x=41=4\begin{aligned}&n = \mathop {\lim }\limits_{x \to \infty } \left( {f\left( x \right) - kx} \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to \infty } \left( {\frac{{6x - {x^2} - 9}}{{x - 2}} - \left( { - 1} \right)x} \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to \infty } \frac{{6x - {x^2} - 9 + x\left( {x - 2} \right)}}{{x - 2}} = \\ &= \mathop {\lim }\limits_{x \to \infty } \frac{{4x - 9}}{{x - 2}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to \infty } \frac{{\frac{{4x}}{x} - \frac{9}{x}}}{{\frac{x}{x} - \frac{2}{x}}} = \frac{4}{1} = 4\end{aligned}

n=4n = 4

Десна К.А. y=−x+4y = - x + 4

лева 

y=kx+ny = kx + n

k=lim⁡x→−∞f(x)x=lim⁡x→−∞6x−x2−9x(x−2)=lim⁡t→∞−6t−t2−9t2+2t=lim⁡t→∞−6tt2−t2t2−9t21+2tt2=−1k = \mathop {\lim }\limits_{x \to - \infty } \frac{{f\left( x \right)}}{x} = \mathop {\lim }\limits_{x \to - \infty } \frac{{6x - {x^2} - 9}}{{x\left( {x - 2} \right)}} = \mathop {\lim }\limits_{t \to \infty } \frac{{ - 6t - {t^2} - 9}}{{{t^2} + 2t}} = \mathop {\lim }\limits_{t \to \infty } \frac{{\frac{{ - 6t}}{{{t^2}}} - \frac{{{t^2}}}{{{t^2}}} - \frac{9}{{{t^2}}}}}{{1 + \frac{{2t}}{{{t^2}}}}} = - 1

x=−tx = - t

x→−∞x \to - \infty

t→∞t \to \infty

k=−1k = - 1

n=lim⁡x→−∞(f(x)−kx)=lim⁡x→−∞(6x−x2−9x−2−(−1)x)==lim⁡x→−∞6x−x2−9+x(x−2)x−2=lim⁡x→−∞4x−9x−2=lim⁡x→∞4xx−9xxx−2x=41=4\begin{aligned}&n = \mathop {\lim }\limits_{x \to - \infty } \left( {f\left( x \right) - kx} \right) = \mathop {\lim }\limits_{x \to - \infty } \left( {\frac{{6x - {x^2} - 9}}{{x - 2}} - \left( { - 1} \right)x} \right) = \\ &= \mathop {\lim }\limits_{x \to - \infty } \frac{{6x - {x^2} - 9 + x\left( {x - 2} \right)}}{{x - 2}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to - \infty } \frac{{4x - 9}}{{x - 2}} = \mathop {\lim }\limits_{x \to \infty } \frac{{\frac{{4x}}{x} - \frac{9}{x}}}{{\frac{x}{x} - \frac{2}{x}}} = \frac{4}{1} = 4\end{aligned}

n=4n = 4

Лева К.А. y=−x+4y = - x + 4

447 png

Испитивање функције иде редом: домен, нуле, знак, асимптоте. За f(x)=6x−x2−9x−2f(x) = \frac{6x - x^2 - 9}{x - 2} домен је R∖{2}\mathbb{R} \setminus \{2\}. Бројилац је −(x−3)2-(x - 3)^2, па је једина нула x=3x = 3, и то двострука: график ту додирује осу xx, а знак се не мења. Функција је позитивна за x<2x < 2, а негативна за x>2x > 2, x≠3x \ne 3.

Вертикална асимптота је у тачки ван домена, x=2x = 2, где бројилац износи −1-1. Хоризонталне асимптоте нема, јер је степен бројиоца већи, али постоји коса асимптота y=−x+4y = -x + 4, са k=−1k = -1 и n=4n = 4. Добијене податке уцртајте у координатни систем: они већ дају скицу графика.

4080120160−300−200−1001002000xa (дин.)a(x)x₁x₂
7200 дин.
Прва нула x₁
30
Друга нула x₂
120
Вертикална асимптота је оса yy, а коса асимптота y=−2x+300y = -2x + 300 је испрекидана права. Кад мењате фиксни трошак FF, нуле функције се померају, а коса асимптота остаје иста, јер фиксни трошак у њој не учествује.

Исти редослед користе економисти кад анализирају просечну добит или трошак по производу: нуле показују праг рентабилности, а асимптоте понашање при веома малој и веома великој производњи.

Просечна зарада по колачу

Посластичарница дневно прода xx колача. Зарада на једном колачу, цена умањена за састојке, износи 300−2x300 - 2x динара, јер се више колача прода само уз нижу цену, а дневни фиксни трошак је 7200 динара. Просечна зарада по колачу је зато a(x)=−2x2+300x−7200xa(x) = \frac{-2x^2 + 300x - 7200}{x} динара. Одредите домен, нуле, знак и асимптоте функције aa за x>0x > 0 и објасните их.

Решење

  1. Домен: x≠0x \ne 0, а у стварности x>0x > 0.
  2. Нуле: −2x2+300x−7200=0-2x^2 + 300x - 7200 = 0, тј. x2−150x+3600=0x^2 - 150x + 3600 = 0. D=22 500−14 400=8100D = 22\,500 - 14\,400 = 8100, па је x1,2=150±902x_{1,2} = \frac{150 \pm 90}{2}: x1=30x_1 = 30 и x2=120x_2 = 120.
  3. Знак: за x>0x > 0 именилац је позитиван, па је знак функције знак бројиоца. Пошто је −2<0-2 < 0, a(x)>0a(x) > 0 за 30<x<12030 < x < 120, а a(x)<0a(x) < 0 за 0<x<300 < x < 30 и за x>120x > 120.
  4. Вертикална асимптота: lim⁡x→0+a(x)=−72000+=−∞\lim_{x \to 0^+} a(x) = \frac{-7200}{0^+} = -\infty, па је то права x=0x = 0. Са мало колача фиксни трошак „поједе“ сву зараду.
  5. Коса асимптота: k=lim⁡x→∞a(x)x=−2k = \lim_{x \to \infty}\frac{a(x)}{x} = -2, n=lim⁡x→∞(a(x)+2x)=lim⁡x→∞300x−7200x=300n = \lim_{x \to \infty}(a(x) + 2x) = \lim_{x \to \infty}\frac{300x - 7200}{x} = 300, па је y=−2x+300y = -2x + 300. За велико xx фиксни трошак се расподели на много колача, па је просечна зарада скоро једнака заради на једном колачу, 300−2x300 - 2x.

Одговор: Посластичарница је на добитку кад дневно прода између 30 и 120 колача; асимптоте су x=0x = 0 и y=−2x+300y = -2x + 300.

Задатак за вежбу

Одредите домен, нуле, знак и асимптоте функције f(x)=x2−4x+1f(x) = \frac{x^2 - 4}{x + 1}.

Прикажи решење

D=R∖{−1}D = \mathbb{R} \setminus \{-1\}, нуле су ±2\pm 2; f>0f > 0 за x∈(−2,−1)∪(2,+∞)x \in (-2, -1) \cup (2, +\infty), а f<0f < 0 за x∈(−∞,−2)∪(−1,2)x \in (-\infty, -2) \cup (-1, 2). Вертикална асимптота је x=−1x = -1, коса y=x−1y = x - 1, а хоризонталне нема.