Функције – парност функције 2

Функције. Парност и непарност функције. Одређивање парности на сложенијим примерима.

Задаци


Текст задатака објашњених у видео лекцији:

пр.8) f(x)=2x2−3x+11−xf(x) = \frac{{2{x^2} -3x+1}}{{1-x}}

пр.9) f(x)=25x−15xf(x) = \frac{{{{25}^x} - 1}}{{{5^x}}}

пр.10) f(x)=log⁡a(x+1+x2)f(x) = {\log _a}(x + \sqrt {1 + {x^2}} )


пр.8) f(x)=2x2−3x+11−xf(x) = \frac{{2{x^2} -3x+1}}{{1-x}}

f(−x)=2(−x)2−3(−x)+11−(−x)=2x2+3x+11+x≠f(x)f( - x) = \frac{{2{{\left( { - x} \right)}^2} - 3\left( { - x} \right) + 1}}{{1 - \left( { - x} \right)}} = \frac{{2{x^2} + 3x + 1}}{{1 + x}} \ne f\left( x \right) није парна

−f(x)=−2x2−3x+11−x=2x2−3x+1−1+x≠f(−x)- f(x) = - \frac{{2{x^2} - 3x + 1}}{{1 - x}} = \frac{{2{x^2} - 3x + 1}}{{ - 1 + x}} \ne f\left( { - x} \right) није непарна

пр.9) f(x)=25x−15xf(x) = \frac{{{{25}^x} - 1}}{{{5^x}}}

f(−x)=25−x−15−x=125x−115x=1−25x25x15x=5x(1−25x)25x=1−25x5x=−25x−15x=−f(x)f( - x) = \frac{{{{25}^{ - x}} - 1}}{{{5^{ - x}}}} = \frac{{\frac{1}{{{{25}^x}}} - 1}}{{\frac{1}{{{5^x}}}}} = \frac{{\frac{{1 - {{25}^x}}}{{{{25}^x}}}}}{{\frac{1}{{{5^x}}}}} = \frac{{{5^x}\left( {1 - {{25}^x}} \right)}}{{{{25}^x}}} = \frac{{1 - {{25}^x}}}{{{5^x}}} = - \frac{{{{25}^x} - 1}}{{{5^x}}} = - f\left( x \right) непарна

пр.10) f(x)=log⁡a(x+1+x2)f(x) = {\log _a}(x + \sqrt {1 + {x^2}} )

 f(−x)=log⁡a(−x+1+(−x)2)=log⁡a(−x+1+x2)≠f(x)f( - x) = {\log _a}( - x + \sqrt {1 + {{\left( { - x} \right)}^2}} ) = {\log _a}( - x + \sqrt {1 + {x^2}} ) \ne f\left( x \right)

−f(x)=−log⁡a(x+1+x2)=log⁡a(x+1+x2)−1=log⁡a1x+1+x2⋅x−1+x2x−1+x2=- f(x) = - {\log _a}(x + \sqrt {1 + {x^2}} ) = {\log _a}{(x + \sqrt {1 + {x^2}} )^{ - 1}} = {\log _a}\frac{1}{{x + \sqrt {1 + {x^2}} }} \cdot \frac{{x - \sqrt {1 + {x^2}} }}{{x - \sqrt {1 + {x^2}} }} =

=log⁡ax−1+x2x2−(1+x2)2=log⁡ax+1+x2x2−1−x2=log⁡a(−x−1+x2)=f(−x)= {\log _a}\frac{{x - \sqrt {1 + {x^2}} }}{{{x^2} - {{\left( {\sqrt {1 + {x^2}} } \right)}^2}}} = {\log _a}\frac{{x + \sqrt {1 + {x^2}} }}{{{x^2} - 1 - {x^2}}} = {\log _a}\left( { - x - \sqrt {1 + {x^2}} } \right) = f\left( { - x} \right) непарна

Пре провере парности погледајте домен: он мора бити симетричан у односу на нулу. Функција 2x2−3x+11−x\frac{2x^2 - 3x + 1}{1 - x} није дефинисана за x=1x = 1, а јесте за x=−1x = -1, па није ни парна ни непарна. Подсетник: збир две парне функције је паран, а производ две непарне функције је паран. Ако f(−x)f(-x) није једнако ни f(x)f(x) ни −f(x)-f(x), функција такође није ни парна ни непарна, и то је најчешћи случај.

Код експоненцијалних функција користите a−x=1axa^{-x} = \frac{1}{a^x}: тако се добија да је 25x−15x=5x−5−x\frac{25^x - 1}{5^x} = 5^x - 5^{-x} непарна функција. Код логаритама користите −log⁡aA=log⁡a1A-\log_a A = \log_a\frac{1}{A} и рационалисање: log⁡a(x+1+x2)\log_a\left(x + \sqrt{1 + x^2}\right) је непарна, јер је 1x+1+x2=1+x2−x\frac{1}{x + \sqrt{1 + x^2}} = \sqrt{1 + x^2} - x.

−40−20204024680x (m)висина (m)PP'
500
50 m
Висина у x₀
2,5 m
Висина у −x₀
2,5 m
Крива показује колико је жица изнад своје најниже тачке. Тачке PP и P′P' су увек на истој висини, јер је функција парна. Што је параметар aa већи, жица је затегнутија, а угиб мањи; за a=500a = 500 и x0=50x_0 = 50 добијате 2,5 m из примера.

Жица, кабл или ланац између два стуба исте висине виси по ланчаници y=a⋅ex/a+e−x/a2y = a \cdot \frac{e^{x/a} + e^{-x/a}}{2}, парној функцији: инжењери који пројектују далеководе из ње рачунају угиб жице.

Угиб жице далековода

Жица далековода између два стуба удаљена 100 m виси по кривој f(x)=250(ex500+e−x500)f(x) = 250\left(e^{\frac{x}{500}} + e^{-\frac{x}{500}}\right), где се xx мери у метрима од средине распона, а f(x)f(x) је висина у метрима изнад изабраног нивоа. Покажите да је функција парна, па израчунајте за колико је жица у средини распона нижа него на стубовима.

Решење

  1. f(−x)=250(e−x500+ex500)=f(x)f(-x) = 250\left(e^{-\frac{x}{500}} + e^{\frac{x}{500}}\right) = f(x), јер се сабирци само замене, па је функција парна.
  2. Због парности је жица симетрична у односу на средину распона, а стубови у x=−50x = -50 и x=50x = 50 имају исту висину.
  3. У средини: f(0)=250⋅(1+1)=500f(0) = 250 \cdot (1 + 1) = 500.
  4. На стубу: f(50)=250(e0,1+e−0,1)≈250⋅(1,10517+0,90484)≈502,50f(50) = 250\left(e^{0{,}1} + e^{-0{,}1}\right) \approx 250 \cdot (1{,}10517 + 0{,}90484) \approx 502{,}50.
  5. Угиб је f(50)−f(0)≈2,5f(50) - f(0) \approx 2{,}5 m.

Одговор: Функција је парна, па су крајеви жице на истој висини, а у средини распона жица је око 2,5 m нижа него на стубовима.

Задатак за вежбу

Испитајте парност функција f(x)=ln⁡1−x1+xf(x) = \ln\frac{1 - x}{1 + x} и g(x)=x2x−2g(x) = \frac{x^2}{x - 2}.

Прикажи решење

Домен функције ff је (−1,1)(-1, 1), симетричан, а f(−x)=ln⁡1+x1−x=−ln⁡1−x1+x=−f(x)f(-x) = \ln\frac{1 + x}{1 - x} = -\ln\frac{1 - x}{1 + x} = -f(x), па је ff непарна. Домен функције gg је R∖{2}\mathbb{R} \setminus \{2\}, није симетричан, па gg није ни парна ни непарна.