c ÚM FSI VUT v Brně 20. srpna 2007

Transkript

1 20. srpna 2007

2 1. f = f = 2 e 3. f = ln

3 Příklad 1. Nakreslete graf funkce f() = 3 12

4 Příklad 1. f = 3 12 Nejprve je třeba určit definiční obor. Výraz je vždy definován.

5 Příklad 1. f = 3 12 f = Určíme první derivaci a zjistíme, kdy je kladná a kdy záporná. K tomu je třeba zjistit nulové body derivace, tedy řešit rovnici = 0.

6 Příklad 1. f = 3 12 f = ,2 = ± Grafem derivace je parabola. Tam, kde je její graf nad osou je první derivace kladná, kde je parabola pod osou, je první derivace záporná. Poznámka: Lze to zjistit i tak, že do předpisu derivace dosadíme libovolný bod ze zkoumaného intervalu a zjistíme znaménko výsledné hodnoty.

7 Příklad 1. f = 3 12 f = ,2 = ± Určili jsme intervaly monotonnosti.

8 Příklad 1. f = 3 12 f = ,2 = ± V bodech = ±2 dochází ke změně monotonie a derivace v nich eistuje a je v nich rovna nule, tudíž v nich nastávají lokální etrémy. Konkrétně v bodě = 2 lokální maimum, v bodě = 2 lokální minimum, f(2) = 16, f( 2) = 16.

9 Příklad 1. f = 3 12 f = 6 Určíme druhou derivaci a zjistíme, kdy je kladná a kdy záporná. K tomu je třeba zjistit nulové body derivace, tedy řešit rovnici 6 = 0.

10 Příklad 1. f = 3 12 f = 6 = 0 0 Vpravo od bodu = 0 je druhá derivace kladná a proto je zde původní funkce f konvení, vlevo od bodu = 0 je záporná a tedy f je zde konkávní. Toto jsme zjistili dosazením libovolného bodu ze zkoumaného intervalu, např f (2) = 24 > 0.

11 Příklad 1. f = 3 12 f = 6 = 0 0 Určili jsme intervaly konvenosti a konkávnosti.

12 Příklad 1. f = 3 12 f = 6 = 0 0 V bodě = 0 dochází ke změně z konkávní na konvení, je to tedy inflení bod f(0) = 0.

13 Příklad 1. f = 3 12 Je třeba ještě určit asymptoty. Asymptoty bez směrnice zde nebudou vzhledem k definičnímu oboru, budeme tedy hledat asymptoty se směrnicí: lim 3 12 = Takto se určí směrnice asymptoty pro.

14 Příklad 1. f = 3 12 Je třeba ještě určit asymptoty. Asymptoty bez směrnice zde nebudou vzhledem k definičnímu oboru, budeme tedy hledat asymptoty se směrnicí: lim 3 12 = [ ] = lim = Použili jsme l Hospitalovo pravidlo

15 Příklad 1. f = 3 12 Je třeba ještě určit asymptoty. Asymptoty bez směrnice zde nebudou vzhledem k definičnímu oboru, budeme tedy hledat asymptoty se směrnicí: lim lim = = [ ] = lim = [ ] = lim = Asymptota pro se hledá podobně. Jelikož obě směrnice jsou nekonečné, nebude zde žádná asymptota se směrnicí.

16 Příklad 1. f = 3 12 y 16 f() =

17 Příklad 2. Nakreslete graf funkce f() = 2 e

18 Příklad 2. f = 2 e Nejprve je třeba určit definiční obor. Výraz je vždy definován.

19 Příklad 2. f = 2 e f = 2e 2 e = e (2 ) Určíme první derivaci a zjistíme, kdy je kladná a kdy záporná. K tomu je třeba zjistit nulové body derivace, tedy řešit rovnici e (2 ) = 0.

20 Příklad 2. f = 2 e f = 2e 2 e = e (2 ) 1,2 = {0, 2} 0 2 Výraz e je vždy kladný, nulové body se týkají pouze ostatních členů. Nyní budeme postupovat tak, že do předpisu derivace dosadíme libovolný bod ze zkoumaného intervalu a zjistíme znaménko výsledné hodnoty.

21 Příklad 2. f = 2 e f = 2e 2 e = e (2 ) 1,2 = {0, 2} 0 2 Určili jsme intervaly monotonnosti.

22 Příklad 2. f = 2 e f = 2e 2 e = e (2 ) 1,2 = {0, 2} 0 2 V bodech = {0, 2} dochází ke změně monotonie a derivace v nich eistuje a je v nich rovna nule, tudíž v nich nastávají lokální etrémy. Konkrétně v bodě = 2 lokální maimum, v bodě = 0 lokální minimum, f(0) = 0, f(2) = 4ln 2.

23 Příklad 2. f = 2 e f = e (2 ) e (2 ) e = e ( ) Určíme druhou derivaci a zjistíme, kdy je kladná a kdy záporná. K tomu je třeba zjistit nulové body derivace, tedy řešit rovnici = 0, protože výraz e je vždy kladný.

24 Příklad 2. f = 2 e f = e (2 ) e (2 ) e = e ( ) 1,2 = 2 ± Grafem zkoumaného výrazu je parabola viz obr., znaménko druhé derivace závisí pouze na tomto výrazu, tedy kde je parabola nad osou, je celý výraz kladný, kde pod osou, je záporný.

25 Příklad 2. f = 2 e f = e (2 ) e (2 ) e = e ( ) 1,2 = 2 ± Určili jsme intervaly, na kterých je funkce f konvení a konkávní. Lze to udělat i pomocí dosazování bodů ze zkoumaných intervalů do předpisu druhé derivace a určením znaménka tohoto výrazu.

26 Příklad 2. f = 2 e f = e (2 ) e (2 ) e = e ( ) 1,2 = 2 ± V bodech = 2± 2 dochází ke změně z konvení na konkávní resp. naopak, druhá derivace je v nich rovna nule, tudíž to jsou inflení body.

27 Příklad 2. f = 2 e Zbývá určit asymptoty. Aymptoty bez směrnice zde nebudou vzhledem k definičnímu oboru, určíme asymptoty se směrnicí: lim 2 e = Takto určíme směrnici asymptoty pro

28 Příklad 2. f = 2 e Zbývá určit asymptoty. Aymptoty bez směrnice zde nebudou vzhledem k definičnímu oboru, určíme asymptoty se směrnicí: lim 2 e = lim e = [ ] = lim 1 e = 0 Použili jsme l Hospitalovo pravidlo, směrnice asyptoty pro je 0.

29 Příklad 2. f = 2 e Zbývá určit asymptoty. Aymptoty bez směrnice zde nebudou vzhledem k definičnímu oboru, určíme asymptoty se směrnicí: lim 2 e = lim e = [ ] = lim 1 e = 0 lim 2 e 0 Takto se zjistí konstantní člen asymptoty

30 Příklad 2. f = 2 e Zbývá určit asymptoty. Aymptoty bez směrnice zde nebudou vzhledem k definičnímu oboru, určíme asymptoty se směrnicí: lim 2 e = lim e = [ ] = lim 1 e = 0 lim 2 e 0 = lim 2 e = lim 2 e = [ ] = lim 2 e = [ ] = lim 2 e = 0 Použili jsme dvakrát l Hospitalovo pravidlo, rovnice asymptoty tedy je y = = 0, tedy je to osa.

31 Příklad 2. f = 2 e Zbývá určit asymptoty. Aymptoty bez směrnice zde nebudou vzhledem k definičnímu oboru, určíme asymptoty se směrnicí: lim 2 e = Takto určíme směrnici asymptoty pro

32 Příklad 2. f = 2 e Zbývá určit asymptoty. Aymptoty bez směrnice zde nebudou vzhledem k definičnímu oboru, určíme asymptoty se směrnicí: = [ ] = lim 2 e Pro asymptota se směrnicí neeistuje, protože limita vyšla nekonečná

33 Příklad 2. f = 2 e y 4e

34 Příklad 3. Nakreslete graf funkce f() = ln

35 Příklad 3. f() = ln + \ {1} = (0, 1) (1, ) Nejprve je třeba určit definiční obor. Funkce ln je definována pouze pro kladná čísla a navíc je ve jmenovateli zlomku, tedy nesmí být rovna nule. To vylučuje = 1, protože ln 1 = 0.

36 Příklad 3. f() = ln + \ {1} = (0, 1) (1, ) f = ln 1 ln 2 Určíme první derivaci a zjistíme, kdy je kladná a kdy záporná. K tomu je třeba zjistit nulové body derivace, tedy řešit rovnici ln 1 = 0. V bodě = 1 není definována ani derivace funkce f ani samotná funkce. Je třeba jej zahrnout do dělících bodů.

37 Příklad 3. f() = ln + \ {1} = (0, 1) (1, ) f = ln 1 ln 2, nulový bod v bodě =e. 0 1 e Nyní budeme postupovat tak, že do předpisu derivace dosadíme libovolný bod ze zkoumaného intervalu a zjistíme znaménko výsledné hodnoty. Zkoumáme tedy intervaly (0, 1), (1, e) a (e, ).

38 Příklad 3. f() = ln + \ {1} = (0, 1) (1, ) f = ln 1 ln 2, nulový bod v bodě =e. 0 1 e Určili jsme intervaly monotonnosti.

39 Příklad 3. f() = ln + \ {1} = (0, 1) (1, ) f = ln 1 ln 2, nulový bod v bodě =e. 0 1 e V bodě = e dochází ke změně monotonie a derivace v něm eistuje a je v rovna nule, tudíž v něm nastává lokální etrém. Konkrétně lokální minimum, f(e) = e

40 Příklad 3. f() = ln + \ {1} = (0, 1) (1, ) f = 1 ln 2 (ln 1)2ln 1 ln 4 = 1 ln (2 ln ) ln 4 Určíme druhou derivaci a zjistíme, kdy je kladná a kdy záporná. K tomu je třeba zjistit nulové body derivace, tedy řešit rovnici 2 ln = 0. V bodě = 1 není definována ani druhá derivace funkce f ani samotná funkce. Je třeba jej zahrnout do dělících bodů.

41 Příklad 3. f() = ln + \ {1} = (0, 1) (1, ) f = 1 ln 2 (ln 1)2ln 1 ln 4 nulový bod v bodě = e 2. = 1 ln (2 ln ), ln e 2 Nyní budeme dosazovat do druhé derivace body ze zkoumaných intervalů (0, 1), (1, e 2 ) a (e 2, ) a zjistíme znaménko výsledné hodnoty. Jmenovatel je vždy kladný, navíc 1 je vždy kladné na Df.

42 Příklad 3. f() = ln + \ {1} = (0, 1) (1, ) f = 1 ln 2 (ln 1)2ln 1 ln 4 nulový bod v bodě = e 2. = 1 ln (2 ln ), ln 4 interval znaménko ln znaménko 2 ln (0, 1) + (1, e 2 ) + + (e 2, ) + Určili jsme znaménka výrazů, odtud pak intervaly konvenosti a konkávnosti.

43 Příklad 3. f() = ln + \ {1} = (0, 1) (1, ) f = 1 ln 2 (ln 1)2ln 1 ln 4 nulový bod v bodě = e 2. = 1 ln (2 ln ), ln e 2 V bodě = e 2 dochází ke změně z konvení na konkávní, druhá derivace v něm eistuje a je v rovna nule, tudíž je to inflení bod, f(e 2 ) = e2 2

44 Příklad 3. f() = ln + \ {1} = (0, 1) (1, ) Zjistíme, jak[ se f] chová pro 0 + : ln = 0 = 0 lim 0 +

45 Příklad 3. f() = ln + \ {1} = (0, 1) (1, ) Zjistíme, jak[ se f] chová pro 1 : ln = 0 = 0 lim 0 + lim 1 ln = [ 1 0 ] = Výraz se chová jako levá část funkce 1, jmenovatel jde k 0 ze záporných hodnot, tedy zleva.

46 Příklad 3. f() = ln + \ {1} = (0, 1) (1, ) Zjistíme, jak[ se f] chová pro 1 + : ln = 0 = 0 lim 0 + lim 1 lim 1 + ln = [ 1 ] 0 = ln = [ ] 1 0 = + + Výraz se chová jako pravá část funkce 1, jmenovatel jde k 0 z kladných hodnot, tedy zprava.

47 Příklad 3. f() = ln + \ {1} = (0, 1) (1, ) Tímto jsme našli asymptotu bez směrnice, je to přímka = 1. Nyní asymptoty se[ směrnicí: ] ln = 0 = 0 lim 0 + lim 1 lim 1 + lim ln = [ 1 ln = [ 1 0 ] = ] 0 = + + ln = [ ] = lim 1 1/ = lim = Použili jsme l Hospitalovo pravidlo. Asymptota se směrnicí neeistuje. Navíc nelze zkoumat směr vzhledem k definičnímu oboru.

48 Příklad 3. f() = ln y e 2 2 e 0 1 e e e e 2