MAA6 Funktion kulku

Testi on tarkoitettu kisallioppiminen.fi -sivuston MAA6-kurssin itsearviointiin.

Suositeltava osaamistaso: 
80%

Millä muuttujan $x$ arvoilla funktio $f(x)=x^4-x^3+2$ on aidosti kasvava?

Pisteytysohje: 

Funktion $f(x)$ derivaatta on $f'(x)=4x^3-3x^2$. (1 p.)

Lasketaan derivaatan nollakohdat. Saadaan 

\(\begin{align*} 4x^3-3x^2&=0\\ x^2(4x-3)&=0\\ x&=0 \text{ tai }x=\dfrac{3}{4} \end{align*}\)(2 p.)

Laaditaan derivaatan merkkikaavio ja täydennetään se funktion kulkukaavioksi.

Määritetään derivaatan merkit testipisteiden avulla. 

$f'(-1)=-7<0$

$f'(\frac{1}{2})=-\dfrac{1}{4}<0$

$f'(2)=20>0$. (1 p.)

(1 p.)

Kulkukaavion perusteella funktio on aidosti kasvava, kun $x\geq \dfrac{3}{4}$. (1 p.)

 

Pisteytysohjeen mukaiset pisteet
Ymmärryksen arviointi
Navigointi

Ohessa on funktion $f(x)$ derivaattafunktion $f'(x)$ kuvaaja. Vastaa sen avulla oheisiin kysymyksiin.

a) Millä muuttujan $x$ arvoilla $f(x)$ on vähenevä?

b) Määritä funktion $f(x)$ ääriarvokohdat.

c) Tiedetään, että $f(-1)>0$. Mitä tiedät funktion $f(x)$ nollakohtien enimmäismäärästä?

Pisteytysohje: 

a) Funktio on vähenevä, kun $f'(x)\leq 0$ (1 p.), eli kun $x\leq -1$ tai $2\leq x\leq 3$. (1 p.)

b) Laaditaan derivaatan merkkikaavio ja laajennetaan se funktion kulkukaavioksi derivaattafunktion kuvaaajan perusteella. 

Kulkukaavion perusteella funktiolla on minimikohdat $x=-1$ ja $x=3$ (1 p.) sekä maksimikohta $x=2$. (1 p.)

c) Koska $f(-1)>0$, niin $f(x)>0$ kaikilla $x$, $x\leq 2$. (1 p.) 

Näin ollen välillä $]2,3]$ voi olla korkeintaan yksi nollakohta ja välillä $]3,\infty[$ korkeintaan yksi nollakohta, koska ko. väleillä funktio on jatkuva ja aidosti monotoninen. (1 p.)

HUOM. Jos lisäksi oltaisiin tiedetty, että $f(3)>0$, niin kulkukaavion perusteella oltaisiin tiedetty, että funktiolla ei ole yhtään nollakohtaa. Jos $f(3)=0$, niin nollakohtia olisi tasan yksi ja jos $f(3)<0$, niin nollakohtia olisi tasan kaksi.

Pisteytysohjeen mukaiset pisteet
Ymmärryksen arviointi
Navigointi

Suorakulmion kärjistä yksi on origossa, yksi pisteessä $(x,0)$, $0\leq x\leq 9$, ja yksi käyrällä $y=9x-x^2$. Määritä suorakulmion suurin mahdollinen pinta-ala.

Pisteytysohje: 

Hahmotellaan tilanteesta kuva.

(1 p.)

Suorakulmion kanta on siis $x$ ja korkeus $9x-x^2$. (1 p.)

Näin ollen suorakulmion pinta-ala on $A(x)=x(9x-x^2)=9x^2-x^3$. (1 p.)

Pinta-alafunktio on jatkuva suljetulla välillä $[0,9]$ ja derivoituva vastaavalla avoimella välillä $]0,9[$, joten se suurimman arvonsa välin päätepisteissä tai niissä derivaatan nollakohdissa, jotka kuuluvat välille $]0,9[$. (1 p.)

Derivoidaan $A(x)$ ja lasketaan derivaatan nollakohdat.

$A'(x)=9\cdot 2x-3x^2=18x-3x^2$, jonka nollakohdat saadaan yhtälöstä $18x-3x^2=0$.

\(\begin{align*} 18x-3x^2&=0\\ 3x(6-x)&=0\\ x&=0 \text{ tai } x=6. \end{align*}\)

Lasketaan pinta-alan arvo kohdissa $x=0, x=6$ ja $x=9$. 

$A(0)=9\cdot 0^2-0^3=0$

$A(6)=9\cdot 6^2-6^3=108$

$A(9)=9\cdot 9^2-9^3=0$. (1 p.)

Pinta-alan suurin arvo on siis $108$. (1 p.)

Pisteytysohjeen mukaiset pisteet
Ymmärryksen arviointi
Navigointi

Tekemäsi itsearvion pohjalta tuloksesi prosentteina on: