Start › Klasy › Klasa 2 Technikum › Najmniejsza i największa wartość funkcji kwadratowej w przedziale

Najmniejsza i największa wartość funkcji kwadratowej w przedziale

Klasa 2 Technikum — teoria, wzory, quizy i zadania do tego tematu.

🧩Quizy 1

📘Teoria 1

Ekstrema funkcji i zadania optymalizacyjne

Pochodna a monotoniczność

Znak pochodnej mówi, jak zachowuje się funkcja:

  • $f'(x)>0$ — funkcja rośnie
  • $f'(x)\lt 0$ — funkcja maleje
  • $f'(x)=0$ — punkt krytyczny (kandydat na ekstremum)

Warunek konieczny nie wystarcza

Zerowanie się pochodnej to za mało. Ekstremum jest tam, gdzie pochodna zmienia znak:

  • z $+$ na $-$ — maksimum
  • z $-$ na $+$ — minimum

Kontrprzykład: $f(x)=x^3$ ma $f'(0)=0$, ale pochodna $3x^2$ jest dodatnia po obu stronach zera — nie ma tam ekstremum, tylko punkt przegięcia.

Wartość największa na przedziale domkniętym

Porównujemy wartości funkcji w punktach krytycznych oraz na końcach przedziału. Ekstremum globalne może wypaść na brzegu, gdzie pochodna wcale nie musi się zerować.

Przykład: $f(x)=x^2-4x+1$ na $\langle0,\,3\rangle$. Punkt krytyczny $x=2$, a wartości to $f(0)=1$, $f(2)=-3$, $f(3)=-2$. Najmniejsza $-3$, największa $1$.

Schemat zadania optymalizacyjnego

  1. wprowadź zmienną i nazwij, co optymalizujesz
  2. zapisz warunek wiążący wielkości (obwód, objętość, długość materiału)
  3. wyeliminuj jedną zmienną i zapisz funkcję celu
  4. ustal dziedzinę wynikającą z sensu zadania
  5. policz pochodną i znajdź punkty krytyczne
  6. sprawdź, czy to maksimum czy minimum
  7. wróć do pytania z treści

Kroki czwarty i siódmy są równie ważne jak rachunek — najwięcej punktów przepada na pominiętej dziedzinie i na odpowiedzi „obok pytania”.

Klasyczne wyniki warte zapamiętania

  • spośród prostokątów o danym obwodzie największe pole ma kwadrat
  • przy ogrodzeniu trzech boków (czwarty to ściana) optymalny prostokąt ma bok równoległy do ściany dwa razy dłuższy
  • puszka walcowa o danej objętości i najmniejszym polu ma wysokość równą średnicy
  • iloczyn dwóch liczb o danej sumie jest największy, gdy liczby są równe

Przykład — pudełko z blachy

Z kwadratu o boku $12$ wycinamy rogi o boku $x$ i zaginamy. Wtedy $V(x)=x(12-2x)^2$ dla $x\in(0,\,6)$. Pochodna $12(x-2)(x-6)$ zeruje się w $x=2$ (drugi pierwiastek odpada — poza dziedziną). Maksymalna objętość to $128$.

Styczna do wykresu

$$y=f'(x_0)(x-x_0)+f(x_0)$$

Pochodna w punkcie to współczynnik kierunkowy stycznej — to jej interpretacja geometryczna.

Na co uważać

Dziedzina z sensu zadania potrafi odrzucić pierwiastek, który formalnie wychodzi z rachunku. Sprawdzaj też, czy wynik jest sensowny fizycznie: ujemny bok albo objętość większa od materiału wyjściowego sygnalizują błąd.

∑Wzory 0

Brak wzorów do tego tematu.

✍Zadania dodatkowe 0

Zadania ćwiczeniowe ze zbiorów Matematix — z rozwiązaniami krok po kroku.

Brak zadań dodatkowych do tego tematu.

📄Zadania z arkuszy 5

Prawdziwe zadania z arkuszy egzaminacyjnych (matura, egzamin ósmoklasisty, próbne) dotyczące tego tematu.

Zadanie nr 7 · Matura 2009

Dany jest ciąg arytmetyczny \((a_n)\) dla \(n\ge1\), w którym \(a_7=1\), \(a_{11}=9\).

a) Oblicz pierwszy wyraz \(a_1\) i różnicę \(r\) ciągu \((a_n)\).

b) Sprawdź, czy ciąg \((a_7,a_8,a_{11})\) jest geometryczny.

c) Wyznacz takie \(n\), aby suma \(n\) początkowych wyrazów ciągu \((a_n)\) miała wartość najmniejszą.

Zadanie nr 1 · Matura 2008

Na poniższym rysunku przedstawiono łamaną \(ABCD\), która jest wykresem funkcji \(y=f(x)\).

Łamana ABCD: A=(-3,-4), B=(-2,-4), C=(2,3), D=(4,3)

Korzystając z tego wykresu:

a) zapisz w postaci przedziału zbiór wartości funkcji \(f\),

b) podaj wartość funkcji \(f\) dla argumentu \(x=1-\sqrt{10}\),

c) wyznacz równanie prostej \(BC\),

d) oblicz długość odcinka \(BC\).

Zadanie nr 9 · Matura 2008

Oblicz najmniejszą i największą wartość funkcji kwadratowej \(f(x)=(2x+1)(x-2)\) w przedziale \(\langle-2,2\rangle\).

Zadanie nr 6 · Matura 2006

Na rysunku przedstawiony jest wykres funkcji kwadratowej \(f\). Na podstawie tego wykresu:

Wykres paraboli o miejscach zerowych -1 i 3 oraz wierzchołku (1,4)

a) zapisz w postaci sumy przedziałów liczbowych zbiór rozwiązań nierówności \(f(x)\le3\),

b) określ i zapisz największą i najmniejszą wartość funkcji \(f\) w przedziale \(\langle0,3\rangle\),

c) zapisz wzór funkcji \(f\) w postaci iloczynowej.

Zadanie nr 5 · Matura 2005

Sklep sprowadza z hurtowni kurtki płacąc po 100 zł za sztukę i sprzedaje średnio 40 sztuk miesięcznie po 160 zł. Zaobserwowano, że każda kolejna obniżka ceny sprzedaży kurtki o 1 zł zwiększa sprzedaż miesięczną o 1 sztukę. Jaką cenę kurtki powinien ustalić sprzedawca, aby jego miesięczny zysk był największy?

Zacznij dziś

Zacznij naukę już dziś — to nic nie kosztuje

Załóż bezpłatne konto i otwórz dostęp do pełnego śledzenia postępów, planów nauki i quizów. Arkusze i zadania podstawowe są dostępne bez rejestracji. Już ponad 5 000 uczniów uczy się z Matematix.