00:00
00:00
KURSER  / 
Matematik 3b
/  Derivatan och grafen

Derivatans nollställen och teckentabell

Så hjälper Eddler dig:
Videor som är lätta att förstå Övningar & prov med förklaringar
Allt du behöver för att klara av nationella provet
Så hjälper Eddler dig:
Videor som är lätta att förstå Övningar & prov med förklaringar
Allt du behöver för att klara av nationella provet

Bestäm extrempunktens karaktär

I den här lektionen tittar vi på en metod/strategi för hur du metodiskt kan undersöka hur en funktion växer och avtar i olika intervall och punkter.

Där funktionens derivata har ett nollställe har funktionen en extrempunkt. Det vill säga en maximipunkt, minimipunkt eller en terrasspunkt. Vi avgör karaktären på extrempunkten, det vill säga vilken av dessa tre extrempunkten är, på följande vis.

Extremplunkter

  • Om det är en maximipunkt så växer funktionen innan punkten och avtar efter punkten. Vi har teckenväxlingen +0+0-+0
  • Om det är en minimipunkt så avtar funktionen innan och växer efter punkten. Vi har teckenväxlingen 0+-0+0+ 
  • Om det är en terrasspunkt så växer funktionen innan och efter alternativt avtar innan och efter punkten. Vi har teckenväxlingen +0++0++0+ eller  0-0-0 

Strategi

Den strategi som presenteras i videon är följande.

  1. Derivera funktionen f(x)f\left(x\right)ƒ (x).
  2. Lös ekvationen f(x)=0f ’(x) = 0 för att bestämma de xxx-värden som motsvarar derivatans nollställen. Dessa nollställen motsvarar funktionens extrempunkter.
  3. Bestäm f(x)f(x) för derivatans nollställen.
  4. Undersök derivatan mellan nollställena för att se om funktionen är avtagande eller växande i intervallet mellan nollställena. Det räcker att du beräknar derivatans värde för ett  xxx-värde i intervallet, då det inte kan ske en så kallas teckenväxling mellan derivatans nollställen. Om derivatan är positiv är funktionen växande i punkten, är den negativ är den avtagande.
  5. Skissa kurvan. Det sista steget är att skissa grafen till funktionen. Allt som vi undersökt hittills har vi nu fyllt i vårt teckenschema med så detta sista steg brukar vara ganska enkelt. Men det är ändå viktigt för att förstå hur funktionen ser ut.

Skissa funktioner med hjälp av en teckentabell

Genom att föra in dina resultat i en teckentabell får du en tydlig blid över grafens utseende. Det leder till att det blir enklare att göra en korrekt skiss av kurvan och dra korrekta slutsatser.

Exempel 1

Skissa kurvan  f(x)=x31,5x26xf\left(x\right)=x^3-1,5x^2-6xƒ (x)=x31,5x26x  med hjälp av en teckentabell.

Lösning

En teckentabell kan se lite olika ut, men ett sätt är så här. Vi skriver till höger en kolumn med några värden vi vill undersöka.

Börja med att beräkna derivatans nollställen.  f(x)=x31,5x26xf\left(x\right)=x^3-1,5x^2-6xƒ (x)=x31,5x26x  har derivatan  f(x)=3x23x6f'(x)=3x^2-3x-6ƒ ’(x)=3x23x6. Vi sätter derivatan lika med noll får att bestämma extrempunkterna.

 3x23x6=03x^2-3x-6=03x23x6=0 

 x2x2=0x^2-x-2=0x2x2=0 

 x1,2=x_{1,2}=x1,2=12±(12)2(2)\frac{1}{2}\pm\sqrt{\left(\frac{1}{2}\right)^2-\left(-2\right)}12 ±(12 )2(2) 

 x1,2=x_{1,2}=x1,2= 12±94\frac{1}{2}\pm\sqrt{\frac{9}{4}}12 ±94  

 x1,2=x_{1,2}=x1,2= 12±32\frac{1}{2}\pm\frac{3}{2}12 ±32 

 x1=1x_1=-1x1=1 och x2=2x_2=2x2=2  

Vi fyller i derivatans nollställen i tabellen enligt nedan. Vi vet nämligen att f(x)=0f'(x)=0ƒ ’(x)=0  då x=1x=-1x=1 och x=2x=2x=2.

Därefter väljer vi ett värde på xxx som är mindre, ett mellan och ett större än nollställena och beräknar derivatan för dessa. Det gör vi för att avgöra om funktioner är växande eller avtagande före, mellan och efter nollställena. Vi kan välja precis vilket xxx -värde som helst, men har här valt x=2x=-2x=2 vilket är ett värde mindre än det minsta nollstället x=1x=-1x=1.

 f(2)=3(2)23(2)6=12>0f'(-2)=3\cdot\left(-2\right)^2-3\cdot\left(-2\right)-6=12>0ƒ ’(2)=3·(2)23·(2)6=12>0    vilket anges med ett +++ i tabellen. Derivatan är alltså positiv i intervallet x<1x<-1x<1

Därefter beräknar vi derivatan för x=0x=0x=0 för att ge derivatan i intervallen mellan nollställen.

 f(0)=302306=6<0f'(0)=3\cdot0^2-3\cdot0-6=-6<0ƒ ’(0)=3·023·06=6<0    vilket anges med ett -  i tabellen. Derivatan är alltså negativ i intervallet 1-11 x<2x<2x<2  . 

Till sist väljer vi  x=3x=3x=3.

 f(3)=332336=12>0f'(3)=3\cdot3^2-3\cdot3-6=12>0ƒ ’(3)=3·323·36=12>0    vilket anges med ett +++ i tabellen. Derivatan är alltså positiv i intervallet x>2x>2x>2 . 

Genom att rita pilar i positiv och negativ riktning på raden för f(x)f\left(x\right)ƒ (x) ges en ”bild” av hur funktionen  f(x)f\left(x\right)ƒ (x)

Är derivatan positiv är funktionen växande vilket motsvara en pil uppåt, positiv riktning.
Är derivatan negativ är funktionen avtagande vilket motsvara en pil nedåt, negativ riktning.

Teckenväxlingen  +0+0-+0 ger en maximipunkt.
Teckenväxlingen  0+-0+0+  ger en minimipunkt.

Vi kan också använda andraderivatan för att bestämma extrempunktens karaktär.

f(x)=6x23f”(x)=6x^2-3ƒ ”(x)=6x23  ger att

f(1)=6(1)3=9<0f”(-1)=6\cdot\left(-1\right)-3=-9<0ƒ ”(1)=6·(1)3=9<0   vilket ger en maximipunkt.
f(2)=623=9>0f”(2)=6\cdot2-3=9>0ƒ ”(2)=6·23=9>0  vilket ger en minimipunkt.

Genom att beräkna  f(1)f\left(-1\right)ƒ (1) och  f(2)f\left(2\right)ƒ (2) får vi även yyy-koordinaten tillhörande extrempunkterna.

Vi vet att f(x)f\left(x\right)ƒ (x) är en positiv tredjegradsfunktion. Vi markera maximi- och minimipunkterna och sammanbinder till en skiss. 

Tredjegradsfunktion

Med lite övning så kommer du förhoppningsvis kunna skissa i stort sätt vilken funktion som helst.

Exempel i videon

  • Använd teckentabell för att skissa grafen till funktionen  f(x)=2x24xf\left(x\right)=2x^2-4xƒ (x)=2x24x 
  • Använd teckentabell för att skissa grafen till funktionen  f(x)=2x33x2f\left(x\right)=2x^3-3x^2ƒ (x)=2x33x2