ogarniam.edu.pl
Klasa
Zacznij naukę →Zacznij →

ogarniam.edu.pl · Matematyka · Granice i pochodnaklasa 4 LO · fiszki i quiz: ogarniam.edu.pl/lo/4/matematyka/monotonicznosc-i-ekstrema-funkcji/

Matematyka · Granice i pochodna · kl. 4 · zakres rozszerzony

Monotoniczność i ekstrema funkcji

Zakres rozszerzony: znak pochodnej mówi, czy funkcja rośnie czy maleje, a zmiana znaku wskazuje maksimum i minimum. Tak szukasz największej i najmniejszej wartości.

ok. 3 min czytania8 fiszek8 pytań w quizie🔊 Posłuchaj notatki

1Znak pochodnej a wykres

  • Jeśli f′ > 0 na przedziale, to f na nim rośnie. Jeśli f′ < 0, to f maleje.
  • Ekstremum lokalne w x₀: f′ zmienia znak. Z plusa na minus to maksimum, z minusa na plus to minimum.
  • f′(x₀) = 0 to warunek konieczny, ale niewystarczający. Dla f(x) = x³ mamy f′(0) = 0, a ekstremum nie ma, bo f′ = 3x² jest po obu stronach dodatnie.
xy0−4−3−2−1123−3−2−1123max f(−1) = 2min f(1) = −2f′ > 0 ↗f′ < 0 ↘f′ > 0 ↗
f(x) = x³ − 3x: rośnie, maleje i znów rośnie; maksimum w −⁠1, minimum w 1.

2Przykład krok po kroku

  • Dane: f(x) = x³ − 3x, D = ℝ.
  • Pochodna: f′(x) = 3x² − 3 = 3(x − 1)(x + 1). Zera pochodnej: x = −⁠1 i x = 1.
  • Znak f′: dodatni dla x < −⁠1, ujemny dla −⁠1 < x < 1, dodatni dla x > 1.
  • Wniosek: f rośnie na (−⁠∞, −⁠1⟩ i ⟨1, +∞), maleje na ⟨−⁠1, 1⟩. Maksimum lokalne f(−⁠1) = 2, minimum lokalne f(1) = −⁠2.
Sprawdź, czy rozumiesz

Jeśli f′(x) > 0 na przedziale, to na nim f jest

3Największa i najmniejsza wartość na przedziale

  • Na przedziale domkniętym ⟨a, b⟩ porównaj wartości f w punktach, gdzie f′ = 0, i na końcach przedziału.
  • Przykład: f(x) = 2x³ − 9x² + 12x na ⟨0, 3⟩. f′ = 6x² − 18x + 12 = 6(x − 1)(x − 2). Wartości: f(0) = 0, f(1) = 5, f(2) = 4, f(3) = 9. Największa jest 9 (w x = 3, na końcu), najmniejsza 0 (w x = 0).
Zapamiętaj

Szukasz zer pochodnej, badasz zmianę jej znaku i porównujesz wartości w tych punktach oraz na końcach przedziału.

Uwaga na błąd

Uznanie każdego punktu z f′ = 0 za ekstremum albo pominięcie końców przedziału przy wartości największej i najmniejszej.

✎Ściąga: Monotoniczność i ekstrema funkcji

Najważniejsze w pigułce – przeczytaj tuż przed kartkówką lub sprawdzianem.

  • Szukasz zer pochodnej, badasz zmianę jej znaku i porównujesz wartości w tych punktach oraz na końcach przedziału.
  • Ekstremum lokalne w x₀: f′ zmienia znak. Z plusa na minus to maksimum, z minusa na plus to minimum.
  • f′(x₀) = 0 to warunek konieczny, ale niewystarczający. Dla f(x) = x³ mamy f′(0) = 0, a ekstremum nie ma, bo f′ = 3x² jest po obu stronach dodatnie.
  • Dane: f(x) = x³ − 3x, D = ℝ.
  • Pochodna: f′(x) = 3x² − 3 = 3(x − 1)(x + 1). Zera pochodnej: x = −⁠1 i x = 1.
  • Znak f′: dodatni dla x < −⁠1, ujemny dla −⁠1 < x < 1, dodatni dla x > 1.
  • Wniosek: f rośnie na (−⁠∞, −⁠1⟩ i ⟨1, +∞), maleje na ⟨−⁠1, 1⟩. Maksimum lokalne f(−⁠1) = 2, minimum lokalne f(1) = −⁠2.
  • Przykład: f(x) = 2x³ − 9x² + 12x na ⟨0, 3⟩. f′ = 6x² − 18x + 12 = 6(x − 1)(x − 2). Wartości: f(0) = 0, f(1) = 5, f(2) = 4, f(3) = 9. Największa jest 9 (w x = 3, na końcu), najmniejsza 0 (w x = 0).

?Quiz: powtórz przed kartkówką

8 pytań w stylu kartkówki i sprawdzianu. Odpowiedz w myślach, potem sprawdź odpowiedź. Rozwiąż quiz z wynikiem – każda odpowiedź ma wyjaśnienie.

  1. Jeśli f′(x) > 0 na przedziale, to na nim f jest

    1. Amalejąca
    2. Bstała
    3. Cnieciągła
    4. Drosnąca
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: rosnąca – Dodatnia pochodna oznacza rosnącą funkcję.

  2. Pochodna f(x) = x³ − 3x to

    1. Ax² − 3
    2. B3x − 3
    3. C3x²
    4. D3x² − 3
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: 3x² − 3 – (x³)′ = 3x², (3x)′ = 3.

  3. Funkcja f(x) = x³ − 3x ma maksimum lokalne w punkcie

    1. Ax = 1
    2. Bx = 3
    3. Cx = −⁠1
    4. Dx = 0
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: x = −⁠1 – f′ zmienia znak z + na − w x = −⁠1, f(−⁠1) = 2.

  4. Najmniejsza wartość lokalna f(x) = x³ − 3x to

    1. A0
    2. B2
    3. C−⁠2
    4. D−⁠3
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: −⁠2 – Minimum w x = 1: f(1) = 1 − 3 = −⁠2.

  5. Dla f(x) = x³ warunek f′(0) = 0 oznacza, że w 0 jest

    1. Aasymptota
    2. Bmaksimum
    3. Cbrak ekstremum
    4. Dminimum
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: brak ekstremum – f′ = 3x² ≥ 0, więc pochodna nie zmienia znaku.

  6. f(x) = 2x³ − 9x² + 12x na ⟨0, 3⟩. Wartość największa to

    1. A5
    2. B4
    3. C9
    4. D12
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź C: 9 – f(3) = 54 − 81 + 36 = 9, więcej niż f(1) = 5.

  7. Ta sama funkcja i przedział. Wartość najmniejsza to

    1. A4
    2. B−⁠1
    3. C5
    4. D0
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź D: 0 – f(0) = 0 jest mniejsze niż f(2) = 4 (minimum lokalne).

  8. Do znalezienia największej wartości na przedziale ⟨a, b⟩ porównujesz

    1. Awartości w zerach f′ i na końcach przedziału
    2. Bsame zera f′
    3. Csame końce
    4. Dwartości f′
    Sprawdź odpowiedź

    Odpowiedź A: wartości w zerach f′ i na końcach przedziału – Największa wartość może być w punkcie krytycznym albo na końcu.

Cały dział „Granice i pochodna”: ściąga i próbny sprawdzian →

Kartkówka albo sprawdzian już blisko?

Rozwiąż quiz z wynikiem i powtórz materiał na fiszkach. Każda odpowiedź ma wyjaśnienie, a postęp zapisuje się bez zakładania konta.

Więcej: Matematyka, klasa 4