הבדלים בין גרסאות בדף "חקירת פונקציות"

מתוך Math-Wiki
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
(תרגילים)
שורה 16: שורה 16:
  
 
== תרגילים ==
 
== תרגילים ==
===דוגמא מספר 1 - f(x)=x^{2}-6x+5 ===
+
===דוגמא מספר 1 - <math>f(x)=x^{2}-6x+5</math> ===
 
    
 
    
  
שורה 123: שורה 123:
 
אינה קיימת או ש <math>f"(x)=0</math>
 
אינה קיימת או ש <math>f"(x)=0</math>
 
   
 
   
 
 
דוגמא: f"(x)=2
 
דוגמא: f"(x)=2
  ולכן אין נקודות פיתול והפונקציה קעורה כלפי מעלה בכל הישר.
+
ולכן אין נקודות פיתול והפונקציה קעורה כלפי מעלה בכל הישר.
  
אסימטוטות  
+
====אסימטוטות ====
 
+
הגדרה: אסימטוטה אנכית ל f(x)
+
  היא קו מהצורה x=a
+
  כך שמתקיים lim_{x\to a}|f(x)|=\infty
+
.
+
  
 +
הגדרה: אסימטוטה אנכית ל <math>f(x)</math>
 +
היא קו מהצורה <math>x=a</math>
 +
כך שמתקיים <math>lim_{x\to a}|f(x)|=\infty</math>
 
אצלנו אין אסימטוטה אנכית.
 
אצלנו אין אסימטוטה אנכית.
  
הגדרה: אסימטוטה אופקית היא ישר l(x)=ax+b
+
הגדרה: אסימטוטה אופקית היא ישר <math>l(x)=ax+b</math>
  המקיים lim_{x\to\infty}|f(x)-l(x)|=0
+
המקיים <math>lim_{x\to\infty}|f(x)-l(x)|=0</math>
  או lim_{x\to-\infty}|f(x)-l(x)|=0
+
או <math>lim_{x\to-\infty}|f(x)-l(x)|=0</math>
 
   
 
   
  
 
איך מוצאים ? מתקיים
 
איך מוצאים ? מתקיים
  
a=lim_{x\to\infty}\frac{f(x)}{x}
+
<math>a=lim_{x\to\infty}\frac{f(x)}{x}</math>
  ואז
+
  
b=lim_{x\to\infty}(f(x)-ax)
+
ואז
 +
<math>b=lim_{x\to\infty}(f(x)-ax)</math>
 
   
 
   
  
 
דוגמא- אצלנו:
 
דוגמא- אצלנו:
  
a=lim_{x\to\infty}\frac{f(x)}{x}=lim_{x\to\infty}\frac{x^{2}-6x+5}{x}=\infty
+
<math>a=lim_{x\to\infty}\frac{f(x)}{x}=lim_{x\to\infty}\frac{x^{2}-6x+5}{x}=\inft</math>y
  ולכן אין אסימטוטה אופקית
+
ולכן אין אסימטוטה אופקית
  
התנהגות הפונצקיה באינסוף
+
====התנהגות הפונצקיה באינסוף====
  
עבור הדוגמא שלנו lim_{x\to\pm\infty}f(x)=\infty
+
עבור הדוגמא שלנו <math>lim_{x\to\pm\infty}f(x)=\infty</math>
 
   
 
   
  
 
ציור הפונקציה
 
ציור הפונקציה
 +
[[קובץ:Example1CStirgul2.gif]]
  
  
  
דוגמא 2: f(x)=\frac{\ln(x)}{x}
+
===דוגמא 2: <math>f(x)=\frac{\ln(x)}{x}</math>===
 
   
 
   
  
תחום הגדרה
+
====תחום הגדרה====
  
x>0
+
<math>x>0</math>כי <math>\ln(x)</math>
  כי \ln(x)
+
לא מוגדרת עבור <math>x</math>-ים שליליים.
  לא מוגדרת עבור x
+
-ים שליליים.
+
  
זוגיות/אי זוגיות
+
====זוגיות/אי זוגיות====
  
 
לא שייך בגלל תחום ההגדרה.
 
לא שייך בגלל תחום ההגדרה.
  
חיתוך עם הצירים
+
====חיתוך עם הצירים====
  
החיתוך עם ציר x
+
החיתוך עם ציר <math>x</math>
  הוא (1,0)
+
הוא <math>(1,0)</math>
 
   
 
   
  
החיתוך עם ציר y
+
החיתוך עם ציר y לא קיים בגלל תחום ההגדרה
  לא קיים בגלל תחום ההגדרה
+
  
נקודות קיצון ותחומי עליה/ירידה
+
====נקודות קיצון ותחומי עליה/ירידה====
  
f'(x)=\frac{1-\ln(x)}{x^{2}}
+
<math>f'(x)=\frac{1-\ln(x)}{x^{2}}</math>
  ולכן יש לה נקודה חשודה ב x=e
+
לכן יש לה נקודה חשודה ב <math>x=e</math>
 
  .
 
  .
  
הסימן של f"
+
הסימן של <math>f"</math> נקבע ע"י <math>-x-2x(1-\ln(x))=-x(3-2\ln(x))</math>
  נקבע ע"י -x-2x(1-\ln(x))=-x(3-2\ln(x))
+
 
    
 
    
 +
<math>f(e)<0</math>
 +
ולכן זוהי נקודת מקס'
  
,f(e)<0
+
תחומי העלייה של הפונקציה <math>\left(0,e\right)</math>
  ולכן זוהי נקודת מקס'
+
 
+
תחומי העלייה של הפונקציה \left(0,e\right)
+
 
   
 
   
  
תחומי ירידה \left(e,\infty\right)
+
תחומי ירידה <math>\left(e,\infty\right)</math>
 
   
 
   
  
תחומי קעירות/קמירות ונקודות פיתול
+
====תחומי קעירות/קמירות ונקודות פיתול====
  
הסימן של f"
+
הסימן של <math>f"</math>
  נקבע ע"י -x(3-2\ln(x))
+
נקבע ע"י <math>-x(3-2\ln(x))</math>
  ולכן נקודות חשודות לפיתול הם e^{3/2}
+
ולכן נקודות חשודות לפיתול הם <math>e^{3/2}</math>
 
   
 
   
  
f"(e)<0,f"(e^{4})>0
+
<math>f"(e)<0,f"(e^{4})>0</math>
  ולכן e^{3/2}\approx10
+
ולכן <math>e^{3/2}\approx10</math>
  נקודת פיתול
+
נקודת פיתול
  
הפונקציה קעורה כלפי מטה ב \left(0,e^{3/2}\right)
+
הפונקציה קעורה כלפי מטה ב <math>\left(0,e^{3/2}\right)</math>
 
   
 
   
  
הפונצקיה קעורה כלפי מעלה ב \left(e^{3/2},\infty\right)
+
הפונצקיה קעורה כלפי מעלה ב <math>\left(e^{3/2},\infty\right)</math>
 
   
 
   
  
אסימטוטות  
+
====אסימטוטות ====
  
אסימטוטה אנכית ב x=0
+
אסימטוטה אנכית ב <math>x=0</math>
  כיוון ש \lim_{x\to0^{+}}f(x)=-\infty
+
כיוון ש <math>\lim_{x\to0^{+}}f(x)=-\infty</math>
 
   
 
   
  
 
אסימטוטה אופקית:  
 
אסימטוטה אופקית:  
 
+
<math>
 
a=lim_{x\to\infty}\frac{f(x)}{x}=lim_{x\to\infty}\frac{\ln(x)}{x^{2}}=lim_{x\to\infty}\frac{\frac{1}{x}}{2x}=0
 
a=lim_{x\to\infty}\frac{f(x)}{x}=lim_{x\to\infty}\frac{\ln(x)}{x^{2}}=lim_{x\to\infty}\frac{\frac{1}{x}}{2x}=0
+
</math>
  
b=lim_{x\to\infty}(f(x)-ax)=lim_{x\to}\frac{\ln(x)}{x}=0
+
<math>b=lim_{x\to\infty}(f(x)-ax)=lim_{x\to}\frac{\ln(x)}{x}=0</math>
 
   
 
   
  
ולכן l(x)=0
+
ולכן <math>l(x)=0</math>
  אסימטוטה אופקית
+
אסימטוטה אופקית
  
התנהגות הפונצקיה באינסוף
+
====התנהגות הפונצקיה באינסוף====
  
עבור הדוגמא שלנו lim_{x\to\infty}f(x)=0
+
עבור הדוגמא שלנו <math>lim_{x\to\infty}f(x)=0</math>
 
   
 
   
  
 
ציור הפונקציה
 
ציור הפונקציה
  
 +
[[קובץ:Example2CStirgul2.gif]]
  
  
דוגמא 3: f(x)=\frac{x^{3}}{12-x^{2}}
+
===דוגמא 3: <math>f(x)=\frac{x^{3}}{12-x^{2}}</math>===
 
   
 
   
  
תחום הגדרה
+
====תחום הגדרה====
  
תחום ההגדרה של הוא x\not=\pm\sqrt{12}
+
תחום ההגדרה של הוא <math>x\not=\pm\sqrt{12}</math>
 
   
 
   
  
זוגיות/אי זוגיות
+
====זוגיות/אי זוגיות====
  
f(-x)=\frac{-x^{3}}{12-x^{2}}=-f(x)
+
<math>f(-x)=\frac{-x^{3}}{12-x^{2}}=-f(x)</math>
  ולכן f(x)
+
ולכן <math>f(x)</math> אי זוגית
  אי זוגית
+
  
נקודות קיצון
+
===נקודות קיצון===
  
f'(x)=\frac{3x^{2}(12-x^{2})+2x^{4}}{(12-x^{2})^{2}}=\frac{x^{2}(36-x^{2})}{(12-x^{2})^{2}}
+
<math>f'(x)=\frac{3x^{2}(12-x^{2})+2x^{4}}{(12-x^{2})^{2}}=\frac{x^{2}(36-x^{2})}{(12-x^{2})^{2}}</math>
  ולכן הנקודות החשודות הן x_{0}=0,\pm6,\pm\sqrt{12}
+
ולכן הנקודות החשודות הן <math>x_{0}=0,\pm6,\pm\sqrt{12}</math>
  )נשים לב שהנקודות \pm\sqrt{12}=\pm3.464
+
(נשים לב שהנקודות <math>\pm\sqrt{12}=\pm3.464</math>)
  אינן נקודות קיצון כי אינן בתחום ההגדרה(.
+
אינן נקודות קיצון כי אינן בתחום ההגדרה.
  
מקס' או מיני'
+
=====מקס' או מיני'=====
  
איך יודעים אם מדובר בנקודות קיצון ואם מדובר בקיצון מקס' או בקיצון מיני'?
+
הסימן של הנגזרת השניה בנקודה x נקבע ע"י
 +
<math>
 +
  (72x-4x^{3})(12-x^{2})^{2}+4x(12-x^{2})x^{2}(36-x^{2}) = x(12-x^{2})[(72-4x^{2})(12-x^{2})+4x^{2}(36-x^{2})]
 +
= x(12-x^{2})[72\cdot12+24x^{2}]
 +
= 24x(12-x^{2})[36+x^{2}]</math>
  
.1 בדיקת הפונצקיה עצמה- הנקודות החשודות מחלקות את הישר לקטעים. נציב בכל קטע נקודה ונבדוק מה מתקבל:למשל נציב f(-7)=9.27,f(-6)=9,f(-4)=16,f(-1)=-0.09,f(0)=0,f(1)=0.09,f(4)=-16,f(6)=-9,f(7)=-9.27
+
<math>f"(6)<0,f"(-6)>0</math>
  ולכן 0
+
<math>f"(0)=0</math>
  אינה נקודת קיצון, -6
+
  נקודת מיני ו 6
+
  נקודות מקס'הערה: אכן מספיק לבדוק נקו' אלו - כי אם הפונצקיה היתה מחליפה מיקום )ביחס לנקודות החשודות( איפה שהוא אזי היתה נוצרת נקו' קיצון ואז היינו מגלים אותה בשלב הקודם.
+
 
+
.2 בדיקת ערכי הנגזרת- נבדוק את סימן הנגזרת מימין ומשמאל לנקודות )מסתמך על העובדה כי : אם f'(x)\leq0
+
  בקטע I
+
  אזי הפונקציה יורדת שם. אם f'(x)\geq0
+
  אז הפונצקיה עולה שם(: נשים לב שסימן הנגזרת נקבע לפי החלק של 36-x^{2}
+
f'(-7)<0,f'(-6)=0,f'(-4)>0,f'(-1)>0,f'(0)=0,f'(1)>0,f'(4)>-,f'(6)=0,f'(7)<0
+
ולכן מימין ל -6
+
  הפונקציה יורדת ומימין ל -6
+
  היא עולה ולכן -6
+
  נקודות מיני' וכו'
+
 
+
הערה: אכן מספיק לבדוק נקו' אלו - כי אם הנגזרת היתה מחליפה איפה שהוא את סימנה אזי היתה נוצרת נקו' קיצון ואז היינו מגלים אותה בשלב הקודם.
+
 
+
.3 מבחן הנגזרת השניה- אם f'(x_{0})=0
+
  ומתקיים f"(x_{0})>0
+
  )או f"(x)<0
+
( אז x_{0}
+
  נקודות מיני' )או מקס'(: הסימן של הנגזרת השניה בנקודה x
+
  הוא (72x-4x^{3})(12-x^{2})^{2}+4x(12-x^{2})x^{2}(36-x^{2}) = x(12-x^{2})[(72-4x^{2})(12-x^{2})+4x^{2}(36-x^{2})]
+
= x(12-x^{2})[72\cdot12+24x^{2}]
+
= 24x(12-x^{2})[36+x^{2}]
+
f"(6)<0,f"(-6)>0
+
f"(0)=0
+
 
   ולכן לא ניתן לדעת לפי בדיקה זאת!
 
   ולכן לא ניתן לדעת לפי בדיקה זאת!
  

גרסה מ־15:12, 2 במרץ 2014


נושא חקירת פונקציות בקורס חשבון אינפיניטיסימלי כוללת מחקר סט תכונות מוסכם (פחות או יותר):

  1. תחום הגדרה (קביעה באילו נקודות הפונקציה מוגדרת)
  2. זוגיות (קביעה האם הפונקציה זוגית, אי-זוגית או לא)
  3. תחומי מונוטוניות ומציאת נקודות קיצון
  4. תחומי קמירות ומציאת נקודות פיתול
  5. אסימפטוטות מאונכות
  6. נקודות חיתוך עם הצירים
  7. אסימפטוטות משופעות ומציאת התנהגות באינסוף
  8. תרפיה בתרשים- ציור גרף הפונקציה


הסברים ותרגילים על חקירת פונקציות

תרגילים

דוגמא מספר 1 - f(x)=x^{2}-6x+5

תחום הגדרה

הגדרה: עיבוד הנוסחה נכשל (שגיאת לקסינג): תהא f(x)

פונקציה. תחום ההגדרה של f(x) היא A- אוסף כל הנקודות בהם f(x) מוגדרת

דוגמא: תחום ההגדרה של f(x) הוא כל הישר \mathbb{R}

זוגיות/אי זוגיות

הגדרה: f(x) תקרא זוגית אם f(x)=f(-x) הגדרה: f(x) תקרא אי זוגית אם f(x)=-f(-x)


דוגמא: f(-x)=x^{2}+6x+5\not=\,\pm\, f(x) ולכן f(x) אינה זוגית ואינה אי זוגית

חיתוך עם הצירים

החיתוך עם ציר x הן הנקודות (1,0).(5.0)

החיתוך עם ציר y היא הנקודה (0,5)

נקודות קיצון ותחומי עליה/ירידה

הגדרה: תהא f(x)פונקציה. נאמר ש f(x) עולה (יורדת) בתחום U אם \forall x<y\in U:\, f(x)\leq f(y) (\forall x<y\in U:\, f(x)\geq f(y))

הגדרה: תהא f(x) פונקציה. x_{0} תקרא נקודת קיצון- מקס' (או מינ') אם קיימת לה סביבה U כך ש \forall x\in U:f(x)\leq f(x_{0}) (או \forall x\in U:f(x)\geq f(x_{0}) )

משפט: אם f(x) גזירה בנקודת קיצון x_{0} אזי f'(x_{0})=0


מסקנה: בשביל למצוא נקודות קיצון של f(x) מספיק לבדוק מתי f'(x)=0 או מתי הנגזרת אינה קיימת כלל.

דוגמא - נמצא את הנקודות האפשריות לנקודות קיצון ל f(x):

f'(x)=2x-6 ולכן הנקודה החשודה היחידה היא x_{0}=3

מקס' או מיני'

איך יודעים אם מדובר בנקודות קיצון ואם מדובר בקיצון מקס' או בקיצון מיני'?

  • בדיקת הפונצקיה עצמה- הנקודות החשודות מחלקות את הישר לקטעים. נציב בכל קטע נקודה ונבדוק מה מתקבל:למשל נציב f(0)=5\,,f(3)=-4,f(6)=5

ולכן 3 נקודת מיני הערה: אכן מספיק לבדוק נקו' אלו - כי אם הפונצקיה היתה מחליפה מיקום )ביחס לנקודות החשודות( איפה שהוא אזי היתה נוצרת נקו' קיצון ואז היינו מגלים אותה בשלב הקודם.

  • בדיקת ערכי הנגזרת- נבדוק את סימן הנגזרת מימין ומשמאל לנקודות (

מסתמך על העובדה כי : אם f'(x)\leq0 בקטע I אזי הפונקציה יורדת שם. אם f'(x)\geq0 אז הפונקציה עולה שם): f'(0)<0\,,f'(4)>0 ולכן משמאל ל 3 הפונקציה יורדת ומימין ל 3 היא עולה ולכן 3 נקודות מיני'הערה: בשלב זה מצב כי תחום העליה של f הוא [3.\infty) ותחום הירידה (-\infty,3]


הערה: אכן מספיק לבדוק נקו' אלו - כי אם הנגזרת היתה מחליפה איפה שהוא את סימנה אזי היתה נוצרת נקו' קיצון ואז היינו מגלים אותה בשלב הקודם.

  • מבחן הנגזרת השניה- אם f'(x_{0})=0

ומתקיים עיבוד הנוסחה נכשל (שגיאת לקסינג): f"(x_{0})>0

(או עיבוד הנוסחה נכשל (שגיאת לקסינג): f"(x)<0

)

אז x_{0} נקודות מיני' (או מקס'):

אצלנו עיבוד הנוסחה נכשל (שגיאת לקסינג): f"(x)=2

ולכן עיבוד הנוסחה נכשל (שגיאת לקסינג): f"(2)>0


תחומי קעירות/קמירות ונקודות פיתול

תהא f(x) גזירה בנקודה x_{0} אזי נאמר שהפונצקיה קעורה כלפי מעלה (כלפי מטה) ב x_{0} אם קיימת סביבה Uשל x_{0} כך שלכל x\in U מתקיים:

f(x)\geq f'(x_{0})(x-x_{0})+f(x_{0})

(f(x)\leq f'(x_{0})(x-x_{0})+f(x_{0}))


נאמר ש x_{0} נקודת פיתול אם קיימת סביבה U ימנית בה f(x)\geq f'(x_{0})(x-x_{0})+f(x_{0}) וסביבה שמאלית V בה f(x)\leq f'(x_{0})(x-x_{0})+f(x_{0})

 או להיפך.

משפט: עיבוד הנוסחה נכשל (שגיאת לקסינג): f"(x_{0})>0

עיבוד הנוסחה נכשל (שגיאת לקסינג): (f"(x_{0})<0)

אז f(x) קעורה כלפי מעלה (כלפי מטה) ב-x_{0}

.

משפט: הנקודות החשודות לפיתול הם הנקודות בהם עיבוד הנוסחה נכשל (שגיאת לקסינג): f"(x)

אינה קיימת או ש עיבוד הנוסחה נכשל (שגיאת לקסינג): f"(x)=0


דוגמא: f"(x)=2 ולכן אין נקודות פיתול והפונקציה קעורה כלפי מעלה בכל הישר.

אסימטוטות

הגדרה: אסימטוטה אנכית ל f(x) היא קו מהצורה x=a כך שמתקיים lim_{x\to a}|f(x)|=\infty אצלנו אין אסימטוטה אנכית.

הגדרה: אסימטוטה אופקית היא ישר l(x)=ax+b המקיים lim_{x\to\infty}|f(x)-l(x)|=0 או lim_{x\to-\infty}|f(x)-l(x)|=0


איך מוצאים ? מתקיים

a=lim_{x\to\infty}\frac{f(x)}{x}

ואז b=lim_{x\to\infty}(f(x)-ax)


דוגמא- אצלנו:

עיבוד הנוסחה נכשל (פונקציה \inft לא מוכרת): a=lim_{x\to\infty}\frac{f(x)}{x}=lim_{x\to\infty}\frac{x^{2}-6x+5}{x}=\inft y ולכן אין אסימטוטה אופקית

התנהגות הפונצקיה באינסוף

עבור הדוגמא שלנו lim_{x\to\pm\infty}f(x)=\infty


ציור הפונקציה Example1CStirgul2.gif


דוגמא 2: f(x)=\frac{\ln(x)}{x}

תחום הגדרה

x>0כי \ln(x) לא מוגדרת עבור x-ים שליליים.

זוגיות/אי זוגיות

לא שייך בגלל תחום ההגדרה.

חיתוך עם הצירים

החיתוך עם ציר x הוא (1,0)


החיתוך עם ציר y לא קיים בגלל תחום ההגדרה

נקודות קיצון ותחומי עליה/ירידה

f'(x)=\frac{1-\ln(x)}{x^{2}} לכן יש לה נקודה חשודה ב x=e

.

הסימן של עיבוד הנוסחה נכשל (שגיאת לקסינג): f"

נקבע ע"י -x-2x(1-\ln(x))=-x(3-2\ln(x))
 

f(e)<0 ולכן זוהי נקודת מקס'

תחומי העלייה של הפונקציה \left(0,e\right)


תחומי ירידה \left(e,\infty\right)


תחומי קעירות/קמירות ונקודות פיתול

הסימן של עיבוד הנוסחה נכשל (שגיאת לקסינג): f"

נקבע ע"י -x(3-2\ln(x)) ולכן נקודות חשודות לפיתול הם e^{3/2}


עיבוד הנוסחה נכשל (שגיאת לקסינג): f"(e)<0,f"(e^{4})>0

ולכן e^{3/2}\approx10 נקודת פיתול

הפונקציה קעורה כלפי מטה ב \left(0,e^{3/2}\right)


הפונצקיה קעורה כלפי מעלה ב \left(e^{3/2},\infty\right)


אסימטוטות

אסימטוטה אנכית ב x=0 כיוון ש \lim_{x\to0^{+}}f(x)=-\infty


אסימטוטה אופקית: 
a=lim_{x\to\infty}\frac{f(x)}{x}=lim_{x\to\infty}\frac{\ln(x)}{x^{2}}=lim_{x\to\infty}\frac{\frac{1}{x}}{2x}=0

b=lim_{x\to\infty}(f(x)-ax)=lim_{x\to}\frac{\ln(x)}{x}=0


ולכן l(x)=0 אסימטוטה אופקית

התנהגות הפונצקיה באינסוף

עבור הדוגמא שלנו lim_{x\to\infty}f(x)=0


ציור הפונקציה

Example2CStirgul2.gif


דוגמא 3: f(x)=\frac{x^{3}}{12-x^{2}}

תחום הגדרה

תחום ההגדרה של הוא x\not=\pm\sqrt{12}


זוגיות/אי זוגיות

f(-x)=\frac{-x^{3}}{12-x^{2}}=-f(x) ולכן f(x) אי זוגית

נקודות קיצון

f'(x)=\frac{3x^{2}(12-x^{2})+2x^{4}}{(12-x^{2})^{2}}=\frac{x^{2}(36-x^{2})}{(12-x^{2})^{2}} ולכן הנקודות החשודות הן x_{0}=0,\pm6,\pm\sqrt{12} (נשים לב שהנקודות \pm\sqrt{12}=\pm3.464) אינן נקודות קיצון כי אינן בתחום ההגדרה.

מקס' או מיני'
הסימן של הנגזרת השניה בנקודה x נקבע ע"י


   (72x-4x^{3})(12-x^{2})^{2}+4x(12-x^{2})x^{2}(36-x^{2})	=	x(12-x^{2})[(72-4x^{2})(12-x^{2})+4x^{2}(36-x^{2})]
	=	x(12-x^{2})[72\cdot12+24x^{2}]
	=	24x(12-x^{2})[36+x^{2}]

עיבוד הנוסחה נכשל (שגיאת לקסינג): f"(6)<0,f"(-6)>0

עיבוד הנוסחה נכשל (שגיאת לקסינג): f"(0)=0

 ולכן לא ניתן לדעת לפי בדיקה זאת!

תחומי קעירות/קמירות ונקודות פיתול

דוגמא: f(x)=\frac{x^{3}}{12-x^{2}}

 אזי f'(x)=\frac{3x^{2}(12-x^{2})+2x^{4}}{(12-x^{2})^{2}}=\frac{x^{2}(36-x^{2})}{(12-x^{2})^{2}}
 ו f"(x)=\frac{24x(12-x^{2})[36+x^{2}]}{(12-x^{2})^{4}}

הנקודות החשודות לפיתלול הם 0,\pm\sqrt{12}

 הסימן של f"(x)
 נקבע לפי החלק x(12-x^{2})

נבדוק f"(-4)>0,f"(-1)<0,f(0)=0,f(1)>0,f(4)<0

. ומכאן מסיקים כי 

בקטע (-\infty,-\sqrt{12})

 הפונצקיה קעורה כלפי מעלה 

בקטע (-\sqrt{12},0)

 הפונצקיה קעורה כלפי מטה 

בקטע (0,\sqrt{12})

 הפונצקיה קעורה כלפי מעלה 

בקטע (\sqrt{12},\infty)

 הפונצקיה קעורה כלפי מטה

ובנקודה 0

 יש נקודות פיתול )כי הנגזרת השניה שלילית עד אליה וחיובית ממנה(

אסימטוטות

הגדרה: אסימטוטה אנכית ל f(x)

 היא קו מהצורה x=a
 כך שמתקיים lim_{x\to a}|f(x)|=\infty
.

דוגמא f(x)=\frac{x^{3}}{12-x^{2}}

 יש 2 אסימטוטות אנכיות ב x=\pm\sqrt{12}

כי lim_{x\to-\sqrt{12}^{+}}f(x)=lim_{x\to\sqrt{12}^{+}}f(x)=-\infty


lim_{x\to-\sqrt{12}^{-}}f(x)=lim_{x\to\sqrt{12}^{-}}f(x)=\infty


הגדרה: אסימטוטה אופקית היא ישר l(x)=ax+b

 המקיים lim_{x\to\infty}|f(x)-l(x)|=0
 או lim_{x\to-\infty}|f(x)-l(x)|=0

מתקיים a=lim_{x\to\infty}\frac{f(x)}{x}

 ואז b=lim_{x\to\infty}(f(x)-ax)

דוגמא: f(x)=\frac{x^{3}}{12-x^{2}}

 נמצא אסימטוטות:

a=lim_{x\to\infty}\frac{f(x)}{x}=lim_{x\to\infty}\frac{x^{3}}{x(12-x^{2})}=-1


b=lim_{x\to\infty}(\frac{x^{3}}{12-x^{2}}+x)=lim_{x\to\infty}(\frac{12x}{12-x^{2}})=0


באותו אופן גם אסימטוטה לכיוון x\to-\infty

 תצא אותו דבר.

ולכן l(x)=-x

 אסימטוטה אנכית

התנהגות הפונצקיה באינסוף

עבור הדוגמא שלנו lim_{x\to\infty}\frac{x^{3}}{12-x^{2}}=-\infty,lim_{x\to-\infty}\frac{x^{3}}{12-x^{2}}=\infty


ציור הפונקציה


משפטים לסיכום

.1 אם f(x)

 גזירה בנקודת קיצון x_{0}
 אזי f'(x_{0})=0
 

.2 מבחן הנגזרת השניה- אם f'(x_{0})=0

 ומתקיים f"(x_{0})>0
 )או f"(x)<0
( אז x_{0}
 נקודות מיני' )או מקס'(

.3 אם f'(x)\leq0

 בקטע I
 אזי הפונקציה יורדת שם. אם f'(x)\geq0
 אז הפונקציה עולה שם

.4 אם f"(x_{0})>0

 )f"(x_{0})<0
 ( אז f(x)
 קעורה כלפי מעלה )כלפי מטה( ב-x_{0}
.מסקנה: הנקודות החשודות לפיתול הם הנקודות בהם f"(x)
 אינה קיימת או ש f"(x)=0