Ekstreemumid
Kui funktsiooni y = f(x) kasvamine läheb x suurenedes kohal x0 üle kahanemiseks, siis on koht x0 selle funktsiooni maksimumkoht ja arv f(x0) funktsiooni maksimum. Punkt M(x0; f(x0)) on funktsiooni graafiku maksimumpunkt.
(v.t. allpool vasakpoolset joonist)
Kui funktsiooni y = f(x) kahanemine läheb x suurenedes kohal x0 üle kasvamiseks, siis on koht x0 selle funktsiooni miinimumkoht ja arv f(x0) funktsiooni miinimum. Punkt N(x0; f(x0)) on funktsiooni graafiku miinimumpunkt.
(v.t. allpool parempoolset joonist).
Üldiselt võib väita et
Kui funktsioon y =
ƒ(x) on pidev kohal x0 ja
argumendi üleminekul väärtusest x = x0 funktsiooni
tuletise märk muutub plussist miinuseks, siis funktsioonil on sellel kohal
maksimum.
Kui funktsioon y
= ƒ(x) on pidev kohal x0 ja
argumendi üleminekul väärtusest x = x0 funktsiooni
tuletise märk muutub miinusest plussiks, siis funktsioonil on sellel kohal
miinimum.
Näide 1.
Leiame funktsiooni y = x3 - 3x2 - 9x + 8 ekstreemumid.
1) Leiame funktsiooni tuletise:
y' = 3x2 - 6x - 9.
2) Et tuletis on määratud igal x väärtusel, siis saavad ekstreemumkohtadeks olla
ainult tuletise nullkohad.
3x2 - 6x - 9 = 0 → x1 = -1 ja x2 = 3.
3) Uurime tuletise märki tema nullkohtade ümbruses, võttes lisaks näiteks väärtused -2; 0 ja 4.
ƒ'(-2) = 3·(-2)2 - 6·(-2) - 9 = 15 > 0,
ƒ'(0) = 3·02 - 6·0 - 9 = -9 < 0,
ƒ'(4) = 3·42 - 6·4 - 9 = 15 > 0.
Saadud tulemused võime märkida järgmisse tabelisse:
|
x |
]-∞;-1[ |
-1 |
]-1; 3[ |
3 |
]3; ∞[ |
|
ƒ'(x) |
+ |
0 |
- |
0 |
+ |
|
ƒ(x) |
↑ |
max |
↓ |
min |
↑ |
Et kohal -1 funktsiooni tuletise märk muutub plussist miinuseks, siis funkt-
siooni kasvamine asendub kahanemisega ja funktsioonil y = x3 - 3x2 - 9x + 8
on sellel kohal maksimum.
Et kohal 3 funktsiooni tuletise märk muutub miinusest plussiks, siis funkt-
siooni kahanemine asendub kasvamisega ja funktsioonil y = x3 - 3x2 - 9x + 8
on sellel kohal miinimum.
5) Funktsiooni maksimum- ja miinimumväärtused leiame arvutades
ymax = y(-1) = (-1)3 - 3·(-1)2 - 9·(-1) + 8 = 13;
ymin = y(3) = 33 - 3·32 - 9·3 + 8 = 19.
Näide 2.
Leiame funktsiooni y = 4x3 - x4 ekstreemumid.
1) Leiame funktsiooni tuletise:
y' = 12x2 - 4x3 = 4x2(3-x).
2) Leiame tuletise nullkohad:
4x2(3-x) = 0 → x1 = 0 ja x2 = 3.
3) Uurime tuletise märki tema nullkohtade ümbruses, andes x-le näiteks väärtused -1; 1 ja 4.
ƒ'(-1) = 4·(-1)2(3+1) = 16 > 0,
ƒ'(1) = 4·12(3-1) = 8 > 0,
ƒ'(4) = 4·42(3 - 4) = -64 < 0.
Saadud tulemused võime märkida järgmisse tabelisse:
|
x |
]-∞; 0[ |
0 |
]0; 3[ |
3 |
]3; ∞[ |
|
ƒ'(x) |
+ |
0 |
+ |
0 |
- |
|
ƒ(x) |
↑ |
ekstreemumit ei ole |
↑ |
max |
↓ |
Seega funktsioonil y = 4x3 - x4 on kohal x = 3 maksimum
ymax = ƒ(3) = 4·33 - 34 = 33(4 - 3) = 27.
Leidke funktsiooni ekstreemumkohad, ekstreemumid ja graafiku ekstreemumpunktid. Kontrollimiseks kasutage GeoGebrat või Wirist.
1) y = x3 - 6x2 2) y = 6x2 - x3 3) y = -x2+3x
4) y = -x2+3x+4 5) y = (x - 2)2 6) y = (3-x)2
7) y = x3-3x2+5 8) y = 5 9) y = 1 - cos x