Funktsiooni kasvamis- ja kahanemisvahemikud
Funktsiooni y
= f(x) nimetatakse vahemikus ]a;b[ kasvavaks, kui selles
vahemikus
alati suuremale argumendi väärtusele vastab suurem funkt-
siooni
väärtus, st kui
x2 > x1, siis f(x2) > f(x1). (1)
Funktsiooni
y = f(x) nimetatakse
vahemikus ]a;b[ kahanevaks, kui selles
vahemikus
alati suuremale argumendi
väärtusele vastab väiksem
funktsiooni
väärtus, st kui
x2 > x1, siis f(x2) < f(x1). (2)
Vasakpoolsel joonisel on näidatud kasvav funktsioon, parempoolsel joonisel kahanev funktsioon.
Näide 1. Funktsioonil y = 3 puuduvad nii kasvamisvahemikud kui ka kahanemisvahemikud, sest valides määramispiirkonnast mis tahes kaks x väärtust näeme, et võrratustega (1) ja (2) määratud vahed võrduvad nulliga. Seega funktsioon y = 3 pole kasvav ega kahanev. Sellist funktsiooni nimetatakse konstantseks funktsiooniks.
Näide 2. Leiame funktsiooni y = x2 + 2x + 2 kasvamis- ja kahanemisvahemikud.
Funktsioonil reaalarvulisi nullkohti ei ole. Kuna ruutliikme kordaja on positiivne, siis avanevad parabooli harud ülespoole. Leiame parabooli haripunkti x koordinaadi. Saame, et xh = -1.
Kasutame nüüd viiendas näites saadud tulemusi võimegi kirja panna kasvamis- ja kahanemisvahemikud:
X↑ = ]-1; +∞[ ja X↓ = ]-∞; -1[.
Keerukamate funktsioonide korral kasutatakse kasvamis- ja kahanemisvahemike leidmisel funktsiooni tuletist.
Olgu funktsioon y = ƒ(x) diferentseeruv
vahemikus ]a; b[.
Kui muutuja x kõigi
väärtuste puhul sellest vahemikust selle funktsiooni
tuletis on positiivne, siis funktsioon on kasvav,
tuletis on negatiivne, siis funktsioon on kahanev,
tuletis on null, siis funktsioon on konstantne.
Viga, mida tasub vältida
Mõnedes kooliraamatutes on
kasutatud ka veidi erinevat käsitlust. Nimelt kõigi kasvamisvahemike ühendit
nimetatakse kasvamispiirkonnaks ja kahanemisvahemike hulka kahanemispiirkonnaks.
Selline käsitlus ei ole matemaatiliselt korrektne. Näiteks funktsiooni y = x3 - 6x
kasvamisvahemikud on ]-∞; 0[ ja ]4;+∞
[. Kui nüüd väita, et
funktsioon kasvab piirkonnas ]-∞; 0[ U ]4;+∞
[., siis oleme teinud vea.
Võttes piirkonnast ]-∞; 0[ U ]4;+∞
[ kaks x-i väärtust x1 ja x2 (nii
et x1 < x2),
näiteks x1 = -1 ja x2 =5,
siis saame
ƒ(-1) = (-1)3- 6(-1)2 = -7 ja
ƒ(5) = (5)3- 6(5)2 = -25.
Et -25 < -7 , siis nii
"defineeritud" kasvamispiirkonnas
pole täidetud tingimus x1 < x2→ ƒ(x1) < ƒ(x2), s. t. sellises "kasvamispiirkonnas"
argumendi väärtuste kasvades funktsiooni väärtused võivad kahaneda. Et
selliseid vigu vältida, kasutame meie termineid kasvamis- ja
kahanemispiirkonnad mitmuses ja ei nimeta kasvamisvahemike ühendit kasvamispiirkonnaks.
Sellises piirkonnas ei pruugi funktsiooni kasvamise tingimus olla täidetud.
Näide. Leiame funktsiooni y = x3 - 3x2 - 9x + 8 kasvamis- ja kahanemisvahemikud.
Leiame kõigepealt funktsiooni tuletise: y' = 3x2 - 6x - 9 ja selle nullkohad.
ƒ'(x) = 0 3x2 - 6x - 9 = 0 x = -1 või x =3.
Kasvamisvahemikes y' > 0, seega
3x2 - 6x - 9 > 0. Siit saame kasvamisvahemikud ]-∞; -1[ ja ]3; ∞[.
Kahanemisvahemikkudes y' < 0, seega
3x2 - 6x - 9 < 0. Selle võrratuse lahendiks on vahemik ]-1; 3[.
Seega funktsiooni y = x3 - 3x2 - 9x + 8
kasvamisvahemikud on ]-∞; -1[ ja ]3; ∞[; selle funktsiooni kahanemisvahemikuks on ]-1; 3[.
Leia antud funktsiooni kasvamis- ja kahanemisvahemikud.
1) y = x2 - 4x 2)
y = x2 - 6x + 8 3) y = 6x - x2
4) y = -x3 + 3x2 + 9x 5) y = x3 - 3x 6)
y =
7) y = 2x 8)
y = 2-x 9)
y = ln x
10) y = ln(-x) 11) y = x2(x-4) 12) y = cos 2x
Kontrollige tulemusi programmiga Wiris.