Soru

Zorluk: OrtaParçalı ve Mutlak Değer Fonksiyonlarının Limiti
f(x)={∣x2−9∣x+3+a,x<−3x2−b∣x−1∣,x≥−3f(x) = \begin{cases} \frac{|x^2 - 9|}{x + 3} + a, & x < -3 \\ x^2 - b|x - 1|, & x \ge -3 \end{cases}

biçiminde tanımlı ff fonksiyonunun x=−3x = -3 noktasında limiti olduğuna göre, a+4ba + 4b ifadesinin değeri kaçtır?

Cevap: 15

Cevap

İstenen a+4ba + 4b toplamının değeri 15'tir.
Fonksiyonun x=−3x = -3 noktasında limitinin bulunması, bu noktadaki sağdan limitin (9−4b9 - 4b) soldan limite (a−6a - 6) eşit olmasını gerektirir. Bu eşitlik düzenlendiğinde a+4b=15a + 4b = 15 bağıntısına ulaşılır.

Adım Adım Çözüm

1
Fonksiyonun x=−3x = -3 noktasındaki soldan limitini hesaplamak için x<−3x < -3 kuralını uygulayalım.
lim⁡x→−3−f(x)=a−6\lim_{x \to -3^-} f(x) = a - 6
x<−3x < -3 iken x2>9x^2 > 9 olduğundan ∣x2−9∣=x2−9|x^2 - 9| = x^2 - 9 olarak dışarı çıkar. Bu durumda x2−9x+3+a=(x−3)(x+3)x+3+a=x−3+a\frac{x^2 - 9}{x + 3} + a = \frac{(x-3)(x+3)}{x+3} + a = x - 3 + a olur. Limit değeri ise −3−3+a=a−6-3 - 3 + a = a - 6 bulunur.
2
Fonksiyonun x=−3x = -3 noktasındaki sağdan limitini hesaplamak için x≥−3x \ge -3 kuralını uygulayalım.
lim⁡x→−3+f(x)=9−4b\lim_{x \to -3^+} f(x) = 9 - 4b
xx değeri −3-3'e sağdan yaklaşırken x−1x - 1 ifadesinin içi negatif olacağından (örneğin x=−2.9x = -2.9 için −3.9<0-3.9 < 0) ∣x−1∣=−(x−1)=1−x|x - 1| = -(x - 1) = 1 - x olur. Fonksiyon bu bölgede x2−b(1−x)x^2 - b(1-x) biçimini alır ve x=−3x = -3 için limit 9−4b9 - 4b bulunur.
3
Limitin var olması için sağdan ve soldan limitleri birbirine eşitleyelim.
a+4b=15a + 4b = 15
Kritik noktada limitin varlığı lim⁡x→−3−f(x)=lim⁡x→−3+f(x)\lim_{x \to -3^-} f(x) = \lim_{x \to -3^+} f(x) eşitliğini gerektirir. Buradan a−6=9−4b  ⟹  a+4b=15a - 6 = 9 - 4b \implies a + 4b = 15 elde edilir.

Anahtar Kavram

Parçalı ve mutlak değerli fonksiyonların kritik noktalarındaki limiti incelenirken, sağdan ve soldan limitlerin ayrı ayrı hesaplanarak birbirine eşit olup olmadığının kontrol edilmesi gerekir.
Bu soruyu puanla