Soru

Zorluk: ZorArtan ve Azalan Fonksiyonlar
Gerçel sayılar kümesi üzerinde tanımlı ve türevlenebilir ff fonksiyonu
f(x)=x33xf(x) = x^3 - 3x
olarak veriliyor.

Buna göre, g(x)=f(x2x)g(x) = f(x^2 - x) fonksiyonunun azalan olduğu en geniş aralıkların birleşimi aşağıdakilerden hangisidir?

  1. (,152][12,1+52]\left(-\infty, \frac{1-\sqrt{5}}{2}\right] \cup \left[\frac{1}{2}, \frac{1+\sqrt{5}}{2}\right]Cevap
  2. B
    [152,12][1+52,)\left[\frac{1-\sqrt{5}}{2}, \frac{1}{2}\right] \cup \left[\frac{1+\sqrt{5}}{2}, \infty\right)
  3. C
    [152,1+52]\left[\frac{1-\sqrt{5}}{2}, \frac{1+\sqrt{5}}{2}\right]
  4. D
    (,152][1+52,)\left(-\infty, \frac{1-\sqrt{5}}{2}\right] \cup \left[\frac{1+\sqrt{5}}{2}, \infty\right)
  5. E
    (,0][1,)\left(-\infty, 0\right] \cup \left[1, \infty\right)

Cevap

(,152][12,1+52]\left(-\infty, \frac{1-\sqrt{5}}{2}\right] \cup \left[\frac{1}{2}, \frac{1+\sqrt{5}}{2}\right]
Zincir kuralı uygulanarak elde edilen g(x)=3(x2x1)(x2x+1)(2x1)g'(x) = 3(x^2 - x - 1)(x^2 - x + 1)(2x - 1) türev fonksiyonunun gerçel kökleri 152\frac{1-\sqrt{5}}{2}, 12\frac{1}{2} ve 1+52\frac{1+\sqrt{5}}{2} olarak bulunur. İşaret tablosu incelendiğinde, türevin negatif olduğu en geniş aralıklar (,152](-\infty, \frac{1-\sqrt{5}}{2}] ve [12,1+52][\frac{1}{2}, \frac{1+\sqrt{5}}{2}] birleşimidir.

Adım Adım Çözüm

1
İlk olarak g(x)=f(x2x)g(x) = f(x^2 - x) fonksiyonunun türevini zincir kuralı kullanarak alalım.
g(x)=f(x2x)(2x1)g'(x) = f'(x^2 - x) \cdot (2x - 1)
Bileşke fonksiyonun türevi alınırken dıştaki fonksiyonun türevinin içine içteki fonksiyon yazılır ve içteki fonksiyonun türeviyle çarpılır.
2
f(x)=x33xf(x) = x^3 - 3x fonksiyonunun türevi olan f(x)f'(x) ifadesini bulalım ve g(x)g'(x) türev fonksiyonunda yerine yazalım.
f(x)=3x23f(x2x)=3(x2x)23f'(x) = 3x^2 - 3 \Rightarrow f'(x^2 - x) = 3(x^2 - x)^2 - 3
Buradan g(x)=3[(x2x)21](2x1)g'(x) = 3[(x^2 - x)^2 - 1] \cdot (2x - 1) elde edilir.
g(x)g'(x) fonksiyonunun işaretini incelemek için çarpanlarına ayrılmış halini bulmamız gerekir.
3
g(x)g'(x) ifadesini çarpanlarına ayırarak tüm köklerini bulalım.
g(x)=3(x2x1)(x2x+1)(2x1)=0g'(x) = 3(x^2 - x - 1)(x^2 - x + 1)(2x - 1) = 0
x2x+1=0x^2 - x + 1 = 0 denkleminin diskriminantı Δ=3<0\Delta = -3 < 0 olduğundan gerçel kökü yoktur ve daima pozitiftir.
Diğer çarpanların kökleri:
2x1=0x=122x - 1 = 0 \Rightarrow x = \frac{1}{2}
x2x1=0x=1±52x^2 - x - 1 = 0 \Rightarrow x = \frac{1 \pm \sqrt{5}}{2}
Türev fonksiyonunun işaret tablosunu oluşturabilmek için tüm gerçel kökleri bulmalıyız.
4
Kökleri küçükten büyüğe sıralayarak g(x)g'(x) fonksiyonunun işaret tablosunu oluşturalım.
Sıralama: 152<12<1+52\frac{1-\sqrt{5}}{2} < \frac{1}{2} < \frac{1+\sqrt{5}}{2} şeklindedir.
En büyük dereceli terimin katsayısı pozitif olduğundan tabloya en sağdan ++ ile başlanır. Tek katlı köklerden geçerken işaret değiştirilir:
(,152)(-\infty, \frac{1-\sqrt{5}}{2}) aralığında -
(152,12)(\frac{1-\sqrt{5}}{2}, \frac{1}{2}) aralığında ++
(12,1+52)(\frac{1}{2}, \frac{1+\sqrt{5}}{2}) aralığında -
(1+52,)(\frac{1+\sqrt{5}}{2}, \infty) aralığında ++
Buna göre azalan aralıklar türevin negatif veya sıfır olduğu yerlerdir: (,152][12,1+52]\left(-\infty, \frac{1-\sqrt{5}}{2}\right] \cup \left[\frac{1}{2}, \frac{1+\sqrt{5}}{2}\right]
Türevin negatif veya sıfır olduğu kapalı aralıklarda sürekli ve türevlenebilir fonksiyon azalandır.

Anahtar Kavram

Bileşke fonksiyonun türevi yardımıyla artan ve azalan aralıkların belirlenmesi.
Bu soruyu puanla