Soru

Zorluk: OrtaArtan ve Azalan Fonksiyonlar
f′(x)=(x−3)2(x2−ax+16)f'(x) = (x-3)^2(x^2 - ax + 16) türev fonksiyonuna sahip f:R→Rf: \mathbb{R} \to \mathbb{R} fonksiyonunun azalan olduğu herhangi bir aralık bulunmamaktadır.

Buna göre, aa gerçel sayısının alabileceği değerlerin en geniş kümesi aşağıdakilerden hangisidir?

  1. A
    [−4,4][-4, 4]
  2. B
    (−8,8)(-8, 8)
  3. [−8,8][-8, 8]Cevap
  4. D
    (−∞,−8]∪[8,∞)(-\infty, -8] \cup [8, \infty)
  5. E
    [−16,16][-16, 16]

Cevap

[−8,8][-8, 8] kapalı aralığı
Türev fonksiyonunun daima sıfırdan büyük veya eşit olması koşulundan elde edilen x2−ax+16≥0x^2 - ax + 16 \geq 0 eşitsizliğinin her xx için sağlanması gerekir. Bu da diskriminantın sıfırdan küçük veya eşit olmasıyla mümkündür. Buradan elde edilen a2−64≤0a^2 - 64 \leq 0 eşitsizliğinin en geniş çözüm kümesi [−8,8][-8, 8] kapalı aralığıdır.

Adım Adım Çözüm

1
Azalanlık durumunun türev ile ilişkisini kurma.
Her x∈Rx \in \mathbb{R} için f′(x)≥0f'(x) \geq 0 olmalıdır.
Bir fonksiyonun azalan olduğu bir aralığının bulunmaması, o fonksiyonun hiçbir yerde negatif türeve sahip olmaması gerektiği, yani türevin daima sıfırdan büyük veya eşit olması gerektiği anlamına gelir.
2
Türev ifadesindeki çarpanları analiz etme.
x2−ax+16≥0x^2 - ax + 16 \geq 0 olmalıdır.
f′(x)=(x−3)2(x2−ax+16)f'(x) = (x-3)^2(x^2 - ax + 16) ifadesinde, (x−3)2(x-3)^2 terimi her xx gerçel sayısı için tam kare olduğundan sıfırdan büyük veya eşittir. Çarpımın daima sıfırdan büyük veya eşit kalabilmesi için diğer çarpan olan x2−ax+16x^2 - ax + 16 ifadesinin de daima sıfırdan büyük veya eşit olması gerekir.
3
İkinci dereceden ifadenin daima sıfırdan büyük veya eşit olma koşulunu (diskriminantı) inceleme.
Δ=a2−64≤0  ⟹  a∈[−8,8]\Delta = a^2 - 64 \leq 0 \implies a \in [-8, 8]
Baş katsayısı pozitif olan bir ikinci dereceden ifadenin her xx gerçel sayısı için sıfırdan büyük veya eşit olması, grafiğinin xx eksenini kesmemesi veya teğet olması anlamına gelir. Bu durum Δ≤0\Delta \leq 0 eşitsizliği ile sağlanır.

Anahtar Kavram

Türev yardımıyla fonksiyonların artanlık ve azalanlık durumlarının belirlenmesi ve tekil noktalarda türevin sıfır olma durumunun incelenmesi
Bu soruyu puanla