Examkin

Soru

Zorluk: Çok zorArtan ve Azalan Fonksiyonlar
Gerçel sayılar kümesi üzerinde türevlenebilir bir ff fonksiyonunun türevi, her u∈Ru \in \mathbb{R} için
f′(u)=(u−4)2+1f'(u) = (u-4)^2 + 1
eşitliğini sağlamaktadır.
Buna göre,
g(x)=f(x3−3x2+4)−(x3−3x2+4)g(x) = f(x^3 - 3x^2 + 4) - (x^3 - 3x^2 + 4)
biçiminde tanımlanan gg fonksiyonu ile ilgili,
I. (−∞,0](-\infty, 0] aralığında artandır.
II. [2,∞)[2, \infty) aralığında artandır.
III. x=3x = 3 noktası gg fonksiyonunun bir yerel ekstremum noktasıdır.
ifadelerinden hangileri doğrudur?
  1. A
    Yalnız I
  2. B
    Yalnız II
  3. I ve IICevap
  4. D
    I ve III
  5. E
    I, II ve III

Cevap

I ve II ifadeleri doğrudur.
Türev fonksiyonunun işaret analizi yapıldığında, türevin kökleri olan 0 (tek katlı) ve 2 (tek katlı) noktalarında işaret değişirken, çift katlı kök olan 3 noktasında işaret değişmez. Bu durum, fonksiyonun sırasıyla (−∞,0](-\infty, 0] ve [2,∞)[2, \infty) aralıklarında artan olduğunu gösterir. Çift katlı kökte işaret değişmediği için de bu nokta ekstremum olamaz. Dolayısıyla birinci ve ikinci öncüller doğrudur.

Adım Adım Çözüm

1
g(x)g(x) fonksiyonunun türevini alarak g′(x)g'(x) ifadesini elde etmek.
g′(x)=f′(x3−3x2+4)⋅(3x2−6x)−(3x2−6x)g'(x) = f'(x^3 - 3x^2 + 4) \cdot (3x^2 - 6x) - (3x^2 - 6x)
Bu ifadeyi ortak çarpan parantezine alırsak:
g′(x)=3x(x−2)[f′(x3−3x2+4)−1]g'(x) = 3x(x-2) \left[ f'(x^3 - 3x^2 + 4) - 1 \right]
Fonksiyonun artan veya azalan olduğu aralıkları türevinin işaretini inceleyerek belirlemek gerekir.
2
f′(u)=(u−4)2+1f'(u) = (u-4)^2 + 1 tanımını kullanarak köşeli parantez içindeki ifadeyi basitleştirmek.
u=x3−3x2+4u = x^3 - 3x^2 + 4 yazıldığında:
f′(x3−3x2+4)−1=(x3−3x2+4−4)2=(x3−3x2)2=[x2(x−3)]2=x4(x−3)2f'(x^3 - 3x^2 + 4) - 1 = (x^3 - 3x^2 + 4 - 4)^2 = (x^3 - 3x^2)^2 = [x^2(x-3)]^2 = x^4(x-3)^2
Türev fonksiyonunun tüm çarpanlarını elde edip köklerini bulmak.
3
g′(x)g'(x) fonksiyonunu çarpanlarına ayrılmış biçimde yazıp köklerinin katlılık durumunu incelemek.
g′(x)=3x(x−2)⋅x4(x−3)2=3x5(x−2)(x−3)2g'(x) = 3x(x-2) \cdot x^4(x-3)^2 = 3x^5(x-2)(x-3)^2
Buradan elde edilen kökler:
- x=0x = 0 noktası 1+4=51 + 4 = 5 katlı kök (tek katlı kök)
- x=2x = 2 noktası 1 katlı kök (tek katlı kök)
- x=3x = 3 noktası 2 katlı kök (çift katlı kök)
İşaret tablosunda köklerden geçerken işaret değişim kurallarını doğru uygulamak.
4
g′(x)g'(x) için işaret tablosu oluşturarak öncülleri değerlendirmek.
Türevin işaret tablosu incelendiğinde:
- (−∞,0)(-\infty, 0) aralığında g′(x)>0g'(x) > 0 olduğundan fonksiyon bu aralıkta artandır (I. öncül doğru).
- (0,2)(0, 2) aralığında g′(x)<0g'(x) < 0 olduğundan fonksiyon bu aralıkta azalandır.
- (2,3)(2, 3) ve (3,∞)(3, \infty) aralıklarında g′(x)>0g'(x) > 0 olup g′(x)≥0g'(x) \geq 0 şartı [2,∞)[2, \infty) aralığında sağlandığından fonksiyon bu aralıkta artandır (II. öncül doğru).
- x=3x = 3 noktası çift katlı kök olduğundan bu noktada türevin işareti yön değiştirmez (artandan artana devam eder), dolayısıyla yerel ekstremum noktası değildir (III. öncül yanlış).
Türevin işaretine göre fonksiyonun artanlık/azalanlık bölgelerini ve yerel ekstremum varlığını kesinleştirmek.

Anahtar Kavram

Türev yardımıyla fonksiyonların artan ve azalan olduğu aralıkların belirlenmesi, bileşke fonksiyon türevi ve türev işaret tablosunda çift katlı kök analizi.

Alternatif Yöntem

Alternatif olarak, g′(x)g'(x) fonksiyonunun işaretini incelerken, (x−3)2(x-3)^2 ve x4x^4 terimlerinin x=3x=3 ve x=0x=0 dışındaki tüm gerçel sayılar için kesinlikle pozitif olduğu gerçeğinden hareket edilebilir. Bu durumda g′(x)g'(x) ifadesinin işareti (bu kök noktaları hariç tutulmak üzere) doğrudan 3x(x−2)3x(x-2) ifadesinin işaretiyle aynı olur. 3x(x−2)3x(x-2) parabolünün kökleri 0 ve 2 olup, bu parabol (−∞,0)(-\infty, 0) ve (2,∞)(2, \infty) aralıklarında pozitif, (0,2)(0, 2) aralığında negatiftir. Süreklilik ve izole kök özellikleri kullanılarak aralıklar birleştirildiğinde aynı sonuca pratik yoldan ulaşılır.
Tahmini Süre:3m 0s
Bu soruyu puanla

Konular

Artan ve Azalan Fonksiyonlar

Bu konudan daha fazla soru