Na to prídešMATEMATIKA × JAVA
Ducklock Flashbang

TVOJE UČIVO. ZROZUMITEĽNE.

Funkcie bez chaosu.

Od prvého bodu v grafe po kompletný rozbor funkcie.

DR. POMMOP Tvoj postup pri každej funkciiDR·POMMOP

01 / VYSKÚŠAJ A POCHOP

Funkcia pod lupou

Živý graf
1
1

a mení sklon priamky.
b určuje priesečník s osou y.

Zobrazený výrez: x ∈ ⟨−6; 6⟩

Tabuľka hodnôt

Dosadíš x, vypočítaš y.
Bod zapíšeš ako [x; y].

Body označujú hodnoty z tabuľky. Výrez grafu nie je celý definičný obor. „nedef.“ znamená, že pre dané x funkcia nemá hodnotu.

02 / OSEM KROKOV, ŽIADNA VYNECHANÁ VLASTNOSŤ

Zapamätaj si DR. POMMOP.

Pri rozbore prejdi písmená v tomto poradí. Každé má svoju otázku.

DDefiničný oborKtoré x môžem dosadiť?+

D(f) je množina všetkých prípustných vstupov x. Z grafu si predstav jeho premietnutie na vodorovnú os. Otvorený bod do grafu nepatrí; plný bod áno.

  1. Skontroluj, či zadanie obor už neurčuje.
  2. Pri predpise stanov podmienky: menovateľ ≠ 0, pod párnou odmocninou ≥ 0, argument logaritmu > 0.
  3. Všetky podmienky musia platiť naraz. Výsledok zapíš intervalom alebo množinou.
f(x) = √(x + 2) ⇒ x + 2 ≥ 0 ⇒ x ≥ −2
D(f) = ⟨−2; +∞)
RRastúca / klesajúcaKam ide graf, keď idem doprava?+

Pri raste väčšiemu x zodpovedá väčšie y; pri poklese menšie y. Konštantná funkcia má stále rovnaké y. Hľadaj intervaly, nie iba jedno slovo pre celý graf.

  1. Čítaj zľava doprava, nikdy podľa toho, či je graf nad osou x.
  2. Rozdeľ obor pri zmene smeru alebo tam, kde funkcia nie je definovaná.
  3. Napíš, na ktorých intervaloch rastie a klesá.
x² klesá na (−∞; 0⟩ a rastie na ⟨0; +∞).
1/x klesá na (−∞; 0) aj (0; +∞), nie na celom D(f).

Presne: ak x₁ < x₂, pri rastúcej funkcii platí f(x₁) < f(x₂). Pri neklesajúcej stačí ≤. Konštantná je neklesajúca aj nerastúca, ale nie striktne rastúca ani klesajúca.

PPárnosťSúmernosť podľa osi y alebo počiatku?+

Najprv skontroluj súmernosť D(f) podľa nuly: spolu s x musí obsahovať aj −x. Potom dosaď −x do celého predpisu a uprav ho.

  • Párna: f(−x) = f(x). Graf je súmerný podľa osi y.
  • Nepárna: f(−x) = −f(x). Graf je súmerný podľa bodu [0; 0].
  • Ani jedna: neplatí ani jedna podmienka.
x²: (−x)² = x² → párna.
x³: (−x)³ = −x³ → nepárna.
x + 1: −x + 1 ≠ x + 1 ani −x − 1 → ani jedna.

Nulová funkcia na ℝ je párna aj nepárna. x² na ⟨−2; 3⟩ nie je párna: obor nie je súmerný. Nestačí pozrieť iba predpis.

OObor hodnôtAké y funkcia skutočne dosiahne?+

H(f) obsahuje všetky výstupy y. Pri grafe si predstav jeho premietnutie na zvislú os.

  1. Hľadaj, ako nízko a vysoko graf siaha.
  2. Over, či hraničné hodnoty naozaj dosiahne.
  3. Skontroluj prípadné chýbajúce hodnoty a zapíš výsledok.
x² ≥ 0 a každé y ≥ 0 dosiahne ⇒ H(f) = ⟨0; +∞).
1/x nikdy nie je 0 ⇒ H(f) = ℝ ∖ {0}.

D(f) hovorí o x; H(f) o y. Číslo pri najvyššom bode obrázka nemusí byť maximum funkcie — graf môže pokračovať mimo výrezu.

MMaximumExistuje najvyššia dosiahnutá hodnota?+

Globálne maximum je hodnota f(x₀), ktorá je aspoň taká veľká ako všetky ostatné hodnoty funkcie. Musí byť dosiahnutá v bode z D(f).

  1. Hľadaj najvyšší bod na celom zadanom obore.
  2. Over, či patrí do grafu.
  3. Zapíš hodnotu aj miesto: napr. maximum je 4 v x = 0.
f(x) = −x² + 4 ⇒ maximum 4 v x = 0.
f(x) = x na (0; 1) ⇒ maximum nemá, hoci y < 1.

Lokálne maximum je najvyššie iba v blízkom okolí. Bez ďalšieho označenia tu určujeme globálne extrémy na celom D(f).

MMinimumExistuje najnižšia dosiahnutá hodnota?+

Globálne minimum je hodnota f(x₀), ktorá je nanajvýš taká veľká ako všetky ostatné hodnoty funkcie. Opäť musí byť dosiahnutá.

  1. Hľadaj najnižší bod na celom obore.
  2. Pri otvorenom konci skontroluj, či sa hodnota iba približuje.
  3. Zapíš hodnotu minima aj príslušné x.
f(x) = x² + 2 ⇒ minimum 2 v x = 0.
f(x) = 1/x na (0; +∞) ⇒ minimum nemá. K nule sa približuje, ale nedosiahne ju.
OOhraničenosťZmestia sa hodnoty pod alebo nad nejakú hranicu?+

Funkcia je zhora ohraničená, ak existuje číslo K, pre ktoré f(x) ≤ K pre každé prípustné x. Zdola ohraničená, ak existuje k s f(x) ≥ k. Ak platí oboje, je ohraničená.

Hranica sa nemusí dosiahnuť. Preto ohraničenosť neznamená existenciu maxima či minima.

x²: zdola ohraničená nulou, zhora neohraničená.
x na (0; 1): ohraničená z oboch strán, ale bez maxima aj minima.
x na ℝ: neohraničená z oboch strán.

Zhora alebo zdola ohraničujeme hodnoty y, nie šírku definičného oboru na osi x.

PProstosťMôžu dve rôzne x dať rovnaké y?+

Funkcia je prostá, ak rôzne vstupy dávajú rôzne výstupy: x₁ ≠ x₂ ⇒ f(x₁) ≠ f(x₂).

  1. Predstav si vodorovnú priamku y = c.
  2. Ak nejaká taká priamka pretne graf aspoň dvakrát, funkcia nie je prostá.
  3. Ak každá pretne graf najviac raz, funkcia je prostá.
x² na ℝ nie je prostá: f(−2) = f(2) = 4.
x² na ⟨0; +∞) je prostá.
2x + 1 a 1/x na ich prirodzených oboroch sú prosté.

Striktne rastúca alebo klesajúca funkcia je prostá. Prostá funkcia však nemusí byť monotónna na celom obore: príkladom je 1/x na ℝ ∖ {0}.

Poradie pri písomke: D → R → P → O → M → M → O → P. K tvrdeniu pridaj interval, hodnotu alebo stručné zdôvodnenie. Samotné „rastie“ bez oboru často nestačí.

03 / NAJPRV PODMIENKY

Určovanie definičného oboru

Menovateľ ≠ 0

f(x) = 1/(x − 2)

x − 2 ≠ 0 ⇒ x ≠ 2

D(f) = ℝ ∖ {2}

Pod odmocninou ≥ 0

f(x) = √(x − 3)

x − 3 ≥ 0 ⇒ x ≥ 3

D(f) = ⟨3; +∞)

Podmienky platia naraz

f(x) = 1/√(x − 3)

x − 3 > 0 ⇒ x > 3

D(f) = (3; +∞)

Pri polynómoch (napr. 2x + 1 alebo x²) je D(f) = ℝ. Pri logaritme musí byť argument kladný: log(x − 1) ⇒ x > 1. Vždy rešpektuj aj obor zadaný v príklade. Ak zadanie obor obmedzí, všetky vlastnosti určuj na tomto obmedzenom obore.

04 / VZOROVÝ ZÁPIS DO ZOŠITA

Celý rozbor na jednom príklade

f: y = x² − 4

Predstav si parabolu x² posunutú o 4 nadol. Vrchol je [0; −4].

DR. POMMOP pre f(x) = x² − 4 na ℝ
DDefiničný oborD(f) = ℝ. Polynóm nemá obmedzenia.
RMonotónnosťKlesá na (−∞; 0⟩; rastie na ⟨0; +∞).
PPárnosťPárna: f(−x) = (−x)² − 4 = x² − 4 = f(x).
OObor hodnôtH(f) = ⟨−4; +∞), pretože x² ≥ 0.
MMaximumNemá — hodnoty rastú bez obmedzenia.
MMinimumMinimum −4 v x = 0.
OOhraničenosťZdola ohraničená číslom −4; zhora neohraničená.
PProstosťNie je prostá: f(−1) = f(1) = −3.

Nulové body navyše

x² − 4 = 0 ⇒ x = −2 alebo x = 2. Priesečníky s osou x sú [−2; 0] a [2; 0]. S osou y: [0; −4].

Kde je kladná?

Nad osou x: (−∞; −2) ∪ (2; +∞). Záporná je na (−2; 2). V nulových bodoch nie je kladná ani záporná.

Pozor na zmenu oboru

Pre x² iba na ⟨−2; 3⟩ je H(f) = ⟨0; 9⟩, maximum 9 v x = 3 a minimum 0 v x = 0. Je ohraničená, nie je párna ani nepárna a nie je prostá. Vyskúšaj ju v grafe hore.

05 / SKÚS TO SÁM

Malá rozcvička

Ako čítať f: y = ax + b

Každému prípustnému x funkcia priradí práve jedno y. f je meno funkcie. x je vstup, y výstup. Dvojbodka uvádza predpis. Rovnako môžeš napísať f(x) = ax + b.

Pre a > 0 priamka rastie, pre a < 0 klesá, pre a = 0 je konštantná. Priesečník s osou y je [0; b]. Ak a ≠ 0, nulový bod je x = −b/a.

Tabuľka → body → graf

Pri y = 2x + 1 zvoľ x = −2. Dosadíš: y = 2 · (−2) + 1 = −3. Do tabuľky patrí −3 a do grafu bod [−2; −3].

Pre priamku stačia dva rôzne body; tretím si výsledok over. Pri krivke body spoj podľa jej tvaru, nie úsečkami naslepo.

Zápis intervalov

⟨0; 3⟩ obsahuje 0 aj 3. (0; 3) ich neobsahuje. ⟨0; 3) obsahuje iba ľavý kraj. Pri ±∞ je vždy okrúhla zátvorka.

ℝ = reálne čísla; ∪ = zjednotenie; ∖ = vynechanie. ℝ ∖ {0} sú všetky reálne čísla okrem nuly.

Pre f(x) = −2x + 4 urči f(−2), nulu a monotónnosť.

f(−2) = 4 + 4 = 8. −2x + 4 = 0 ⇒ x = 2. Keďže a = −2 < 0, funkcia je klesajúca na ℝ. D(f) = H(f) = ℝ, nemá minimum ani maximum a nie je párna ani nepárna.

Je f(x) = x² + 2 párna? Urči obory a minimum.

f(−x) = (−x)² + 2 = x² + 2 = f(x), teda je párna. D(f) = ℝ, H(f) = ⟨2; +∞). Minimum je 2 v x = 0, maximum nemá.

Urči D(f) pre f(x) = √(x + 2)/(x − 1).

x + 2 ≥ 0 a súčasne x − 1 ≠ 0. Preto x ≥ −2 a x ≠ 1. D(f) = ⟨−2; 1) ∪ (1; +∞).

Ako nakreslíš y = 2x − 1 pomocou tabuľky?

Zvoľ x: −2, −1, 0, 1, 2. Vypočítaj y: −5, −3, −1, 1, 3. Vyznač body [−2; −5], [−1; −3], [0; −1], [1; 1], [2; 3] a prelož nimi priamku. Priamka pokračuje oboma smermi.

Rozober f(x) = 3x − 6 pomocou všetkých písmen DR. POMMOP.

D: ℝ. R: rastie na ℝ, lebo a = 3 > 0. P: ani párna, ani nepárna. O: H(f) = ℝ. M: maximum nemá. M: minimum nemá. O: zhora aj zdola neohraničená. P: prostá. Nulový bod navyše: x = 2.

Je f(x) = 5 na ℝ prostá? Má extrémy?

Nie je prostá: napríklad f(0) = f(1) = 5. Je konštantná, párna, H(f) = {5}. Maximum aj minimum sú 5 v každom x. Je ohraničená zhora aj zdola.

Prečo môže byť funkcia ohraničená, ale bez extrémov?

Vezmi f(x) = x na (0; 1). Všetky hodnoty ležia medzi 0 a 1. Ani 0, ani 1 však nedosiahne, a preto nemá minimum ani maximum.