Hopp til innhald

Oppgåver og aktivitetar

Blanda oppgåver om grenseverdi, vekstfart, kontinuitet og derivasjon

På denne oppgåvesida finn du alle løysingane nedst nede, ikkje under kvar enkelt oppgåve. Prøv å unngå å sjå på løysinga før du har gjort ditt beste for å løyse oppgåva sjølv!

2.1

Finn grenseverdien dersom han eksisterer. Bruk gjerne CAS til å kontrollere om du har riktig svar.

a) limx22x3-3x+1

b) limx2x-2x2-3x+2

c) limx016-x-4x

d) limxx2-4x+12-3x2

e) limx2x1x+2x22

f) limx±2x25x2x+3

2.2

Under ser du grafen til fx, teikna med blå farge, og grafen til f'x, teikna med raud farge. Ta utgangspunkt i det du ser, og prøv å seie så mykje som mogleg om samanhengen mellom funksjonen og den deriverte.

Det er teikna inn to grafar i eit koordinatsystem. Ein blå graf med namnet f kjem nedanfrå, har eit toppunkt på x-aksen der x er minus 1, eit botnpunkt cirka i punktet 1 komma minus 4 og held fram oppover og kryssar x-aksen der x er 2. Ein raud graf med namnet f derivert kjem ovanfrå, kryssar x-aksen der x er minus 1, har eit botnpunkt i punktet 0 komma minus 3 og kryssar x-aksen på veg opp igjen der x er 1. Illustrasjon.
Opne bilete i eit nytt vindauge
Tips til oppgåva

Her er det mykje å ta av! Vi kan sjå på samanhengen mellom topp- og botnpunktet til f og nullpunkta til f'. Vi kan sjå på samanhengen mellom forteiknet til f' og retninga til f. Kanskje kan du finne andre samanhengar òg?

2.3

Deriver funksjonsuttrykka.

a) fx= x2+5

b) fx=5x3-x+4

c) fx=(2-x2)(x+1)

d) gx=x2+3x3

2.4

Deriver funksjonsuttrykka.

a) y(x)=3x2+2x-1

b) g(x)=(3x+2)(4x2-2x)

c) hx=(x2+1)(x+4+1x)

d) ix=2+x2x2-x-2

2.5

Deriver funksjonane.

a) fx=ex3+4x

b) gt=ln2t+5x

c) hx=34x3+lnx3

2.6

Deriver funksjonsuttrykka.

a) fx=5ex3ex+1

b) gx=ln(2x+4)

c) fx=xlnx

2.7

a) Undersøk om kx er diskontinuerleg nokon stader.

kx=x2-3        x<12x-4       x>1

b) Undersøk om funksjonen fx er kontinuerleg og deriverbar for  x=0.

fx=x       x>02x        x0

c) Undersøk om funksjonen gx er kontinuerleg og deriverbar for  x=0.

gx=x2+2x+1        x02x+1              x>0

d) Undersøk om hx er kontinuerleg og deriverbar for  x=1.

hx=2x+3         x1x2                x<1

e) Utfordring: Bruk definisjonen til den deriverte for å vise at g(x) er kontinuerleg i punktet  x=0.

f) Forklar kvifor det ikkje vil vere nok å sjekke om grenseverdien til den deriverte eksisterer for å vise at ein funksjon er kontinuerleg, men ikkje deriverbar.

2.8

a) Vi har gitt funksjonen  fx=x2·ex. Finn likninga for tangenten i punktet 1,f1.

b) Vi har gitt funksjonen  fx=x2·x+3. Finn likninga for tangenten i punktet 1,f1.

c) Vi har gitt funksjonen  gx=3x+2x. Finn likninga for tangenten i punktet 2,g(2).

2.9

For deloppgåvene under skal du teikne ei skisse av ein graf som oppfyller kriteria. (Du skal teikne éin graf per deloppgåve.)

a) Ein funksjon f er diskontinuerleg i punktet -2,f-2.

b) Ein funksjon g er kontinuerleg, men ikkje deriverbar i punktet 3,f3.

c) Ein funksjon h er kontinuerleg i heile . Den deriverte skiftar aldri forteikn. Han har ein tangent med stigingstal 0 der  x=2.

d) Ein funksjon i har negativ derivert for  x>5  og positiv derivert for  x<3. I intervallet  3x5  er funksjonen ikkje deriverbar.

e) For ein funksjon j er  limx2-jx=1  og  limx2+jx=2.

f) Ein funksjon k er kontinuerleg, men ikkje deriverbar i eitt punkt og diskontinuerleg i to punkt. I resten av er funksjonen kontinuerleg og deriverbar.

2.10 – miniprosjekt

Kan du lage eit program som kan ta imot og derivere ulike typar funksjonar?

Tips til oppgåva

Her kan du bruke numeriske metodar for å finne den deriverte. Hugs at du må få programmet til å kjenne igjen funksjonen brukaren tastar inn. Kanskje må du leggje inn nokre avgrensingar på kva slags funksjonar programmet kan derivere, eller du kan få brukaren til å fortelje deg kva slags funksjon som blir tasta inn.

Løysingar

2.1

a)

limx22x3-3x+1 = 2·23-3·2+1= 16-6+1= 11

Vi kontrollerer svaret med CAS i GeoGebra:

CAS-utrekning i GeoGebra. Det står Grenseverdi parentes 2 x i tredje minus 3 x pluss 1 komma 2 parentes slutt. Svaret er 11. Skjermutklipp.

b)

limx2x-2x2-3x+2

Vi prøver å setje inn 2 for x:

limx2x-2x2-3x+2 = 2-222-3·2+2= 00

Sidan vi får 0 i både teljaren og nemnaren, prøver vi å forkorte uttrykket:

limx2x-2x2-3x+2 = limx2x-2·1(x-1)·x-2  = limx2x-2·1(x-1)·x-2= limx2 1(x-1)= 12-1=1 
Vi kontrollerer svaret med CAS i GeoGebra:

CAS-utrekning i Geogebra. Det står Grenseverdi parentes parentes x minus 2 parentes slutt delt på parentes x i andre minus 3 x pluss 2 parentes slutt komma 2 parentes slutt er lik 1. Skjermutklipp.
Opne bilete i eit nytt vindauge

c)

limx016-x-4x

Vi set inn 0 for x og observerer at vi får 0 i både teljaren og nemnaren:

16-0-40=00

Vi bruker konjugatsetninga til å utvide brøken, slik at vi kan forkorte uttrykket:

limx016-x-4x·16-x+416-x+4 = limx016-x-16x16-x+4= limx0-xx16-x+4= limx0-116-x+4= -14-0+4= -18

Vi kontrollerer svaret med CAS i GeoGebra:

CAS-utrekning i GeoGebra. Det står Grenseverdi parentes parentes parentes parentes rota av 16 minus x parentes slutt minus 4 parentes slutt delt på x parentes slutt komma 0 parentes slutt er lik minus ein åttandedel. Skjermutklipp.
Opne bilete i eit nytt vindauge

d)

Vi ser at både teljaren og nemnaren går mot uendeleg. Vi dividerer teljaren og nemnaren med høgaste potens av x: limxx2-4x+12-3x2 =limxx2x2-4xx2+1x22x2-3x2x2= limx1-4x+1x22x2-3= 1-0+00-3= -13

Vi kontrollerer svaret med CAS i GeoGebra:

CAS-utrekning med GeoGebra. Det står Grenseverdi parentes parentes x i andre minus 4 x pluss 1 parentes slutt delt på parentes 2 minus 3 x i andre parentes slutt komma uendeleg parentes slutt er lik minus ein tredjedel. Skjermutklipp.
Opne bilete i eit nytt vindauge

e)

Vi observerer at teljaren og nemnaren begge blir 0, og vi bruker konjugatsetninga for å forkorte uttrykket:

limx2x1x+2x22= limx2x1x+2x+2x2= 2122= 2122= 2+12222= 2+24

f)

Vi observerer at både teljaren og nemnaren går mot uendeleg. Vi deler på høgaste potens av x:

limx±2x25x2x+3 = limx±2x2x25x2x2x2xx2+3x2= limx±25x211x+3x2= 2010+0= 2

2.3

a)

fx = x2+5f'x = 2x

b)

fx = 5x3-x+4 = 5x3-x12+4f'x = 5·3x2-12x-12 = 15x2-12x

c)

Vi bruker produktregelen. Det kan vere lurt å byrje med å definere og derivere dei to faktorane:

u=2-x2 v=x+1u=-2xv'=1

Så kan vi gjennomføre derivasjonen:

f'x = u'·v+u·v'= -2x·x+1+2-x2·1= -2x2-2x+2-x2= -3x2-2x+2

d)

gx = x2+3x3= x5+3x3g'x = 5x4+9x2

2.4

a)

yx = 3x2+2x-1y'(x) = 3x2+2'x-1+3x2+2x-1'= 6xx-1+3x2+212x= 6xx-1·2x+3x2+22x= 12x2-12xx+3x2+22x= 15x2-12xx+22x

Her har vi valt ein annan måte å føre på enn i 2.4.91 c). Finn ut kva måte som passar best for deg og bruk han.

b)

g(x) = (3x+2)(4x2-2x)g'(x) = (3x+2)'·(4x2-2x)+(3x+2)·(4x2-2x)'= 3·(4x2-2x)+(3x+2)·8x-2= 12x2-6x+24x2-6x+16x-4= 36x2+4x-4

c)

hx = (x2+1)(x+4+1x)h'x = (x2+1)'·x+4+1x+(x2+1)·x+4+1x'= 2x·x+4+1x+(x2+1)·1-1x2= 2x2+8x+2+x2-1+1-1x2= 3x2+8x+2-1x2

d)

ix = 2+x2x2-x-2=uvi'x = u'·v-u·v'v2

Vi vel her å først definere og derivere u og v og rekne ut v2:

u=2+x2v=x2-x-2u'=2xv'=2x+2x-3

v2 = x2-x-22= x22-2·x2·x-2+x-22= x2-2+x-4 

No kan vi finne i'x:

i'x = 2x·x2-x-2-2+x2·2x+2x-3x4-2+x-4= 2x3-2x-1-4x+4x-3+2x3+2x-1x4-2+x-4= -4x-4x-1-4x-3x4-2+x-4·x4x4= -4x5+x3+xx8-2x4+1

2.5

a)

fx = ex3+4xu = x3+4xu' = 3x2+4fu = euf'u = euf'x= u'·f'u= 3x2+4·ex3+4x

b)

Her legg vi merke til at leddet 5x er ein konstant, sidan derivasjonsvariablen er t:

gt = ln2t+5xu = 2t+5xu' = 2gu = lnug'u = 1ug't = u'·g'u= 2·12t+5x= 22t+5x

c)

hx = 34x3+lnx3u = 4x3+lnxu' = 12x2+1xhu = 3u3h'u = 9u2h'x = u'·h'u= 12x2+1x·94x3+lnx2

2.6

a)

fx = 5ex3ex+1f'x = 5ex'·3ex+1-5ex·3ex+1'3ex+12= 5ex3ex+1-5ex·3ex3ex+12= 15e2x+5ex-15e2x3ex+12= 5ex3ex+12

b)

gx = ln(2x+4)g'x = 12x+4·2= 22x+2= 1x+2

c)

fx = xlnxf'x = x'·lnx+x·lnx'= 1·lnx+x·1x= lnx+1

2.7

a)

Vi observerer at kx ikkje er definert for  x=1. For alle andre verdiar av x er funksjonen kontinuerleg, sidan alle polynomfunksjonar er kontinuerlege i heile . Funksjonen er altså kontinuerleg i heile definisjonsområdet sitt og er ikkje diskontinuerleg i nokon punkt.

b)

Vi undersøkjer først om funksjonen er kontinuerleg i punktet, det vil seie om limx0-fx= fx=limx0+fx:

limx0-fx = 2·0=0f0 = 2·0=0limx0+fx = 0=0

Vi har altså at f er kontinuerleg i punktet. Vi sjekkar om funksjonen er deriverbar i punktet ved å undersøkje om limx0-f'x=limx0+f'x:

f'x=12x       x>02              x<0

Vi observerer at grenseverdien ikkje eksisterer for  x0+, altså er funksjonen ikkje deriverbar i punktet uavhengig av kva den andre grenseverdien er.

c)

Vi gjer dei same undersøkingane for g(x):

limx0-gx = 2·02+2·0+1=1g0 = 2·02+2·0+1=1limx0+gx = 2·0+1=1

g'x=2x+2       x<02              x>0

limx0-g'x = 2·0+2=2limx0+g'x = 2

Her ser vi at funksjonen er både kontinuerleg og deriverbar i punktet.

d)

Vi startar den same undersøkinga som i b):

limx1+hx = 2·1+3=5h1 = 2·1+3=5limx1-hx = 12=1

Her ser vi at funksjonen ikkje er kontinuerleg i punktet og dermed heller ikkje deriverbar der. Vi treng ikkje eigentleg å gå vidare, sidan ein diskontinuerleg funksjon ikkje kan vere deriverbar, men dersom vi gjennomfører resten av undersøkingane, vil vi sjå at grenseverdiane for dei to uttrykka til den deriverte er like på begge sider i dette tilfellet. Hugs at dette likevel ikkje betyr at grenseverdien til den deriverte eksisterer.

e)

Vi finn dei to grenseverdiane:

limx0+g0+x-g0x =  limx0+x2+2x+1-02+2·0+1x=  limx0+x2+2x+1-1x=  limx0+xx+2x=  2

limx0-g0+x-g0x = limx0-2x+1-02+2·0+1x= limx0-2x+1-1x= limx0-2xx= 2

Her har vi vist at funksjonen er deriverbar og dermed òg kontinuerleg i punktet  x=0.

f)

Ein funksjon kan vere kontinuerleg og ikkje deriverbar. Dersom vi finn ut at grenseverdien til den deriverte ikkje eksisterer, har vi berre funne ut at funksjonen ikkje er deriverbar. Dermed må vi sjekke om han er kontinuerleg på vanleg måte. Dersom funksjonen er deriverbar, veit vi at han òg er kontinuerleg.

2.8

a)

For å finne likninga til ei rett linje treng vi stigingstalet og eit punkt. Vi startar med å finne y-verdien til punktet:

y=f1=12·e1=e

Stigingstalet finn vi ved å rekne ut f'1:

fx = x2·exf'x = x2'·ex+x2·ex'= 2xex+x2ex= xex2+xf'1 = 1·e12+1= 3e

Så bruker vi eittpunktsformelen for å rekne ut:

y-y1 = ax-x1y-e = 3ex-1y = 3ex-3e+ey = 3ex-2e

I CAS treng vi berre to linjer:

CAS-utrekning i GeoGebra. I linje 1 blir funksjonen f av x kolon er lik x i andre multiplisert med e opphøgd i x definert. I linje to er kommandoen Tangent parentes 1 komma f parentes slutt. Svaret er gitt som y er lik 3 x e minus 2 e. Skjermutklipp.
Opne bilete i eit nytt vindauge

b)

For å finne likninga til ei rett linje treng vi stigingstalet og eit punkt. Vi startar med å finne y-verdien til punktet:

y=f1=12·1+3·1=1·4=4

Stigingstalet finn vi ved å rekne ut f'1:

fx = x2·x+3f'x = x2'·x+3+x2·x+3'= 2xx+3+x212x= 2x32+6x+12x32= 52x32+6xf'1 = 52·132+6·1= 172

Så bruker vi eittpunktsformelen for å rekne ut:

y-y1 = ax-x1y-4 = 172x-1y = 172x-172+82y = 172x-92

I CAS treng vi berre to linjer:

CAS-utrekning i GeoGebra. I linje 1 blir funksjonen f av x kolon er lik x i andre multiplisert med e opphøgd i x definert. I linje to er kommandoen Tangent parentes 1 komma f parentes slutt. Svaret er gitt som y er lik 17 to deler x minus 9 todeler. Skjermutklipp.
Opne bilete i eit nytt vindauge

c)

Vi følgjer den same prosedyren som i a):

g2=3·2+22=4

g'x = 3x+2'·x-3x+2·x'x2= 3x-3x-2x2= -2x2g'2 = -222= -12

y-y1 = ax-x1y-4 = -12x-2y =-12x+1+4y = -12x+5

2.9

Til kvar av desse oppgåvene finst det uendeleg mange løysingar. Diskuter med ein medelev eller ein lærar om forslaga dine oppfyller kriteria.

CC BY-SASkrive av Viveca Thindberg, Stein Aanensen, Olav Kristensen og Tove Annette Holter.
Sist fagleg oppdatert 08.10.2021

Læringsressursar

Blanda oppgåver om grenseverdi, kontinuitet, vekstfart og derivasjon