Matematyka i fizyka od podstaw
PLEN

Matura z matematyki › 13.3 Monotoniczność i ekstrema funkcji › Trening · PDF do druku

Matura · poziom rozszerzony · trening 13.3

Trening: monotoniczność i ekstrema

Zestawy krótkich przykładów do lekcji 13.3 Monotoniczność i ekstrema funkcji: przedziały monotoniczności, ekstrema lokalne, największa i najmniejsza wartość na przedziale, dowody i liczba rozwiązań. Na końcu zadania w stylu arkusza rozszerzonego.

Poziom A · monotoniczność

Zestawy A

1 zestaw

  1. Wyznacz przedziały monotoniczności.

    1. x2−4xx^2 - 4x
    2. x3−27xx^3 - 27x
    3. 1x2+1\frac{1}{x^2 + 1}
    4. x−x\sqrt x - x
    Odpowiedzi

    a) maleje w (−∞,2](-\infty, 2], rośnie w [2,+∞)[2, +\infty)   b) rośnie w (−∞,−3](-\infty, -3] i [3,+∞)[3, +\infty), maleje w [−3,3][-3, 3]   c) rośnie w (−∞,0](-\infty, 0], maleje w [0,+∞)[0, +\infty)   d) f′=12x−1f' = \frac{1}{2\sqrt x} - 1: rośnie w [0,14]\left[0, \frac14\right], maleje w [14,+∞)\left[\frac14, +\infty\right)

Poziom B · ekstrema

Zestawy B

1 zestaw

  1. Wyznacz ekstrema lokalne (rodzaj i wartość).

    1. x3−6x2x^3 - 6x^2
    2. x+1xx + \frac1x
    3. x4−4xx^4 - 4x
    4. x3x^3
    Odpowiedzi

    a) max f(0)=0f(0) = 0, min f(4)=−32f(4) = -32   b) max f(−1)=−2f(-1) = -2, min f(1)=2f(1) = 2   c) min f(1)=−3f(1) = -3   d) brak

Poziom C · wartości na przedziale

Zestawy C

1 zestaw

  1. Podaj najmniejszą i największą wartość.

    1. x2−2xx^2 - 2x na [0,3][0, 3]
    2. x3−3x2x^3 - 3x^2 na [−1,3][-1, 3]
    3. x+4xx + \frac4x na [1,4][1, 4]
    4. 2x3−3x22x^3 - 3x^2 na [−1,2][-1, 2]
    Odpowiedzi

    a) −1-1 i 33   b) −4-4 i 00   c) 44 i 55   d) −5-5 i 44

Poziom D · dowody i liczba rozwiązań

Zestawy D

1 zestaw

  1. Uzasadnij krótko.

    1. x3+2x−7=0x^3 + 2x - 7 = 0 ma dokładnie jedno rozwiązanie
    2. 3x+1x+2\frac{3x + 1}{x + 2} rośnie w (−2,+∞)(-2, +\infty)
    3. liczba rozwiązań x3−3x=1x^3 - 3x = 1
    Odpowiedzi

    a) f′=3x2+2>0f' = 3x^2 + 2 > 0, f(1)=−4f(1) = -4, f(2)=5f(2) = 5   b) f′=5(x+2)2>0f' = \frac{5}{(x + 2)^2} > 0   c) 33: max 22, min −2-2

Zadania maturalne

Formy zadań jak w arkuszu rozszerzonym CKE: zadania otwarte z punktowanymi etapami.

Zadania w stylu arkusza

2 zadania · 7 pkt

  1. (0–4 pkt) Wyznacz przedziały monotoniczności i ekstrema lokalne funkcji f(x)=x2x+1f(x) = \frac{x^2}{x + 1}.

    Rozwiązanie i punktacja
    1. Pochodna. x≠−1x \ne -1;  f′(x)=2x(x+1)−x2(x+1)2=x(x+2)(x+1)2\ f'(x) = \frac{2x(x + 1) - x^2}{(x + 1)^2} = \frac{x(x + 2)}{(x + 1)^2}.
    2. Znak. dodatnia dla x<−2x < -2 i x>0x > 0, ujemna dla −2<x<−1-2 < x < -1 i −1<x<0-1 < x < 0.
    3. Monotoniczność. rośnie w (−∞,−2](-\infty, -2] i [0,+∞)[0, +\infty); maleje w [−2,−1)[-2, -1) i (−1,0](-1, 0].
    4. Ekstrema. max f(−2)=−4f(-2) = -4, min f(0)=0f(0) = 0.

    1 pkt za pochodną. 2 pkt za zera i znak. 3 pkt za przedziały. 4 pkt za ekstrema.

  2. (0–3 pkt) Wyznacz najmniejszą i największą wartość funkcji f(x)=x4−2x2+3f(x) = x^4 - 2x^2 + 3 na przedziale [0,2][0, 2].

    Rozwiązanie i punktacja
    1. Pochodna. f′(x)=4x(x−1)(x+1)f'(x) = 4x(x - 1)(x + 1); w (0,2)(0, 2) tylko x=1x = 1.
    2. Wartości. f(0)=3f(0) = 3,  f(1)=2\ f(1) = 2,  f(2)=11\ f(2) = 11.
    3. Wynik. najmniejsza 22, największa 1111.

    1 pkt za pochodną i punkt krytyczny. 2 pkt za wartości w kandydatach. 3 pkt za obie odpowiedzi.