{{ 'ml-label-loading-course' | message }}
{{ toc.name }}
{{ toc.signature }}
{{ tocHeader }} {{ 'ml-btn-view-details' | message }}
{{ tocSubheader }}
{{ 'ml-toc-proceed-mlc' | message }}
{{ 'ml-toc-proceed-tbs' | message }}
Lektion
Övningar
Rekommenderade
Tester
Ett fel uppstod, försök igen senare!
Kapitel {{ article.chapter.number }}
{{ article.number }}. 

{{ article.displayTitle }}

{{ article.intro.summary }}
Visa mindre Visa mer expand_more
{{ ability.description }} {{ ability.displayTitle }}
Inställningar & verktyg för lektion
{{ 'ml-lesson-number-slides' | message : article.intro.bblockCount }}
{{ 'ml-lesson-number-exercises' | message : article.intro.exerciseCount }}
{{ 'ml-lesson-time-estimation' | message }}
{{ article.displayTitle }}
Sida {{ slide.slideNumber }} av {{ article.intro.bblockCount }}
Vissa funktioner är odefinierade för specifika värden, vilket gör att man inte kan bestämma funktionsvärdet just där. Exempelvis kan man inte bestämma funktionsvärdet då för den rationella funktionen
eftersom nämnaren är lika med då. Men vad händer med funktionsvärdet om man kommer väldigt nära Detta är en typ av fråga som man kan besvara med hjälp av så kallade gränsvärden.

I den här lektionen går vi igenom följande begrepp:

  • Gränsvärden
  • När existerar inte gränsvärde
  • Bestämma gränsvärde numeriskt
Utforska

Att titta på funktionsvärden nära en odefinierad punkt

Betrakta följande funktion.
Denna funktion är inte definierad vid eftersom nämnaren blir vid den punkten. Den givna grafen, tillsammans med värdetabellen, visar hur funktionsvärdena beter sig när närmar sig — både från värden som är något mindre än och från värden som är något större än En cirkel på grafen markerar punkten där
Graf över f(x) = (x^2 – 16)/(x – 4) med ett hål vid x = 4 och en tabell som visar värden nära x = 4: 3,99; 3,999; 4,001 och 4,01.

Tänk nu på följande frågor.

  • Vad lägger du märke till med funktionsvärdena när närmar sig
  • Verkar funktionen närma sig ett specifikt värde?
  • Vad tyder detta på om funktionens beteende nära
Koncept

Gränsvärde

I koordinatsystemet visas grafen till funktionen Om man testar olika värden kan man se att funktionsvärdet verkar närma sig värdet blir större och större.
Man säger att är funktionens gränsvärde när går mot oändligheten. Ett gränsvärde anger alltså det värde en funktion närmar sig när värdet går mot ett specifikt tal eller när det går mot positiva oändligheten eller mot negativa oändligheten Gränsvärden skrivs med hjälp av lim, en förkortning av det latinska ordet limes (gräns). Nedanför lim skriver man vad går mot genom att använda en pil. Därefter skriver man funktionsuttrycket samt vad gränsvärdet är.
gränsvärdet av en funktion när x går mot oändligheten

Koncept

Gränsvärde för definierade uttryck
Den enklaste sortens gränsvärde är det då funktionen är definierad för det värde som går mot. Då kan gränsvärdet beräknas direkt genom en insättning:
Detta fungerar bara om funktionen är kontinuerlig för det värde som sätts in.

Koncept

Gränsvärde för odefinierade uttryck
Ofta går insättningen inte att göra direkt pga. att funktionen är odefinierad för det värde som går mot. Ett återkommande fall är gränsvärden av rationella funktioner, som t.ex.
Sätter man in direkt får man nolldivision. Gränsvärdet måste därför undersökas på andra sätt, t.ex. numeriskt eller genom omskrivningar av uttrycket.
Exempel

Vad är sant och vad är falskt om gränsvärden?

Vilka av följande påståenden om gränsvärden är sanna?

Ledtråd

Ett gränsvärde beskriver vilket värde en funktion närmar sig när går mot en viss punkt — även om funktionen inte är definierad där. Det här värdet är inte alltid detsamma som funktionens värde i den punkten.

Lösning

Vi går igenom påståendena ett i taget.

Påstående A

Sant, detta är i princip definitionen av ett gränsvärde.

Påstående B

Falskt. Ett funktionsvärde tillhör alltid en funktions värdemängd. Ett gränsvärde liknar ett funktionsvärde men det tillhör inte nödvändigtvis funktionens värdemängd. Exempelvis är gränsvärdet men funktionen närmar sig bara detta värde: det kommer aldrig bli

Påstående C

Falskt. I påståendet står det att ska gå mot inte vara lika med som det står i notationen. I notationen står det också att gränsvärdet går mot vilket är fel eftersom ett gränsvärde inte är "rörligt" utan alltid lika med någonting. Slutsatsen är alltså att pilen och likhetstecknet ska byta plats, så det istället står

Påstående D

Falskt. Vi visade exempelvis att gränsvärdet för var vilket inte är detsamma som oändligheten.

Påstående E

Sant. Istället för att bara konstatera att exempelvis är odefinierad för kan man i vissa fall använda gränsvärden för att ta reda på vad funktionen närmar sig för detta

Sammanfattning

Vi sammanfattar svaren i en tabell.

Påstående S/F
A S
B F
C F
D F
E S
Förklaring

När existerar inte gränsvärden?

Det finns två olika fall då man säger att gränsvärden saknas, eller inte existerar.

Varför

Oegentligt gränsvärde

Det ena är om funktionsvärdet går mot oändligheten eller minus oändligheten för ett visst -värde, dvs. om funktionsvärdet blir oändligt stort eller oändligt litet. Detta kallas oegentligt gränsvärde.

Oegentliga gränsvärden

Varför

Höger- och vänstergränsvärde är olika

Det andra är om en funktion går mot olika värden för samma värde. För närmar sig funktionen värdet från vänster, och om man kommer från höger.

Man säger då att vänstergränsvärdet är och högergränsvärdet är Eftersom de är olika innebär det att gränsvärdet inte existerar för när

Metod

Bestämma gränsvärde numeriskt

Att bestämma ett gränsvärde med numerisk metod innebär att man provar sig fram till vad gränsvärdet för en funktion är när den går mot ett specifikt värde. Exempelvis kan gränsvärdet
bestämmas med denna metod.
1
Gör en tabell för värden som närmar sig från vänster
expand_more

Funktionen är odefinierad för men vi kan bestämma gränsvärdet numeriskt. För att gränsvärdet ska existera måste både vänster- och högergränsvärde existera och vara samma. Man kan börja med vänstergränsvärdet, och väljer då några värden lite mindre än

Sedan beräknar man funktionsvärdet för värdena. Första värdet blir
och sedan fortsätter man på samma sätt.

Funktionsvärdet verkar närma sig så man kan skriva går mot i sista kolumnen.

2
Gör en tabell för värden som närmar sig från höger
expand_more

Sedan gör man samma sak för värden lite större än

3
Bestäm gränsvärdet med hjälp av tabellerna
expand_more
Både höger- och vänstergränsvärdet verkar vara så det är rimligt att anta att detta är funktionens gränsvärde när går mot dvs.
Exempel

Bestämma gränsvärde numeriskt

Bestäm följande gränsvärde numeriskt.

Ledtråd

Bestäm det vänstra och högra gränsvärdet genom att utvärdera funktionen vid värden som är lite mindre än och lite större än Gränsvärdet existerar om båda gränsvärdena är lika.

Lösning

Funktionen är inte definierad vid För att bestämma funktionens gränsvärde när närmar sig detta värde, börja med att bestämma det vänstra gränsvärdet genom att välja värden som är något mindre än

Det vänstra gränsvärdet är eftersom funktionens värde närmar sig när värdena närmar sig från vänster. Använd sedan en liknande metod för att bestämma det högra gränsvärdet genom att välja värden som är något större än

Både det vänstra och det högra gränsvärdet närmar sig så funktionens gränsvärde när närmar sig är
Metod

Bestämma gränsvärde när går mot ett tal

En vanlig algebraisk metod för att bestämma ett gränsvärde är att förenkla funktionsuttrycket så att man kan sätta in värdet på Man kan exempelvis bestämma gränsvärdet
med denna metod.
1
Kontrollera vad som händer om sätts in
expand_more

Börja med att fundera över vad som skulle hända om sätts in i funktionsuttrycket. Ibland kan gränsvärdet nämligen beräknas direkt, utan förenkling. I det här fallet blir dock nämnaren om så denna insättning är inte tillåten eftersom man då får nolldivision.

2
Förenkla funktionsuttrycket
expand_more
Genom att förenkla funktionsuttrycket kan man förhoppningsvis få något där uttrycket inte blir odefinierat när är Här kan täljaren faktoriseras med konjugatregeln. Då ser man att faktorn kommer att kunna förkortas bort.
Nu är uttrycket förenklat så långt som möjligt och nämnaren har förkortats bort, vilket var målet.
3
Sätt in värdet
expand_more
Slutligen låter man gå mot talet i fråga, i det här fallet Detta steg skrivs och innebär rent praktiskt att man plockar bort samt byter ut alla i funktionsuttrycket mot
Gränsvärdet för är alltså
Exempel

Bestämma gränsvärde när går mot ett tal

Bestäm följande gränsvärde algebraiskt.

Ledtråd

Faktorisera täljaren. Förenkla sedan hela uttrycket genom att förkorta gemensamma faktorer. Avsluta med att ersätta i det förenklade uttrycket för att bestämma gränsvärdet.

Lösning

För att bestämma funktionens gränsvärde när närmar sig börja med att faktorisera täljaren för att se om nämnaren kan förkortas bort. Täljaren kan faktoriseras genom att identifiera dess nollställen med hjälp av formeln.
Skriv på -form

Addera och subtrahera termer

Nollställena till täljaren är och så täljaren kan skrivas på faktoriserad form enligt följande.
Ersätt täljarens faktoriserade form i funktionsuttrycket och förenkla.
Uttrycket är nu helt förenklat. Nästa steg är att beräkna gränsvärdet genom att ersätta varje i funktionsuttrycket med
Gränsvärdet av när är
Metod

Bestämma gränsvärde när går mot oändligheten

Ett sätt att beräkna gränsvärden för rationella funktioner bygger på principen att division med en stor nämnare ger en kvot som ligger väldigt nära T.ex. är
När ett bråks nämnare går mot oändligheten kommer därför bråkets värde att gå mot Man kan t.ex. använda detta för att bestämma gränsvärdet
1
Förkorta med termen av högst grad
expand_more
Syftet med detta steg är att skriva om termerna med högst grad till konstanter och övriga termer på formen
Dessa termer kommer då, enligt principen ovan, närma sig när går mot oändligheten. Ett sätt att få till detta är att förkorta med termen som har högst grad. Här är polynomen i både täljare och nämnare andragradspolynom, så det är man ska förkorta med.
2
Låt gå mot oändligheten
expand_more
När går mot oändligheten kommer nämnarna och att bli mycket stora, dvs. värdet på och kommer hamna nära precis som i det inledande exemplet. Båda bråken går alltså mot
Gränsvärdet för är alltså
Exempel

Bestämma gränsvärde när går mot oändligheten

Bestäm gränsvärdet för följande uttryck när går mot oändligheten.

Ledtråd

Dividera både täljaren och nämnaren med termen med högst gradtal, och förenkla. När går mot oändligheten, går alla termer som innehåller eller mot noll.

Lösning

För att bestämma funktionens gränsvärde när går mot oändligheten, är metoden att dividera både täljaren och nämnaren med termen med högst gradtal. I detta fall är både täljaren och nämnaren polynom av grad två, så båda divideras med
När uttrycket har skrivits om, kan man se att både och växer utan gräns när går mot oändligheten. Som ett resultat går termerna och alla mot Eftersom dessa termer blir noll i gränsvärdet, är det de kvarvarande konstanterna som avgör uttryckets slutgiltiga värde, vilket nu kan beräknas.
Gränsvärdet för när är


Laddar innehåll