Logga in
Lektionen fokuserar på sambandet mellan grafer och funktionsuttryck, särskilt inom andragradsfunktioner. Den förklarar hur man kan bestämma en funktion utifrån dess graf och vice versa. Det finns exempel på hur man kan använda olika metoder för att bestämma okända konstanter i funktioner och hur man kan skissa grafer för hand. Sidan innehåller också interaktiva övningar där man kan para ihop grafer med rätt funktionsuttryck. Detta material kan vara användbart för studenter som studerar analytisk geometri och vill förstå hur man arbetar med andragradsfunktioner och grafer.
| | 10 sidor teori |
| | 21 Uppgifter - Nivå 1 - 3 |
| | Varje lektion är menad motsvara 1-2 lektioner i klassrummet. |
I den här lektionen går vi igenom följande begrepp:
I koordinatplanet visas graferna för tre funktioner och deras motsvarande ekvationer.
Om en andragradsfunktion står på formen y=ax^2+bx+c avgör a både åt vilket håll kurvan är krökt (⌣ eller ) och dess bredd. Stora värden, antingen positiva eller negativa (t.ex. 100 eller - 100), ger smala kurvor, medan små positiva eller negativa värden (t.ex. 0,5 eller - 0,5) ger bredare kurvor. Konstanten c avgör grafens skärningspunkt med y-axeln.
För att skissa grafen till en andragradsfunktion, t.ex. y=x^2-2x+1, behöver man veta tre punkter på kurvan. Dessa kan vara extrempunkten och två punkter på varsin sida om symmetrilinjen.
Kurvan är alltså symmetrisk runt x_s=1.
x= 1
Beräkna potens & produkt
Addera och subtrahera termerna
Extrempunkten är (1,0), vilket ger den första punkten på grafen.
x= 2
Förenkla potens & produkt
Addera och subtrahera termerna
Punkten (2,1) ligger alltså på kurvan. Andragradskurvans symmetri ger att grafen har ytterligare en punkt med samma y-värde, men på andra sidan symmetrilinjen. Det ger punkten (0,1).
Linnea älskar att spela golf och försöker förbättra sin sving genom att rita parabeln som bollen kommer att skapa.
Med hjälp av sina matematikkunskaper har hon beräknat andragradsfunktionen som motsvarar denna parabel. y=- 2x^2+6x Rita parabeln för att hjälpa Linnea att förbättra sin sving!
Kurvan är därför symmetrisk kring x_s=1,5.
x-koordinaten för extrempunkten är känd eftersom den ligger på symmetrilinjen. y-koordinaten kan hittas genom att sätta in detta värde i funktionen.
x= 1,5
Beräkna potens
Multiplicera faktorer
Addera och subtrahera termerna
Extrempunkten är (1,5;4,5), vilket ger den första punkten på grafen.
För att kunna skissa grafen behövs två ytterligare punkter. En punkt bestäms genom att sätta in ett valfritt x-värde i funktionen och beräkna det motsvarande y-värdet.
x= 2
Beräkna potens
Multiplicera faktorer
Addera termerna
Punkten (1,4) ligger därför på kurvan. Andragradssymmetri ger att grafen har en annan punkt med samma y-värde men på andra sidan av symmetrilinjen. Detta ger punkten (2,4).
Nu anslut punkterna för att få en parabel.
Prova att flytta de tre punkterna och se hur en andragradskurva genom dem ser ut.
En andragradsfunktion med nollställen vid x=a och x=b kan skrivas som y=k(x-a)(x-b), där k är en konstant. På detta sätt skrivs en andragradsfunktion i faktoriserad form. Till exempel, betrakta en andragradsfunktion med nollställen vid x= 3 och x= - 1, som går genom punkten (0,- 6). Börja med att sätta in värdena för a och b. y=k(x- 3)(x-( - 1)) ⇓ y=k(x-3)(x+1) Nästa steg, för att hitta värdet av k, sätt in punkten (0,- 6) i funktionen och lös för k.
x= 0 och y= - 6
Addera och subtrahera termerna
Multiplicera faktorer
Omarrangera ekvation
.VL /(- 3).=.HL /(- 3).
För att bestämma en funktion utifrån en graf måste man först veta vilken typ av funktion det är. I koordinatsystemet har grafen till en exponentialfunktion ritats.
För att bestämma funktionsuttrycket behöver man minst lika många punkter som antalet konstanter i funktionens allmänna form.
Grafen går exempelvis igenom (1,1), och (2,3).
(I): Förenkla potens
(I): .VL /a.=.HL /a.
(I): Omarrangera ekvation
(II): C= 1/a
(II): Multiplicera faktorer
(II): Förenkla kvot
(II): Omarrangera ekvation
(I): a= 3
Vilken andragradsfunktion beskriver grafen?
Vi ser att y-värdet är 4 så c=4, vilket ger y=ax^2+bx+4. Det finns nu två okända konstanter kvar, så vi behöver ytterligare två punkter för att bestämma dem. Vi väljer två där x- och y-koordinaterna är lätta att läsa av.
Två punkter på kurvan är (2,8) och (6,4), och sätter vi in dessa i funktionsuttrycket bildas två ekvationer. Punkten (2,8) betyder att när man sätter in x=2 är y=8. Det ger ekvationen a* 2^2+b*2+4=8. På samma sätt får man ekvationen a* 6^2+b*6+4=4 genom att sätta in den andra punktens koordinater. Dessa två ekvationer bildar ett ekvationssystem som man kan lösa med exempelvis additionsmetoden.
Beräkna potens & produkt
(I): VL * (-3)=HL* (-3)
(I): Addera (II)
(I): Förenkla termerna
(I): VL+8=HL+8
(I): .VL /24.=.HL /24.
Nu sätter vi in värdet på a i den andra ekvationen.
(II): a= -0,5
(II):a(- b)=- a * b
(II): Förenkla termerna
(II):VL+14=HL+14
(II): .VL /6.=.HL /6.
a är -0,5 och b är 3. Sedan tidigare vet vi också att c=4. Detta ger funktionen y=-0,5 x^2+3x+4.
Linnea vill skriva den faktoriserade formen av andragradsfunktionen som motsvarar den givna parabeln.
Hjälp Linnea att hitta den önskade ekvationen!
Parabeln skär x-axeln vid ( -5,0) och ( 1,0). Detta innebär att p och q är -5 och 1. Det spelar ingen roll vilket värde som tillskrivs vilken variabel, så det anses godtyckligt att p= -5 och q= 1. Med denna information kan följande ekvation skrivas. y= a(x-( - 5))(x- 1) ⇕ y= a(x+5)(x-1) Slutligen, för att hitta värdet av a kan vilken som helst punkt på parabeln användas. För enkelhetens skull kommer vertexen att användas.
Parabelns vertex ligger vid (- 2,- 3). Därför kan - 2 och - 3 sättas in för x och y, respektive, i den partiella ekvationen. Ekvationen kan sedan lösas för a.
x= - 2 och y= - 3
Addera och subtrahera termerna
a(- b)=- a * b
.VL /(- 9).=.HL /(- 9).
- a/- b=a/b
Förkorta med 3
Omarrangera ekvation
Det har funnits att värdet av a är 13. Med denna information kan ekvationen för den givna parabeln skrivas i faktoriserad form. y= 1/3(x-( -5))(x- 1) ⇕ y=1/3(x+5)(x-1)
Du har graferna f, g, h och k.
Para ihop dessa med rätt funktionsuttryck utan att använda räknare. &A y=6 * 1,01^x &B y=3 * 1,1^x &C y=3 * 0,95^x &D y=6 * 1,4^x
Uppgiften handlar om den typ av funktioner som kallas exponentialfunktioner, som skrivs på formen y=C * a^x. Exponentialfunktioner beskriver procentuella förändringar utifrån ett startvärde C. Konstanten C anger rent grafiskt skärningspunkten med y-axeln, och a är förändringsfaktorn. Vi börjar med de två funktioner som skär y-axeln där y=3.
Funktionerna B och C har startvärdet 3. Vi ska alltså para ihop g(x) och k(x) med två av funktionsuttrycken &B y=3 * 1,1^x &C y=3 * 0,95^x. Det som skiljer funktionsuttrycken åt är a. B har a=1,1, tolkar vi denna förändringsfaktor inser vi att det är en ökning med 10 %. C:s förändringsfaktor däremot är 0,95 vilket motsvarar en minskning med 5 %. I och med att g(x) växer, medan k(x) avtar, kan vi då para ihop graf och funktionsuttryck på följande vis. &g(x) - B y=3 * 1,1^x &k(x) - C y=3 * 0,95^x.
Funktionerna f(x) och h(x) skär y-axeln där y=6, så de måste vara &A y=6 * 1,01^x &D y=6 * 1,4^x Här ser vi att båda funktionerna är växande. Men de växer olika snabbt. Tittar vi på förändringsfaktorerna ser vi att A bara växer med 1 % för varje steg i x-led, medan D växer med hela 40 %. Den graf som är brantast är den som växer fortast, vilket är den svarta grafen f(x). Den långsammare h(x) hör därför ihop med A.
Då har vi parat ihop grafer och funktionsuttryck. &h(x) - A y=6 * 1,01^x &g(x) - B y=3 * 1,1^x &k(x) - C y=3 * 0,95^x &f(x) - D y=6 * 1,4^x.
I en exponentialfunktion anger startvärdet C var grafen skär y-axeln. Genom avläsningar från figuren ser vi att det är 4 för f(x).
Med samma resonemang som i föregående deluppgift avläser vi C ur figuren och får att det är ca. 1,5 för g(x).
Även i andragradsfunktioner anger lilla c var grafen skär y-axeln. Vi avläser värdet c=-3 för h(x).
Vi repeterar att lilla c anger var grafen skär y-axeln i andragradsfunktioner. Vi avläser värdet c=5 för h(x).
För en andragradsfunktion på formen y=ax^2+bx+c gäller att om a är positiv får vi en glad mun
, och om a är negativ får vi en sur mun
.
Vi ser i figuren att de kurvor som har positiva koefficienter framför x^2 är A och D, medan B och C har negativa koefficienter.
Enligt samma minnesregel kan vi utläsa att en kurva med maximipunkt ska ha en negativ koefficient framför x^2-termen. Den funktion som detta gäller för är h(x)=9x-6x^2+0,3, där a=-6, som då måste vara den enda funktionen med en maximipunkt.
Vi kontrollerar våra slutsatser genom att låta räknaren rita graferna. Då kan vi se vilka som ser ut som en glad mun
(har minimipunkt) respektive ledsen mun
(har maximipunkt). Vi börjar med att skriva in funktionerna i räknaren genom att trycka på Y=.
Vi trycker på GRAPH för att rita graferna. De ritas ut i den ordning vi skrivit in dem ovan, men vi kan även växla graf genom att trycka på TRACE och sedan uppåt- eller nedåtpil. Vi ser då att det endast är den tredje grafen h(x)=9x-6x^2+0,3 som ser ut som en ledsen mun
och därför har en maximipunkt. Precis som vi resonerade oss fram till.
Minimipunkten har koordinaterna (0,5;-2). Vi markerar den, och eftersom det är en minimipunkt kommer den att gå uppåt på båda sidor.
Nollställena är x=-1 och x=2 vilket betyder att grafen skär x-axeln där. Vi förlänger den blå grafen så att den skär x-axeln på rätt ställen.
Vi börjar med att markera nollställena i ett koordinatsystem.
Skärningspunkten med y-axeln är (0,2) så vi markerar den också och ritar en parabel genom punkterna.
På y-axeln är x-värdet alltid 0. Vi sätter därför in x=0 i funktionsuttrycket och beräknar y.
När x är lika med 0 är y lika med -7. Det betyder att skärningspunkten med y-axeln är (0,-7).
Vi gör på samma sätt och sätter in x=0.
y är lika med c när x är 0. Det betyder att skärningspunkten är (0,c). Detta är generellt och man kan alltid läsa av en funktions skärning med y-axeln som konstanttermen i funktionsuttrycket.
Du har graferna f, g, h och k.
Para ihop dessa med rätt funktionsuttryck utan att använda räknare. &A y=- x^2+7x-10 &B y=0,6x^2+3x+3 &C y=1,1x^2-2,5x+3 &D y=-4 x^2-12x-11.
Andragradsfunktioner skrivs på formen
y=ax^2+bx+c.
Vi vet att a bestämmer bredd och om grafen är glad eller sur
, samt att c anger skärningen med y-axeln. Vi kan börja med graferna f(x) och h(x), som har positivt värde på koefficienten a.
Funktionerna B och C har positiva koefficienter framför x^2. Vi ska alltså para ihop f(x) och h(x) med &B y=0,6x^2+3x+3 &C y=1,1x^2-2,5x+3. Vi ser att f(x) är något bredare än h(x), vilket i det här fallet innebär att den har ett mindre värde på a. Eftersom 0,6 är mindre än 1,1 kan vi avgöra hur funktionsuttrycken passar med graferna: &f(x) - B y=0,6x^2+3x+3 &h(x) - C y=1,1x^2-2,5x+3.
Funktionerna A och D har negativa koefficienter framför x^2. Vi ska alltså para ihop g(x) och k(x) med två av &A y=- x^2+7x-10 &D y=-4 x^2-12x-11. Här ser vi att k(x) är betydligt bredare än g(x), vilket innebär att den bör ha ett mindre negativt a-värde än g(x). Då kan vi se att k(x) måste höra ihop med A och g(x) med D.
Då har vi parat ihop grafer och funktionsuttryck på följande sätt. &f(x) → B y=0,6x^2+3x+3 &g(x) → D y=-4 x^2-12x-11 &h(x) → C y=1,1x^2-2,5x+3 &k(x) → A y=- x^2+7x-10.
En andragradsfunktion skrivs generellt på formen y=ax^2+bx+c, men vi får veta att våra funktioner är på formen y=ax^2+c. Värdet på konstanttermen c innebär dock fortfarande samma sak, dvs. där grafen skär y-axeln. För den blå grafen f(x) är därför c=2 och för g(x) är c=- 1.
Eftersom c=2 vet vi redan att funktionsuttrycket kommer se ut så här: f(x)=ax^2+2. Vi kan även avgöra att a ska vara positivt eftersom vi har en "glad" graf. Men för att bestämma det exakta värde på a använder vi metoden för att hitta funktionsuttrycket utifrån graf. Vi har alltså en okänd konstant, a, så vi behöver avläsa en punkt på grafen, t.ex. punkten (1,4).
Punkten (1,4) innebär att då x=1 är y=4. Vi sätter in detta i funktionsuttrycket.
Nu vet vi även att a=2. Det ger oss funktionsuttrycket f(x)=2x^2+2.
Tidigare kom vi fram till att c=-1 för g(x). Den röda grafen skrivs på formen:
g(x)=ax^2-1.
För att bestämma a läser vi av en punkt på samma sätt som i förra deluppgiften.
Vi sätter in punkten (2,-3) i funktionsuttrycket.
Nu vet vi även att a=- 0,5. Funktionsuttrycket är alltså g(x)=-0,5x^2-1.
En exponentialfunktion skrivs på formen y=C * a^x, där C är startvärdet, dvs. där grafen skär y-axeln. För den blå grafen f(x) är därför C=4 och för g(x) är C=16.
Vi använder metoden för att bestämma en funktion utifrån dess graf. Eftersom startvärdet är C=4 måste uttrycket vara på formen f(x)=4 * a^x, där vi saknar förändringsfaktorn a. Vi har alltså en okänd konstant, och enligt metoden behöver vi då en punkt. Vi läser av t.ex. punkten (1,6).
Punkten (1,6) innebär att då x=1 är y=6. Vi sätter in detta i funktionsuttrycket.
Nu vet vi även att a=1,5. Det ger oss funktionsuttrycket f(x)=4 * 1,5^x.
Vi använder metoden för att bestämma en funktion utifrån dess graf igen. I föregående deluppgift kom vi fram till att C=16 för g(x), vilket betyder att den röda grafen skrivs på formen:
g(x)=16 * a^x.
För att bestämma a läser vi av en punkt på samma sätt som i förra deluppgiften.
Vi sätter Punkten (1,12) i funktionsuttrycket.
Nu vet vi även att a=0,75. Funktionsuttrycket är alltså g(x)=16 * 0,75^x.