Twój postęp zapisuje się tylko w tej przeglądarce. Zaloguj się, żeby nie stracić go po zmianie urządzenia. Zaloguj się
Funkcje

Największa i najmniejsza wartość funkcji kwadratowejPodstawa

Naucz się wyznaczać największą i najmniejszą wartość funkcji kwadratowej na całej dziedzinie oraz na przedziale domkniętym.

Matematyka ·2 min czytania ·6 ćwiczeń


Na całej prostej rzeczywistej funkcja kwadratowa osiąga jedną z wartości ekstremalnych w wierzchołku. Na przedziale domkniętym trzeba porównać wartości na obu końcach i w wierzchołku, jeśli jego argument należy do przedziału.

Minimum i maksimum na całej dziedzinie

Dla \(f(x)=a(x-p)^2+q\) z \(a\gt0\) najmniejsza wartość to \(q\), osiągana dla \(x=p\). Największej wartości nie ma, ponieważ ramiona rosną bez ograniczenia. Przy \(a\lt0\) wartość \(q\) jest największa, a najmniejsza nie istnieje.

Na przykład \((x-3)^2+2\) ma minimum \(2\), a \(-2(x+1)^2+5\) maksimum \(5\). W pierwszym przypadku argument wynosi \(3\), w drugim \(-1\). Nie myl argumentu z uzyskaną wysokością.

Dlaczego dochodzą końce przedziału?

Na przedziale \([L;R]\) nie wolno wybierać argumentów spoza niego. Funkcja kwadratowa jest ciągła, więc na takim domkniętym i ograniczonym przedziale osiąga oba skrajne wyniki. Wewnątrz może zmienić kierunek tylko w wierzchołku; poza nim kandydatami są końce.

\[p=-\frac b{2a};\qquad \text{porównaj }f(L),\ f(R)\ \text{oraz }f(p)\ \text{gdy }p\in[L;R]\]

Litery \(L,R\) oznaczają lewy i prawy koniec. Wierzchołek spoza przedziału pomijamy, ale oba końce sprawdzamy zawsze.

Ten algorytm dotyczy funkcji kwadratowej na przedziale domkniętym. Przy końcu otwartym trzeba dodatkowo ustalić, czy graniczna wartość jest faktycznie osiągana.

Przykład krok po kroku

Znajdźmy najmniejszą i największą wartość \(f(x)=(x-2)^2-1\) na \([0;5]\). Wierzchołek ma argument \(2\), który należy do przedziału.

  1. Oblicz wartość w wierzchołku.\(f(2)=(2-2)^2-1=-1\)
  2. Oblicz wartość na lewym końcu.\(f(0)=(-2)^2-1=3\)
  3. Oblicz wartość na prawym końcu.\(f(5)=3^2-1=8\)
  4. Porównaj wyniki i przypisz im właściwe argumenty.\(\min f=-1\ \text{dla }x=2,\qquad \max f=8\ \text{dla }x=5\)
Skrajne wartości na przedziale [0; 5]y = (x − 2)² − 1: porównujemy 3, −1 i 8.Skrajne wartości na przedziale [0; 5]12345−12468xy(0, 3)(2, −1)(5, 8)y = (x − 2)² − 1: porównujemy 3, −1 i 8.

Największy argument dał tutaj największą wartość, ale nie jest to ogólna zasada. Decydują wysokości wykresu i położenie względem wierzchołka.

Wierzchołek poza przedziałem

Dla \(g(x)=(x-1)^2\) na \([2;4]\) argument wierzchołka \(1\) nie jest dozwolony. Sprawdzamy \(g(2)=1\) i \(g(4)=9\). Funkcja na całym tym przedziale rośnie, więc minimum wynosi \(1\), a maksimum \(9\).

Podanie minimum \(0\) byłoby błędem: taka wartość występuje tylko dla \(x=1\), poza dziedziną zadania. Wierzchołek pełnej paraboli istnieje, ale nie należy do badanego fragmentu.

Ramiona w dół i dwa argumenty skrajnej wartości

Dla \(h(x)=-x^2+4\) na \([-3;1]\) sprawdzamy \(h(-3)=-5\), \(h(0)=4\), \(h(1)=3\). Minimum wynosi \(-5\) na lewym końcu, a maksimum \(4\) w wierzchołku.

Czasem ten sam wynik skrajny pojawia się dla dwóch argumentów. Funkcja \(x^2\) na \([-2;2]\) ma maksimum \(4\) zarówno dla \(-2\), jak i \(2\). Jeśli polecenie pyta o wszystkie argumenty, podaj oba.

Na otwartym przedziale \((0;2)\) funkcja \(x^2\) nie osiąga ani \(0\), ani \(4\). Ma wartości między nimi, ale nie ma najmniejszej ani największej. Nie wystarczy obliczyć wzór w wykluczonym końcu.

Typowy błąd

Wierzchołek daje minimum, więc nie trzeba obliczać końców.Pytanie o oba skrajne wyniki wymaga porównania wszystkich dozwolonych kandydatów.
Na \([0;5]\) dla \((x-2)^2-1\) porównujemy \(3,-1,8\).

Zrób listę argumentów i odpowiadających im wyników. Odrzuć niedozwolone argumenty przed wyborem odpowiedzi, a potem porównuj wartości, nie same numery punktów.

Najczęstsze pytania

Jakich kandydatów sprawdzić na przedziale domkniętym?
Oba końce oraz argument wierzchołka, jeśli należy do przedziału. Porównujemy wartości funkcji w tych punktach.
Co jeśli wierzchołek leży poza przedziałem?
Nie uwzględniamy jego wartości jako osiąganej w zadaniu. Dla funkcji kwadratowej na przedziale domkniętym pozostaje porównać oba końce.

Poćwicz

ABCD

Czy dla \((x-1)^2\) na \([2;4]\) minimum wynosi \(0\)?

ABCD

Dla \(f(x)=x^2-4x+7\) minimum na \(\mathbb R\) to:

ABCD

Dla \(-x^2+6x-5\) maksimum to:

ABCD

Minimum \((x-1)^2\) na \([2;4]\) to:

ABCD

Maksimum \((x-1)^2\) na \([2;4]\) to:

ABCD

Dla \(-x^2+4\) na \([-3;1]\) minimum wynosi:

Sprawdź, ile już umiesz

Przećwicz to zagadnienie na fiszkach albo przejdź do zestawu zadań z całego działu.

Ebook PDF 395 zadań maturalnych z matematyki podstawowej z rozwiązaniami krok po kroku w jednym pliku. Zobacz ebook (19,99 zł)