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

Największa i najmniejsza wartość funkcjiPodstawa

Naucz się wyznaczać największą i najmniejszą wartość funkcji z wykresu oraz wzoru. Rozróżniaj wartość ekstremalną od argumentu, dla którego jest osiągana.

Matematyka ·2 min czytania ·6 ćwiczeń


Największa wartość funkcji to najwyższy osiągany wynik, a najmniejsza — najniższy. Szukamy wartości na osi pionowej, ale musimy też wskazać dozwolony argument, dla którego dany wynik jest osiągany.

Wartość, argument i punkt to różne informacje

Jeśli najwyższym punktem wykresu jest \((2,5)\), największa wartość wynosi \(5\), a argument, dla którego ją otrzymujemy, wynosi \(2\). Cała para opisuje punkt wykresu. Nie zamieniaj tych trzech odpowiedzi.

Słowa „największa” i „najmniejsza” odnoszą się tutaj do całej rozważanej dziedziny. Maksimum lokalne porównuje wynik tylko z wynikami w pobliżu danego argumentu. Przy wykresie z kilkoma wzniesieniami jedno lokalne maksimum może być niższe od drugiego.

\[f(x)\le M=f(x_0)\quad\text{dla każdego }x\in D_f\]

\(M\) jest największą wartością, jeśli \(x_0\) należy do dziedziny. Dla wartości najmniejszej \(m=f(x_0)\) wymagamy \(f(x)\ge m\) dla każdego dozwolonego argumentu.

Ograniczenie musi być osiągane

Funkcja \(f(x)=x\) na dziedzinie \((0;1)\) przyjmuje tylko wyniki między zerem a jednością. Nie ma jednak ani najmniejszej, ani największej wartości. Zero i jedność są wykluczone; do każdego dopuszczalnego wyniku można znaleźć mniejszy i większy wynik nadal należący do tego przedziału.

Na dziedzinie \([0;1]\) ta sama reguła ma minimum \(0\) i maksimum \(1\). Zmieniła się dziedzina, a nie wzór. Puste kółko wyklucza konkretny punkt; sprawdź, czy ta sama wysokość nie jest osiągana gdzie indziej.

Przykład: największa wartość bez zgadywania

Rozważmy \(f(x)=-(x-2)^2+5\) na \(\mathbb R\). Kwadrat jest zawsze nieujemny, więc po zmianie jego znaku otrzymujemy liczbę niedodatnią. Dodanie \(5\) nie pozwala przekroczyć wysokości \(5\).

  1. Zacznij od własności kwadratu.\((x-2)^2\ge0\)
  2. Pomnóż nierówność przez \(-1\), odwracając jej znak.\(-(x-2)^2\le0\)
  3. Dodaj stałą do obu stron.\(f(x)=-(x-2)^2+5\le5\)
  4. Znajdź argument dający równość i sprawdź go.\(x=2,\qquad f(2)=-(2-2)^2+5=5\)

Największa wartość wynosi \(5\) dla \(x=2\). Najmniejszej nie ma: przy coraz większej odległości \(x\) od \(2\) wyniki spadają bez ograniczenia. Nie zapisujemy „minimum to \(-\infty\)”, ponieważ nieskończoność nie jest osiąganą liczbą.

Zmiana dziedziny zmienia odpowiedź

Funkcja \(g(x)=3-x\) maleje na \([0;5]\). Największy wynik otrzymujemy więc na lewym końcu: \(g(0)=3\). Najmniejszy na prawym: \(g(5)=-2\). W odpowiedzi podajemy maksimum \(3\) i minimum \(-2\), a nie końce przedziału \(0\) i \(5\).

Dla \(h(x)=x^2\) na \([-1;2]\) porównujemy \(h(-1)=1\), \(h(0)=0\) i \(h(2)=4\). Minimum leży wewnątrz przedziału. Sprawdzenie samych końców dałoby błędny wynik najmniejszy.

Minimum i maksimum zależą od dziedzinyy = x² na [−1; 2]: minimum 0, maksimum 4.Minimum i maksimum zależą od dziedziny−1121234xy(−1, 1)(0, 0)(2, 4)y = x² na [−1; 2]: minimum 0, maksimum 4.

Kiedy można być pewnym istnienia obu wartości?

Funkcja ciągła na przedziale domkniętym i ograniczonym osiąga zarówno wartość najmniejszą, jak i największą. Ciągłość oznacza tu, że na tym przedziale wykres nie ma przerw ani skoków. Wielomiany, w tym funkcje liniowe i kwadratowe, spełniają ten warunek.

Samo domknięcie przedziału nie wystarcza dla dowolnej funkcji. Nie stosuj tego wniosku automatycznie do wykresów z przerwami. Przy funkcji stałej, np. \(f(x)=7\), minimum i maksimum wynoszą tyle samo: \(7\), dla każdego argumentu z niepustej dziedziny.

Typowy błąd i kontrola

Wierzchołek to \((2,5)\), więc największa wartość wynosi \(2\).Pierwsza współrzędna jest argumentem, a nie wysokością.
Największa wartość to \(5\), osiągana dla \(x=2\).

Sprawdź kolejno dziedzinę, wszystkie osiągane wysokości i włączenie punktów granicznych. Jeśli proponujesz minimum lub maksimum, podaj choć jeden dozwolony argument, który je daje, oraz uzasadnij, dlaczego żaden wynik nie jest odpowiednio niższy lub wyższy.

Najczęstsze pytania

Czy największa wartość zawsze istnieje?
Nie. Funkcja musi tę wartość osiągać dla dozwolonego argumentu. Funkcja \(f(x)=x\) na \((0;1)\) zbliża się do \(1\), ale nie ma wartości największej.
Co porównać na przedziale?
Trzeba uwzględnić cały przebieg funkcji, w tym dozwolone końce i punkty wewnętrzne mogące dać skrajne wyniki. Dla paraboli sprawdzamy oba końce i wierzchołek, jeśli należy do przedziału.

Poćwicz

ABCD

Funkcja \(f(x)=x\) ma dziedzinę \((0;1)\). Czy osiąga największą wartość?

ABCD

Największa wartość \(-x^2+9\) to:

ABCD

Najmniejsza wartość \(2(x+1)^2-7\) to:

ABCD

Dla jakiego argumentu \((x-4)^2+3\) osiąga minimum?

ABCD

Funkcja \(3-x\) na przedziale \([0;5]\) ma maksimum:

ABCD

Funkcja \(f(x)=3-x\) na przedziale \([0;5]\) ma minimum:

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)