Upload
others
View
3
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Udžbenici Sveučilišta u Rijeci
Manualia Universitatis studiorum Fluminensis
Svjetlan Feretić
Matematička analiza 1
Zbirka riješenih zadataka s kolokvija i ispita
Rijeka, 2011.
2
Predgovor Često se događa da studenti pitaju: “Što ćete nas pitati na kolokviju/ispitu?” i “Po čemu ćemo mi učiti?” Na oba ta pitanja u priličnoj se mjeri može odgovoriti objavljivanjem zbirke riješenih ispitnih zadataka. To je najbitniji razlog zašto je ova elektronska zbirka nastala. Zbirka je u prvom redu namijenjena studentima koji pohađaju prvu godinu preddiplomskog studija na Građevinskom fakultetu Sveučilišta u Rijeci te se pripremaju za kolokvije i ispit iz predmeta Matematička analiza 1. Tijekom posljednje četiri akademske godine (2006./2007., 2007./2008., 2008./2009. i 2009./2010.), na kolokvijima i ispitima iz Matematičke analize 1 bilo je zadano ukupno 120 zadataka. Svih tih 120 zadataka u ovoj je zbirci detaljno riješeno. Zbirka se sastoji od deset poglavlja. Prvo poglavlje čine zadaci u kojima se određuje domenu funkcije, drugo poglavlje čine zadaci u kojima se računa limes, a ne upotrebljava se L’Hôpitalovo pravilo,…, deseto poglavlje čine zadaci o Taylorovim redovima. Svako poglavlje počinje kratkim uvodom, u kojem je pobliže definirano što se i kako u tom poglavlju radi. Nakon desetog poglavlja slijedi spisak svih provjera znanja (kolokvija/ispita) koje ova zbirka obuhvaća. Tih provjera znanja ima ukupno 37 i za svaku od njih je u rečenom spisku navedeno od kojih se zadataka sastojala. Zbirka završava popisom literature. Ova bi se zbirka s vremenom trebala nadopunjavati. Naime, moj plan je da ću (ako na Mat. analizi 1 i dalje budem držao i predavanja i vježbe) tijekom akademskih godina 2010./2011., 2011./2012.,… zbirci dodavati zadatke s kolokvija i ispita koji će se tada održavati. Kod pisanja zbirke, posebno sam pazio na to da pišem jasno i da ne pravim greške. Po završetku pisanja, zbirka je išla na recenziranje. Recenzenti su bili dr. sc. Tomislav Došlić, izvanredni profesor matematike na Građevinskom fakultetu u Zagrebu, i dr. sc. Cvetan Jardas, (od početka ove akademske godine umirovljeni) redoviti profesor matematike na Ekonomskom fakultetu u Rijeci. Od recenzenata sam dobio korisne primjedbe, na kojima im se zahvaljujem. Zahvaljujem se i lektorici, profesorici Marti Mihičić, čije su primjedbe unaprijedile zbirku u jezičnom pogledu. Ipak, moguće je da u zbirci ima grešaka koje su promakle i meni, i recenzentima i lektorici. Svakome tko mi ukaže na neku grešku ili propust, bit ću zahvalan.
Svjetlan Feretić
u Rijeci, 6. siječnja 2011.
3
Sadržaj 1. Određivanje domene funkcije …………… 4 2. Računanje limesa bez upotrebe L’Hôpitalovog pravila …………… 15 3. Računanje limesa uz upotrebu L’Hôpitalovog pravila …………… 23 4. Deriviranje implicitno zadanih funkcija …………… 30 5. Deriviranje parametarski zadanih funkcija …………… 38 6. Primjena derivacija …………… 50 7. Integriranje algebarskih funkcija …………… 76 8. Integriranje transcendentnih funkcija …………… 93 9. Računanje površina i volumena …………… 106 10. Taylorovi redovi …………… 115 Na tom i tom kolokviju/ispitu, trebalo je riješiti te i te zadatke …………… 132 Literatura …………… 134
4
1. Određivanje domene funkcije Funkcija je pravilo koje svakom elementu skupa A pridružuje jedan i samo jedan element skupa B . (Skup A se zove domena funkcije, a skup B se zove kodomena funkcije.) Dakle, kod zadavanja funkcije trebalo bi reći što je skup A , što je skup B i kako glasi pravilo pridruživanja. Ipak, funkcije se često “zadaju” tako da se ne napiše ništa drugo osim pravila pridruživanja. U takvim slučajevima podrazumijeva se da je B skup svih realnih brojeva te da je A skup onih realnih brojeva kod kojih je primjena pravila pridruživanja moguća i kao rezultat daje realan broj. Kod ovog načina zadavanja funkcije, određivanje skupa A je (katkad lakši, a katkad teži) matematički zadatak. U zadacima koji slijede, tema je upravo određivanje skupa A . Težina zadataka je umjerena.
Zadatak 1. Odredite domenu funkcije 22
91236
2232)(
xx
xxxxf .
Rješenje: Kao prvo, razlomak 1236
xx se može skratiti: 3
12)12(3
1236
xx
xx .
(Istini za volju, kada je 21
x , razlomak 1236
xx nije definiran pa prema tome nije jednak
broju 3 . Međutim, ta “začkoljica” u nastavku zadatka neće biti bitna.) I tako, ispod drugog korijena imamo
)22)(22()22(9)22)(22(3)22)(32(
2293
2232
xxxxxxx
xxx
44
12121220444
1818)44(366442
22
2
22
xxxx
xxxxxx
)1)(1(454
154
442016
2
2
2
2
xx
xx
xxx
xxx .
Nultočke brojnika su 0 i 45
, a nultočke nazivnika su 1 i 1. Kada ih se napiše od manjih
prema većima, nultočke su 0 ,1 ,45
i 1. Sada pišemo tablicu s predznacima.
5
45 , 1 ,
45
0 ,1 1 ,0
,1
x
45
x
1x 1x
)1)(1(454
xx
xx
Iz formule )1)(1(
454
)(
xx
xxxf vidimo da brojevi
45
i 0 leže u domeni. Naime,
045
f i 0)0( f . Međutim, brojevi 1 i 1 ne leže u domeni. I tako, domena funkcije
)(xf je ,10 ,1
45 , .
Zadatak 2. Odredite domenu funkcije xexx
xxf
2ln32
513
1)( .
Rješenje: Za početak, sređujemo izraz ispod korijena:
232
513
1232
513
1)ln(32
513
1 2xx
xxx
xexx
x x
2
31168172
3296515322
)32)(13()13(5)32(1
22 xxx
xxxxx
xxxx
31162512
311662212817
3116)3116(2817
2
2
2
2
2
2
xxxx
xxxxx
xxxxx .
Da bi broj x ležao u domeni, mora vrijediti 031162512
2
2
xxxx .
02512 2 xx za 32 &
41
2416 &
246
24115
241215
2496255
x .
03116 2 xx za 23 &
31
1218 &
124
12711
124911
127212111
x .
Sada možemo napisati tablicu.
6
41 ,
31 ,
41
32 ,
31
23 ,
32 ,
23
2512 2 xx + – – + + 3116 2 xx + + – – +
31162512
2
2
xxxx
+ – + – +
Zaključak: Domena funkcije )(xf je
,23
32 ,
31
41 , .
Zadatak 3. Odredite domenu funkcije )263ln(166
1214
2349)( 2
222
xxx
xx
xxxf .
Rješenje: Ispod drugog korijena imamo
1)1(6
1214
23)23)(23(
166
1214
2349
2
22
2
222
xx
xx
xxx
xx
xx
xx
12
14)12)(83(1214836
121423
222
xxxx
xxx
xxx
1291910
121481636 222
xxx
xxxxx .
Tražimo nultočke brojnika: 091910 2 xx ,
1 & 109
2020 &
2018
20119
2036036119
x .
Tražimo nultočke nazivnika: 012 x , 12 x , 21
x .
21 ,
109 ,
21 1 ,
109 ,1
91910 2 xx 12 x
1291910 2
xxx
7
Domena funkcije 12
91910 2
xxx je
,1109 ,
21 .
Sada ćemo se pozabaviti funkcijom )263ln( x .
063 x , 63 x , 2x . Za 2x vrijedi 063 x , pa je )43ln()263ln()263ln( xxx .
043 x , 043 x , 43 x , 34
x .
Jedan dio domene funkcije )263ln( x je interval 34 , .
Za 2x vrijedi 063 x , pa je )83ln()263ln()263ln( xxx .
083 x , 83 x , 38
x .
Drugi dio domene funkcije )263ln( x je interval ,38 .
Čitava domena funkcije )263ln( x je ,38
34 , .
Domena funkcije )263ln(12
91910)(2
x
xxxxf je
,38
34 ,1
109 ,
21 ,
38
34 , ,1
109 ,
21 .
Zadatak 4. Odredite domenu funkcije xxxf 561)( 2 .
Rješenje: 056 2 xx za 65 & 0
1255
120255
x .
a) Koji brojevi iz skupa ,650 , leže u domeni funkcije )(xf ?
Za takve brojeve vrijedi 156)56(1)( 22 xxxxxf .
0156 2 xx vrijedi za 1 & 61
1212 &
122
1275
1224255
x .
8
0156 2 xx vrijedi za
1 ,
61x . Odgovor na pitanje a) glasi: brojevi iz skupa
1 ,
650 ,
61 .
b) Koji brojevi iz intervala 65 ,0 leže u domeni funkcije )(xf ?
Za takve brojeve vrijedi 156561)56(1)( 222 xxxxxxxf .
0156 2 xx vrijedi za 21 &
31
126 &
124
1215
1224255
x .
0156 2 xx vrijedi za
,21
31 ,x . Odgovor na pitanje b) glasi: brojevi iz
skupa
65 ,
21
31 ,0 .
Domena funkcije )(xf je skup
1 ,
21
31 ,
611 ,
65
65 ,
21
31 ,00 ,
61 .
Zadatak 5. Odredite domenu funkcije
x
xxxxf 213123)( .
Rješenje: Za početak, primijetimo da bismo za 0x morali podijeliti 13 s nulom, a s nulom se ne može dijeliti. Dakle, nula nije u domeni funkcije )(xf . a) Koji brojevi iz intervala 0 , leže u domeni funkcije )(xf ? Za takve brojeve vrijedi
10122213123213123)( 22
xxxxx
xxxxf .
010122 2 xx , to jest 0562 xx , vrijedi za
1 & 52
462
20366
x .
010122 2 xx vrijedi za 1 ,5 x .
Odgovor na pitanje a) glasi: brojevi iz intervala 1 ,5 .
9
b) Koji brojevi iz intervala ,0 leže u domeni funkcije )(xf ? Za takve brojeve vrijedi
16122213123213123)( 22
xxxxx
xxxxf .
016122 2 xx , to jest 0862 xx , vrijedi za
4 & 22
262
32366
x .
016122 2 xx vrijedi za ,42 ,x .
Odgovor na pitanje b) glasi: brojevi iz skupa ,42 ,0 . Domena funkcije )(xf je skup ,42 ,01 ,5 .
Zadatak 6. Odredite domenu funkcije
x
xxxxf 411164)( .
Rješenje: Postupak je isti kao u zadatku 5., a rezultat je
,
25
23 ,0
21 ,
27 .
Zadatak 7. Odredite domenu funkcije
xxxxxf 165)( .
Rješenje: a) Koji brojevi iz intervala 0 , leže u domeni funkcije )(xf ? Za takve brojeve vrijedi
15616516516)(5)( 22
xxxx
xxxx
xxxxxf .
0156 2 xx za 31 &
21
124 &
126
1215
1224255
x .
10
0156 2 xx vrijedi za
,31
21 ,x . Odgovor na pitanje a) glasi: brojevi iz
skupa 0 ,31
21 ,
.
b) Koji brojevi iz intervala ,0 leže u domeni funkcije )(xf ? Za takve brojeve vrijedi
156165165)( 22
xxxx
xxxxxf .
0156 2 xx za 21 &
31
126 &
124
1215
1224255
x .
0156 2 xx vrijedi za
21 ,
31x . Odgovor na pitanje b) glasi: brojevi iz skupa
21 ,
31 .
Domena funkcije )(xf je skup
21 ,
310 ,
31
21 , .
Zadatak 8. Odredite domenu funkcije
xxxxxf 132111)( .
Rješenje: Postupak je isti kao u zadatku 7., a rezultat je
4 ,230 ,2
27 , .
Zadatak 9. Odredite domenu funkcije )1810()( 2 xxxxxf . Rješenje: Kao prvo, naći ćemo one ikseve koji leže u domeni i manji su od nule. Za takve ikseve vrijedi
)189()1810()( 22 xxxxxxxxf . Nadalje, za takve (negativne) ikseve, broj )189( 2 xxx je veći od nule onda kada je broj
1892 xx manji od nule.
01892 xx za 3 & 62
392
72819
x .
11
Dakle, traženi iksevi tvore interval 3 ,6 . Kao drugo, naći ćemo one ikseve koji leže u domeni i veći su od nule. Za takve ikseve vrijedi
)1811()1810()( 22 xxxxxxxxf . Nadalje, za pozitivne ikseve, broj )1811( 2 xxx je veći od nule onda kada je broj
18112 xx veći od nule.
018112 xx za 9 & 22
7112
7212111
x .
Traženi iksevi tvore skup ,92 ,0 . Primjećujemo da je funkcija )(xf definirana i za 0x . Sve skupa, domena funkcije )(xf je ,92 ,03 ,6 ,92 ,003 ,6 . Zadatak 10. Odredite domenu funkcije )12103()( 2 xxxxxf . Rješenje: Postupak je isti kao u zadatku 9., a rezultat je ,43 ,01 ,12 .
Zadatak 11. Odredite domenu funkcije 23
)352ln()(2
x
xxxf .
Rješenje: 0352 2 xx za 1 & 23
44 &
46
415
424255
x .
Dakle, funkcija )352ln( 2 xx je definirana za ,123 ,x .
0)352ln( 2 xx vrijedi onda kada je 1352 2 xx , 0252 2 xx ,
21 & 2
42 &
48
435
416255
x .
023 x vrijedi onda kada je 23 x , 32
x .
12
2 ,
23 ,2
1 ,23
32 ,1
21 ,
32
,21
)352ln( 2 xx Nije definirano. 23 x
23)352ln( 2
xxx
Nije definirano.
U točkama 2 i 21
vrijedi 0)352ln( 2 xx . Funkcija 23
)352ln()(2
x
xxxf je u
tim točkama definirana. Međutim, u točkama 23
, 1 i 32
funkcija )(xf nije definirana.
I tako, domena funkcije )(xf je
,
21
32 ,1
23 ,2 .
Zadatak 12. Odredite domenu funkcije )ln()157107()( 22 xxxxxf . Rješenje: Iksevi iz intervala 0 , ne leže u domeni zato što za njih nije definiran )ln(x . a) Koji iksevi iz intervala 1 ,0 leže u domeni funkcije )(xf ? Za te ikseve vrijedi 0)ln( x , tako da iks leži u domeni onda kada vrijedi
0157107 22 xxx ,
0)1(57107 22 xxx , 0557107 22 xxx ,
021012 2 xx , 0156 2 xx .
0156 2 xx za 21 &
31
1215
1224255
x .
Skup traženih ikseva je interval
21 ,
31 .
b) Koji iksevi iz intervala ,1 leže u domeni funkcije )(xf ? Za te ikseve vrijedi
0)ln( x , tako da iks leži u domeni onda kada vrijedi
0157107 22 xxx ,
13
0)1(57107 22 xxx , 0557107 22 xxx ,
012102 2 xx , 0652 xx .
0652 xx za 3 & 22
152
24255
x .
Skup traženih ikseva je ,32 ,1 .
Domena funkcije )(xf je
,32 ,1
21 ,
31 ,32 ,11
21 ,
31 .
Zadatak 13. Odredite domenu funkcije )ln()19111311()( 22 xxxxxf .
Rješenje: Postupak je isti kao u zadatku 12., a rezultat je
,4
25 ,1
52 ,
41 .
Zadatak 14. Odredite domenu funkcije
1214109arcsin
92966)(
22
22
xxxx
xxxxxxf .
Rješenje: 9565
9266
92966
92966 222
22
xxxxxxxx
xxxxx .
09
5652 xx za 38 &
37
23
16
& 23
14
2315
2915
29
224255
x .
Dakle, funkcija x
xxxx9
29662
2 je definirana za sve ikseve, osim za 0x i za
38 ,
37
x .
Arkus sinus djeluje na izraz 1214109
22
xxxx koji se može napisati i na jednostavniji
način:
1171210912
)12)(12(1091214109 222
22
xxxxxx
xxxxxxxx .
14
Arkus sinus od 1172 xx je definiran onda kada vrijedi 11171 2 xx .
11172 xx , 01272 xx , 4 & 32
172
48497
x .
11172 xx , 01072 xx , 5 & 22
372
40497
x .
Slika 1. Točke u kojima funkcija 1172 xxx poprima vrijednosti 1 i 1.
Uz pomoć Slike 1. vidimo da je funkcija
1214109arcsin
22
xxxx definirana za
5 ,43 ,2 x . Međutim, na intervalu 38 ,
37 nije definirana funkcija
xxxxx
92966
22 . I tako naša funkcija
1214109arcsin
92966)(
22
22
xxxx
xxxxxxf
ima domenu 5 ,43 ,38
37 ,2
.
15
2. Računanje limesa bez upotrebe L’Hôpitalovog pravila Neka je )(xff funkcija iz u te neka su a i L realni brojevi. Pretpostavimo da za svaki 0 postoji 0 takav da iz aaaax , , slijedi da je Lxf )( . Tada se kaže da funkcija f u točki a ima limes. Limes funkcije f u točki a je broj L . To se zapisuje ovako: Lxf
ax
)( lim .
Neformalno govoreći, ako funkcija f u točki a ima limes, onda je taj limes onaj broj kojemu se vrijednosti funkcije f sve više približavaju onda kada se x sve više približava broju a (ali ipak ostaje različit od broja a ). U ovom poglavlju, kod računanja limesa, koristimo svojstva
)( lim )( lim )()( lim xgxfxgxfaxaxax
,
)( lim )( lim )()( lim xgxfxgxfaxaxax
,
)( lim )( lim )()(lim xgxfxgxfaxaxax
,
)( lim
)( lim
)()( lim
xg
xf
xgxf
ax
axax
,
)( lim)( lim xfxfaxax
i
)( lim)( )( lim )( lim xgax
xg
axaxxfxf
.
Također koristimo i formule
01 lim xx
, xx
1 lim0
,
ex
x
x
11 lim , ex xx
1
0)1( lim ,
1)(sin lim0
x
xx
i 1)sin(
lim0
x
xx
,
koje smo upoznali na predavanjima.
Zadatak 15. Izračunajte limes 243
)4sin()3sin( lim20
x
xxx
.
16
Rješenje:
)243)(243(
)243()4sin()3sin( lim00
2200
243)4sin()3sin( lim
22
2
020 xxxxx
xxx
xx
)22(3
)4sin()3sin( lim 243 lim 443
)4sin()3sin( lim 202
020 xxxx
xxx
xxx
164411444
)4sin(3
)3sin( lim0
xx
xx
x.
Zadatak 16. Izračunajte limes 42169
)5(cos1 lim22
4
0
xx
xx
.
Rješenje:
0
0224
11 42169
)5(cos1 lim22
4
0 xxx
x
4216942169
42169)5(cos1 lim
22
22
22
4
0 xxxx
xxx
x
42169
)4(4169)5(cos1 lim 2222
4
0xx
xxx
x
2
4
022
4
0 5)5(cos1 lim8)224(
164169)5(cos1 lim
xx
xxx
xx
2
2
02
22
0 5)5(sin lim)11(8
5)5(cos1)5(cos1 lim8
xx
xxx
xx
8011805
)5sin(5
)5sin( lim8025
)5(sin lim52802
2
0
xx
xx
xx
xx.
Zadatak 17. Izračunajte limes )3(cos1
916925 lim 422
0 xxx
x
.
Rješenje:
0
01133
)3(cos1916925 lim 4
22
0 xxx
x
916925916925
)3(cos1916925 lim
22
22
4
22
0
xx
xxx
xxx
17
916925
1)3(cos1
)916()925( lim224
22
0
xxx
xxx
)3(cos1
9 lim 33
199
1)3(cos1
9 lim 42
04
2
0 xx
xx
xx
11
1)3(cos1
9 lim61
)3(cos11
)3(cos19 lim
61
2
2
022
2
0 xx
xxx
xx
12111
121
)3sin(3
)3sin(3 lim
121
)3(sin9 lim
21
61
02
2
0
xx
xx
xx
xx.
Zadatak 18. Izračunajte limes
xx e
xx
xxxx
3
2
0
)2sin()4cos(
)cos()6sin(
93 lim .
Rješenje:
xx e
xx
xxxx
3
2
0
)2sin()4cos(
)cos()6sin(
93 lim
02
22
0
)0sin()0cos()0cos(
9393
)6sin(93 lim
exxxx
xxx
x
10
11
931
)6sin()9()3( lim
2
22
0 xxxxx
x
01
931
)6sin(996 lim
22
0 xxxx
x
6711
611
)6sin(6 lim
331
0
xx
x.
Zadatak 19. Izračunajte limes x
x xx
3
328 lim .
Rješenje:
x
x
x
x xxx
xx 3
3212
32128 lim3
328 lim
x
x
x
x
x
x xxxxx
32121 lim3
32124 lim3
3212
32)32(4 lim
18
60212 32
12 lim
3212 lim
3212
1232
32121 lim eeeex
xxx
xxx
x
xx
.
Zadatak 20. Izračunajte limes
43cos32cos22
1256 lim
xxxx x
x.
Rješenje:
43cos32cos22
1256 lim
xxxx x
x
43cos32cos2lim 21256 lim
xxxx
x
x
x
40cos30cos2 312561 lim
x
x xx
x
x
x
x xxxx
1281 lim9432
1236561 lim
402812
8 lim
128 lim
128
812
333312
81 lim3 eeeex
xxx
xxx
x
x
x
.
Zadatak 21. Izračunajte limes 2
1
2
0 )(sin)cos(2 lim
x
xxx
.
Rješenje: Za početak ćemo upotrijebiti formulu
2sin2)cos(1 2 tt . (Uzgred budi rečeno,
do te se formule dolazi ovako:
2sin
2cos
2cos
2sin)cos(1 2222 ttttt
2sin2
2sin
2cos
2cos
2sin 22222 ttttt .) Imamo
2221
22
0
1
2
0
1
2
0 )(sin
2sin21 lim )(sin)cos(11 lim )(sin)cos(2 lim
x
x
x
x
x
xxxxxxx
19
2
22
22
)(sin2
sin2
)(sin2
sin2
1
22
0 )(sin
2sin21 lim
x
xx
xx
xxx
.
Izraz u vitičastim zagradama teži prema broju e . Nadalje,
2
2
2
2
02
22
0
)(sin2sin4
21 lim
)(sin2
sin2 lim
xx
x
x
x
xx
xx
x
xx
xx
x
x
x
xx
x
x
xx
)sin()sin(
2
2sin
2
2sin
21 lim)(sin
4
2sin
21 lim
02
2
2
2
0
211
211111
21
.
Dakle, rezultat zadatka je 606530659.021
e .
Zadatak 22. Izračunajte limes 2
1
0 )2cos()cos(3 lim
x
xxx
.
Rješenje: Za početak ćemo upotrijebiti formulu
2sin2)cos(1 2 tt . Tako dobivamo
221
0
1
0 )2cos(1)cos(11 lim )2cos()cos(3 lim
x
x
x
xxxxx
21
22
0 )(sin2
2sin21 lim
x
xxx
2
22
22
)(sin22
sin2
)(sin22
sin2
1
22
0 )(sin2
2sin21 lim
x
xx
xx
xxx
.
20
Izraz u vitičastim zagradama teži prema broju e . Nadalje,
2
2
2
2
02
22
0
)(sin22sin4
21 lim
)(sin22
sin2 lim
xx
x
x
x
xx
xx
x
xx
xx
x
x
x
xx
x
x
xx
)sin()sin(2
2
2sin
2
2sin
21 lim)(sin2
4
2sin
21 lim
02
2
2
2
0
252
2111211
21
.
Rezultat zadatka je 18249396.1225
e .
Zadatak 23. Izračunajte limes )2sin(
1
0 )3(tg19 lim
xx
x x
.
Rješenje:
)2sin(
121
0
)2sin(2
21
0
)2sin(1
)2sin(
0
)2sin(1
0 )3(tg1 lim
9 lim
)3(tg1
9 lim)3(tg1
9 limx
x
xx
x
x
xx
x
xx
x xxx
)2sin(2)3(tg lim
)2sin(21)3(tg
)3(tg1
0
121
0
3
)3(tg1 lim
9
xx
xx
xx
xex
.
Vrijedi
)2sin(
)3sin( lim)3cos(2
1 lim)2sin()3cos(2
)3sin( lim)2sin(2
)3cos()3sin(
lim)2sin(2
)3(tg lim00000 x
xxxx
xx
xx
xx
xxxxx
43
2311
21
23
)2sin(2
3)3sin( lim
121
0
xx
xx
xx
x.
Dakle, rezultat zadatka je 417099658.133 43
43
e
e.
21
Zadatak 24. Izračunajte limes 6
2 )3(sin
0)2cos(
31)cos(
34 lim
xx
xxx
.
Rješenje: Vrijedi
)2cos(31)cos(
34)2cos(
31)cos(
34 xxxx
)(sin2
31
2sin2
341
31)2cos(1
31
34)cos(1
34 22 xxxx
)(sin32
2sin
381 22 xx
.
I tako
6
2
6
2 )3(sin
22
0
)3(sin
0)(sin
32
2sin
381 lim)2cos(
31)cos(
34 lim
x
x
x
x
x
xxxxx
6
222
)(2sin32
22sin
38
1)3(sin)(sin
32
2sin
38
22
0 )(sin
32
2sin
381 lim
x
xxx
x
xx
xx
6
222
0
)3(sin)(sin32
2sin
38 lim
x
xxxxe
. Nadalje,
2
2
422
06
222
0 9)3(sin9)(sin
32
2sin
38 lim)3(sin)(sin
32
2sin
38 lim
xx
xxx
xxxx
xx
xx
xx
xxx
xxx 3)3sin( lim
3)3sin( lim3)(sin2
2sin8 lim
00422
0
4
22
0422
0
)(sin2
sin4 lim6116)(sin
2sin4 lim
x
xx
xxx
xx
22
4
222
04
22
0
2cos
2sin4
24sin
lim62cos
2sin2
24sin
lim6x
xxx
x
xxx
xx
4
22
04
222
0
2cos1
2sin
lim242cos
2sin
2sin
lim24x
xx
x
xxx
xx
16
2sin
lim16242
sin lim242
sin2
sin lim24 4
4
04
4
04
22
0 x
x
x
x
x
xx
xxx
231111
23
2
2sin
2
2sin
2
2sin
2
2sin
lim23
0
x
x
x
x
x
x
x
x
x.
Rezultat zadatka je 22313016.023
e .
23
3. Računanje limesa uz upotrebu L’Hôpitalovog pravila Osim rezultata koje smo koristili u prethodnom poglavlju, u ovom poglavlju kod računanja
limesa koristimo još i L’Hôpitalovo pravilo. To pravilo kaže da, ako limes )()( lim
xgxf
ax ima
oblik 00 ili
, a
)()( lim
xgxf
ax
postoji i ima vrijednost L , onda limes
)()( lim
xgxf
ax također postoji i
ima vrijednost L . Drugim riječima,
Lxgxf
xgxf
axax
)(
)( lim ili 00
)()( lim .
Zadatak 25. Izračunajte limes )2arccos()2cos(
))2ln(cos( lim 20 xxxx
x .
Rješenje:
00
0)1ln())2ln(cos( lim
)0arccos()0cos(1
)2arccos()2cos())2ln(cos( lim 2020 x
xxxx
xxx
)2cos(2
)2sin(2 lim22
)2cos()2sin(2
lim
21
1 ' 00 xx
xx
xx
praviloHopitalovoL
emoprimjenjuj
xx
273239545.14142
)2sin( lim)0cos(
40
x
xx
.
Zadatak 26. Izračunajte limes
53arcsin)23(
1)ln( lim3
)ln(
1xx
xe xx
.
Rješenje:
23
1)ln( lim
53arcsin
1
53arcsin)23(
1)ln( lim 313
)ln(
1 xxxx
xx
xex
x
x
00
3311
331 lim
53arcsin
1 ' 00
231101
2
1
1 xx
praviloHopitalovoL
emoprimjenjuj
x
24
258999812.0
53arcsin6
161
53arcsin
16
lim
53arcsin
1 ' 2
1
xx
praviloHopitalovoL
emoprimjenjuj
x.
Zadatak 27. Izračunajte limes )5ln()5ln(
)3cos()2cos( lim )ln(3)ln(21
xxx eexxx
.
Rješenje:
)5ln()5ln(
)3cos()2cos( lim)5ln()5ln(
)3cos()2cos( lim)ln()ln(1 )ln(3)ln(21
32 xxxxxx eexxx
eexxx
.'
00
)5ln()115ln(11
)5ln(15ln
)3cos()2cos( lim3
21 HL
xxx
xxx
4
1
412
1 325
)3sin(3)2sin(2 lim
11511
03255
1)3sin(3)2sin(2 lim
3 xx
xx
xx
xx
xxx
x
x
5
22
1 122
)3cos(9)2cos(4 lim5 .' 00
32500
x
xxHLx
674011.2425
25
1055
122)1(9145 2
2222
.
Zadatak 28. Izračunajte limes )3sin()sin(
)12ln(214ln lim)ln(2)ln(
21 xx
eex xx
x
.
Rješenje:
)3sin()sin(
)12ln(1214ln lim
)3sin()sin()12ln(214ln lim
2
21
)ln()ln(
21
2
xxx
xx
xxeex
x
xx
x
.' 00
11)12ln()48ln(
)3sin()sin(
)12ln(116ln lim
2
21
HLxx
xx
x
)3cos(3)cos(
216 lim
481
)3cos(3)cos(
0216116
1
lim3
21
3
2
21 xx
xxx
xx
x
xx
25
)3sin(9)sin(
6
lim121 .'
00
008216
22
4
21 xx
xHLx
101321183.0196
96896
121
9166
121
22222
.
Zadatak 29. Izračunajte limes )395(
)2(tg2 lim 20
xxxx
x.
Rješenje:
)395()395()395()2(tg2 lim
)395()2(tg2 lim 2020 xxx
xxxxx
xxxx
30200 5)2(tg2 lim)33(
)995()2(tg2 lim)395( lim
xxx
xxxxx
xxx
2
2
030 3)2(cos
22 lim
56 .'
00
000)2(tg2 lim
56
xxHL
xxx
xx
2
2
02
2
02
2
0
1)2(cos
1
lim54)2(cos
11 lim
54)2(cos
11 lim
1512
xx
xx
xx
xxx
2
2
02
2
0222
2
0 4)2(sin lim
516)2(sin lim
)0(cos54
)2(cos)2(cos1 lim
54
xx
xx
xxx
xxx
2.35
16115
162
)2sin(2
)2sin( lim5
160
xx
xx
x.
Zadatak 30. Izračunajte limes )2ln()ln(
)3ln(ln(2) lim22
3
1 xxxxxx
x
.
Rješenje:
)2ln(
)3ln(ln(2) lim)1ln(1
1)2ln()ln(
)3ln(ln(2) lim 23
1222
3
1 xxxx
xxxxxx
xx
)22)(3()33)(2( lim 1
222
3330
lim)01(
1 .' 00
)1ln()2ln()2ln(
3
22
1
2
3
2
12 xxxxxx
xxx
xxx
HLxx
26
)1( lim 43
1)1)(1( lim
43
11 lim
23
21
2233 lim
1312
11
2
1
2
1x
xxx
xx
xx
xxxx
232
43
.
Zadatak 31. Izračunajte limes
xx
xxx
x
21
2ln
21
2ln3
lim2
2
1.
Rješenje:
22ln
22ln
lim2
21
2ln
21
2ln
lim31
21
2ln
21
2ln3
lim 1
22
1
2
2
1
2
2
1 xx
xx
xx
xx
xx
xxx
xxx
221
22
1
)(
22
1
lim2 .' 00
)1ln()1ln(
21
21ln
21
21ln
2
1
322
1 xxx
xxxx
HLx
2
3
1
1
121
3
1221 1 lim1
1 lim
21
21
12)1(1
lim
22
1 lim2xxx
xxx
xx
xxxx xxxx
8241
1141 lim4)1(
)1)(1( lim2121 lim
111112
2
12
22
13
4
1
x
xxx
xxxx
xxxx
.
Zadatak 32. Izračunajte limes
)2ln(2 8ln)8ln(
2cos1
limxx e
x
x
.
Rješenje:
xx
x
ex
x
xxx 28ln)8ln(2
cos1 lim
8ln)8ln(
2cos1
lim 12)2ln(2
27
)28(
281
22sin
lim .' 00
)8ln()8ln(11
4218ln)8ln(
)cos(12
1
2 xxx
xHL
x
28
2sin
lim428
2sin
lim
812
282
sin lim
4218
12
222222 x
x
x
x
x
x
xxx
8116
2)cos(
416
22cos
lim4 .' 00
2418
)sin(32
x
xHL
x
2
44
224
.
Zadatak 33. Izračunajte limes
231
)3ln()12ln(
ln(9) limxxxx
.
Rješenje:
231231
)3ln()12ln(
ln(3)2 lim)3ln()12ln(
ln(9) limxxxxxx xx
)12ln()(
)12ln(22 lim)3ln(1)12ln(
2 lim)3ln( 2323
1231 xxxxxx
xxx xx
122)()12ln()23(
12246
lim)3ln( .' 00
0)11(022
232
2
1
xxxxxx
xxx
HLx
.' 00
1220)23(
1246
1222)12ln()23(
12246
lim)3ln( 232
2
1HL
xxxxxx
xxx
x
28
2
2322
2
1
)12(2)22()12()46(
122)23()12ln()26(
)12(22412
lim)3ln(
xxxxxx
xxxxx
xx
x
10220
4412)3ln(
12)22(1)46(
12)23(0)26(
14412
)3ln(
295836866.3)27ln()3ln()3ln(34
12)3ln(220
12)3ln( 3
.
Zadatak 34. Izračunajte limes
)14ln(
212
1 lim21 xxx
.
Rješenje:
)14ln()12(
24)14ln( lim)14ln(
212
1 lim21
21 xx
xxxx xx
144)12()14ln(2
414
4
lim .' 00
)12ln()11(22)12ln(
21
xxx
xHLx
2
2
21
)14(44)12(
1442
1442
0)14(
44
lim .' 00
124)11()12ln(2
412
4
xx
xx
xHLx
11616
08816
)12(16)11(
128
128
)12(16
2
2
.
Zadatak 35. Izračunajte limes )(ctg
0
2
)cos( lim xx
x
.
Rješenje: Iz formule
2sin2)cos(1 2 tt , koju smo izveli u zadatku 21., slijedi da je
2sin21)cos( 2 tt . Koristeći taj identitet, dobivamo
29
)(ctg
2sin2
2sin2
1 2
0
)(ctg 2
0
)(ctg
0
22
2
2
2
2sin21 lim
2sin21 lim)cos( lim
xx
x
x
x
x
x
x
xxx
.
Izraz u vitičastim zagradama teži prema broju e . Nadalje,
)sin(2
sin lim)0cos(2
)sin()cos(
2sin lim2)(ctg
2sin2 lim 2
2
02
22
0
22
0 x
x
xxxxx
xxx
x
x
xx
xx
HLxx
2sin
lim)0cos(2
)0cos(22)cos(
21
2cos
2sin2
lim12 .' 00
020
211
21
2
2sin
lim212
sin lim
00
x
x
x
x
xx.
Rezultat zadatka je 606530659.021
e .
30
4. Deriviranje implicitno zadanih funkcija Kada se kaže da je funkcija )(xyy implicitno zadana jednadžbom 0),( yxF , pod time se misli da za svaki x iz domene funkcije )(xy vrijedi 0))( ,( xyxF . Drugim riječima, graf funkcije )(xy je podskup skupa svih točaka ) ,( yx u kojima vrijedi 0),( yxF . Iz jednadžbe kojom je funkcija )(xyy zadana implicitno, ponekad je moguće za dotičnu funkciju dobiti i eksplicitnu formulu. (Pod eksplicitnom formulom podrazumijevamo formulu koja počinje s “ y ”, a nastavlja se izrazom koji je ili konstanta, ili ovisi samo o varijabli x , a ne i o varijabli y .) U zadacima koji slijede (osim možda u zadatku 37.), eksplicitnu formulu nije moguće dobiti, ali je ipak u nekim točkama moguće odrediti vrijednost implicitno zadane funkcije te vrijednosti njezine prve i druge derivacije. Zadatak 36. Funkcija )(xyy zadovoljava jednadžbu
xeyyx 38)cos( . (1)
Izračunajte )0(y , )0(y i )0(y . Rješenje: Za početak, u jednadžbi (1) stavljamo 0x . Tako dobivamo
1)0(8 03 ey , 81)0( 3 y ,
21)0( y .
Derivacija jednadžbe (1) je
xeyyyyxy 224)sin()cos( . (2) U jednadžbi (2) stavljamo 0x i tako dobivamo
,)0(4124)0(
2sin0
2cos 0eyy
1)0(600 y , 1)0(6 y , 61)0( y .
Derivacija jednadžbe (2) je
yyxyyyxyyyy )sin()cos()sin()sin( xeyyyyy 22448 . (3)
U jednadžbi (3) stavljamo 0x i na taj način dobivamo
31
1)0(4124
361
214800
62sin
62sin
y ,
1)0(67248
66 y , 1)0(6
32
3 y ,
31
31
3)0(6 y ,
181)0( y .
Zadatak 37. Funkcija )(xyy zadovoljava jednadžbu
8)2cos(
33
xexyyx
. (1)
Izračunajte )0(y , )0(y i )0(y . Rješenje: Za početak, u jednadžbi (1) stavljamo 0x . Tako dobivamo
8)0cos()0(
)0(0 03 ey
y ,
81)0(3 y ,
21)0( y .
Derivacija jednadžbe (1) je
xexyxyyy
yxy 3322 38
1)2sin(2)2cos(31 ,
xexyxyy
yyxy 332
2 83)2sin(2)2cos(3
. (2)
U jednadžbi (2) stavljamo 0x i tako dobivamo
18301)0()0(3
)0()0( 2
2 yyyy ,
83)0()0(3
)0(1 2 yy
y,
83)0(
432 y , 3)0(616 y , 13)0(6 y , ...166.2
613)0( y .
Derivacija jednadžbe (2) je
)2cos(3)2cos()(62)()( 224
2
xyyxyyy
yyyxyyyxyy
xexyxyyxyy 3322892)2cos(2)2sin(6)2sin(23 . (3)
U jednadžbi (3) stavljamo 0x i na taj način dobivamo
32
89)0(400)0()0(31)0()0(6
)0()0()0(2)0( 322
4 yyyyy
yyyy ,
89)0(4)0()0(3)0()0(6
)0()0(2 322
2 yyyyy
yy ,
89
814)0(
43
361693
413
13
y , 8
13)0(43
12169
352
y .
Množeći s 24 , odavde dobivamo
39)0(18338416 y , 715)0(18 y , ...7222.3918715)0( y .
Zadatak 38. Funkcija )(xyy zadovoljava jednadžbu
)cos(13)3(tg3 3
yxyx
. (1)
Izračunajte )0(y i )0(y . Rješenje: Za početak, u jednadžbi (1) stavljamo 0x . Tako dobivamo
01
3)0(03 3
y , 313)0( y .
Derivacija jednadžbe (1) je
2 2
232 3
)cos(1)sin()cos(33
)3(cos3)3(tg
31
yxyyxyyy
xyx
. (2)
U jednadžbi (2) stavljamo 0x i tako dobivamo
2
22
32
3
)01(0)3cos(3)0(33
13)30(
31
y ,
)3cos(3)0(273331 2 y , )1(3)0(273
271
y ,
3)0(91
y , 926
913)0( y .
33
Zadatak 39. Funkcija )(xyy zadovoljava jednadžbu
)2sin()2arcsin(2)2cos(
92
2
xyxy . (1)
Izračunajte
4y i
4y .
Rješenje: Za početak, u jednadžbi (1) stavljamo 4
x . Tako dobivamo
2sin
42arcsin2
2cos
49
2 2
yy ,
42arcsin2
9
2 y , 34
2arcsin2
y ,
642arcsin
y ,
21
6sin
42
y , 41
4
y .
Derivacija jednadžbe (1) je
)2cos(9
2
)2sin()2()2cos(20
22
2
xy
xyxyy
)2(sin
)2cos(2)2arcsin(2)2sin(41
22
2
2
x
xyxy
y
. (2)
Stavljajući 4
x , iz jednadžbe (2) dobivamo
22 1
0221arcsin21
16141
42
2
0161
92
1)2(1610
4412
y
y ,
34
434
4
32
81
y,
316
1
234
4
y
,
163
34
8
y
,
01292177.0128
334
y .
Zadatak 40. Funkcija )(xyy zadovoljava jednadžbu
2)23()ln(
123 3
xxyxexyy . (1)
Izračunajte )0(y i )0(y . Rješenje: Za početak, u jednadžbi (1) stavljamo 0x . Tako dobivamo
122)0()ln()0(
1
yey , 1)0(2 y , 21)0( y .
Na desnoj strani jednadžbe (1) primjećujemo izraz 12)23( xx . Taj izraz deriviramo na logaritamski način:
)23ln()12(23ln 12 xxx x ,
23
3)12()23ln(2)23(
)23(
12
12
xxx
xx
x
x
,
2336)23ln(2)23(
)23( 1212
xxxxx xx .
Derivacija cijele jednadžbe (1) je
)31()(
31)ln( 23
23 yyyx
exyyxyyexyy
2336)23ln(2)23(
21 12
xxxx x . (2)
U jednadžbi (2) stavljamo 0x i na taj način dobivamo
35
23)2ln(22
21)0(
431
21
312
1
211)0(
2
ye
y ,
23)2ln(2)0(
431
34
41)0(
y
ey ,
23)2ln(2)0(
34
41)0( ye
y , e
y41
689)2ln(2)0(2 ,
730495583.081
121)2ln()0(
ey .
Zadatak 41. Funkcija )(xyy zadovoljava jednadžbu
6)62(84)ln(
233 3
xxyxeexyy . (1)
Izračunajte )0(y i )0(y . Rješenje: Za početak, u jednadžbi (1) stavljamo 0x . Tako dobivamo
666)0(2)ln()0(
2
yey , 6)0(3 y , 2)0( y .
Na desnoj strani jednadžbe (1) primjećujemo izraz 23)62( xx . Taj izraz deriviramo na logaritamski način:
)62ln()23(62ln 23 xxx x ,
62
2)23()62ln(3)62(
)62(
23
23
xxx
xx
x
x
,
323)62ln(3)62(
)62( 2323
xxxxx xx .
Derivacija cijele jednadžbe (1) je
)244()84(
31)ln( 23
23 yyyx
eexyyexeyyeexyy
323)62ln(3)62(
61 23
xxxx x . (2)
36
Stavljajući 0x , iz jednadžbe (2) dobivamo
32)6ln(336
61)0(964
441
31221)0( y
eey ,
32)6ln(36)0(964
4814)0( yy ,
4)6ln(18)0(21214)0( yy ,
121)6ln(18)0(3 y ,
72277904.10361)6ln(6)0( y .
Zadatak 42. Funkcija )(xyy zadovoljava jednadžbu
664arcsin28)2( 3 33
y
yxyx x . (1)
Izračunajte )0(y i )0(y . Rješenje: Za početak, u jednadžbi (1) stavljamo 0x . Tako dobivamo
66)0(
4arcsin)0(8)0(2 3 3 3
y
yy ,
66)0(4arcsin)0(8)0(8
y
yy , 66)0(
4arcsin
y
,
21
6sin
6)0(4
y, 3)0(
214 y , 1)0(
21
y , 2)0( y .
Na lijevoj strani jednadžbe (1) primjećujemo izraz 3)2( xx . Taj izraz deriviramo na logaritamski način:
)2ln()3(2ln 3 xxx x ,
2
1)3()2ln(1)2(
)2(
3
3
xxx
xx
x
x
,
23)2ln()2(
)2( 33
xxxxx xx .
37
Derivacija cijele jednadžbe (1) je
)32()2(
318)2(
23)2ln()2( 23
2333 yyyxyxy
xxxx xx
0)6(
4
641
122
y
y
y
. (2)
Stavljajući 0x , iz jednadžbe (2) dobivamo
)0(432)2(
38)0(22
23)2ln(2 3
2333 yy
0)0()62(
4
6241
122
y ,
0)0(64
4
411
1)0(12241
38)0(8
23)2ln(16
yyy ,
0)0(161
43
1)0(12232)0(824)2ln(16
yyy ,
0)0(161
23
1)0(834)0(824)2ln(16 yyy ,
0)0(316
23
68)2ln(16 y ,
)16ln(
3174)2ln(4
3174)2ln(16
368)0(
381 y ,
7510116.467)16ln(3
17332)0(
y .
38
5. Deriviranje parametarski zadanih funkcija Neka je I interval u skupu i neka su )(txx i )(tyy neprekidne funkcije s I u . Tada je skup IttytxK :))( ),(( krivulja u ravnini. Moguće je da za neki 1x na krivulji K postoji više točaka s apscisom 1x . Drugim riječima, moguće je da krivulja K nije graf nikakve funkcije )(xff . No također je moguće i to da krivulja K jest graf neke funkcije
)(xff . U ovom drugom slučaju, kaže se da je funkcija f jednadžbama )(txx i )(tyy ( It ) zadana na parametarski način. Ako je funkcija f zadana na parametarski
način, onda za svaki It vrijedi
)())(( tytxf . (1) Uz pretpostavku da funkcije )(tx i )(ty imaju derivaciju, može se pokazati da funkcija
)(xff ima derivaciju u svim točkama za čiji parametar t vrijedi 0)( tx . Deriviranjem jednadžbe (1) nalazimo da u rečenim točkama vrijedi )()())(( tytxtxf pa stoga i
)()())((
txtytxf
. (2)
U zadacima koji slijede, funkcija je zadana na parametarski način, a mi koristimo formule (1) i (2) kako bismo toj funkciji i njezinoj derivaciji odredili vrijednost u zadanoj točki. Zadatak 43. Graf funkcije )(xff ima parametarske jednadžbe
1136arcsin
132arcsin)(
tt
tttx , 32
23
)1()1()(
ttty .
Izračunajte )0(f i )0(f . Rješenje: Za koji t vrijedi 0)( tx ?
01136arcsin
132arcsin
tt
tt ,
1136arcsin
132arcsin
tt
tt ,
1136
132
tt
tt , )13()6()113()2( tttt ,
6183226113 22 tttttt , 619225 tt , 2814 t , 2t .
32781
)14()18()2())2(()0( 3
2
yxff .
39
2222 )113(3)6()113(1
11361
1)13(
3)2()13(1
1321
1)(
t
tt
ttt
tt
tt
tx ,
2222 53451
541
1)5(
3)4()5(1
541
1)2(x
1514
157
157
257
531
257
531
257
259
1257
259
1
.
62
22233223
)1(2)1(3)1()1(3)1(2)(
t
ttttttty ,
41281
34183
34383
)4(9381343)9(2)2( 676
6
3
y .
730
7152
14154
15144
)2()2())2(()0(
xyxff .
Zadatak 44. Graf funkcije )(xff ima parametarske jednadžbe
263 arccos
8123 arccos)(
tt
tttx , 22
32
)5()7()(
ttty .
Izračunajte )0(f i )0(f . Rješenje: Za koji t vrijedi 0)( tx ?
0263 arccos
8123 arccos
tt
tt ,
263 arccos
8123 arccos
tt
tt ,
263
8123
tt
tt , )8()63()2()123( tttt ,
486243241263 22 tttttt , 4830246 tt , 7224 t , 3t .
21
168
)59()79()3())3(()0( 2
3
yxff .
40
2222 )2(1)63()2(3
2631
1)8(
1)123()8(3
81231
1)(
t
tt
ttt
tt
tt
tx ,
25
353
531
125
)3()5(3
531
1)3(22
x
56
2024
2012
2012
2512
541
2512
541
2512
25161
2512
25161
.
42
2322222
)5(2)5(2)7()5(2)7(3)(
t
ttttttty ,
31648
162472
161624161672
4642816643)3( 4
y .
25
653
563
)3()3())3(()0(
xyxff .
Zadatak 45. Graf funkcije )(xff ima parametarske jednadžbe
33
3
3581)(
ttttx ,
2arccos
3cos)( ttty .
Izračunajte
21f i
21f .
Rješenje: Za koji t vrijedi 21)( tx ?
21
35813
3
3
tt
t , 81
3581
3
3
tt
t , 358)1(8 33 ttt ,
88358 33 ttt , 55 t , 1t .
6321
21arccos
3cos)1())1((
21
yxff .
41
23
233232
3
3
)358()524()1()358(3
3581
31)(
ttttttt
ttttx ,
25610
21
31
2565848
81
31
16292163
162
31)1(
232
2
32
x
965
325
31
12854
31
.
21
21
13
cos2
arccos33
sin)(2
ttttty ,
21
431
21
3323
21
411
13
cos21arccos
33sin)1( y
18
333323
183
321
183
2232
118
3 2222
18332
.
333
516
1833
596
965
1833
)1()1(
21 22
2
xyf
77686261.2315
)3(316 2
.
Zadatak 46. Graf funkcije )(xfy ima parametarske jednadžbe
2312arcsin
)(
tt
tx , 3 4
12)(
ttty .
Izračunajte )6(f i )6(f . Rješenje: Za koji t vrijedi 6)( tx ?
42
6
2312arcsin
tt
, 6123
12arcsin
tt
, 623
12arcsin
tt ,
21
6sin
2312
tt , 2
1223
tt , 2423 tt , 4 t , 4t .
23
89)4())4(()6(
3 yxff .
2
22
2312arcsin
)23(3)12()23(2
23121
1
)(
tt
ttt
tt
tx
,
36
281
23
1
6
14147
411
1
147arcsin
1437142
1471
1
)4( 222
22
x
371837
18314
36
36
1431
22 .
2 332
321
4
)4(31124)12(
22
)(
t
ttttty ,
485
4125
412
38
441
32
441
3132
31
8
831989
)4( 2 3
32
321
y .
220427006.0864
3351837
485
3718
485
)4()4())4(()6(
xyxff .
Zadatak 47. Graf funkcije )(xff ima parametarske jednadžbe
43
)13ln()749ln()(
2
t
tttx , 32)13()( ttty .
Izračunajte )2(f i )2(f . Rješenje: Za koji t vrijedi 2)( tx ?
213ln)749ln( 2
ttt , )13ln(2)749ln( 2 ttt , 22 )13(ln)749ln( ttt ,
22 )13(749 ttt , 169749 22 tttt , 62 t , 3t .
100010)19()3())3((2 336 yxff .
2 2
2
)13ln(13
3)749ln()13ln(749
418
)(
t
tttt
ttt
tx ,
2 2 )10ln(
)100ln(103)10ln(
10058
)10ln(103)71281ln()10ln(
71281454
)3(x
)10ln(501
)10ln(50
1
)10ln(50
3029
)10ln(106
5029
)10ln(
)10ln(2103)10ln(
5029
2
.
)13ln()32())(ln( ttty ,
133)32()13ln(2
)()(
t
tttyty ,
133)32()13ln(2)13(
133)32()13ln(2)()( 32
tttt
ttttyty t .
9)10ln(20100109)10ln(21000
1033)10ln(210)3( 3
y .
9)10ln(20100)10ln(50
)10ln(501
9)10ln(20100)3()3())3((2
xyxff
1403.6338069)10ln(20)10ln(5000 .
44
Zadatak 48. Graf funkcije )(xff ima parametarske jednadžbe
)234ln()12ln()( 2
ttttx , 432 )9()( ttty .
Izračunajte
21f i
21f .
Rješenje: Za koji t vrijedi 21)( tx ?
21
)234ln()12ln(
2 tt
t , )234ln()12ln(2 2 ttt , )234ln()12(ln 22 ttt ,
234)12( 22 ttt , 234144 22 tttt , 1t .
10110)91()1())1((
21 143
yxff .
2 22
2
)234ln(234
38)12ln()234ln(12
2
)(
tttt
ttttttx ,
)3ln(361
)3ln(491
)3ln(49
1112
)3ln(49
1134
)3ln(2)3ln(2
)3ln(911)3ln(2
32
)9ln(9
11)3ln()9ln(32
)1( 2
x .
)9ln()43())(ln( 2 ttty ,
92)43()9ln(3
)()(
22
t
ttttyty ,
92)43()9ln(3)9(
92)43()9ln(3)()( 2
24322
2
ttttt
tttttyty t .
50
1)10ln(15100
2)10ln(302)10ln(3010102)10ln(310)1( 21
y .
501)10ln(15)3ln(36
)3ln(361
501)10ln(15
)1()1())1((
21
xyxff
45
52920057.261)10ln(15)3ln(2518
.
Zadatak 49. Graf funkcije )(xfy ima parametarske jednadžbe
2562)( 3
tttx ,
54 arccos)82()( 72
tttty t .
Izračunajte )0(f . Rješenje: Za koji t vrijedi 0)( tx ?
02562
3
tt , 062 t , 62 t , 3t .
23
23
)25(3)62()25(2)(
t
ttttx ,
144
)2(930)2(2)3( 2
x .
U formuli za )(ty primjećujemo izraz 72)82( tt . Taj izraz deriviramo na logaritamski način: )82ln()72()82(ln 72 ttt t ,
82
)72(2)82ln(282
2)72()82ln(2)82(
)82(72
72
ttt
ttt
tt
t
t
,
82
)72(2)82ln(2)82()82( 72 72
ttttt tt .
54 arccos)82()( 72
tttty t
2272
)5(1)4()5(1
541
182
)72(2)82ln(2)82(t
tt
ttt
ttt t
22
72
)5(1
541
182
)72(2)82ln(2)82(
t
ttt
ttt t .
46
41
43
11)2ln(2221
211
12
12)2ln(22)3( 221y
632)2ln(4
3232)2ln(4
3212)2ln(4
41
23
12)2ln(4
.
632)2ln(4
1632)2ln(4
)3()3())3(()0(
xyxff
483913588.4)2ln(4263
.
Zadatak 50. Graf funkcije )(xfy ima parametarske jednadžbe
863arcsin)( 3 ttttx , ttty t 8)1()( 1 .
Izračunajte
6f i
6 f .
Rješenje: Za koji t vrijedi 6
)( tx ?
6863arcsin 3
ttt ,
21
6sin
863
3
ttt , 1
866
3 ttt ,
866 3 ttt , 80 3 t , 83 t , 2t .
1243163)2())2((6
1
yxff .
86
3
8631
1)( 323
ttt
ttt
tx
47
23
23
2
3
)86()63(3)86(3
8631
1
tt
tttt
ttt
,
2222 12186123
211
1)8128(
)612(6)8128(3
812861
1)2(x
31
21
32
14472
23
1144
10836
43
1
.
Funkciju )(ty deriviramo na logaritamski način:
)8ln(21)1ln()1(8ln)1(ln))(ln( 1 tttttty t ,
tttt
tttt
tyty
21
11)1ln(8
81
21
11)1ln(1
)()(
,
tt
tttttt
tttyty t21
11)1ln(8)1(
21
11)1ln()()( 1 .
7)3ln(1234)3ln(12123
124)3ln(12
41
31)3ln(163)2( 1
y .
95858328.3437)3ln(123
17)3ln(12
)2()2())2((
6
xyxff .
Zadatak 51. Graf funkcije )(xfy ima parametarske jednadžbe
11024)( 2
3 32
t
tttx , )1ln()43()1()( 22 tttty t .
Izračunajte )4(f i )4(f . Rješenje: Za koji t vrijedi 4)( tx ?
41
10242
3 32
t
tt , 441024 23 32 ttt , 41023 3 t ,
64102 3 t , 542 3 t , 273 t , 3t .
48
30258509.12)10ln(10)10ln(52)3())3(()4( 1 yxff .
22
3 322232
3
)1(
2)1024()1(6)102(318
)(
t
ttttttttx ,
1006)436(10)41824(
10
6)6436(1054643124
)3(2
2
332
x
809
1089
100
1089
100
2401089240
100
64010161824
.
Na desnoj strani formule za )(ty primjećujemo izraz )43()1( 2 tt t . Taj izraz deriviramo na logaritamski način: )43ln()1ln()2()43()1(ln 2 ttttt t ,
43
312)1ln(
433
11)2()1ln(1
)43()1(
)43()1(
2
2
tttt
tttt
tttt
t
t
,
43
312)1ln()43()1(
)43()1( 22
tttttttt tt .
)1ln( )43()1()( 22 tttty t
12
433
12)1ln()43()1( 2
2
t
ttt
tttt t ,
53
53
21)2ln(10
106
53
21)2ln(52)3( 1y
558)2ln(10
5365)2ln(10 .
911658)2ln(800
980
558)2ln(10
809
558)2ln(10
)3()3()4(
xyf
49
7241938.1649
928)2ln(800
.
50
6. Primjena derivacija Neka je )(xff funkcija iz u . Neka je 0x jedna od točaka domene funkcije f . Ako postoji otvoreni interval I , takav da je Ix 0 i da za svaki Ix vrijedi )()( 0 xfxf , onda kažemo da funkcija f u točki 0x ima lokalni maksimum. Slično tome, ako postoji otvoreni interval I , takav da je Ix 0 i da za svaki Ix vrijedi )()( 0 xfxf , onda kažemo da funkcija f u točki 0x ima lokalni minimum. Ako funkcija f u točki 0x ima lokalni maksimum ili lokalni minimum, onda kažemo da funkcija f u točki 0x ima lokalni ekstrem. Ako funkcija f u točki 0x ima lokalni ekstrem, a 0x je točka u kojoj derivacija funkcije f postoji, onda vrijedi 0)( 0 xf . Točke u kojima je derivacija funkcije f jednaka nuli zovu se stacionarne točke funkcije f . Kada nađemo stacionarnu točku funkcije f , onda tu točku ispitujemo tako da pobliže promatramo funkciju f , ili tako da pobliže promatramo funkciju f . Naime, ako su zadovoljena sljedeća tri uvjeta: 1) vrijedi 0)( 0 xf , 2) postoji broj 1x (koji je manji od 0x ) takav da za svaki 01 , xxx vrijedi 0)( xf i 3) postoji broj 2x (koji je veći od 0x ) takav da za svaki 20 , xxx vrijedi 0)( xf , onda funkcija f u točki 0x ima lokalni maksimum. Slično tome, ako su zadovoljena sljedeća tri uvjeta: 1) vrijedi 0)( 0 xf , 2) postoji broj 1x (koji je manji od 0x ) takav da za svaki 01 , xxx vrijedi 0)( xf i
3) postoji broj 2x (koji je veći od 0x ) takav da za svaki 20 , xxx vrijedi 0)( xf , onda funkcija f u točki 0x ima lokalni minimum. Ako vrijedi 0)( 0 xf i 0)( 0 xf , onda funkcija f u točki 0x ima lokalni maksimum. Ako pak vrijedi 0)( 0 xf i 0)( 0 xf , onda funkcija f u točki 0x ima lokalni minimum. U zadacima koji slijede, traži se točku ekstrema funkcije, ali funkcija nije zadana na eksplicitan način. Dakle, najprije treba pažljivo pročitati tekst zadatka i/ili pogledati sliku pa onda napisati formulu za funkciju. Tek nakon toga se funkciju derivira te se određuju i ispituju stacionarne točke.
51
Zadatak 52. Ana ima 5 metara žice. Ona će tu žicu prerezati na dva dijela. Jedan dio će biti dugačak x metara, a drugi dio će biti dugačak x5 metara. Od dijela dugačkog x metara, Ana će savijanjem napraviti krug. Od dijela dugačkog x5 metara, Ana će savijanjem napraviti kvadrat. (Dakle, opseg kruga će biti x metara, a opseg kvadrata će biti x5 metara.)
Neka je )(xf oznaka za sumu površine kruga i površine kvadrata. Nađite x za kojega funkcija )(xf poprima minimalnu vrijednost.
Rješenje: Opseg kruga je x . Dakle, xr 2 , 2xr . Površina kruga je
44
2
2
22 xxr .
Opseg kvadrata je x5 . Dakle, duljina stranice kvadrata je 4
5 x . Površina kvadrata je
.16
)5(16
)5( 22
xx
I tako,
222222
)5(416
116
)5(416
)5(4
)( xxxxxxxf
.
)54(81)5(4
81)5(28
161)(
xxxxxxxf
5)4(81
x .
05)4( 0)( xxf , 5)4( x , 199504232.245
x .
Za
45 ,0x vrijedi 0)( xf , a za 5 ,
45
x vrijedi 0)( xf . Funkcija )(xf
poprima lokalno (a i globalno) najmanju vrijednost onda kada je
45x .
Zadatak 53. Opseg pravokutnika 1P je x metara. Širina pravokutnika 1P je dva puta veća nego visina pravokutnika 1P . Opseg pravokutnika 2P je x27 metara. Širina pravokutnika
2P je tri puta veća nego visina pravokutnika 2P . Vidi Sliku 2.
52
Slika 2. Pravokutnici 1P i 2P .
Neka je ) () ()( 21 PkapravokutnipovršinaPkapravokutnipovršinaxf . Nađite x za kojega funkcija )(xf poprima minimalnu vrijednost. Rješenje: Neka je a oznaka za duljinu kraće stranice pravokutnika 1P . Opseg pravokutnika
1P je aaaaa 622 . Dakle, xa 6 , 6xa . Površina pravokutnika 1P je
18362
2xxxaa .
Neka je b oznaka za duljinu kraće stranice pravokutnika 2P . Opseg pravokutnika 2P je
bbbbb 833 . Dakle, xb 278 , 827 xb . Površina pravokutnika 2P je
64)27(3
8)27(3
8273
2xxxbb .
I tako, 64
)27(318
)(22 xxxf .
144
)27(271616
)27(39
)2()27(26432
181)( xxxxxxxf
14472770
1445472716
xxx .
Vidimo da je 0)( xf onda kada je
53
072770 x , 02710 x , 2710 x , 1027
x .
Za 1027 ,0x vrijedi 0)( xf , a za
27 ,
1027
x vrijedi 0)( xf . Funkcija )(xf poprima
minimalnu vrijednost onda kada je 7.21027
x .
Zadatak 54. Broj a leži u intervalu 20 ,0 . Opseg kruga K je a20 . Najdonja točka kruga K ima ordinatu a . Neka je G krajnje lijeva točka kruga K i neka je H krajnje desna točka kruga K . Neka je L lik kojega: s lijeva omeđuje pravac koji prolazi kroz točku G i paralelan je s ipsilon osi, s desna omeđuje pravac koji prolazi kroz točku H i paralelan je s ipsilon osi, odozdo omeđuje iks os, te odozgo omeđuje donji rub kruga K . Vidi Sliku 3.
Slika 3. Krug K i lik L .
54
Neka je )(af oznaka za površinu lika L . Nađite broj a za kojega funkcija )(af poprima maksimalnu vrijednost. Napomena: Točke IHG , , i J su vrhovi pravokutnika. Ne samo da se sa Slike 3. stječe takav dojam, nego je i stvarno tako.
Rješenje: Opseg kruga K je a20 . Dakle, ar 202 , )20(21 ar
. Radijus kruga
K je )20(21 a
.
Duljina vodoravne stranice pravokutnika GHIJ je )20(12 ar
. Duljina okomite stranice
pravokutnika GHIJ je )20(21) kruga tockenajdonje ordinata( aararK
.
Površina pravokutnika GHIJ je
)20(
21)20(1 aaa
.
Površina kruga K je 2222 )20(
41)20(
41 aar
.
) kruga površina(21) kapravokutni površina()( KGHIJaf
2)20(81)20(
21)20(1 aaaa
.
)1()20(2
81)1(
211)20(1)20(
21)1(1)( aaaaaf
)1()20(2
81)1(
211)20()20(
21)1(1 aaaa
)20(
41)20(
21)20()20(
211 aaaaa
)20(1
49251
41520)20(11 aaaaaa
.
0)20(14925 0)( aaaf
, 0)20(49100 aa ,
04809100 aa , aa 4980100 , 80100)49( a ,
64637244.94980100
a .
55
Za 4980100 ,0
a vrijedi 0)( af , a za 20 ,
4980100
a vrijedi 0)( af . Funkcija
)(af poprima najveću vrijednost onda kada je 4980100
a .
Zadatak 55. Jedan metar zlatne sajle košta 8 kuna. Jedan metar srebrne sajle košta 6 kuna. Krešimir ima 75 kuna i potrošit će ih ovako: na zlatnu sajlu će potrošiti x kuna, a na srebrnu sajlu će potrošiti x75 kuna. Zatim će Krešimir savijati sajle i tako će napraviti dva kruga: od zlatne sajle će napraviti krug 1K , a od srebrne sajle će napraviti krug 2K . (Točnije rečeno, Krešimir će od npr. zlatne sajle napraviti kružnicu i ta kružnica je rub kruga 1K .)
Neka je )(xf oznaka za sumu površine kruga 1K i površine kruga 2K . Nađite x za kojega funkcija )(xf poprima minimalnu vrijednost.
Rješenje: Krešimir će kupiti 8x metara zlatne sajle i
675 x metara srebrne sajle. Dakle,
opseg kruga 1K će biti 8x metara, a opseg kruga 2K će biti 6
75 x metara.
Kod svakog kruga vrijedi da je
r2opseg , 2
opsegr , 22
22 )opseg(
41
4opseg)(površina
r .
I tako, površina kruga 1K iznosit će 2
841
x
kvadratnih metara, a površina kruga 2K
iznosit će 2
675
41
x
kvadratnih metara. To znači da je
36)75(
6441
675
41
841)(
2222 xxxxxf
.
1875
3241
36)75(2
642
41)( xxxxxf
.
018
7532
0)( xxxf , 0)75(3218 xx , 024003218 xx ,
240050 x , 4800100 x , 48x .
56
Za 48 ,0x vrijedi 0)( xf , a za 75 ,48x vrijedi 0)( xf . Funkcija )(xf poprima minimalnu vrijednost za 48x . Drugim riječima, zbroj površina krugova je najmanji onda kada Krešimir potroši 48 kuna na zlatnu sajlu i 274875 kuna na srebrnu sajlu. Zadatak 56. Jedan metar zlatne sajle košta 4 kune. Jedan metar srebrne sajle košta 2 kune. Matea ima 88 kuna. Matea će u intervalu 22 ,0 izabrati broj x . Zatim će Matea kupiti x metara zlatne sajle, a novce, koji joj nakon toga ostanu, potrošit će na srebrnu sajlu. Od zlatne sajle, Matea će napraviti pravokutnik kojemu je širina dva puta veća nego visina. (Pravokutnik će izgledati otprilike ovako: .) Označimo taj pravokutnik slovom P . Od srebrne sajle, Matea će napraviti kvadrat. Označimo taj kvadrat slovom K . Neka je ) () ()( KkvadratapovršinaPkapravokutnipovršinaxf . Nađite x za kojega funkcija )(xf poprima minimalnu vrijednost. Rješenje: Označimo duljinu kraće stranice pravokutnika P slovom a . Opseg pravokutnika P je aaaaa 622 . No u zadatku piše da pravokutnik P ima opseg x . Dakle,
xa 6 , te je 6xa . Površina pravokutnika P je
18362
2xxxaa .
Matea će na zlatnu sajlu potrošiti x4 kuna pa će joj za srebrnu sajlu ostati x488 kuna.
Dakle, Matea će kupiti xx 2442
488
metara srebrne sajle. Opseg kvadrata K bit će
x244 . Duljina stranice kvadrata K bit će 2
114
244 xx
. Površina kvadrata K bit će
22
1122
11
xx .
I tako
12111
369
36212111
41811
218)( 2
2222
xxxxxxxxf
121113611 2 xx .
11811111
181111
3622)( xxxxf .
57
Jednakost 0)( xf vrijedi onda kada je 01181
x , 1181
x , 18x . Pri tome za
18 ,0x vrijedi 0)( xf , a za 22 ,18x vrijedi 0)( xf . Dakle, za 18x funkcija )(xf poprima lokalno (pa i globalno) najmanju vrijednost. Traženi x je 18 .
Zadatak 57. Dean kod sebe ima 150 kuna. Dean ide u dućan u kojem jedan metar zlatne sajle košta 9 kuna, jedan metar srebrne sajle košta 6 kuna, a jedan metar plave sajle košta 3 kune.
Kada dođe u dućan, Dean će u intervalu 9 ,29 izabrati broj x . Zatim će Dean kupiti x
metara zlatne sajle i 4
3
x
x metara srebrne sajle. Sve novce, koji mu nakon toga ostanu,
Dean će potrošiti na plavu sajlu. Neka je )(xf oznaka za sumu (duljina Deanove zlatne sajle) + (duljina Deanove srebrne sajle) + (duljina Deanove plave sajle). Nađite x za kojega funkcija )(xf poprima maksimalnu vrijednost. Rješenje: Dean će na zlatnu sajlu potrošiti x9 kuna, a na srebrnu sajlu će potrošiti
4186
436
xx
xx kuna. Za plavu sajlu, Deanu će ostati
41869150
xxx
41815150
x
x kuna. To znači da će Dean kupiti 4
655031
41815150
xx
xx
metara plave sajle. I tako
43350
46550
43)(
xx
xx
xxxxf .
Nadalje,
22 )4(33
)4(33)(
xx
xf .
Jednakost 0)( xf vrijedi onda kada je
0)4(
33 2
x, 3
)4(3
2 x, 1
)4(1
2 x, 1)4( 2 x , 14 x ,
5 ili 314 x .
58
U tekstu zadatka piše da je funkcija )(xf definirana na intervalu 9 ,29 . U tom intervalu,
jedina stacionarna točka funkcije )(xf je točka 5x .
33
)4(6)4()2(3)(
x
xxf , 061
6)5( 3
f .
Funkcija )(xf u točki 5x ima lokalni maksimum. Zbroj duljina Deanovih sajli je najveći onda kada Dean izabere broj 5x . Zadatak 58. Jedan metar srebrne sajle košta 7 kuna. Jedan metar zlatne sajle košta 8 kuna. Mišo je kupio )ln( xe metara srebrne sajle i xe 23 metara zlatne sajle. (Broj x je veći od nule.) Koristeći svu kupljenu sajlu, Mišo je na podu napravio pravokutnik. Jedan par paralelnih stranica Mišinog pravokutnika je od srebrne sajle, a drugi par paralelnih stranica je od zlatne sajle. Neka je )(xf oznaka za površinu Mišinog pravokutnika. Nađite x za kojega funkcija )(xf poprima maksimalnu vrijednost.
Rješenje: Kod Mišinog pravokutnika, svaka srebrna stranica ima duljinu xex 21)ln(
21 , a
svaka zlatna stranica ima duljinu xe 2321 . Dakle, xx exexxf 2323
41
21
21)( .
xxx exexexf 232323 )21(
41)2(
411
41)( .
Jednakost 0)( xf vrijedi onda kada je 021 x , 12 x , 21
x .
Za 21 ,0x vrijedi 0)( xf , a za ,
21x vrijedi 0)( xf . Dakle, u točki
21
x ,
funkcija )(xf ima lokalni (pa i globalni) maksimum. Primijetimo da su podaci o cijenama sajli u ovom zadatku zapravo suvišni. Kod rješavanja zadatka, mi te podatke nismo koristili. (Dakle, cijene sajli su zamka kojom se provjerava matematičku zrelost studenata.) Zadatak 59. Jedan metar zlatne sajle košta 8 kuna. Jedan metar srebrne sajle košta 7 kuna.
Goran će u intervalu 1 , 31 izabrati broj x . Zatim će Goran u dućanu kupiti
xx 19 metara
zlatne sajle i x
x 35 metara srebrne sajle. Nakon toga će Goran napraviti pravokutnik kojemu
59
je jedna stranica od zlatne sajle, a ostale tri stranice su od srebrne sajle. Označimo površinu toga pravokutnika s )(xf . Nađite x za kojega funkcija )(xf poprima maksimalnu vrijednost.
Napomena. Za 1 , 31
x vrijedi 01935 x
xx
x . Dakle, sigurno je da će Goran kupiti
više metara srebrne sajle nego metara zlatne sajle. Također je sigurno da će Goran kupiti više od nula metara zlatne sajle.
Rješenje: Pravokutnik će imati jednu zlatnu stranicu duljine x
x 19 metara i jednu srebrnu
stranicu duljine x
x 19 metara. Zbroj duljina ostalih dviju srebrnih stranica bit će x
x 35
xxx
xx
x 444419
metara. Svaka od tih dviju stranica bit će duga x
x22
metara. Površina pravokutnika bit će
22
22 220182218182219
xx
xxx
xxx
kvadratnih metara.
Drugim riječima, 22 22018)(
xxxf . Odatle slijedi da je 3
436)(x
xxf . Jednakost
0)( xf vrijedi onda kada je
0436 3 xx , 3
436x
x , 436 4 x , 914 x ,
312 x ,
577350269.033
31
x .
41236)(x
xf , 014410836
91
12363
1
f .
Površina pravokutnika poprima maksimalnu vrijednost onda kada je 3
1x .
Primjećujemo da su podaci o cijenama sajli i u ovom zadatku bili suvišni. Zadatak 60. Jedan metar zlatne žice košta 4 kune. Jedan metar srebrne žice košta 2 kune.
Ana ima 44 kune. Ana će u intervalu 89 ,0 izabrati broj x . Zatim će Ana kupiti x8 metara
zlatne žice, a novce, koji joj nakon toga ostanu, potrošit će na srebrnu žicu.
60
Od zlatne žice, Ana će napraviti pravokutnik kojemu okomita stranica ima duljinu x . Od srebrne žice, Ana će napraviti pravokutnik kojemu okomita stranica ima duljinu 2x . (Riječima: duljina okomite stranice srebrnog pravokutnika bit će iks na drugu.) Vidi Sliku 4.
Slika 4. Anini pravokutnici. Neka je ) () ()( kapravokutnisrebrnogpovršinakapravokutnizlatnogpovršinaxf . Nađite x za kojega funkcija )(xf poprima ekstremnu vrijednost. Koristeći drugu derivaciju, ustanovite o kakvoj se ekstremnoj vrijednosti radi: je li to minimalna vrijednost ili maksimalna vrijednost? Rješenje: Opseg zlatnog pravokutnika je x8 , a zbroj duljina okomitih stranica je x2 . Dakle, zbroj duljina vodoravnih stranica je x6 , a duljina jedne vodoravne stranice je x3 . Površina zlatnog pravokutnika je 233 xxx . Ana će na zlatnu žicu potrošiti xx 3248 kuna pa će joj za srebrnu žicu ostati x3244 kuna. To znači da će Ana kupiti x1622 metara srebrne žice. Opseg srebrnog pravokutnika bit će x1622 , a zbroj duljina okomitih stranica bit će 22x . Dakle, zbroj duljina vodoravnih stranica bit će 221622 xx , a duljina jedne vodoravne stranice bit će 2811 xx . Površina srebrnog pravokutnika bit će 23443222 118811)811( xxxxxxxxx . I tako, 2342342 148)118(3)( xxxxxxxxf .
)76(428244)( 223 xxxxxxxf . Jednakost 0)76(4 2 xxx vrijedi onda kada je 0x , kao i onda kada je
61
0762 xx , 1 & 72
862
6462
28366
x .
U tekstu zadatka piše da je domena funkcije )(xf interval 89 ,0 . Brojevi 0 i 7 ne leže u
domeni pa nas jedino zanima što se s funkcijom )(xf događa za 1x .
284812)( 2 xxxf , 032284812)1( f . Funkcija )(xf poprima ekstremnu vrijednost za 1x . Radi se o maksimalnoj vrijednosti.
Niti za jedan x iz intervala 89 ,0 , funkcija )(xf ne poprima tako veliku vrijednost kao za
1x . Zadatak 61. Jedan metar zlatne sajle košta 6 kuna. Jedan metar srebrne sajle košta 3 kune. Petra je imala 120 kuna. Petra je u intervalu 7 ,0 izabrala broj x i zatim je kupila x metara zlatne sajle. Osim toga, Petra je 2x kuna dala prosjaku. (Riječima: Petra je prosjaku dala iks na drugu kuna.) Novce, koje nije potrošila niti na zlatnu sajlu niti na prosjaka, Petra je potrošila na srebrnu sajlu. Kada se vratila kući, Petra je napravila pravokutnik kojemu je jedna stranica od zlatne sajle, a ostale tri stranice su od srebrne sajle. Neka je )(xf oznaka za površinu toga pravokutnika. Nađite x za kojega funkcija )(xf poprima maksimalnu vrijednost. Rješenje: Petra je za zlatnu sajlu dala x6 kuna, a prosjaku je dala 2x kuna. Dakle, za srebrnu sajlu joj je ostalo 26120 xx kuna. Za te novce, Petra je dobila
3240)6120(
31 22 xxxx metara srebrne sajle.
Petrin pravokutnik ima jednu zlatnu stranicu dugu x metara i jednu srebrnu stranicu dugu x
metara. Zbroj duljina ostalih dviju srebrnih stranica je 3
3403
24022 xxxxx
metara. Svaka od tih dviju stranica je duga 62
3203
34021 22 xxxx
metara. I tako,
površina pravokutnika je 62
32062
3203
22 xxxxxx
kvadratnih metara. Drugim
riječima,
xxxxxxxf 2023
662320)( 2
332 .
62
Odatle slijedi da je 2032120
26
63)( 22 xxxxxf .
Jednakost 020321 2 xx vrijedi onda kada je
04062 xx , 4 & 1028 &