Baza wiedzy

Zbiór informacji z matematyki oraz fizyki przygotowany przez Szkołę Maturzystów

Największa i najmniejsza wartość funkcji w przedziale

Wiemy na mocy twierdzenia Weierstrassa, że funkcja ciągła w przedziale domkniętym osiąga w nim najmniejszą i największą wartość. Na podstawie wcześniejszych rozważań, dotyczących m.in. ekstremów lokalnych funkcji jesteśmy w stanie sformułować algorytm, umożliwiający wyliczenie tych skrajnych wartości.

Wniosek I:
Jeśli chcemy wyznaczyć największą i najmniejszą wartość funkcji w przedziale domkniętym , musimy:
I.    Wyznaczyć punkty krytyczne funkcji f w przedziale otwartym (a, b).
II.    Obliczyć wartość funkcji f w punktach krytycznych i na końcach przedziału .
III.    Określić najmniejszą i największą spośród obliczonych wcześniej wartości.

Wniosek II: Jeśli chcemy sprawdzić czy istnieje największa i najmniejsza wartość funkcji ciągłej f w przedziale otwartym (a, b), musimy:
I.    Wyznaczyć punkty krytyczne funkcji f w przedziale otwartym (a, b).
II.    Obliczyć wartość funkcji f w punktach krytycznych i granice funkcji na końcach przedziału:
 oraz
III.    Określić czy istnieje wartość największa i najmniejsza funkcji w przedziale (a, b).

 
Przykład 1
Wyznacz najmniejszą i największą wartość funkcji f w przedziale:
a)    
b)    


Ad. a)
   W przedziale  funkcja f jest ciągła.
I.    Wyznaczamy punkty krytyczne funkcji f, przyrównując pochodną do zera:




II.    Obliczamy wartość funkcji f w punktach krytycznych i na końcach przedziału :

III.    Określamy najmniejszą i największą spośród obliczonych wartości w przedziale:
 – największa wartość funkcji f w przedziale
 – najmniejsza wartość funkcji f w przedziale



Ad. b)
   W przedziale  funkcja f jest ciągła.
I.    Wyznaczamy punkty krytyczne funkcji f, przyrównując pochodną do zera:
x:    




  x

x:     



  x

II.    Obliczamy wartość funkcji f w punktach krytycznych i na końcach przedziału :




III.    Określamy najmniejszą i największą spośród obliczonych wartości w przedziale:
 – najmniejsza wartość funkcji f w przedziale
 – największa wartość funkcji f w przedziale


Przykład 2
Ustal, czy istnieje najmniejsza i największa wartość funkcji f(x) jeśli . Podaj jej zbiór wartości.


W przedziale
 funkcja f jest ciągła.
I.    Wyznaczamy punkty krytyczne funkcji f, przyrównując pochodną do zera:




  x

II.    Obliczamy wartość funkcji f w punktach krytycznych i granice funkcji na końcach przedziału :





III.    Określamy czy istnieje wartość największa i najmniejsza w przedziale (porównujemy ekstrema z wartościami granicznymi):                               i                                               

                 i                             


Wniosek: Liczba  jest największą wartością funkcji f w podanym przedziale, natomiast nie istnieje jej najmniejsza wartość, gdyż znajduje się ona na krańcu przedziału otwartego. Zbiór wartości to .


Zadania do zrobienia



1. Wyznacz największą  i najmniejszą  wartość funkcji  w podanym przedziale:

a)

b)

Odp. a)

         b)


 2. Wyznacz wartości w przedziale (o ile istnieją) funkcji : największą ) i najmniejszą  w podanym zbiorze.

a)  , 

b) ,  .

Odp. a)

          b)


 

3. Wyznacz zbiór wartości funkcji :

a) ,        x

b)

Odp. a)

         b)