Andengradspolynomier - Gymnasienoter

Relaterede dokumenter
qwertyuiopåasdfghjklæøzxcvbnmqw ertyuiopåasdfghjklæøzxcvbnmqwert yuiopåasdfghjklæøzxcvbnmqwertyui opåasdfghjklæøzxcvbnmqwertyuiopå

qwertyuiopåasdfghjklæøzxcvbnmqw ertyuiopåasdfghjklæøzxcvbnmqwert yuiopåasdfghjklæøzxcvbnmqwertyui Polynomier opåasdfghjklæøzxcvbnmqwertyuiopå

Funktioner. 3. del Karsten Juul

i x-aksens retning, så fås ). Forskriften for g fås altså ved i forskriften for f at udskifte alle forekomster af x med x x 0

MATEMATIK A-NIVEAU. Kapitel 1

gudmandsen.net 1 Parablen 1.1 Grundlæggende forhold y = ax 2 bx c eksempelvis: y = 2x 2 2x 4 y = a x 2 b x 1 c x 0 da x 1 = x og x 0 = 1

Løsninger til eksamensopgaver på B-niveau maj 2016: Delprøven UDEN hjælpemidler 4 4

Besvarelser til Lineær Algebra og Calculus Globale Forretningssystemer Eksamen - 6. Juni 2016

Bedste rette linje ved mindste kvadraters metode

Diskriminantformlen. Frank Nasser. 11. juli 2011

Der er facit på side 7 i dokumentet. Til opgaver mærket med # er der vink eller kommentarer på side 6.

D = 0. Hvis rører parablen x- aksen i et enkelt punkt, dvs. den tilhørende andengradsligning

Besvarelser til Calculus og Lineær Algebra Globale Forretningssystemer Eksamen - 8. Juni 2015

Løsninger til eksamensopgaver på A-niveau 2017

Supplerende opgaver til HTX Matematik 1 Nyt Teknisk Forlag. Opgaverne må frit benyttes i undervisningen. IX Funktioner Side 1

ADGANGSKURSUS AALBORG UNIVERSITET. Formelsamling. Brush-up Flex

Polynomier et introforløb til TII

Besvarelser til Calculus Ordinær Eksamen - 3. Januar 2017

gudmandsen.net 1 Parablen C-niveau y = ax 2 bx c eksempelvis: y = 2x 2 2x 4

Projekt 8.1 Andengradspolynomier og andengradsligningen

Besvarelser til Calculus Ordinær Eksamen - 5. Januar 2018

Andengradspolynomier

Andengradsligninger. Frank Nasser. 11. juli 2011

Projekt 3.1 Fjerdegradspolynomiets symmetri

Andengradsligninger. Frank Nasser. 12. april 2011

Løsningsvejledning til eksamenssæt fra januar 2008 udarbejdet af René Aagaard Larsen i Maple

MATEMATIK NOTAT 2. GRADSLIGNINGEN AF: CAND. POLYT. MICHEL MANDIX

Besvarelser til Calculus Ordinær Eksamen Januar 2019

Asymptoter. for standardforsøgene i matematik i gymnasiet Karsten Juul

Besvarelser til Calculus og Lineær Algebra Globale Forretningssystemer Eksamen - 3. Juni 2014

Oversigt over undervisningen i matematik - 1x 04/05

Tilsvarende har vbi i kapitel 3 set, at grafen for tredjegradspolynomiet

Værktøjskasse til analytisk Geometri

Matematik B1. Mike Auerbach. c h A H

Besvarelser til Calculus Ordinær Eksamen Juni 2018

Værktøjskasse til analytisk Geometri

Undersøge funktion ved hjælp af graf. For hf-mat-c.

Det grafiske billede af en andengradsfunktion er altid en parabel. En parabels skæring med x-aksen kaldes nulpunkter eller rødder.

1 Ligninger. 2 Ligninger. 3 Polynomier. 4 Polynomier. 7 Vækstmodeller

Funktioner. 1. del Karsten Juul

Løsningsvejledning til eksamenssæt fra juni 2008 udarbejdet af René Aagaard Larsen i Maple

Besvarelser til Calculus Ordinær eksamen - Efterår - 8. Januar 2016

Undervisningsbeskrivelse

Noter om polynomier, Kirsten Rosenkilde, Marts Polynomier

Løsninger til eksamensopgaver på A-niveau 2016

Projekt 3.4 Fjerdegradspolynomiets symmetri

Analytisk geometri. Et simpelt eksempel på dette er en ret linje. Som bekendt kan en ret linje skrives på formen

Polynomier. Ikast Ib Michelsen

Matematik A. Studentereksamen. Fredag den 6. december 2013 kl stx133-mat/a

20 = 2x + 2y. V (x, y) = 5xy. V (x) = 50x 5x 2.

Besvarelser til Calculus Ordinær Eksamen Juni 2019

Kompendium i faget. Matematik. Tømrerafdelingen. 2. Hovedforløb. Y = ax 2 + bx + c. (x,y) Svendborg Erhvervsskole Tømrerafdelingen Niels Mark Aagaard

Løsningsforslag MatB December 2013

Løsningsforslag Mat B August 2012

Matematik B-niveau 31. maj 2016 Delprøve 1

Besvarelser til Calculus Ordinær eksamen - Forår - 6. Juni 2016

Løsninger til eksamensopgaver på B-niveau 2017

Lokalt ekstremum DiploMat 01905

Løsningsforslag MatB Juni 2013

Algebra - Teori og problemløsning

Løsninger til eksamensopgaver på A-niveau 2019 ( ) ( )

Notesæt - Eksempler på polær integration

Mundtlige spørgsmål til 2v + 2b. mat B, sommer Nakskov Gymnasium & Hf.

MATEMATIK A-NIVEAU. Anders Jørgensen & Mark Kddafi. Vejledende eksempler på eksamensopgaver og eksamensopgaver i matematik, 2012

Andengradsligninger i to og tre variable

Projekt 3.5 faktorisering af polynomier

VUC Vestsjælland Syd, Slagelse Nr. 1 Institution: Projekt Trigonometri

Differential- regning

Differentialregning. Ib Michelsen

Elementær Matematik. Trigonometriske Funktioner

BETA-VERSION. Systime A/S

Grafmanipulation. Frank Nasser. 14. april 2011

Polynomier. Indhold. Georg Mohr-Konkurrencen. 1 Polynomier 2. 2 Polynomiumsdivision 4. 3 Algebraens fundamentalsætning og rødder 6

Eksamensspørgsma l Mat B

Undervisningsbeskrivelse

Analyse 1. Mads Friis Anders Friis Anne Ryelund. 25. maj 2018

Undervisningsbeskrivelse

Formålet med dette forsøg er at lave en karakteristik af et 4,5 V batteri og undersøge dets effektforhold.

Polynomier. Frank Villa. 26. marts 2012

Ting man gør med Vektorfunktioner

Polynomiumsbrøker og asymptoter

Kalkulus 1 - Opgaver. Anne Ryelund, Anders Friis og Mads Friis. 20. januar 2015

Start-mat. for stx og hf Karsten Juul

Grafregnerkravet på hf matematik tilvalg

[FUNKTIONER] Hvornår kan vi kalde en sammenhæng en funktion, og hvilke egenskaber har disse i givet fald. Vers. 2.0

Oversigt over undervisningen i matematik 2y 07/08

A U E R B A C H. c h A H

MATEMATIK A-NIVEAU 2g

Besvarelser til Calculus Ordinær Eksamen Juni 2017

Kapitel 8. Hvad er matematik? 1 ISBN Øvelse 8.2

Funktionsundersøgelse. Rasmus Sylvester Bryder

Komplekse tal og algebraens fundamentalsætning.

Ang. skriftlig matematik B på hf

Oversigt. funktioner og koordinatsystemer

Chapter 3. Modulpakke 3: Egenværdier. 3.1 Indledning

Undervisningsbeskrivelse

Vektorfunktioner. (Parameterkurver) x-klasserne Gammel Hellerup Gymnasium

Polynomium Et polynomium. Nulpolynomiet Nulpolynomiet er funktionen der er konstant nul, dvs. P(x) = 0, og dets grad sættes per definition til.

M A T E M A T I K B 1

Eulers equidimensionale differentialligning

Transkript:

- Gymnasienoter http://findinge.com/ Tag forbehold for eventuelle fejl/typos.

Indhold Forord 3 Toppunktsformlen - Bevismetode 1 4 Toppunktsformlen - Bevismetode 6 Andengradspolynomiets symmetri 7 Rodfaktorisering 9 Rødder i andengradspolynomiet 11

Forord Disse noter er udelukkende til gymnasielle beviser, hvorfor begreber antages for kendte. I disse notater beskæftiger vi os udelukkende med de reelle tal, R, hvorfor dette ikke speciceres i sætningerne. INDHOLD 3

Toppunktsformlen - Bevismetode 1 Sætning 1.1: Toppunktsformlen For et andengradspolynomium y x + by + c, a 0, er toppunktet T givet ved T = b a, D, hvor D er diskriminanten. Bevis Nedenfor ses en grask opstilling af beviset. Figur 1.1: Parallelforskydning af parabel. Betragt først andengradspolynomiet givet ved forskriften fx x. 1 Denne funktion har toppunkt i 0, 0, da værdier, der ikke er nul - både negative og positive, vil resultere i en større funktionsværdi for et positivt a samt en mindre funktionsværdi for et negativt a. Vi parallelforskyder nu f ved at ytte toppunktet en længde p ad x-aksen. Parallel- 1 Dette er den røde graf i Figur 1.1 - ganske vist for positivt a, men beviset er generelt. INDHOLD 4

forskydningen er funktionen g givet ved Af dette følger gx x p. gp + k p + k p k = fk. Dette betyder, at hvis vi bevæger os en længde k væk fra p, 0 i g, så er det præcis den samme værdi, som hvis vi bevæger os en længde k væk fra 0 i f. Dermed har g og f samme form - de bender sig blot to forskellige steder i koordinatsystemet, hvorfor toppunktet for g dermed ndes i punktet p, 0. Vi kan yderligere omskrive g og få: gx x p x apx + ap. Vi kan parallelforskyde g ud ad y aksen ved blot at lægge en konstant q til, hvorfor punktet p, q bliver toppunktet. Denne parallelforskydning benævnes h og er givet ved: hx = gx + q x apx + ap + q 1.1 Nu har vi et udtryk for parabler, hvis toppunkt er kendt. Vi bemærker, hvordan hvert led i 1.1 kan relateres til standardformen for andengradspolynomiet, y = ax + bx + c, og opstiller udtrykkende: b = ap, c p + q. Vi vil nu nde udtryk for p og q. Vi nder p i første udtryk: b = ap p = b a. Det vil sige, at x-koordinatet for toppunktet i en andengradsligning kan ndes ved b/a. Vi har nu et udtryk for p, hvorfor vi blot kan isolere q i c p + q og erstatte p med det fundne udtryk: c p + q q = c ap = c a b a = c a b = c b = c b c b = = b c = D, hvor D = b c er diskriminanten. Vi har nu bevist sætningen, da p, q = b/a, D/ er toppunktet. INDHOLD 5

Toppunktsformlen - Bevismetode Sætning 1.: Toppunktsformlen For et andengradspolynomium y x + by + c, a 0, er toppunktet T givet ved T = b a, D, hvor D er diskriminanten. Bevis Vi betragter andengradspolynomiet fx x +bx+c. Denne dierentieres i forhold til x: f x x + b. Sættes dette lig 0 betragtes lokale ekstremumspunkter, dvs. toppunktet for andengradspolynomiet. Vi kan altså blot isolere x i f x = 0 for at nde x-koordinatet for toppunktet: ax 0 + b = 0 ax 0 = b x 0 = b a. Dette kan nu indsættes i f: fx 0 x 0 + bx 0 + c b + b b a a b b a + c = b b + c = b b + c = b + c = b c = D + c Toppunktet har altså koordinaterne: T = b a, D. INDHOLD 6

Andengradspolynomiets symmetri Sætning 1.3: Symmetrien af andengradspolynomiet Ethvert andengradspolynomium kan spejles i den lodrette linje, der går gennem toppunktet. Bevis Vi har af toppunktsformlen, at T = b a, D for et andengradspolynomium, fx x + bx + c, hvor D = b c er diskriminanten. Sætningen siger, at hvis T x er toppunktets x-koordinat, så vil ft x k = ft x + k uanset valget af k. Dette er, hvad vi skal vise, hvilket vi bruger toppunktsformlen til. Vi betragter først, hvor vi har lagt k til f b a + k b a + k + b b a + k + c b a + k + b a k b a bk + c b + k + bk b a a bk + c b + ak + a bk a b a bk + c = b + ak + bk b a bk + c = b + ak b + c Bemærk, at vi har brugt kvadratsætningerne, samt at a b = a b. Vi kunne have lavet ere omskrivninger og opnå, at f b a + k k D, men dette er unødvendigt, da vi blot skulle vise ligheden ft x k = ft x + k. Vi betragter nu ft x k og får: Bemærk, man kan udføre beviset kort med ±, men for uindviede kan dette virke besværligt og uoverskueligt! INDHOLD 7

f b a k b a k + b b b a + k + b a k b + k bk a a k + c b b a + bk + c b + ak a bk a b a + bk + c = b + ak bk b a + bk + c = b + ak b + c a b k + c Dette er altså præcis det samme, som vi k i udregningerne for ft x + k, hvormed ft x k = ft x + k. INDHOLD 8

Rodfaktorisering Sætning 1.4: Rodfaktorisering Lad fx x + bx + c have rødderne r 1 og r. Da kan f skrives som fx x r 1 x r. Ydermere, hvis f kun har én rod, kan forskriften rodfaktoriseres ved fx x r 1. Bevis Dette er et konstruktivt bevis og kan gøres meget kortere med modstrid. Vi betragter først et andengradspolynomium med to rødder, men erstattes alle r med r 1 i nedenstående bevis bliver tilfældet for en enkelt rod også vist. Dette bliver klart, da én rod vil medføre, at toppunktet er roden. Figur 1.: Andengradspolynomium samt resultater. Figur 1. viser, hvad vi allerede ved, nemlig at punkterne r 1, 0 og r, 0 er rødderne. Sætning 1.3 sikrer os symmetri ved andengradspolynomiet, hvorfor vi ved, at T x = r 1 + r er x-koordinaet for toppunktet, da dette må ligge lige i mellem rødderne. Ydermere giver toppunktsformlen: T x = b a. Disse to udtryk kan nu sættes lig med hinanden, da T x er lig med dem begge, hvori INDHOLD 9

et udtryk for b ndes: b a = r 1 + r b = ar 1 + r. Da r 1 og r er rødder og dermed har fr 1 = fr = 0, vil følgende andengradsligning kunne opstilles: fr 1 r 1 + br 1 + c = 0. Heri kan c så isoleres, hvilket giver: c = ar 1 br 1. Værdien, der blev fundet for b tidligere, kan nu indsættes i stedet for b, hvilket giver et udtryk, der kan reduceres: c = ar 1 ar 1 r 1 + r = ar 1 + ar 1 r 1 + r = ar 1 + ar 1 + ar 1 r r 1 r Vi betragter igen forskriften for f: fx x + bx + c. Denne kan omskrives ved at indsætte de fundne udtryk for b og c: fx x + bx + c x ar 1 + r x + ar 1 r. Hernæst sættes a uden for parentes, hvorefter det indvendige kan faktoriseres ved brug af en kvadratsætning. Dette giver os: fx x ar 1 + r x + ar 1 r x xr 1 + r + r 1 r x r 1 x r Det er altså nu bevist, at fx x + bx + c også kan skrives som fx = ax r 1 x r. INDHOLD 10

Rødder i andengradspolynomiet I starten af gymnasiet får man ofte præsenteret et bevis for, hvor rødderne ndes i et andengradspolynomium. Dette bevis lægger nogle værdier til og trækker andre fra på begge sider i polynomiet, og mange bliver lettere forvirret over dette på trods af, at metoden blot sigter efter at anvende en kvadratsætning. Jeg vil dog tage et alternativt bevis op her, som anvender symmetrien fra Sætning 1.3. Sætning 1.5: Rødder i andengradspolynomiet Lad f være givet ved fx x + bx + c, a 0 samt D = b c være diskriminanten. Da ndes der tre muligheder: D > 0 : Der ndes rødder givet ved x = ± b± D a. D = 0 : Der ndes 1 rod givet ved x = b a. D < 0 : Der ndes ingen reelle rødder. Bevis Vi ved, at andengradspolynomiet er symmetrisk omkring toppunktet, hvorfor vi kan nde den konstant k som kan lægges til og trækkes fra toppunktet for at opnå en rod. Vi betragter: f b a ± k = 0. Her er k ukendt og b er blot x-koordinatet for toppunktet. Vi har altså en ligning a at betragte. Vi får ved brug af en kvadratsætning: f b a ± k b a ± k + b b + k ± b + k bk a b b a a ± k k + c b a ± bk + c b a ± bk + c = b + ak bk b a ± bk + c = b + ak b a + c k + b b + c k + b c k D = 0 INDHOLD 11

Vi betragter nu blot ak D/ = 0, hvori vi nder et udtryk for k: ak D = 0 ak = D k = D. Hvis D er negativ, ndes der ingen reel løsning til k, da k og a ikke kan være negative. Hvis D 0 kan vi løse for k: D D k = D k = ± = ± = ± D a. Bemærk, at vi betragtede f b a ± k, hvor k altså er afvigelsen fra toppunktets x-koordinat. Det vil sige, at roden ndes i k plus toppunktets x-koordinat: Vi har nu bevist sætningen. x = T x + k = b a ± D a = b ± D. a INDHOLD 1