4. Funktiot ja kuvaajat

Samankaltaiset tiedostot
Fx-CP400 -laskimella voit ratkaista yhtälöitä ja yhtälöryhmiä eri tavoin.

Mukavia kokeiluja ClassPad 330 -laskimella

Laskuissa mukana ClassPad II fx-cp400 toisen asteen opintoihin

9. Vektorit. 9.1 Skalaarit ja vektorit. 9.2 Vektorit tasossa

12. Differentiaaliyhtälöt

a) Mikä on integraalifunktio ja miten derivaatta liittyy siihen? Anna esimerkki = 16 3 =

Kertaus. Integraalifunktio ja integrointi. 2( x 1) 1 2x. 3( x 1) 1 (3x 1) KERTAUSTEHTÄVIÄ. K1. a)

Tekijä Pitkä matematiikka a) Ratkaistaan nimittäjien nollakohdat. ja x = 0. x 1= Funktion f määrittelyehto on x 1 ja x 0.

Preliminäärikoe Tehtävät A-osio Pitkä matematiikka kevät 2016 Sivu 1 / 4

Hannu Mäkiö. kertolasku * jakolasku / potenssiin korotus ^ Syöte Geogebran vastaus

ja sitten. Kosketuskynä on upotettuna laskimen päädyssä ja ponnahtaa esiin, kun sitä hieman painetaan sisäänpäin.

Pyramidi 10 Integraalilaskenta harjoituskokeiden ratkaisut sivu 298 Päivitetty

MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

Lisätehtäviä. Rationaalifunktio. x 2. a b ab. 6u x x x. kx x

1. a) b) Nollakohdat: 20 = c) a b a b = + ( a b)( a + b) Derivaatan kuvaajan numero. 1 f x x x g x x x x. 3. a)

Anna jokaisen kohdan vastaus kolmen merkitsevän numeron tarkkuudella muodossa

Tekijä Pitkä matematiikka

y=-3x+2 y=2x-3 y=3x+2 x = = 6

Preliminäärikoe Tehtävät A-osio Pitkä matematiikka kevät 2016 Sivu 1 / 4

x = π 3 + nπ, x + 1 f (x) = 2x (x + 1) x2 1 (x + 1) 2 = 2x2 + 2x x 2 = x2 + 2x f ( 3) = ( 3)2 + 2 ( 3) ( 3) = = 21 tosi

MAA7 Kurssikoe Jussi Tyni Tee B-osion konseptiin pisteytysruudukko! Kaikkiin tehtäviin välivaiheet näkyviin! Laske huolellisesti!

l 1 2l + 1, c) 100 l=0

Derivaatan sovellukset (ääriarvotehtävät ym.)

MATEMATIIKAN PERUSKURSSI I Harjoitustehtäviä syksy Millä reaaliluvun x arvoilla. 3 4 x 2,

MAA10 HARJOITUSTEN RATKAISUJA

massa vesi sokeri muu aine tuore luumu b 0,73 b 0,08 b = 0,28 a y kuivattu luumu a x 0,28 a y 0,08 = 0,28 0,08 = 3,5

Matematiikan tukikurssi

2 Pistejoukko koordinaatistossa

cos x cos 2x dx a) symbolisesti, b) numeerisesti. Piirrä integroitavan funktion kuvaaja. Mikä itse asiassa on integraalin arvo?

Juuri 7 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty c) sin 50 = sin ( ) = sin 130 = 0,77

Diplomi-insinööri- ja arkkitehtikoulutuksen yhteisvalinta 2017 Insinöörivalinnan matematiikan koe , Ratkaisut (Sarja A)

Matematiikan tukikurssi

Kaikkiin tehtäviin ratkaisujen välivaiheet näkyviin! Lue tehtävänannot huolellisesti. Tee pisteytysruudukko B-osion konseptin yläreunaan!

Yhtälön oikealla puolella on säteen neliö, joten r. = 5 eli r = ± 5. Koska säde on positiivinen, niin r = 5.

PRELIMINÄÄRIKOE PITKÄ MATEMATIIKKA

l 1 2l + 1, c) 100 l=0 AB 3AC ja AB AC sekä vektoreiden AB ja

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 2. viikolle /

Vastaus: 10. Kertausharjoituksia. 1. Lukujonot lim = lim n + = = n n. Vastaus: suppenee raja-arvona Vastaus:

Vektoriarvoiset funktiot Vektoriarvoisen funktion jatkuvuus ja derivoituvuus

MAB3 - Harjoitustehtävien ratkaisut:

Preliminäärikoe Tehtävät Pitkä matematiikka / 3

A-osio. Ilman laskinta. MAOL-taulukkokirja saa olla käytössä. Maksimissaan yksi tunti aikaa. Laske kaikki tehtävät:

Kertaus. x x x. K1. a) b) x 5 x 6 = x 5 6 = x 1 = 1 x, x 0. K2. a) a a a a, a > 0

Matematiikan peruskurssi 2

11 MATEMAATTINEN ANALYYSI

Funktio 1. a) Mikä on funktion f (x) = x lähtöjoukko eli määrittelyjoukko, kun 0 x 5?

MAB3 - Harjoitustehtävien ratkaisut:

b) Määritä/Laske (ei tarvitse tehdä määritelmän kautta). (2p)

Käy vastaamassa kyselyyn kurssin pedanet-sivulla (TÄRKEÄ ensi vuotta ajatellen) Kurssin suorittaminen ja arviointi: vähintään 50 tehtävää tehtynä

4. Kertausosa. 1. a) 12

1 2 x2 + 1 dx. (2p) x + 2dx. Kummankin integraalin laskeminen oikein (vastaukset 12 ja 20 ) antaa erikseen (2p) (integraalifunktiot

Matematiikan peruskurssi 2

A-osa. Ratkaise kaikki tämän osan tehtävät. Tehtävät arvostellaan pistein 0-6. Taulukkokirjaa saa käyttää apuna, laskinta ei.

Juuri 6 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty Vastaus: Määrittelyehto on x 1 ja nollakohta x = 1.

c) Määritä paraabelin yhtälö, kun tiedetään, että sen huippu on y-akselilla korkeudella 6 ja sen nollakohdat ovat x-akselin kohdissa x=-2 ja x=2.

Muista tutkia ihan aluksi määrittelyjoukot, kun törmäät seuraaviin funktioihin:

Maksimit ja minimit 1/5 Sisältö ESITIEDOT: reaalifunktiot, derivaatta

Äänekosken lukio Mab4 Matemaattinen analyysi S2016

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 1

Casion fx-cg20 ylioppilaskirjoituksissa apuna

läheisyydessä. Piirrä funktio f ja nämä approksimaatiot samaan kuvaan. Näyttääkö järkeenkäyvältä?

MAA2.3 Koontitehtävät 2/2, ratkaisut

Differentiaali- ja integraalilaskenta 1 Ratkaisut 5. viikolle /

MATEMATIIKAN KOE, PITKÄ OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

4 Yleinen potenssifunktio ja polynomifunktio

Matematiikan taito 9, RATKAISUT. , jolloin. . Vast. ]0,2] arvot.

1.1. YHDISTETTY FUNKTIO

3 TOISEN ASTEEN POLYNOMIFUNKTIO

Matemaattisen analyysin tukikurssi

Helsingin, Itä-Suomen, Jyväskylän, Oulun, Tampereen ja Turun yliopisto Matematiikan valintakoe klo Ratkaisut ja pisteytysohjeet

Pyramidi 9 Trigonometriset funktiot ja lukujonot HK1-1. Dsin3 x. 3cos3x. Dsinx. u( x) sinx ja u ( x) cosx. Dsin. Dsin

4 Polynomifunktion kulku

KERTAUSHARJOITUKSIA. 1. Rationaalifunktio a) ( ) 2 ( ) Vastaus: a) = = 267. a) a b) a. Vastaus: a) a a a a 268.

derivaatta pisteessä (YOS11) a) Näytä, että a n+1 > a n, kun n = 1, 2, 3,.

x 7 3 4x x 7 4x 3 ( 7 4)x 3 : ( 7 4), 7 4 1,35 < ln x + 1 = ln ln u 2 3u 4 = 0 (u 4)(u + 1) = 0 ei ratkaisua

MATEMATIIKKA 3 VIIKKOTUNTIA

MATEMATIIKAN KOE, LYHYT OPPIMÄÄRÄ HYVÄN VASTAUKSEN PIIRTEITÄ

Kertaus. x x x. K1. a) b) x 5 x 6 = x 5 6 = x 1 = 1 x, x 0. K2. a) a a a a, a > 0

A Lausekkeen 1,1 3 arvo on 1,13 3,3 1,331 B Tilavuus 0,5 m 3 on sama kuin 50 l 500 l l C Luvuista 2 3, 6 7

Differentiaali- ja integraalilaskenta 3 Mallit laskuharjoitukseen 3 /

Vanhoja koetehtäviä. Analyyttinen geometria 2016

Pinta-alojen ja tilavuuksien laskeminen 1/6 Sisältö ESITIEDOT: määrätty integraali

MATEMATIIKAN KOE PITKÄ OPPIMÄÄRÄ Merkitään f(x) =x 3 x. Laske a) f( 2), b) f (3) ja c) YLIOPPILASTUTKINTO- LAUTAKUNTA

Muutoksen arviointi differentiaalin avulla

Integrointi ja sovellukset

, c) x = 0 tai x = 2. = x 3. 9 = 2 3, = eli kun x = 5 tai x = 1. Näistä

MS-A0207 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (Chem) Tentti ja välikokeiden uusinta

määrittelyjoukko. 8 piirretään tangentti pisteeseen, jossa käyrä leikkaa y-akselin. Määritä tangentin yhtälö.

ClassPad 330 plus ylioppilaskirjoituksissa apuna

MATEMATIIKKA 5 VIIKKOTUNTIA

Matematiikan tukikurssi

Ratkaisuja, Tehtävät

Preliminäärikoe Pitkä Matematiikka

Matematiikan tukikurssi

Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 (CHEM) MS-A0207 Hakula/Vuojamo Kurssitentti, 12.2, 2018, arvosteluperusteet

Matematiikan perusteet taloustieteilij oille I

Transkriptio:

4. Funktiot ja kuvaajat 4.1 Funktioiden syöttäminen ja kuvaajien piirtäminen Syötä funktio f, joka määritellään Valitse päävalikosta Graph & Table. 3 f( x) x x x ja piirrä sen kuvaaja. Näkymä. Syötä funktion lauseke. Piirrä piirtopainikkeesta. Kuvaaja ei välttämättä näytä tällaiselta. Voi olla, ettei kuvaaja näy kokonaisuudessaan. Tämä tarkoittaa sitä, että näyttöikkunaa zoomausta on säädettävä. 35 Sivu

Valitse View Window. Voit valita esimerkiksi Tämäkin näyttää View seuraavan asetuksen: Window -valinnan. Grafiikkatilassa voit valita esimerkiksi komennot Grid On ja Labels off tai muita komentoja tarpeen mukaan. Voit myös valita värin. Kokeile Zoom-komentoa. 36 Sivu

Tässä on valittu Zoom, Box lähentämistä varten. Harjoittele suurentamista ja pienentämistä. Voit palata alkuperäiseen kuvaan valitsemalla Zoom -> Original. Piirrä samaan koordinaatistoon kuvaajat f ja g, jotka määritellään ja g( x) x x. Valitse päävalikosta Graph & Table. Syötä funktiolauseke y. Tässä näemme kuinka helppoa on erottaa kuvaajat toisistaan käyttämällä eri värejä. Voit muuttaa värejä ja viivan vahvuuksia funktiolausekkeen oikealla puolella sijaitsevien värivalintojen avulla. 37 Sivu

Resize-komennolla voit suu- Valitse Analysis ja Trace. Voit käyttää ylös/alasrentaa ikkunan koko näyttöön. nuolipainikkeita kuvaajan vaihtamiseen. Vasen/oikea-nuolipainikkeella voit siirtää kohdistinta. Voit saada selville valitulle käyrälle kuuluvan pisteen x- ja y-koordinaattien arvot. Numeronäppäimen painaminen siirtää kohdistimen 38 Sivu

4. Taulukot Jos haluat piirtää kuvaajan käsin, on käytettävä taulukkoa, joka näyttää x- ja y-koordinaattien yhteenkuuluvat arvot. Laskinta voi käyttää tällaisen taulukon luomiseen. Luo taulukko x- ja y-koordinaattien arvoille lausekkeessa 3 y x x x. Valitse Graph & Table. Syötä funktiolauseke Valitse taulukkopainike. Kuvaaja ei välttämättä näytä tällaiselta. Tämä riippuu siitä, millainen Table Input -tila on valittuna laskimessa. Paina painiketta Table Input. Valitse Start, End ja Step. Valitse Derivative/Slope Off. 39 Sivu

Taulukko näyttää nyt tällaiselta. Paina Draw-painiketta. Tulos View Window. Muuta Table Input -valintaa. Tulos Paina Draw-painiketta. 40 Sivu

4.3 Kuvaajan pisteet, nollakohta, maksimi- ja minimipisteet Syötä funktio f, joka määritellään 3 f( x) x x x ja piirrä sen kuvaaja. b) Määritä f (,5) c) Määritä x kun f( x ) 1 d) Määritä kuvaajan mahdolliset nollakohdat. d) Määritä kuvaajan mahdolliset maksimi- ja minimipisteet. a) Katso kappale 4.1 ja jatka kuvaajan kanssa työskentelyä seuraavassa näytössä. Käytä oikealla näkyviä asetuksia koordinaatistolle. 41 Sivu

b) Valitse Analysis, G-Solve. x-cal/y-cal. Valitse y-cal. Syötä x:n arvo. Näkymä. Vastaus: f (,5),65 Kommentti: Voit määrittää kuvaajan ja y-akselin leikkauspisteen y-cal -toiminnon avulla. Sen sijaan, että antaisimme arvon x 0, voimme käyttää myös y-intercept -toimintoa. Leikkauspiste y-akselilla on (0,). 4 Sivu

c) Analysis, G-Solve ja x-cal. Syötä y-arvo. Paina OK. Tässä ikkunan kokoa on jo muutettu, View Window. Vastaus: kun d) Analysis, G-Solve ja Root. Muut nollakohdat löytyvät painamalla oikeaa nuolipainiketta. Vastaus: Kuvaajan nollakohdat ovat (-1,0), (1,0) ja (,0). Kommentti: 3 Voimme ratkaista yhtälön x x x 0 graafisesti määrittämällä kuvaajan f nollakohdat. Voit lukea lisää yhtälöjen graafisesta ratkaisusta kappaleesta 4.5. 43 Sivu

e) Analysis, G-Solve ja Max. Analysis, G-Solve ja Min. Kuvaajan maksimikohta on ( 0,15,,113) ja minimikohta (1,549,0,631). Huomaa! Jos kuvaajalla on useampia maksimi- ja minimikohtia, voit näyttää niiden koordinaatit painamalla oikeaa nuolipainiketta. Tarkista: Tämä tehdään näin: f ( x ) 0, kun tai. 44 Sivu

4.4 Kuvaajien leikkauspisteet Syötä funktio f, joka määritellään 3 f( x) x x x ja piirrä sen kuvaaja. Piirrä g:n kuvaaja, joka määritellään g( x) x x samaan koordinaatistoon. Määritä näiden kahden kuvaajan mahdolliset leikkauspisteet. Analysis, G-Solve ja Intersection. Näytä seuraava leikkauspiste painamalla oikeaa nuolinäppäintä. Vastaus: Kuvaajien leikkauspisteet ovat (-1,103; -0,671) ja (0,854; 0,311). Kommentti: 3 Muista tarkistaa graafinen vastaus ratkaisemalla yhtälö x x x x x algebrallisesti. On olemassa myös kolmas leikkauspiste. G-Solve valikon komennot rajataan automaattisesti näkyvän koordinaatiston alueelle. 45 Sivu

On siis olemassa kolmaskin leikkauspiste niiden kahden lisäksi, jotka ensin löysimme graafisesti. Löytääksemme tämän kolmannen leikkauspisteen koordinaatistosta meidän on siirryttävä akseleilla positiiviseen suuntaan. Kolmannen leikkauspisteen x-koordinaatti on 4,49. 4.5 Yhtälöiden graafinen ratkaiseminen Käytämme ensin Intersection-komentoa yksinkertaisen yhtälön ratkaisemiseen. x 3 x x Kappaleessa 3 ratkaisimme yhtälön Main-sovelluksessa. Tämä yhtälö voidaan 3 3 4 ratkaista myös graafisesti. Sijoitamme yhtälön vasemmalle puolelle y1 ja oikealle y. Valitse molemmat yhtälöt. Piirrä kuvaajat. Säädä View Window sopivaksi. Painamalla EXE voit merka- Analysis, G-Solve, Intersection. ta pisteen. Tarkistus laskemalla. Yhtälön x 3 x x ratkaisu on x 10. 3 3 4 Ratkaise toisen asteen yhtälö x 5x 6 0. Tässä tehtävässä käytämme Root-komentoa yhtälön ratkaisuun. 46 Sivu

Syötä funktion lauseke. Analysis, G-Solve, Root. Oikea nuolinäppäin antaa seuraavan nollakohdan. Tarkistus Toisen asteen yhtälön x 5x 6 0 tulokset ovat 1 x ja x 6. Ratkaise yhtälöryhmä graafisesti. x 3y 3 x y Yhtälö on ensin muunnettava muotoon y ax b. 47 Sivu

Ratkaistaan y ja avataan funk- Raahataan ratkaisut y:lle. tioluettelo Leikkauspisteet graafisesti. EXE:n painallus jättää pisteen koordinaatit näkyville. Tarkistus algebrallisesti. Yhtälöryhmän ratkaisu on x 3 ja y 1. Harjoittele graafisia ratkaisuja yksinkertaisilla, toisen ja kolmannen asteen yhtälöillä, eksponentiaali- ja logaritmifunktioilla sekä yhtälöillä, joissa on kaksi tuntematonta. 48 Sivu

4.6 Derivaatta ja toinen derivaatta Syötä funktio f, joka määritellään 3 f( x) x x x. Määritä f (). Siirry Graph-tilaan. Valitse Derivative/Slope On. Piirrä kuvaaja. Analysis, G-Solve, Trace. Paina näppäimistön lukua.. Tällöin tuloksena on Paina OK. Vastaus: f () 3. 49 Sivu

Tarkista: Kirjoita lauseke ja maalaa se. Interactive, Calculation, diff Vaihtoehtoinen tapa: Tällöin on osoitettu, että f () 3. 50 Sivu

Derivaatan arvot voidaan myös taulukoida Trace-komennolla. Tämä edellyttää, että Derivative on asetettu päälle (On) luvun 4.6 alun ohjeen mukaisesti. Seuraavasta taulukosta näemme esimerkiksi, että ja. Taulukointi ja arvovälin asetus. Valitse haluamasi arvoväli. Taulukoi arvot. Valikosta Analysis, Sketch, Tangent voit piirtää tangentin haluamaasi paikkaan. Käytä apuna numeronäppäimistöä tarkan pisteen asettamiseksi. Mikä yhteys tangentin jyrkkyydellä tietyssä pisteessä on derivaatan arvoon samassa pisteessä? Syötä funktio f, joka määritellään 3 f( x) x x x. Määritä f (3). Valitse Main-sovellus. Vaihtoehtoinen tapa. Interactive-valikon helppoutta. Vastaus: f (3) 14 51 Sivu

3 Syötä funktio f, joka määritellään f( x) x x x. Määritä kuvaajan mahdollisen käännepisteen x-koordinaatin arvo. Tuloksena on ja Tästä seuraa, että f ( x) 0 x 3 Siirretään tämä CP400 laitteeseen: Toisen derivaatan nollakohta. Kuvaajan piirto raahaamalla. Analysis, G-Solve, Inflection Vastaus: Kuvaajan f käännepisteen x-koordinaatti on x. 3 Käännepisteet sijaitsevat maksimi- och minimikohtien välissä. Kuvaajan kuperuussuunta muuttuu käännepisteissä. Viimeisessä näyttökuvassa on käännepiste hyväksytty painamalla EXE. Tällöin sen koordinaatit jäävät näkyville ja piste merkitään punaisella. Salmiakin kuvasta voi piirtää kuvaajan uudelleen ReDraw ja Trace toiminnolla voi kulkea pitkin käyrää tutkien sekä koordinaatteja että derivaatan arvoja käyrän pisteissä. 5 Sivu

Kulkukaavion saa näkyville funktioluettelossa valitulle funktiolle. Edellinen käännepisteen hakeminen voidaan perustella myös kulkukaavion avulla. Paina kulkukaavion merkkiä. Tarkat arvot näet taulukon alta. Linkittäminen yhdistää kulku- Piirrä myös kuvaaja. kaavion ja kuvaajan. Voit valita, näkyykö toinen derivaatta kulkukaaviossa Settings, Graph Format, Special. Koske kulkukaaviossa f (x) ja f (x) kohtia. Mitä huomaat? 53 Sivu

4.7 Integraali pinta-ala 3 Syötä funktio f, joka määritellään f( x) x x x. Määritä sen suljetun alueen pinta-ala, joka sijaitsee ensimmäisessä neljänneksessä ja jota rajoittavat funktion f kuvaaja sekä koordinaattiakselit. Analysis, G-Solve. Integral. Valitse integraalin alaraja painamalla näppäimistön numeropainiketta 0. Näemme, että sen alueen pinta-ala, joka sijaitsee ensimmäisessä neljänneksessä ja jota rajoittavat funktion f kuvaaja sekä koordinaatiston akselit, on 1,0833. 54 Sivu

Tarkistus: Valitse Main -sovellus. Syötä funktion lauseke integraalimerkin jälkeen ja anna integrointirajat. Paina EXE. Tuloksena saamme 13. 1 Vastaus desimaalilukuna. Integraalifunktio saadaan ilman ylä- ja alarajaa. Saamaamme tulosta todistaa myös graafinen ratkaisu. Muista lisätä integroimisvakio! Määritä pinta-ala, jota rajaavat kuvaajat gx ( ) x f( x) x ja. 1 Syötä funktioiden lausekkeet. Piirrä kuvaajat. Analysis, G-Solve, Integral. 55 Sivu

dxintersection. EXE. Oikea nuolinäppäin. EXE. EXE. Kuvaajien määrittämän alueen pinta-ala on noin,47 pinta-alayksikköä. Määritä pinta-ala, jota rajaavat kuvaajat f( x) x ja 4 g( x) x x. Piirrä kuvaajat. Valitse dx Intersection. EXE. EXE ja paina kaksi kertaa oikeaa nuolipainiketta. 56 Sivu

Vahvista valinta painamalla EXE. Kuvaajien määrittämän alueen pinta-ala on noin 8,53 pinta-alayksikköä. Oikealla näkyvässä kuvassa näemme algebrallisen ratkaisun. 4.8 Integraali pyörähdyskappaleen tilavuus Aluetta rajoittaa x-akseli ja kuvaaja x Tämä rajattu alue pyörähtää x- akselin ympäri. Tällöin tuloksena on pyörähdyskappale. Laske pyörähdyskappaleen tilavuus. Pyörähdyskappaleen tilavuus voidaan laskea seuraavasti: b b Volume ( radius) dx ( f ( x)) dx a a Ratkaisu Main-sovelluksessa. Ratkaisu Graph & Table-ikkunassa. 57 Sivu

Pyörähdyskappaleen tilavuus on 8 5,13 tilavuusyksikköä. Aluetta rajoittaa kuvaaja y x 1 sekä suora y x 3. Tämä alue pyörähtää x-akselin ympäri, jolloin tuloksena on pyörähdyskappale. Laske pyörähdyskappaleen tilavuus. Rajat tälle määrätylle integraalille määrittyvät paraabelin ja suoran leikkauspisteiden x- koordinaattien kautta. Graafinen ratkaisu Algebrallinen ratkaisu 58 Sivu

Huomaa, että integroitava on seuraavien lausekkeiden muodostama erotusfunktio: ja y ( x 1). Ratkaisu. y ( x 3) Pyörähdyskappaleen tilavuus on 117 73,51 5 tilavuusyksikköä. 4.9 Integraali pyörähdyskappaleen pinta-ala Jos funktio f on derivoituva koko välillä a x b, on sen kappaleen pinta-ala, joka muodostuu kuvaajan y f( x ) pyörähtäessä x-akselin ympäri, seuraava: b dy S y 1 dx dx a Aluetta rajoittavat puoliympyrä y 1 x ja x-akseli. Alue pyörähtää x-akselin ympäri. Tuloksena saatava pyörähdyskappale on pallo, jonka säde on 1. Määritä tämän pallon pinta-ala. Ensin näemme, että y 1 x ( x) 1 x 1 x, josta on tuloksena ( y ) x 1 x. Katso seuraava näyttökuva. 59 Sivu

Integroitava lauseke ja määrätyn integraalin arvo. 1-säteisen pallon pinta-ala: 4 r 4 1 4. 4.10 Integraali kaarenpituus Jos funktiolla y f x on jatkuva derivaatta koko välillä a x b, kuvaajan y f( x ) kaarenpituus välillä [ a,b] on L b a 1 dy dx dx Määritä kaarenpituus kuvaajalle 3 4 y f x x 1, jossa 0 1 3 x. 1 4 3 Ensin näemme, että y x x jonka tuloksena on 3 Katso seuraava näyttökuva. y ( ) 8 x 60 Sivu

Integraali kyseisellä välillä. Tai suoraan näin: Kaarenpituus on L,167 tai 13 6. 4.11 Parametrimuotoiset yhtälöt Monet mielenkiintoiset kuvaajat eivät ole muodossa y f( x ), vaan ne voidaan määritellä siten, että sekä x että y ovat itsessään niin sanottujen parametrien funktioita. Ympyrä x y 1 voidaan esimerkiksi määritellä parametrien avulla lausekkeiden x cost ja y sint avulla. Näin ollen tässä t on niin kutsuttu parametri. Liikkuva piste, joka seuraa jotakin käyrää, voidaan määritellä parametrin avulla, jossa parametri t on aika. Liikkuva piste, joka on kiinnitetty pyörivään renkaaseen on mielenkiintoinen esimerkki siitä, milloin parametrien muodostamista voidaan käyttää. Niin sanottu sykloidi voidaan määritellä kiinteänä pisteenä renkaassa, kun rengas pyörii vaakasuoralla pinnalla. 61 Sivu

Kuvitelkaamme ympyrä, jonka säde on, pyörimässä liukumatta pitkin x-akselia. Kiinteä piste P tässä ympyrässä piirtää tällöin sykloidiksi kutsuttua viivaa. Sykloidin parametrimuodostus tapahtuu seuraavasti x() t a( t sin) t, y() t a(1 cos) t, jossa a on säde. Piirrä kuvaaja laskimella. Valitse Graph & Table päävalikosta. Valitse Type. Valitse ParamType. Syötä funktion lauseke. Aseta a. Säädä näyttö View Window. 6 Sivu

Kuvaaja on sykloidi. Kokeile muuttaa parametrin arvoa. Kuvaajaa, jonka parametrimuoto on spiraaliksi. Piirrä Arkhimedeen spiraali, kun t 0,6. x tcost, y tsint, kutsutaan Arkhimedeen Syötä funktion lauseke. Arkhimedeen spiraali. Harjoittele View Window-komennon käyttöä. 63 Sivu

4.1 Napakoordinaatit Oletetaan, että l on suoraviivainen akseli, joka alkaa origosta O, ja että P on tasossa sijaitseva piste. Voimme paikantaa pisteen P suhteessa l-akseliin ja origoon O olettamalla sekä etäisyyden r origosta O pisteeseen P sekä kulman, jonka OP muodostaa l-akselin kanssa. Järjestettyä lukuparia ( r, ) kutsutaan pisteen P napakoordinaateiksi. Pisteen P napakoordinaatit eivät ole yksikäsitteisiä. Koska kulma toistuu koskien jokaista, on ilmeistä, että (, r ) (, r ). Etäisyyden r vastaluku vastaa 180 siirtymää. Tästä seuraa, että ( r, ) ( r, ). Jos akseli l on sama kuin positiivinen x-akseli, voi tasossa olevalla pisteellä P olla sekä karteesisia koordinaatteja ( xy, ) että napakoordinaatteja ( r, ). Katso alla oleva kuvio. Käyttämällä sinin ja kosinin määritelmiä saamme tuloksena seuraavan yhteyden karteesisten koordinaattien ( xyja, ) napakoordinaattien ( r, ) välille: x r cos, y r sin. Voimme myös y ilmaista r:n ja lausekkeen x:n ja y:n avulla. Näin ollen saamme r x y ja tan x. Tästä seuraa, että r x y ja tan 1 y x. Muunna koordinaatit (4, ) 4 Ratkaisu. Huomaa Rad-tila. napakoordinaateista karteesisiksi koordinaateiksi. Käytä komentoa torect. 64 Sivu

Vastaus: x ja y. Huomaa, että cos sin 4 4 Muunna koordinaatit pisteelle ( 3, 1) karteesisista koordinaateista napakoordinaateiksi. Laskemalla Käyttämällä komentoa topol. Vastaus: r ja 6 Kuvaaja r (1 cos ) on sydämen muotoinen ja sitä kutsutaankin kardioidiksi. Piirrä kuvaaja. Valitse napakoordinaatit Paina r Type. Kardioidi 65 Sivu

Laske pinta-ala alueesta, jota rajoittaa kardioidi jossa r (1 cos ). Alue A, jota rajoittaa kuvaaja r f ( ) ja r r ( ), jossa, ja joka saadaan yhtälöstä 1 A r d. Ratkaisu. Mielenkiintoinen kaava. Laske kaarenpituus kardioidille, jonka esitys napakoordinaattien avulla on r (1 cos ). Jos lausekkeella r f ( ) on jatkuva derivaatta, ja jos piste Pr (, ) sijaitsee kuvaajalla r f ( ) ja jos on välillä ja, käyrän pituus voidaan laskea seuraavalla kaavalla: dr L r d. Edelleen d r sin d d. Ratkaisu. Kaarenpituus on 16. Yleisesti kardioidin yhtälö on r a (1 cos ). 66 Sivu

Tutki seuraavaa! Käytä laskinta sen todistamiseen, että kardioidin kaarenpituus saadaan yleisesti kaavalla 16a ja että kardioidin rajoittama alue on 6 a. Kokeile seuraavia: r acos n ja r asin n ja tutki onko olemassa yhteyttä kierrosten lukumäärän ja sen välillä, onko n parillinen vai pariton. Katso alla olevat näyttökuvat. 67 Sivu

4.13 Regressioanalyysi Tärkeä osa funktioiden käytöstä liittyy sellaisten matemaattisten mallien luomiseen, jotka pystyvät suunnilleen kuvaamaan havaitsemiamme yhteyksiä tai riippuvuuksia. Voimme siirtää havaintomme taulukkomuotoon. Taulukoiden avulla voimme yrittää luoda malleja, jotka pyrkivät kuvaamaan riippuvuuksia y- ja x-arvojen välillä. Tätä prosessia kutsutaan regressioanalyysiksi tai funktion muokkaamiseksi. Uusi ostoskeskus avattiin muutama vuosi sitten. Alla oleva taulukko näyttää liikevaihdon koskien ensimmäisiä kuukausia avaamisen jälkeen. Tammikuu on kuukausi 1, helmikuu kuukausi ja niin edelleen. Kuukausi 5 10 15 0 5 Liikevaihto (miljoonaa kruunua 1,8 3, 4, 4,8 5,0 kuukaudessa) Luo malli liikevaihdolle (kruunua/kuukausi) 5 ensimmäisen kuukauden tietojen perusteella. Valitse päävalikosta Statistics. Syötä arvot taulukkoon. Calc, Regression, Quadratic Reg. 68 Sivu

Quadratic Reg antaa toisen asteen funktion. Tästä seuraa, että r 1. Tämä osoittaa, että funktio kuvaa tilannetta aivan täydellisesti. Laskimella tehtävän regressiolaskennan avulla olemme johtaneet funktion f lausekkeeksi f( x) 0.008x 0,4x. Tätä voidaan käyttää matemaattisena mallina liikevaihdon laskemiseen koskien 5 ensimmäistä kuukautta. Voimme kopioida funktiolausekkeen Graph & Table -valikon y1-kohtaan, jossa voimme käyttää Analysis-toimintoa esimerkiksi suurimman kuukausikohtaisen myyntimäärän määrittämiseksi. 69 Sivu

Vuosien kuluessa metsänhoitajat ovat mitanneet erilaisten puiden pituuksia erilaisissa ympäristöissä. Tiettyjen puulajien pituuksia on mitattu 30 vuoden ajan. x ikä [vuosia] 0 5 10 15 0 5 30 f(x) pituus [m] 0 0,45 1,75 3,70 6,10 8,80 11,60 Kehitä matemaattinen malli, joka pystyy kuvaamaan tämän puulajin pituutta 30 vuoden mittausjakson aikana. Tällä kertaa syötämme arvot taulukkoon List1 aikaa säästävällä tavalla. Voimme säästää paljon aikaa syöttämällä arvot luetteloihin tällä tavalla erityisesti silloin, kun arvoja on paljon. Syötä funktion arvot luetteloksi list. Yhtälö Calc, Regression, Cubic Reg. Nyt r 1, joka osoittaa kolmannen asteen funktion kuvaavan puiden kasvua lähes täydellisesti. 70 Sivu

Laskimen regressiotoiminnon avulla voimme todeta funktion f lausekkeen olevan 3 f( x) 0,0004x 0,0x ja että sitä voidaan käyttää matemaattisena mallina puiden pituuden kasvulle 30 vuoden mittausjakson aikana. Voimme tässä yhteydessä poistaa lausekkeesta ensimmäisen asteen termin ja vakion. Nämä ovat merkityksettömiä verrattuna yhtälön kolmannen ja toisen asteen jäseniin. Yllä oikealla näkyvässä näytössä näemme 60 vuoden määrittelyjoukon. Mallin perusteella puu saavuttaa maksimipituutensa 55 vuoden jälkeen. Tämä saa meidät ajattelemaan, ettei malli ehkä päde enää 55 vuoden jälkeen. Lisäkasvua ajatellen meidän täytyy löytää uusi matemaattinen malli. Emme voi tietenkään käyttää mallia, jossa puun pituus alkaa pienentyä dramaattisesti saavutettuaan maksiminsa. 4.14 Epäyhtälöiden graafinen ratkaiseminen Kun ratkaisemme yksinkertaisia epäyhtälöitä, niille pätevät samat laskentasäännöt kuin yhtälöille, yhtä tärkeätä poikkeusta lukuun ottamatta: Jos jaamme tai kerromme negatiivisella luvulla, on epäyhtälön merkki käännettävä. Ratkaise epäyhtälö: 3x 5 5x 3 Ilman laskinta. 3x 5 5x 3 3x 5x 3 5 x x 1 71 Sivu

Ratkaise epäyhtälö: 3x 5 5x 3 laskinta käyttäen. Piirrä kuvaajat. Analysis, G-Solve. Epäyhtälön merkki, Math3 Huomaa, että y 5x 3 on jyrkempi suora. Miksi? Koska y1 y on epäyhtälö, pitää y1 kuvaajan olla ylempänä kuin y kuvaajan. Ratkaisu: x 1 Tai näin. 3x 5 5x 3 3x 5 5x 3 0 x 0 Analysis, G-Solve. Root. 7 Sivu

Koska y1 0on epäyhtälö, johon x-arvot on syötetty, ja jossa y1 on x-akselin yläpuolella. Ratkaisu: x 1 Valitse Type. Inequality ja y >Type. Syötä laskulauseke. Ratkaisu. Huomaa, että Inequality Plot Type tilaksi on asetettu Union. Alue, jossa epäyhtälö täyttyy, näkyy kaksinkertaisesti varjostettuna. Voit myös viedä laskua eteenpäin kuin tekisit sen paperilla (oikeanpuoleisin kuva). 73 Sivu

4.15 Itseisarvofunktio Piirrä kuvaaja funktiolle f, joka määritellään f( x) x. Itseisarvo löytyy Math-valikosta. Voimme kirjoittaa myös abs(x). Piirrä kuvaajat f ja g, jotka määritellään f( x) sin x ja g( x) cos x samaan koordinaatistoon, kun x,. Harjoittele alueiden rajaamista ja erilaisten alueiden laskemista. Voimme oppia lisää trigonometrisistä funktioista kappaleessa 5. 74 Sivu

4.16 Käänteisfunktiot f. Piirrä kuvaaja funktiolle f, joka määritellään f( x) ln( x ). Piirrä kuvaaja käänteisfunktiolle Löydät ln-symbolin Math1- ja Math3-valikoista. Piirrä käänteisfunktionkuvaaja Analysis, Sketch, Inverse. Tähän on piirretty myös y x. Mitä näemme? Funktion f( x) ln( x ) käänteisfunktio on gx ( ) e x. 75 Sivu

4.17 Paloittainmääritellyt funktiot Piirrä kuvaaja funktiolle f, joka määritellään. Tutki lisäksi, onko funktio jatkuva kohdassa x = 1. Määrittele funktio Define. Avaa koordinaatisto. Raahaa lauseke koordinaatistoon. Laske funktion arvo ja toispuoleiset raja-arvot kohdassa x = 1. Funktio on siis jatkuva kohdassa x = 1. 76 Sivu