Підручник Алгебра 9 клас - Г. П. Бевз - Освіта 2017 рік

Розділ 2 БОГОЛЮБОВ Микола Миколайович (1909-1992)

Квадратична функція

§ 9 Властивості функцій

Для того щоб досліджувати процеси і явища навколишнього світу, слід спочатку навчитися встановлювати характерні особливості відповідних математичних моделей. Передусім це стосується функцій.

Описуючи властивості функції, зазвичай починають з її області визначення — вказують усі значення, яких може набувати аргумент.

Якщо функцію задано формулою, а про її область визначення нічого не сказано, то розуміють, що вона така сама, як і область допустимих значень змінної, яка входить до цієї формули.

Якщо функцію задано графічно, то область визначення функції — проекція її графіка на вісь х; область значень функції — проекція її графіка на вісь у (мал. 60). Наприклад, область визначення функції у = х2 — множина всіх дійсних чисел R, область її значень — проміжок [0; ). Область визначення і область значень функції проміжки [-2; 2] і [0; 2] (мал. 61).

Мал. 60

Мал. 61

Розглянемо функцію y = f(x), графік якої зображено на малюнку 62. При x = -2, x = 3 і x = 5 значення функції дорівнюють нулю.

Мал. 62

Значення аргументу, при яких значення функції дорівнює нулю, називають нулями функції.

Нулем функції y = x - 6 є лише одне значення х: тільки при x = 6 значення цієї функції дорівнює нулю.

Щоб знайти нулі функції y = f(x), потрібно розв’язати рівняння f(x) = 0. Корені цього рівняння є нулями функції.

Функція y = f(x), графік якої зображено на малюнку 62, має додатні, нульові й від’ємні значення. На проміжку (-2; 3) її значення додатні. Це проміжок сталого знака: усі значення функції на цьому проміжку мають сталий знак «+». І проміжок (5; 6) є також проміжком сталого знака «плюс». Проміжки (-4; -2) і (3; 5) теж є проміжками сталого знака: усі значення розглядуваної функції y = f(x) на цих проміжках від’ємні.

Проміжки області визначення функції, на яких функція не змінює знака (тобто має тільки додатні або тільки від’ємні значення), називають проміжками знакосталості. На проміжку знакосталості графік функції не перетинає вісь абсцис.

Зверніть увагу на графік функції на мал. 62. На проміжку [-4; 1] графік «йде вгору»: при збільшенні значень x із цього проміжку відповідні значення функції збільшуються.

Якщо x1 < x2, то f(x1) < f(x2).

Кажуть, що на проміжку [-4; 1] функція y = f(x) зростає (або є зростаючою). Такою вона є й на проміжку [4; 6].

На проміжку [1; 4] графік функції y = f(x) «йде вниз»: при збільшенні значень аргументу відповідні значення функції зменшуються, якщо x1 < x2, то f(x1) > f(x2). Кажуть, що на цьому проміжку функція y = f(x) спадає (або є спадною).

Функцію називають зростаючою на деякому проміжку, якщо кожному більшому значенню аргументу з цього проміжку відповідає більше значення функції.

Функцію називають спадною на деякому проміжку, якщо кожному більшому значенню аргументу з цього проміжку відповідає менше значення функції.

Існують функції, які зростають (або спадають) на всій області визначення. Наприклад, функції у = 2х, y = х3, — зростаючі, а функції y = -2х, — спадні.

Характеризуючи властивості функції, часто відмічають, у яких точках вона має найбільше значення, у яких — найменше. Функція, графік якої зображено на малюнку 62, найбільше значення має в точці х = 6; воно дорівнює 2. Найменшого значення -2 ця функція досягає в точці х = -4.

Якщо пропонують дослідити функцію, це означає виявити її найважливіші властивості:

1) вказати область визначення;

2) вказати область значень;

3) знайти точку перетину графіка функції з віссю у;

4) знайти нулі функції та проміжки знакосталості;

5) визначити проміжки зростання чи спадання;

6) указати найбільше та найменше значення функції;

7) побудувати графік функції.

ХОЧЕТЕ ЗНАТИ ЩЕ БІЛЬШЕ?

Важливий крок у дослідженні функції полягає в тому, щоб з’ясувати, чи не є дана функція парною або непарною.

Функція y = f(x) називається парною, якщо її область визначення симетрична відносно нуля і для кожного значення x з області визначення f (-x) = f(x).

Функція y = f(x) називається непарною, якщо її область визначення симетрична відносно нуля і для кожного значення x з області визначення f (-x) = -f(x).

Існують функції ні парні, ні непарні. Це такі функції, у яких або область визначення несиметрична відносно нуля (наприклад, або для яких не виконується жодна з умов f(-x) = ± f(x) (наприклад, у = 2х + 3).

Якщо функцію задано графічно, то дослідити її на парність або непарність досить просто, оскільки графік парної функції симетричний відносно осі у, а непарної — відносно початку координат.

Приклади. Функції: у = х2 з областю визначення R і у = х2 з областю визначення [-5; 5] — парні (мал. 63). Функції: у = х3 з областю визначення R і у = х3 з областю визначення [- 27; 27] — непарні (мал. 64).

А, наприклад, кожна функція з областю визначення [-2; 1] і кожна функція y = x2 + x з будь-якою областю визначення — ні парна, ні непарна (мал. 65, а, б).

Мал. 63

Мал. 64

Мал. 65

Перевірте себе

1. Що таке область визначення і область значень функції? Як їх знайти за допомогою графіка?

2. Що називають проміжками знакосталості?

3. Що називають нулями функції?

4. Які функції називають зростаючими? спадними?

5. Що таке найбільше та найменше значення функції?

Виконаємо разом

1. Знайдіть нулі функції y = x2 - x - 6.

• Розв’язання. Розв’яжемо рівняння x2 - x - 6 = 0.

D = (-1)2 - 4 ∙ 1 ∙ (-6) = 1 + 24 = 25;

Відповідь. Нулями даної функції є числа -2 і 3.

2.Доведіть, що функція у = х2 + 3 на проміжку (-∞; 0) спадає.

• Розв’язання. Нехай х1 і х2 — два довільних значення аргументу х даної функції з проміжку (-∞; 0), причому х1 < х2.

Відповідні їм значення функції:

Значення х1 і х2 з проміжку (-∞; 0) від’ємні.

Оскільки х1 < х2, то х2 - х1 — число додатне, х2 + х1 — число від’ємне, їх добуток також від’ємний. Тому різниця у2 - у1 від’ємна, у2 < у1.

Отже, більшому значенню аргументу відповідає менше значення функції; дана функція на цьому проміжку спадна (мал. 66).

Мал. 66

Парною чи непарною є функція:

а) у - х2 - 7;

б) у - 5х - 1?

• Розв’язання. а) Область визначення D(y) функції у = х2 - 7 — множина всіх дійсних чисел R — є симетричною відносно 0. Знайдемо f(-х): f(-х) = (-х)2 - 7 = х2 - 7 = f(х). Отже, функція у = х2 - 7 парна. б) D(у) = R — симетрична відносно 0.

f(-х) = 5(-х) - 1 = -5х - 1 = -(5х + 1). Ця функція не дорівнює ні f(х), ні -f(-х). Отже, функція у = 5х - 1 ні парна, ні непарна. Відповідь. а) парна; б) ні парна, ні непарна.

Виконайте усно

336. Знайдіть область визначення і область значень функції:

337. Області значень функцій у - х2 і у = |х| однакові. Наведіть приклади інших функцій з такими самими областями значень.

338. Чи однакові області значень функцій:

а) у = |х + 3| і у = |х| + 3;

б) у - х2 + 3 і у - (х + 3)2?

339. Які з функцій, розглянутих у задачі 336, зростаючі на всій області визначення? Наведіть приклади функцій, спадних на всій області визначення.

340. Чи має нулі функція:

а) у = х2 + 1;

б) у = х4 - 4;

в) у = -х4 - 9;

г) у = |х|?

341. Графік функції перетинає вісь абсцис n разів. Скільки нулів має ця функція?

342. Графік функції y = f(x) перетинає вісь абсцис в одній точці А(12; 0). Скільки нулів має ця функція? Скільки коренів має рівняння f(x) = 0?

343. Укажіть найбільше і найменше значення функції, графік якої подано на малюнку 61.

344. Назвіть проміжки знакосталості для функцій, графіки яких подано на малюнках 63-65.

Рівень А

345. Знайдіть область визначення функції:

346. Знайдіть область значень функції:

347. Знайдіть область визначення і область значень функції:

348. Відкрита задача. Накресліть графік будь-якої функції y = f(x), для якої:

а) D = [-6; 2], E = [-2; 2];

б) D = [-1; 3) (3;5), E = [-3; 1) д (1; 3 ].

349. Функцію y = 1,5x - 2 задано на проміжку [-2; 5]. Знайдіть її область визначення і область значень.

350. Побудуйте графік функції y = 0,5x2, заданої на проміжку [1; 4], і спроектуйте його на осі координат. Яка область значень даної функції?

351. Щоб установити залежність між ціною (р) на рибу та обсягом попиту (К) на неї, ціну на рибу та обсяг попиту фіксували протягом 6 місяців. Результати спостережень занесли в таблицю. Побудуйте графік цієї функції. Знайдіть її область визначення і область значень. Чи має ця функція найменше значення? А найбільше? Зростаючою чи спадною є функція?

р (грн за кг)

35

40

50

60

65

70

К (тонн за місяць)

16

15

12

9

6

2

352. У середині 70-х років в Полтавській області було започатковане органічне землеробство в Україні. Один із піонерів органічного землеробства в Україні, Семен Антонець, очолює з того часу підприємство «Агроекологія», яке веде свою діяльність на засадах органічного виробництва. На малюнку 67 подано зміну кількості сертифікованих органічних господарств протягом 2002-2014 років, а на малюнку 68 — розвиток середнього розміру органічних підприємств у цей період. Проаналізуйте графіки цих функцій. Зробіть висновки щодо основних властивостей функцій, поданих на графіках. Як змінилася кількість і розміри органічних господарств за останні роки? Чому? Дізнайтеся більше про органічне землеробство в Україні.

Мал. 67

Мал. 68

353. Чи має нулі функція:

Якщо так, то знайдіть її нулі та проміжки знакосталості.

354. Знайдіть нулі та проміжки знакосталості функції:

355. Покажіть, що функція f(x) = х4 + 3 набуває лише додатних значень. Яка область визначення цієї функції? Чи має ця функція найменше значення? А найбільше?

356. Покажіть, що функція f(x) = -х2 - х4 набуває лише від’ємних значень. Яка область визначення цієї функції? Чи має ця функція найменше значення? А найбільше?

357. 1) На мал. 69 зображено графік функції у = f(x).

Мал. 69

Знайдіть: а) область визначення і область значень функції; б) нулі функції; в) проміжки знакосталості; г) найбільше і найменше значення функції; ґ) проміжки, на яких функція зростає; д) проміжки, на яких функція спадає.

2) Відкрита задача. Виконайте це завдання для графіка функції, побудованого самостійно.

358. Установіть проміжки знакосталості та нулі функції:

359. Які з функцій зростаючі, а які — спадні:

360. Зростаючою чи спадною є функція:

361. Побудуйте графік функції та запишіть її властивості:

Рівень Б

362. Знайдіть область значень функції у = 4 - х2, заданої на проміжку:

а) [- 3; 3];

б) [1; 7);

в) [0; ∞).

363. Знайдіть область визначення і область значень функції:

364. Знайдіть область визначення функції у = х3 - 8, якщо її область значень [-35; 0].

365. Не будуючи графіка функції, встановіть, при яких значеннях х вона набуває додатних значень, якщо:

366. Не будуючи графіка функції, встановіть, при яких значеннях х вона набуває недодатних значень, якщо:

367. Доведіть, що функція:

368. Зростаючою чи спадною є функція:

369. Укажіть проміжки спадання функції:

а) у = х4 + 3;

б) у = |х - 3|;

в) у = |х| - х.

370. На яких проміжках дана функція зростає:

371. Покажіть, що функція f(х) = х4 + 3 парна, а f(х) = х3 + х — непарна. Покажіть, що функція f(х) = х2 + х ні парна, ні непарна.

372. Чи один і той самий зміст мають речення «функція y = f(x) не є парною» і «функція y = f(x) — непарна»?

373. Знайдіть область визначення функції. Доведіть, що функція y = f(x) парна, якщо:

374. Знайдіть область визначення функції. Доведіть, що функція y = f(x) непарна, якщо:

375. Які з даних функцій парні, які — непарні:

376*. Перемалюйте графіки з мал. 70 у зошит. Кожний з графіків добудуйте так, щоб одержана функція була: 1) парною; 2) непарною; 3) ні парною, ні непарною.

Для кожного з виконаних пунктів 1)-3) установіть нулі функції, її проміжки знакосталості, зростання і спадання. Які висновки можна зробити?

Мал. 70

377*. Функція y = f(x) парна. На проміжку (-∞; - 2) вона зростає, а на проміжку (-2; 0) — спадає. Якою вона є на решті області визначення?

378*. Функція y = f(x) непарна. На проміжку (-∞; - 3) вона спадає, а на проміжку (-3; 0) зростає. Якою вона є на решті області визначення?

379*. Відкрита задача. Намалюйте схематично графік парної функції у = g(*) > яка на проміжку [-4; -2] зростає від 1 до 5, а на проміжку [- 2; 0] спадає від 5 до -1. Для функції у = g(x) встановіть: а) область визначення та область значень; б) нулі та проміжки знакосталості; в) найбільше і найменше значення.

380*. Відкрита задача. Намалюйте схематично графік непарної функції у = f(x), яка на проміжку [-4; -1] спадає від 3 до -3, а на проміжку [-1; 0] зростає від -3 до 0. Для функції у = f(x) встановіть: а) область визначення та область значень; б) нулі та проміжки знакосталості;

в) найбільше і найменше значення.

381. Опишіть властивості функцій, графіки яких зображено на малюнках 71-73.

Мал. 71

Мал. 72

Мал. 73

Побудуйте графік функції та опишіть її властивості (382—384).

382. а) у = |х|; б) у = |х - 3|; в) у = |х| - 3.

383.

384.

385. Дослідіть функцію та побудуйте її графік:

386. Практичне завдання. Якщо додавати воду в резервуар з постійною швидкістю, то висота води в ньому буде функцією від часу y = f(t) (мал. 74). 1. Розгляньте малюнки і встановіть: а) чи залежить швидкість зростання такої функції від площі основи резервуара (воду в усі резервуари подають з однаковою швидкістю); б) у якому випадку (а-в) швидкість зростання функції у = f(t) буде найбільшою, а в якому — найменшою?

Мал. 74

2. Зобразіть схематично графік залежності висоти води від часу наповнення резервуара, зображеного на малюнку 75.

Мал. 75

Вправи для повторення

387. Встановлено, що зайва маса людини є результатом споживання більшої кількості калорій, ніж використання. Оскільки надмірна маса негативно впливає на стан здоров’я та стиль життєдіяльності людини, то необхідно спалювати калорій не менше, ніж споживати. Склянка напою Coca-Cola містить 26,5 г цукру на 250 мл, що дорівнює чотирьом або п’яти чайним ложкам цукру або 108 кал. За скільки хвилин ви зможете відпрацювати калорії, отримані від склянки цього напою, за допомогою:

а) прасування білизни стоячи, якщо в цей час за 1 год на 1 кг маси вашого тіла спалюється 3,6 кал;

б) прополки городу руками, якщо в цей час за 1 год на 1 кг маси вашого тіла спалюється 5 кал;

в) чистки килимів пилососом, якщо в цей час за 1 год на 1 кг маси вашого тіла спалюється 2,9 кал?

Розв’яжіть рівняння (388—389).

388. а) 2х2 + 3х = 9;

б) 9х2 - 12х + 4 = 0;

в) 5х2 + 4х = 1.

389.

390. Запишіть у стандартному вигляді число:

а) 7800;

б) 140000;

в) 84,17;

г) 486000000;

ґ) 0,085;

д) 0,00045;

е) 0,58954;

є) 0,0000008.

Скарбничка досягнень

ü Можу характеризувати функцію за її графіком:

1) вказати область визначення;

2) вказати область значень;

3) знайти точку перетину графіка функції з віссю у;

4) знайти нулі функції та проміжки знакосталості;

5) визначити проміжки зростання чи спадання;

6) указати найбільше та найменше значення функції;

7) побудувати графік функції.

ü Умію знаходити за допомогою графіка:

область визначення функції як проекцію її графіка на вісь х;

область значень функції як проекцію її графіка на вісь у

ü Знаю, що таке:

• нулі функції у = f(х):

f(х) = 0

• проміжки знакосталості функції у = f(х):

f(х) > 0 або f(х) < 0

ü Знаю, які функції називають

Можу визначити за графіком найбільше і найменше значення функції.

Щоб зрозуміти і добре засвоїти нову тему, пригадаємо:

— Як обчислити в точці хо значення функції f(x): f(хо) .

— Як складати таблиці значень функцій за формулами.

— Що таке графік функції і як його будують.

— Види функцій та їх графіки:




Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити