Grafer og dobbeltderivert
Nedenfor ser du åtte grafer.
- En av grafene er grafen til en funksjon på formen \(a^x\), der \(a\) er et positivt helt tall.
- Tre av grafene er grafer til funksjoner på formen \(x^b - c\), der \(b\) og \(c\) er positive hele tall.
- Fire av grafene er grafene til den dobbeltderiverte til de fire funksjonene som er beskrevet ovenfor.

- Sorter grafene i par.
- De to grafene i hvert par skal være grafen til en funksjon og grafen til den dobbeltderiverte av funksjonen.
- Det må komme tydelig fram hvilken graf som er grafen til funksjonen, og hvilken som er grafen til den dobbeltderiverte.
Husk å begrunne svarene.
- Hvilke av de åtte grafene ovenfor er grafer til funksjoner som har en omvendt funksjon?
a) Par: A–G, B–C, D–F, E–H
b) A, B, C og G har invers funksjon
a
Vi analyserer de åtte grafene ut fra egenskapene til de fire funksjonstypene og deres andredeiverte:
| Funksjon | Andredeiverte |
|---|---|
| \(a^x\) | \((\ln a)^2 \cdot a^x\) – samme form, alltid positiv |
| \(x^2 - c\) | \(2\) – en konstant, horisontal linje |
| \(x^3 - c\) | \(6x\) – lineær gjennom origo |
| \(x^4 - c\) | \(12x^2\) – parabel åpnende oppover gjennom origo |
Parene er:
-
A og G: A er eksponentielt voksende (grafen til \(a^x\), alltid positiv, konveks). G har samme form – dette er grafen til den andredeiverte \((\ln a)^2 a^x\), som er proporsjonal med \(a^x\).
-
E og H: E er en parabel med bunnpunkt under \(x\)-aksen, som passer med \(x^2 - c\) for \(c > 0\). H er en horisontal linje, noe som stemmer med den konstanteandredeiverte \(f''(x) = 2\).
-
B og C: B er en S-formet kurve (stigende gjennom hele definisjonsmengden), som passer med \(x^3 - c\). C viser en rett stigende linje for \(x > 0\), noe som stemmer med den lineære andredeiverte \(f''(x) = 6x\).
-
D og F: D er en U-formet kurve, flatere enn en parabel nær origo, som passer med \(x^4 - c\). F er en parabel åpnende oppover med toppunkt i origo, noe som stemmer med \(f''(x) = 12x^2\).
Sammenstilling:
| Par | Funksjon | Andredeiverte |
|---|---|---|
| 1 | A (\(a^x\)) | G |
| 2 | E (\(x^2 - c\)) | H |
| 3 | B (\(x^3 - c\)) | C |
| 4 | D (\(x^4 - c\)) | F |
b
En funksjon har en invers funksjon dersom og bare dersom den er injektiv (en-til-en), dvs. strengt stigende eller strengt avtagende på hele definisjonsmengden.
- A (\(a^x\)): strengt stigende for alle \(x\) → har invers ✓
- B (\(x^3 - c\)): strengt stigende for alle \(x\) → har invers ✓
- C (\(6x\)): strengt stigende for alle \(x\) → har invers ✓
- G (\((\ln a)^2 a^x\)): strengt stigende for alle \(x\) → har invers ✓
- D (\(x^4 - c\)): ikke monoton (avtar, deretter stiger) → har ikke invers
- E (\(x^2 - c\)): ikke monoton (avtar, deretter stiger) → har ikke invers
- F (\(12x^2\)): ikke monoton (avtar, deretter stiger) → har ikke invers
- H (konstant): ikke en-til-en → har ikke invers
\(\underline{\underline{\text{Grafene A, B, C og G er grafer til funksjoner med invers funksjon.}}}\)