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
\(\underline{\underline{\text{Grafene A, B, C og G er grafer til funksjoner med invers funksjon.}}}\)
a) (4 poeng) 1 poeng for hvert riktig par med begrunnelse. Oppgaven vurderes som en helhet, full uttelling krever gode begrunnelser for alle fire parene.
b) (2 poeng) Tre riktige svar med begrunnelse kan gi 1 poeng.