Lukket kurve med tre funksjoner

Figuren ovenfor viser tre grafer som til sammen danner en lukket kurve.
- To av grafene har bunnpunkter som ligger på \(y\)-aksen.
- Punktet \(A\) og punktet \(B\) har samme \(y\)-koordinat.
Bruk tre ulike funksjoner og lag en tilsvarende figur slik at kravene i begge kulepunktene ovenfor er oppfylt.
Det skal gå klart fram av besvarelsen hvilke funksjonsuttrykk du har brukt.
Husk å forklare hvordan du har tenkt, og argumenter for at løsningen din er riktig.
Én mulig løsning:
Bunnpunkt for \(f\): \((0, 3)\) på \(y\)-aksen. Bunnpunkt for \(g\): \((0, 3)\) på \(y\)-aksen.
\(A = (-2\sqrt{2},\, 11)\) og \(B = (2,\, 11)\) har begge \(y\)-koordinat \(11\).
Jeg velger to andregradfunksjoner som begge har bunnpunkt på \(y\)-aksen, og en horisontal linje som lukker kurven øverst. Funksjonsuttrykkene er
Definisjonsområder og grensepunkter
Jeg bestemmer definisjonsområdene slik at de tre grafene møtes og danner en lukket kurve:
- \(f\) er definert for \(x \in \langle -2\sqrt{2},\, 0 \rangle\)
- \(g\) er definert for \(x \in \langle 0,\, 2 \rangle\)
- \(h\) er definert for \(x \in \langle -2\sqrt{2},\, 2 \rangle\)
Punktet \(C = (0, 3)\) er der \(f\) og \(g\) møtes:
De to grafene har altså same funksjonsverdi i \(x = 0\), og kurven er sammenhengende her.
Punktene A og B
Punkt \(A\) er der \(f\) og \(h\) møtes. Jeg setter \(f(x) = 11\):
(tar den negative løsningen siden \(f\) er definert for \(x \leq 0\)).
Punkt \(B\) er der \(g\) og \(h\) møtes. Jeg setter \(g(x) = 11\):
Begge punktene har \(y\)-koordinat \(11\), så kravet om at \(A\) og \(B\) har samme \(y\)-koordinat er oppfylt.
Bunnpunkter på \(y\)-aksen
\(f(x) = x^2 + 3\) er en parabel som åpner oppover. Bunnpunktet er der \(f'(x) = 2x = 0\), altså \(x = 0\). Bunnpunktet er \((0, 3)\), som ligger på \(y\)-aksen.
\(g(x) = 2x^2 + 3\) er også en parabel som åpner oppover. Bunnpunktet er der \(g'(x) = 4x = 0\), altså \(x = 0\). Bunnpunktet er \((0, 3)\), som ligger på \(y\)-aksen.
Begge de to parabler har altså bunnpunkt på \(y\)-aksen, slik oppgaven krever.
Den lukkede kurven
Grafene danner en lukket kurve i tre deler:
- \(f\): fra \(A = (-2\sqrt{2},\, 11)\) ned til \(C = (0,\, 3)\) (venstre parabelgren)
- \(g\): fra \(C = (0,\, 3)\) opp til \(B = (2,\, 11)\) (høyre parabelgren, brattere)
- \(h\): horisontal linje fra \(B = (2,\, 11)\) tilbake til \(A = (-2\sqrt{2},\, 11)\) (toppen)
Figuren nedenfor viser den lukkede kurven med \(f\) i blått, \(g\) i grønt og \(h\) i rødt.
