Påstander om logaritme, derivasjon og invers
Avgjør om hver av påstandene nedenfor er sann eller usann. Forklar tydelig hvordan du har resonnert.
- Påstand: Når \(x > 0\), er \(e^{k \cdot \ln(x)} = x^k\).
- En funksjon \(f\) er gitt ved
\[f(x) = \begin{cases} x^3 - 2\text{,} & x < 2 \\ 3x^2 - 4\text{,} & x \ge 2 \end{cases} \]
Påstand: Funksjonen er deriverbar i \(x = 2\).
- Påstand: En funksjon som er både minkende og voksende i definisjonsmengden sin, kan ha en omvendt funksjon.
a) SANN
b) USANN — \(f\) er ikke kontinuerlig i \(x = 2\)
c) SANN
a
Vi skal avgjøre om \(e^{k \cdot \ln(x)} = x^k\) for \(x > 0\).
Vi bruker potensregelen for logaritmer: \(k \cdot \ln(x) = \ln(x^k)\).
Dermed får vi:
Det siste steget bruker at \(e^{\ln(u)} = u\) for alle \(u > 0\). Siden \(x > 0\) er også \(x^k > 0\), så betingelsen er oppfylt.
Påstanden er \(\underline{\underline{\text{SANN}}}\).
b
For at \(f\) skal være deriverbar i \(x = 2\), må den først og fremst være kontinuerlig der. Vi sjekker om grenseverdiene fra venstre og høyre stemmer overens med funksjonsverdien.
Grenseverdi fra venstre (\(x \to 2^-\), vi bruker forskriften \(x^3 - 2\)):
Funksjonsverdi og grenseverdi fra høyre (\(x = 2\), vi bruker forskriften \(3x^2 - 4\)):
Siden \(\lim_{x \to 2^-} f(x) = 6 \ne 8 = f(2)\), er \(f\) ikke kontinuerlig i \(x = 2\).
En funksjon som ikke er kontinuerlig kan heller ikke være deriverbar.
Påstanden er \(\underline{\underline{\text{USANN}}}\).
c
Vi skal avgjøre om en funksjon som er minkende i deler av definisjonsmengden og voksende i andre deler, likevel kan ha en omvendt funksjon.
En funksjon har en omvendt funksjon hvis og bare hvis den er én-til-én (injektiv): ulike \(x\)-verdier gir ulike funksjonsverdier.
Betrakt funksjonen
- For \(x < 0\): \(f(x) = -x > 0\), så verdimengden er \((0, \infty)\). Funksjonen er minkende på \((-\infty, 0)\).
- For \(x > 0\): \(f(x) = -\dfrac{1}{x} < 0\), så verdimengden er \((-\infty, 0)\). Funksjonen er voksende på \((0, \infty)\).
Verdimengdene for de to grenene er disjunkte (\((0,\infty)\) og \((-\infty,0)\)), og hver gren er én-til-én på sitt intervall. Dermed er hele funksjonen én-til-én, og den har en omvendt funksjon — selv om den er minkende i én del og voksende i en annen.
Påstanden er \(\underline{\underline{\text{SANN}}}\).