Stykkevis funksjon med ukjent uttrykk
Amalie arbeider med en funksjon \(f\) med delt forskrift og skal vise funksjonsuttrykket til de andre i klassen. Dessverre har hun sølt på arket sitt og klarer ikke å lese alt som står der.
Hun husker at \(f\) er kontinuerlig og deriverbar for alle \(x \in \mathbb{R}\). Hun husker også at det midterste uttrykket er et tredjegradspolynom.
Bruk dette til å bestemme hele funksjonsuttrykket til \(f\).
For at \(f\) skal være kontinuerlig og deriverbar i \(x = -2\) og \(x = 1\), må det midterste uttrykket \(g(x) = ax^3 + bx^2 + cx + d\) oppfylle fire krav:
- Kontinuitet i \(x = -2\): \(g(-2) = f_1(-2)\)
- Deriverbarhet i \(x = -2\): \(g'(-2) = f_1'(-2)\)
- Kontinuitet i \(x = 1\): \(g(1) = f_3(1)\)
- Deriverbarhet i \(x = 1\): \(g'(1) = f_3'(1)\)
Beregn grenseverdiene fra de kjente uttrykkene:
\(f_1(x) = -9x - 15 \implies f_1(-2) = 18 - 15 = 3\) og \(f_1'(-2) = -9\)
\(f_3(x) = \dfrac{x^2}{2} - x - \dfrac{7}{2} \implies f_3(1) = \dfrac{1}{2} - 1 - \dfrac{7}{2} = -4\) og \(f_3'(x) = x - 1 \implies f_3'(1) = 0\)
Sett opp likningssystemet med \(g(x) = ax^3 + bx^2 + cx + d\) og \(g'(x) = 3ax^2 + 2bx + c\):
Løs i GeoGebra CAS:
Løs({-8a1 + 4b1 - 2c1 + d1 = 3, 12a1 - 4b1 + c1 = -9,
a1 + b1 + c1 + d1 = -4, 3a1 + 2b1 + c1 = 0}, {a1, b1, c1, d1})

GeoGebra gir:
Det midterste uttrykket er altså:
Hele funksjonsuttrykket er: