Postać \( y = a(x - x_1)(x - x_2) \), gdzie \( a \neq 0 \), nazywamy postacią iloczynową [wzór funkcji, w którym od razu widać jej miejsca zerowe dzięki nawiasom z iksem] funkcji kwadratowej.
Przedstawienie wzoru funkcji kwadratowej w postaci iloczynowej nazywamy również rozkładem na czynniki liniowe [rozpisanie funkcji na mnożenie prostych wyrażeń zawierających x w pierwszej potędze]. Rozkład na czynniki liniowe można zapisać na różne sposoby, np.:
Czynniki liniowe: \( 3x + 2 \) i \( x - 7 \).
Czynniki liniowe: \( x + \frac{2}{3} \) i \( x - 7 \).
Aby przejść od postaci iloczynowej do ogólnej, wystarczy wykonać mnożenie. Na przykład dla trójmianu \( y = 2(x - 3)(x + 5) \) mamy:
Przedstaw trójmian kwadratowy w postaci ogólnej.
a) \( y = -\frac{1}{3}(x + 3)(x - 9) \)
b) \( y = 4\left(x - \frac{1}{2}\right)\left(x - \frac{1}{3}\right) \)
c) \( y = \frac{1}{6}x(x + 2) \)
Rozwiązanie a):
Chcemy zamienić postać iloczynową na ogólną, wymnażając nawiasy przez siebie [żeby pozbyć się nawiasów i uporządkować wyrażenie od najwyższej potęgi do najniższej].
Wymnażamy dwa nawiasy, a ułamek zostawiamy na razie na zewnątrz:
Redukujemy wyrazy podobne w nawiasie:
Wymnażamy każdy wyraz w nawiasie przez \( -\frac{1}{3} \):
Otrzymaliśmy postać ogólną trójmianu.
Odpowiedź: \( y = -\frac{1}{3}x^2 + 2x + 9 \).
Rozwiązanie b):
Chcemy przekształcić postać iloczynową do postaci ogólnej poprzez wymnożenie nawiasów i uwzględnienie współczynnika stojącego przed nimi [tak samo jak w poprzednim przykładzie].
Wymnażamy dwa nawiasy:
Mnożymy każdy wyraz w nawiasie przez \( 4 \):
Otrzymaliśmy postać ogólną.
Odpowiedź: \( y = 4x^2 - \frac{10}{3}x + \frac{2}{3} \).
Rozwiązanie c):
Chcemy wymnożyć jednomian przez dwumian w nawiasie [żeby otrzymać postać ogólną].
Mnożymy \( \frac{1}{6}x \) przez każdy wyraz w nawiasie:
Skracamy ułamek:
Odpowiedź: \( y = \frac{1}{6}x^2 + \frac{1}{3}x \).
Liczby \( x_1 \) i \( x_2 \) występujące w postaci iloczynowej \( y = a(x - x_1)(x - x_2) \) są miejscami zerowymi (pierwiastkami) trójmianu kwadratowego, czyli pierwiastkami równania \( a(x - x_1)(x - x_2) = 0 \).
| Postać ogólna | Postać iloczynowa | Czynniki liniowe | Pierwiastki |
|---|---|---|---|
| \( y = x^2 - 9x + 14 \) | \( y = (x - 2)(x - 7) \) | \( x - 2 \) i \( x - 7 \) | \( x_1 = 2 \) i \( x_2 = 7 \) |
| \( y = 4x^2 + 4x + 1 \) | \( y = 4\left(x + \frac{1}{2}\right)^2 \) | \( x + \frac{1}{2} \) (czynnik podwójny) | \( x_0 = -\frac{1}{2} \) (pierwiastek podwójny) |
| \( y = 2x^2 + 6 \) | nie można rozłożyć na czynniki liniowe | brak | brak pierwiastków |
Odczytaj czynniki liniowe i podaj pierwiastki trójmianu kwadratowego.
a) \( y = 4(x - 3)(x - 5) \)
b) \( y = \frac{1}{4}(x - 2)(x + 6) \)
c) \( y = -(x + 4)(x + 8) \)
d) \( y = 8x(x - 9) \)
e) \( y = -3(x - 2)^2 \)
f) \( y = 13(x + 7)^2 \)
Rozwiązanie a): Czynniki liniowe to \( x - 3 \) i \( x - 5 \), a pierwiastki to \( x_1 = 3 \) oraz \( x_2 = 5 \).
Rozwiązanie b): Czynniki liniowe: \( x - 2 \) i \( x + 6 \); pierwiastki: \( x_1 = 2, x_2 = -6 \).
Rozwiązanie c): Czynniki liniowe: \( x + 4 \) i \( x + 8 \); pierwiastki: \( x_1 = -4, x_2 = -8 \).
Rozwiązanie d): Czynniki liniowe: \( 8x \) (lub \( x \)) i \( x - 9 \); pierwiastki: \( x_1 = 0, x_2 = 9 \).
Rozwiązanie e): Czynnik liniowy to \( x - 2 \) (podwójny), a pierwiastek to \( x_0 = 2 \) (pierwiastek podwójny).
Rozwiązanie f): Czynnik liniowy to \( x + 7 \) (podwójny), a pierwiastek to \( x_0 = -7 \) (podwójny).
Podaj pierwiastki trójmianu kwadratowego.
a) \( y = -2(x + \sqrt{2})(x - \sqrt{3}) \)
b) \( y = (x - 1 + \sqrt{3})(x + 1 - \sqrt{2}) \)
Rozwiązanie a): Pierwiastkami trójmianu są liczby \( x_1 = -\sqrt{2} \) oraz \( x_2 = \sqrt{3} \).
Rozwiązanie b): Pierwiastkami są \( x_1 = 1 - \sqrt{3} \) oraz \( x_2 = -1 + \sqrt{2} \).
Przedstaw trójmian kwadratowy w postaci iloczynowej.
a) \( y = 5x^2 - 3x \)
b) \( y = 16x^2 - 1 \)
c) \( y = 9x^2 - 8 \)
Rozwiązanie a): \( y = x(5x - 3) \)
Rozwiązanie b): \( y = (4x - 1)(4x + 1) \)
Rozwiązanie c): \( y = (3x - 2\sqrt{2})(3x + 2\sqrt{2}) \)
Dany jest trójmian kwadratowy \( y = ax^2 + bx + c \), gdzie \( a \neq 0 \).
Przedstaw trójmian kwadratowy w postaci iloczynowej, jeśli to możliwe.
a) \( y = 2x^2 + 5x - 3 \)
b) \( y = x^2 - 2x - 1 \)
c) \( y = -2x^2 + x - 4 \)
Rozwiązanie a):
Wzór ogólny delty: \( \Delta = b^2 - 4ac \)
Pierwiastki:
Postać iloczynowa: \( y = 2(x + 3)\left(x - \frac{1}{2}\right) \).
Przedstaw trójmian kwadratowy w postaci iloczynowej, jeśli to możliwe.
a) \( y = x^2 - 8x + 15 \)
b) \( y = x^2 + 3x - 28 \)
c) \( y = 3x^2 - 7x + 2 \)
d) \( y = 12x^2 + 11x + 2 \)
e) \( y = -2x^2 - 2x + 24 \)
f) \( y = -4x^2 + 3x + 1 \)
g) \( y = 2x^2 - 3x + 4 \)
h) \( y = x^2 - 2x - 2 \)
i) \( y = 2x^2 - 2x - 1 \)
Oblicz współczynniki \( b \) i \( c \) trójmianu kwadratowego \( y = x^2 + bx + c \), którego pierwiastkami są liczby \( -4 \) i \( 2 \).
Rozwiązanie:
Postać iloczynowa dla \( a = 1 \):
Stąd \( b = 2 \) oraz \( c = -8 \).
Oblicz współczynniki \( b \) i \( c \) trójmianu kwadratowego \( y = x^2 + bx + c \), którego pierwiastkami są podane liczby.
a) \( 3 \) i \( 5 \)
b) \( 4 \) i \( -3 \)
c) \( -5 \) i \( -2 \)
d) \( -2 \) i \( \frac{1}{2} \)
e) \( \sqrt{3} \) i \( -\sqrt{3} \)
Znajomość miejsc zerowych \( x_1, x_2 \) funkcji kwadratowej pozwala wyznaczyć oś symetrii paraboli i współrzędną \( x_w \) jej wierzchołka, gdyż \( x_w = \frac{x_1 + x_2}{2} \) [wierzchołek leży idealnie pośrodku między miejscami zerowymi].
Wyznacz równanie osi symetrii oraz współrzędne wierzchołka paraboli będącej wykresem funkcji \( f(x) = 2(x - 1)(x - 5) \).
Miejsca zerowe: \( x_1 = 1, x_2 = 5 \).
Oś symetrii: \( x = 3 \).
Wierzchołek: \( (3, -8) \).
Wyznacz równanie osi symetrii oraz współrzędne wierzchołka paraboli.
a) \( y = x(x - 6) \)
b) \( y = -x(x - 10) \)
c) \( y = \frac{1}{2}(x + 6)(x - 2) \)
d) \( y = -2(x + 3)(x - 4) \)
e) \( y = (2x + 1)(2x - 3) \)
f) \( y = (4x - 1)(5 - 4x) \)
Miejsca zerowe funkcji \( f(x) = \frac{1}{2}(x - x_1)(x - x_2) \) spełniają podane warunki. Wyznacz współrzędne wierzchołka paraboli będącej wykresem funkcji \( f \).
a) \( x_2 = 2x_1, \quad x_1 + x_2 = 6 \)
b) \( x_2 = 3x_1, \quad x_1 + x_2 = -12 \)
Wyznacz trójmian kwadratowy, którego pierwiastkami są liczby \( 2 \) i \( 4 \), a zbiorem wartości jest przedział \( [-2; \infty) \).
Wyznacz trójmian kwadratowy o pierwiastkach \( x_1, x_2 \) i zbiorze wartości \( Y \).
a) \( x_1 = -1, x_2 = 3, Y = [-4; \infty) \)
b) \( x_1 = -4, x_2 = 0, Y = (-\infty; 2] \)
c) \( x_1 = -8, x_2 = 2, Y = (-\infty; 10] \)
d) \( x_1 = 0, x_2 = 6, Y = [-6; \infty) \)
Na rysunku obok przedstawiono wykres funkcji kwadratowej \( f \). Zapisz wzór tej funkcji w postaci iloczynowej.
Miejscami zerowymi funkcji kwadratowej \( f \) są \( -1 \) oraz \( 3 \). Do wykresu tej funkcji należy punkt \( P \). Wyznacz wzór funkcji \( f \) w postaci iloczynowej.
a) \( P(1, -2) \)
b) \( P(2, 3) \)
c) \( P(-3, -2) \)
Na rysunku powyżej przedstawiono wykres funkcji kwadratowej \( f \). Zapisz wzór tej funkcji w postaci iloczynowej.
Rozwiązanie a):
Dane: \( x_1 = -2, \quad x_2 = 1, \quad P(0, 2) \)
Szukane: Wzór funkcji \( f \) w postaci iloczynowej
Wzór ogólny: \( f(x) = a(x - x_1)(x - x_2) \)
Podstawienie i obliczenia:
Podstawiamy współrzędne punktu \( P(0, 2) \):
Chcemy ustalić wzór funkcji kwadratowej w postaci iloczynowej na podstawie wykresu [odczytujemy miejsca zerowe oraz jeden punkt, żeby poznać dokładny kształt i położenie paraboli].
Z wykresu odczytujemy miejsca zerowe \( x_1 = -2 \) i \( x_2 = 1 \) oraz punkt przecięcia z osi OY \( P(0, 2) \) [to miejsca, w których wykres przecina osie układu współrzędnych].
Wstawiamy punkty \( x_1 \) i \( x_2 \) do wzoru ogólnego postaci iloczynowej [dostajemy \( f(x) = a(x + 2)(x - 1) \) z niewiadomą a].
Podstawiamy współrzędne punktu \( P(0, 2) \) za \( x \) i \( f(x) \) [po to, aby wyliczyć niewiadomy współczynnik a].
Otrzymujemy \( 2 = -2a \), skąd \( a = -1 \) [minus oznacza, że ramiona paraboli są skierowane w dół].
Otrzymaliśmy pełny wzór funkcji kwadratowej w postaci iloczynowej.
Odpowiedź: \( f(x) = -(x + 2)(x - 1) \).
Rozwiązanie b):
Dane: \( x_1 = -1, \quad x_2 = 3, \quad P(0, -1) \)
Szukane: Wzór funkcji \( f \) w postaci iloczynowej
Wzór ogólny: \( f(x) = a(x - x_1)(x - x_2) \)
Podstawienie i obliczenia:
Podstawiamy współrzędne punktu \( P(0, -1) \):
Wyznaczyć wzór funkcji kwadratowej w postaci iloczynowej z drugiego rysunku.
Odczytujemy z wykresu b) miejsca zerowe \( x_1 = -1 \) i \( x_2 = 3 \) oraz punkt na osi OY \( P(0, -1) \).
Wstawiamy miejsca zerowe do wzoru iloczynowego [daje to \( f(x) = a(x + 1)(x - 3) \)].
Podstawiamy punkt \( P(0, -1) \) do równania [żeby obliczyć współczynnik kierunkowy a].
Wyliczamy \( a = \frac{1}{3} \) [wartość dodatnia potwierdza, że ramiona paraboli idą w górę].
Odpowiedź: \( f(x) = \frac{1}{3}(x + 1)(x - 3) \).
Rozwiązanie c):
Dane: \( x_1 = -1, \quad x_2 = 1, \quad P(0, 2) \)
Szukane: Wzór funkcji \( f \) w postaci iloczynowej
Wzór ogólny: \( f(x) = a(x - x_1)(x - x_2) \)
Podstawienie i obliczenia:
Podstawiamy współrzędne punktu \( P(0, 2) \):
Wyznaczyć postać iloczynową funkcji kwadratowej przedstawionej na rysunku c).
Odczytujemy miejsca zerowe \( x_1 = -1 \) oraz \( x_2 = 1 \), a także punkt na wykresie \( P(0, 2) \).
Wstawiamy pierwiastki do postaci iloczynowej [dostajemy \( f(x) = a(x + 1)(x - 1) \)].
Podstawiamy współrzędne punktu \( P(0, 2) \) [skąd wyliczamy \( 2 = -a \), czyli \( a = -2 \)].
Odpowiedź: \( f(x) = -2(x + 1)(x - 1) \).
Funkcje mają takie same miejsca zerowe. Wykresem funkcji \( f(x) = \frac{1}{2}x^2 + bx + c \) jest parabola o wierzchołku \( W = (3, -2) \). Przedstaw wzory obu tych funkcji \( f \) i \( g(x) = dx^2 + 18x + e \) w postaci iloczynowej.
Założenia / Dziedzina: \( x \in \mathbb{R} \)
Dane: \( f(x) = \frac{1}{2}x^2 + bx + c \), \( W = (3, -2) = (p, q) \), \( g(x) = dx^2 + 18x + e \), funkcje \( f \) i \( g \) mają te same miejsca zerowe.
Szukane: Wzory funkcji \( f \) i \( g \) w postaci iloczynowej.
Wzory ogólne:
Postać kanoniczna: \( f(x) = a(x - p)^2 + q \)
Postać iloczynowa: \( f(x) = a(x - x_1)(x - x_2) \)
Współrzędna wierzchołka: \( p = -\frac{b}{2a} \)
Chcemy znaleźć postać iloczynową obu funkcji, czyli wzory z nawiasami zawierającymi miejsca zerowe. Najpierw znajdujemy pierwiastki z postaci kanonicznej funkcji \( f \), a potem używamy tych samych pierwiastków do zbudowania wzoru funkcji \( g \).
Zapisujemy funkcję \( f \) w postaci kanonicznej, znając \( a = \frac{1}{2} \) oraz \( W = (3, -2) \):
Wyznaczamy miejsca zerowe funkcji \( f \), przyrównując ją do zera [żeby wyznaczyć x1 i x2]:
Stąd otrzymujemy dwa równania:
Zapisujemy wzór funkcji \( f \) w postaci iloczynowej:
Teraz wyznaczamy współczynnik \( d \) dla funkcji \( g(x) = dx^2 + 18x + e \). Ponieważ \( g \) ma te same miejsca zerowe \( x_1 = 5 \) i \( x_2 = 1 \), to jej wierzchołek leży w tej samej współrzędnej \( x_w = p = 3 \):
Zapisujemy wzór funkcji \( g \) w postaci iloczynowej z wyznaczonym \( d = -3 \):
Wyznaczyliśmy postaci iloczynowe obu funkcji.
Odpowiedź: \( f(x) = \frac{1}{2}(x - 1)(x - 5) \) oraz \( g(x) = -3(x - 1)(x - 5) \).
Wykres funkcji \( g \) jest symetryczny do wykresu funkcji \( f(x) = x^2 - 10x + 16 \) względem prostej \( y = -4 \). Zapisz wzór funkcji \( g \) w postaci iloczynowej.
Założenia / Dziedzina: \( x \in \mathbb{R} \)
Dane: \( f(x) = x^2 - 10x + 16 \), prosta symetrii: \( y = -4 \).
Szukane: Wzór funkcji \( g(x) \) w postaci iloczynowej.
Wzory ogólne:
\( \Delta = b^2 - 4ac \)
\( p = -\frac{b}{2a}, \quad q = -\frac{\Delta}{4a} \)
Postać kanoniczna: \( y = a(x - p)^2 + q \)
Chcemy znaleźć wzór nowej funkcji \( g \) po odbiciu symetrycznym względem poziomej prostej \( y = -4 \), a następnie zapisać go w postaci iloczynowej.
Wyznaczamy wierzchołek funkcji \( f(x) \):
Wierzchołek funkcji \( f \) to \( W_f = (5, -9) \).
Wykres \( g \) powstaje przez odbicie symetryczne wykresu \( f \) względem prostej \( y = -4 \). Współczynnik \( a \) zmienia znak na przeciwny (\( a_g = -1 \)). Współrzędna \( x \) wierzchołka nie ulega zmianie (\( p_g = 5 \)). Odległość \( q_f = -9 \) od prostej \( y = -4 \) wynosi 5 jednostek w dół. Po odbiciu wierzchołek \( g \) leży 5 jednostek w górę od prostej \( y = -4 \):
Wierzchołek funkcji \( g \) to \( W_g = (5, 1) \). Zapisujemy funkcję \( g \) w postaci kanonicznej:
Szukamy miejsc zerowych funkcji \( g \):
Zapisujemy postać iloczynową funkcji \( g \):
Odpowiedź: \( g(x) = -(x - 4)(x - 6) \).
Wykres funkcji kwadratowej \( f(x) = \frac{2}{3}x^2 + bx + c \) jest parabolą, która przechodzi przez początek układu współrzędnych, a jej osią symetrii jest prosta \( x = 1 \). Zapisz wzór funkcji \( f \) w postaci iloczynowej.
Założenia / Dziedzina: \( x \in \mathbb{R} \)
Dane: \( f(x) = \frac{2}{3}x^2 + bx + c \), punkt wykresu: \( (0,0) \), oś symetrii: \( x = 1 \implies x_w = 1 \).
Szukane: Wzór funkcji \( f \) w postaci iloczynowej.
Wzory ogólne:
\( x_w = \frac{x_1 + x_2}{2} \)
\( f(x) = a(x - x_1)(x - x_2) \)
Chcemy ułożyć wzór iloczynowy funkcji. Z treści wiemy, że jedno miejsce zerowe to zero, a oś symetrii pomoże nam znaleźć drugie miejsce zerowe.
Ponieważ wykres przechodzi przez \( (0,0) \), jedno z miejsc zerowych to \( x_1 = 0 \). Wyznaczamy drugie miejsce zerowe \( x_2 \), korzystając ze wzoru na oś symetrii:
Znamy oba miejsca zerowe (\( x_1 = 0, x_2 = 2 \)) oraz współczynnik \( a = \frac{2}{3} \). Podstawiamy te dane do wzoru postaci iloczynowej:
Odpowiedź: \( f(x) = \frac{2}{3}x(x - 2) \).
Funkcja kwadratowa \( f \) ma dwa różne miejsca zerowe spełniające warunek \( |x| = 5 \) i zbiór wartości będący przedziałem \( (-8; \infty) \). Wyznacz wzór tej funkcji w postaci iloczynowej.
Założenia / Dziedzina: \( x \in \mathbb{R} \)
Dane: \( |x| = 5 \implies x_1 = -5, x_2 = 5 \), \( ZW = (-8; \infty) \implies q = -8 \) oraz \( a > 0 \).
Szukane: Wzór funkcji \( f \) w postaci iloczynowej.
Rozwiązać równanie z wartością bezwzględną, by znaleźć miejsca zerowe, a następnie wyznaczyć współczynnik \( a \) za pomocą wierzchołka zadanego przez zbiór wartości.
Wyznaczamy iksową współrzędną wierzchołka:
Wierzchołek paraboli ma współrzędne \( W = (0, -8) \). Postać iloczynowa funkcji z nieznanym \( a \):
Podstawiamy punkt wierzchołka \( W(0, -8) \) do powyższego wzoru, aby wyznaczyć \( a \):
Zapisujemy ostateczną postać iloczynową:
Odpowiedź: \( f(x) = \frac{8}{25}(x + 5)(x - 5) \).
Przedstaw w postaci iloczynowej wzór funkcji kwadratowej \( f \), której jedynym miejscem zerowym jest liczba \( -7 \), a \( f(-3) = 2 \).
Założenia / Dziedzina: \( x \in \mathbb{R} \)
Dane: Pierwiastek podwójny: \( x_0 = -7 \), punkt wykresu: \( P = (-3, 2) \).
Szukane: Wzór funkcji \( f \) w postaci iloczynowej.
Wzór ogólny: \( f(x) = a(x - x_0)^2 \)
Skoro funkcja ma tylko jedno miejsce zerowe, oznacza to, że jest to pierwiastek podwójny (\( \Delta = 0 \)). Budujemy wzór postaci iloczynowej i wyliczamy współczynnik \( a \) przy pomocy podanego punktu.
Zapisujemy postać iloczynową z podwójnym pierwiastkiem:
Podstawiamy dane z punktu \( P(-3, 2) \):
Podstawiamy \( a = \frac{1}{8} \) do postaci iloczynowej:
Odpowiedź: \( f(x) = \frac{1}{8}(x + 7)^2 \).
Miejscami zerowymi funkcji \( f \) są \( -3 \) i \( 5 \), a jej wykres przecina oś \( OY \) w tym samym punkcie, co wykres funkcji \( g(x) = 3x - 5 \). Zapisz wzór funkcji \( f \) w postaci ogólnej.
Założenia / Dziedzina: \( x \in \mathbb{R} \)
Dane: \( x_1 = -3, x_2 = 5 \), \( g(x) = 3x - 5 \).
Szukane: Wzór funkcji \( f \) w postaci ogólnej.
Znaleźć punkt wspólny na osi \( OY \) z prostą \( g(x) \), wykorzystać go do wyznaczenia współczynnika \( a \) w postaci iloczynowej, a na koniec wymnożyć wszystko do postaci ogólnej.
Wyznaczamy punkt przecięcia wykresu \( g(x) \) z oś \( OY \):
Wykorzystujemy postać iloczynową funkcji \( f \):
Podstawiamy punkt \( (0, -5) \), aby obliczyć \( a \):
Przekształcamy do postaci ogólnej przez wymnożenie:
Odpowiedź: \( f(x) = \frac{1}{3}x^2 - \frac{2}{3}x - 5 \).
Liczby \( -1 \) i \( 2 \) są miejscami zerowymi funkcji kwadratowej \( f \), dla której zachodzi równość \( \frac{f(-3) - f(3)}{-3 - 3} = -3 \). Zapisz wzór funkcji \( f \) w postaci iloczynowej.
Założenia / Dziedzina: \( x \in \mathbb{R} \)
Dane: \( x_1 = -1, x_2 = 2 \), równanie: \( \frac{f(-3) - f(3)}{-6} = -3 \).
Szukane: Wzór funkcji \( f \) w postaci iloczynowej.
Wykorzystać podany ułamek z wartościami funkcji dla \( x = -3 \) i \( x = 3 \), aby wyznaczyć niewiadomy współczynnik \( a \).
Zapisujemy wzór funkcji w postaci iloczynowej ze zmienną \( a \):
Obliczamy wartości \( f(-3) \) oraz \( f(3) \) wyrażone przez \( a \):
Podstawiamy otrzymane wyrażenia do równości:
Zapisujemy wzór funkcji:
Odpowiedź: \( f(x) = 3(x + 1)(x - 2) \).
Podaj przedziały monotoniczności funkcji \( f \) i \( g \).
\( f(x) = 4(x - 5)(x + 7) \)
\( g(x) = -(x - 8)(x - 2) \)
Założenia / Dziedzina: \( x \in \mathbb{R} \)
Dane: Wzory funkcji \( f(x) \) oraz \( g(x) \).
Szukane: Przedziały monotoniczności obu funkcji.
Określić, w jakich przedziałach funkcje rosną, a w jakich maleją, znając położenie wierzchołka oraz zwrot ramion paraboli.
Dla funkcji \( f(x) = 4(x - 5)(x + 7) \):
\( a = 4 > 0 \) (ramiona w górę), miejsca zerowe: \( x_1 = 5, x_2 = -7 \).
Funkcja \( f \) jest malejąca w przedziale \( (-\infty; -1\rangle \), a rosnąca w przedziale \( \langle -1; \infty) \).
Dla funkcji \( g(x) = -(x - 8)(x - 2) \):
\( a = -1 < 0 \) (ramiona w dół), miejsca zerowe: \( x_1 = 8, x_2 = 2 \).
Funkcja \( g \) jest rosnąca w przedziale \( (-\infty; 5\rangle \), a malejąca w przedziale \( \langle 5; \infty) \).
Funkcja \( f \): malejąca w \( (-\infty; -1\rangle \), rosnąca w \( \langle -1; \infty) \).
Funkcja \( g \): rosnąca w \( (-\infty; 5\rangle \), malejąca w \( \langle 5; \infty) \).
Wyznacz wzór funkcji kwadratowej \( f \) w postaci ogólnej, wiedząc, że do jej wykresu należą punkty \( (-2, 0) \), \( (3, 0) \), \( (1, 2) \).
Założenia / Dziedzina: \( x \in \mathbb{R} \)
Dane: Miejsca zerowe: \( x_1 = -2, x_2 = 3 \), punkt dodatkowy: \( P(1, 2) \).
Szukane: Wzór funkcji \( f \) w postaci ogólnej.
Zauważyć, że punkty z iksem i zerem na końcu to miejsca zerowe, użyć ich do ułożenia postaci iloczynowej, a trzeci punkt wykorzystać do znalezienia \( a \). Na koniec przeliczyć to na postać ogólną.
Zapisujemy postać iloczynową na podstawie miejsc zerowych:
Podstawiamy punkt \( P(1, 2) \):
Wstawiamy wyliczone \( a = -\frac{1}{3} \) i przekształcamy do postaci ogólnej:
Odpowiedź: \( f(x) = -\frac{1}{3}x^2 + \frac{1}{3}x + 2 \).
Zbiorem wartości funkcji kwadratowej \( f \) jest przedział \( (-\infty; 8) \), a jej miejscami zerowymi są liczby \( -2 \) i \( 6 \). Wyznacz wzór tej funkcji w postaci ogólnej.
Założenia / Dziedzina: \( x \in \mathbb{R} \)
Dane: \( x_1 = -2, x_2 = 6 \), \( ZW = (-\infty; 8) \implies q = 8 \) oraz \( a < 0 \).
Szukane: Wzór funkcji \( f \) w postaci ogólnej.
Wyznaczyć wierzchołek ze zbioru wartości i średniej pierwiastków, wyliczyć współczynnik \( a \), a następnie przejść do postaci ogólnej.
Wyznaczamy iksową współrzędną wierzchołka:
Zapisujemy postać iloczynową ze zmienną \( a \):
Podstawiamy punkt wierzchołka \( (2, 8) \):
Przekształcamy wzór z \( a = -\frac{1}{2} \) do postaci ogólnej:
Odpowiedź: \( f(x) = -\frac{1}{2}x^2 + 2x + 6 \).
Wyznacz równanie osi symetrii paraboli \( y = (4x - 2)(2x + 5) \) i oblicz współrzędne jej wierzchołka.
Założenia / Dziedzina: \( x \in \mathbb{R} \)
Dane: \( y = (4x - 2)(2x + 5) \).
Szukane: Równanie osi symetrii oraz współrzędne wierzchołka \( W(x_w, y_w) \).
Znaleźć miejsca zerowe z postaci iloczynowej, aby obliczyć oś symetrii \( x = x_w \), a potem wyznaczyć igrek wierzchołka.
Obliczamy miejsca zerowe przyrównując nawiasy do zera:
Wyznaczamy \( x_w \):
Równanie osi symetrii to \( x = -1 \). Obliczamy \( y_w \) podstawiając \( x_w = -1 \):
Oś symetrii: \( x = -1 \); Wierzchołek: \( W(-1, -18) \).
Wyznacz współczynniki \( b \) i \( c \) trójmianu kwadratowego \( y = -x^2 + bx + c \), wiedząc, że liczby \( -3 \) i \( 1 \) są jego pierwiastkami.
Założenia / Dziedzina: \( x \in \mathbb{R} \)
Dane: \( a = -1, x_1 = -3, x_2 = 1 \).
Szukane: Współczynniki \( b \) i \( c \).
Ułożyć wzór z pierwiastków i odczytać niewiadome współczynniki \( b \) i \( c \).
Zapisujemy postać iloczynową z \( a = -1 \):
Wymnażamy nawiasy:
Porównujemy wzór z postacią \( y = -x^2 + bx + c \):
Odpowiedź: \( b = -2 \) oraz \( c = 3 \).
Dane są trójmiany kwadratowe: \( f(x) = 2(x - 4)^2 - 2 \), \( g(x) = 3(x - 5)(x - 3) \). Przedstaw w postaci iloczynowej funkcje: \( h(x) = f(x) + g(x) \), \( k(x) = f(x) - g(x) \).
Założenia / Dziedzina: \( x \in \mathbb{R} \)
Dane: Wzory funkcji \( f(x) \) i \( g(x) \).
Szukane: Postacie iloczynowe funkcji \( h(x) \) oraz \( k(x) \).
Rozwinąć oba trójmiany do postaci ogólnej, dodać i odjąć je od siebie, a następnie policzyć delty i zapisać postacie iloczynowe.
Przekształcamy funkcje do postaci ogólnej:
Wyznaczamy \( h(x) = f(x) + g(x) \):
Wyznaczamy \( k(x) = f(x) - g(x) \):
\( h(x) = 5(x - 3)(x - 5) \) oraz \( k(x) = -(x - 3)(x - 5) \).
Trójmian \( T_1 \) przedstaw w postaci iloczynowej, a trójmian \( T_2 \) – w postaci kanonicznej.
\( T_1: y = -3(x + 7)^2 + 27 \)
\( T_2: y = 2(x - 11)(x - 5) \)
Założenia / Dziedzina: \( x \in \mathbb{R} \)
Dane: Wzory trójmianów \( T_1 \) i \( T_2 \).
Szukane: Postać iloczynowa \( T_1 \) oraz postać kanoniczna \( T_2 \).
Dla pierwszego trójmianu przejść z postaci kanonicznej na iloczynową (szukamy pierwiastków), a dla drugiego przejść z iloczynowej na kanoniczną (szukamy wierzchołka).
Przekształcamy \( T_1 \):
Przekształcamy \( T_2 \):
Miejsca zerowe: \( x_1 = 11, x_2 = 5 \).
\( T_1 \) w postaci iloczynowej: \( y = -3(x + 4)(x + 10) \)
\( T_2 \) w postaci kanonicznej: \( y = 2(x - 8)^2 - 18 \)
Do każdego z trójmianów A i B dopasuj równy mu trójmian X, Y lub Z.
\( A: y = (x - 3)^2 + 1 \)
\( B: y = (x - 8)(x + 4) \)
\( X: y = (x - 2)(x + 4) \)
\( Y: y = (x - 2)^2 - 36 \)
\( Z: y = x^2 - 6x + 10 \)
Założenia / Dziedzina: \( x \in \mathbb{R} \)
Rozwinąć wszystkie podane funkje do postaci ogólnej, wymnażając je, i porównać ze sobą otrzymane wzory.
Rozwijamy trójmian A: \( y = (x - 3)^2 + 1 = x^2 - 6x + 10 \) (jest równy Z).
Rozwijamy trójmian B: \( y = (x - 8)(x + 4) = x^2 - 4x - 32 \).
Rozwijamy trójmian Y: \( y = (x - 2)^2 - 36 = x^2 - 4x - 32 \) (jest równy B).
A pasuje do Z, a B pasuje do Y.
Oblicz wyróżnik \( \Delta \) trójmianu kwadratowego.
a) \( y = -3(x + 4)(x - 5) \)
b) \( y = (5x - 2)(2x + 3) \)
c) \( y = 10 - (x - 1)(x - 4) \)
Założenia / Dziedzina: \( x \in \mathbb{R} \)
Wzór ogólny: \( \Delta = b^2 - 4ac \)
Przekształcić każdy wzór do postaci ogólnej \( ax^2 + bx + c \), aby wyciągnąć z niego współczynniki i policzyć deltę ze wzoru.
a) \( y = -3(x^2 - x - 20) = -3x^2 + 3x + 60 \implies \Delta = 3^2 - 4 \cdot (-3) \cdot 60 = 729 \)
b) \( y = 10x^2 + 11x - 6 \implies \Delta = 11^2 - 4 \cdot 10 \cdot (-6) = 361 \)
c) \( y = 10 - (x^2 - 5x + 4) = -x^2 + 5x + 6 \implies \Delta = 5^2 - 4 \cdot (-1) \cdot 6 = 49 \)
a) \( \Delta = 729 \)
b) \( \Delta = 361 \)
c) \( \Delta = 49 \)
Wyznacz punkty przecięcia paraboli \( y = -\frac{\sqrt{2}}{3}(x + 2)(3 - x) \) z osiami układu współrzędnych.
Założenia / Dziedzina: \( x \in \mathbb{R} \)
Znaleźć miejsca zerowe (przecięcie z osią \( OX \)) przyrównując funkcję do zera oraz punkt przecinający oś \( OY \) (wstawiając zero za iks).
Oś \( OX \) (\( y = 0 \)):
Oś \( OY \) (\( x = 0 \)):
Z osią \( OX \): \( (-2, 0) \) i \( (3, 0) \); z osią \( OY \): \( (0, -2\sqrt{2}) \).
Uzasadnij, że trójmianu kwadratowego \( y = (2 + \sqrt{2})x^2 - 2x + 2 - \sqrt{2} \) nie można przedstawić w postaci iloczynowej.
Założenia / Dziedzina: \( x \in \mathbb{R} \)
Dane: \( a = 2 + \sqrt{2}, b = -2, c = 2 - \sqrt{2} \).
Wykazać, że wyróżnik \( \Delta \) jest ujemny, co oznacza brak pierwiastków i brak możliwości rozłożenia trójmianu na czynniki liniowe.
Obliczamy wyróżnik \( \Delta \):
Stosujemy wzór skróconego mnożenia:
Wyróżnik \( \Delta = -4 < 0 \), co dowodzi, że trójmianu nie można przedstawić w postaci iloczynowej.
Przedstaw trójmian kwadratowy w postaci iloczynowej.
a) \( y = 2x^2 - 5x + 2 \)
b) \( y = -x^2 - 2\sqrt{3}x + 1 \)
Założenia / Dziedzina: \( x \in \mathbb{R} \)
Wyznaczyć delty, policzyć pierwiastki i wpisać je do wzoru na postać iloczynową.
a) \( \Delta = 25 - 16 = 9 \implies \sqrt{\Delta} = 3 \)
b) \( \Delta = 12 + 4 = 16 \implies \sqrt{\Delta} = 4 \)
a) \( y = 2\left(x - \frac{1}{2}\right)(x - 2) \)
b) \( y = -(x - 2 + \sqrt{3})(x + 2 + \sqrt{3}) \)
Podaj pierwiastki trójmianu kwadratowego.
a) \( y = \frac{1}{2}(x - 8)(x + 5) \)
b) \( y = -\sqrt{2}(x - \sqrt{2})(x + 2 - \sqrt{3}) \)
Założenia / Dziedzina: \( x \in \mathbb{R} \)
Odczytać miejsca zerowe bezpośrednio ze wzoru postaci iloczynowej, przyrównując poszczególne nawiasy do zera.
a) \( x - 8 = 0 \implies x_1 = 8 \); \( x + 5 = 0 \implies x_2 = -5 \)
b) \( x - \sqrt{2} = 0 \implies x_1 = \sqrt{2} \); \( x + 2 - \sqrt{3} = 0 \implies x_2 = -2 + \sqrt{3} \)
a) Pierwiastki to \( x_1 = 8 \) oraz \( x_2 = -5 \).
b) Pierwiastki to \( x_1 = \sqrt{2} \) oraz \( x_2 = -2 + \sqrt{3} \).
Funkcja \( f(x) = -(x - 2)(x + 4) \) jest malejąca w przedziale:
A. \( (-4; \infty) \)
B. \( (-\infty; 1) \)
C. \( (-\infty; -1) \)
D. \( (-1; \infty) \)
Założenia / Dziedzina: \( x \in \mathbb{R} \)
Wyznaczyć wierzchołek paraboli i wybrać poprawną odpowiedź na podstawie zwrotu ramion paraboli.
Ponieważ \( a = -1 < 0 \), funkcja jest malejąca w przedziale \( (-1; \infty) \).
Odpowiedź: D.
Wskaż postać iloczynową funkcji kwadratowej \( f(x) = -\frac{1}{2}x^2 - 3x + 3\frac{1}{2} \).
A. \( f(x) = -\frac{1}{2}(x + 3)^2 + 8 \)
B. \( f(x) = (x - 1)(x + 7) \)
C. \( f(x) = -\frac{1}{2}(x - 1)(x + 7) \)
D. \( f(x) = -\frac{1}{2}(x + 1)(x - 7) \)
Założenia / Dziedzina: \( x \in \mathbb{R} \)
Znaleźć miejsca zerowe z delty i wstawić je razem z \( a = -\frac{1}{2} \) do wzoru.
Odpowiedź: C.
Miejscami zerowymi funkcji \( f(x) = -2x(x - 3\sqrt{5}) \) są liczby:
A. \( -2 \) i \( 3\sqrt{5} \)
B. \( -3\sqrt{5} \) i \( 2 \)
C. \( 0 \) i \( 3\sqrt{5} \)
D. \( -3\sqrt{5} \) i \( 0 \)
Założenia / Dziedzina: \( x \in \mathbb{R} \)
Odczytać miejsca zerowe z postaci iloczynowej, przyrównując iksy do zera.
Odpowiedź: C.
Iloczyn pierwiastków trójmianu kwadratowego \( y = -3(x + 2)(x - 7) \) wynosi:
A. \( 42 \)
B. \( 14 \)
C. \( -14 \)
D. \( -42 \)
Założenia / Dziedzina: \( x \in \mathbb{R} \)
Odczytać z nawiasów dwa pierwiastki i pomnożyć je przez siebie.
\( x_1 = -2 \), \( x_2 = 7 \)
Odpowiedź: C.