UCZ SIĘ KROK PO KROKU

Wykres funkcji liniowej

Wykresem funkcji liniowej jest prosta, której położenie zależy od współczynników we wzorze. Zobacz, jak ją narysować oraz określić monotoniczność, dziedzinę i zbiór wartości funkcji.

Przypomnienie

Funkcją liniową nazywamy funkcję f określoną wzorem:
f(x)=a⋅x+b
gdzie a, b ∈R oraz

  • a nazywamy współczynnikiem kierunkowym prostej
  • b nazywamy wyrazem wolnym

Wykres funkcji liniowej

W układzie współrzędnych wykres funkcji liniowej to nic innego jak linia prosta.
Najprostszym sposobem na narysowanie wykresu jest stworzenie tabeli, w której wybieramy dowolne x i podstawiając do wzoru obliczamy dla nich wartości y.

Uwaga: Do narysowania wykresu funkcji liniowej wystarczą dwa punkty, jednak dla dokładności rysunku wyznaczymy cztery punkty 🙂

Przykład: Dana jest funkcja y=−x+1. Narysuj wykres danej funkcji.

Aby narysować wykres wybieramy dowolne argumenty x i obliczamy dla nich wartość funkcji ze wzoru ⇔ obliczamy f(x).
x −1 0 1 2
f(x) f(−1) f(0) f(1) f(2)
y=−(−1)+1 y=−0+1 y=−1+1 y=−2+1
y= 2 1 0 (−1)
Otrzymaliśmy punkt
(x, y)
(−1, 2) (0, 1) (1, 0) (2, −1)

Zaznaczamy punkty z tabeli w układzie współrzędnych i łączymy je prostą.

Otrzymaliśmy wykres funkcji.

Przykład: Wskaż równanie prostej, której fragment przedstawiony jest na poniższym wykresie

A. x−3y+6=0 B. x+3y+6=0 C. x+3y−6=0 D. x−3y−6=0
Sposób 1:
Jednym ze sposobów na rozwiązanie tego zadania jest wyznaczenie równania kierunkowego prostej, które przekształcimy na równanie ogólne (bo w tej postaci mamy nasze odpowiedzi).
Szukamy współczynnika kierunkowego i wyrazu wolnego funkcji liniowej aby uzupełnić niewiadome a i b w postaci kierunkowej y=a⋅x+b .
Punkt B=(0,b) to punkt przecięcia wykresu funkcji liniowej z osią OY. Widzimy, że wykres przecina oś OY dla y=2. Znaleźliśmy wyraz wolny b, uzupełniamy niewiadomą.
Mamy: y=a⋅x+2

Wykres funkcji przecina oś OX w punkcie (6,0), jest to miejsce zerowe. Podstawmy je do naszego wzoru

y=a⋅x+2
0=a⋅6+2 | Zamiana stronami
a⋅6+2=0 |−2
6⋅a=−2 |:6
a=−26=−13

Wyznaczyliśmy równanie kierunkowe prostej: y=−13⋅x+2.
Wyznaczmy równanie ogólne ⇔ Doprowadźmy do postaci Ax+By+C=0 czyli takiej, która najbardziej przypomina nam możliwe opcje wyboru.

y=−13x+2 |+13x
y+13x=2 |−2
y+13x−2=0 |⋅3
3y+x−6=0 | Porządkujemy
x+3y−6=0

Odpowiedź: C.

Sposób 2:
Z wykresu odczytać możemy, że prosta przechodzi przez dwa punkty o współrzędnych A=(0,2) i B=(6,0). Aby znaleźć równanie kierunkowe prostej możemy użyć metody wyznaczania prostej przechodzącej przez dwa punkty. Nauczymy Cię jej w kolejnym dziale - potraktuj to jako ćwiczenie 🙂
Dalsza część jak w powyższym przykładzie.

 

Monotoniczność funkcji liniowej

Funkcja liniowa jest
malejąca stała rosnąca
a<0 a=0 a>0
Przykład: Dla jakiego m funkcja liniowa y=(3−m)x+12 jest malejąca?

Funkcja liniowa jest malejąca wtedy i tylko wtedy, gdy współczynnik kierunkowy a (liczba przy x) jest mniejszy od 0, więc rozwiązujemy nierówność:

a<0
3−m<0 |−3
−m<0−3
−m<−3 |⋅(−1)
m>3

Uwaga: Pamiętaj o zamianie znaku > lub < na przeciwny przy dzieleniu nierówności przez liczby ujemne!

Odpowiedź: Funkcja jest malejąca dla m>3 ⇔ m∈(3,+∞).

Przykład: Dla jakiego m funkcja liniowa y=(12m+1)x+12 jest stała?

Funkcja liniowa jest stała wtedy i tylko wtedy, gdy współczynnik kierunkowy a (liczba przy x) jest równy 0. W naszym przypadku a=12m+1, zatem rozwiązujemy równanie:

a=0
12m+1=0 |−1
12m=−1 |⋅2
m=−2

Odpowiedź: Funkcja jest stała dla m=−2.

Przykład: Funkcja liniowa f(x)=ax+b jest malejąca i ma dodatnie miejsce zerowe. Wynika stąd, że

A. a>0 i b<0 B. a>0 i b>0 C. a<0 i b<0 D. a<0 i b>0
Funkcja liniowa f(x) jest malejąca, gdy a<0. Wiedząc, że ma ona dodatnie miejsce zerowe narysujmy przykładowy wykres funkcji. Przecina on oś OY w punkcie (0,b).

Patrząc na przykładowy wykres funkcji widzimy, że b musi być dodatnie, czyli b>0.
Ostatecznie a<0 i b>0.
Odpowiedź: D.
Przykład: Na rysunku przedstawiono fragment wykresu funkcji liniowej opisanej równaniem kierunkowym y=ax+b. Jakie znaki mają współczynnik kierunkowy prostej a i wyraz wolny b?
Funkcja jest rosnąca, zatem a>0.
Funkcja przecina oś OY pod osią OX, stąd b<0.
Odpowiedź: a>0 i b<0.
Przykład: Na rysunku przedstawiono dwie proste równoległe k: y=ax+b i l: y=mx+n.

Zatem:

A. a⋅m>0
b⋅n>0
B. a⋅m>0
b⋅n<0
C. a⋅m<0
b⋅n>0
D. a⋅m<0
b⋅n<0
Proste są malejące, zatem
a<0 m<0
Iloczyn dwóch liczb ujemnych jest liczbą dodatnią, więc
a⋅m>0
Wartości b i n możemy wyczytać wprost z wykresu
b=2 n=−1
Iloczyn liczb dodatniej i ujemnej jest ujemny, zatem
b⋅n<0

Ostatecznie a⋅m>0 i b⋅n<0.

Odpowiedź: B.

Dziedzina i zbiór wartości funkcji liniowej

Dziedziną funkcji liniowej jest zbiór liczb rzeczywistych R (jeżeli w zadaniu nie jest określone inaczej!)

Przykład: Funkcja f określona jest wzorem y=x+1. Podaj dziedzinę tej funkcji.
Narysujmy najpierw wykres funkcji y=x+1.
Wyobraź sobie, że funkcja rzuca cień na oś OX.

Widać, że ten cień się nie kończy. Wynika z tego, że dziedziną funkcji y=x+1 jest zbiór liczb rzeczywistych R.

Odpowiedź:
Dziedziną funkcji f jest zbiór liczb rzeczywistych R.

Przykład: Funkcja f określona jest wzorem y=x+1 dla każdej liczby z przedziału <−75,50>. Podaj dziedzinę tej funkcji.

Funkcja f określona jest wzorem y=x+1.
Uwaga! Funkcja jest określona TYLKO dla liczb z przedziału <−75,50>.
Wyobraź sobie, że funkcja rzuca cień na oś OX. Ten cień to dziedzina.

Widać, że ten cień jest ograniczony. Wynika z tego że dziedziną jest konkretny przedział.

W tym przypadku dziedziną funkcji y=x+1 jest przedział <−75,50>.

Okazuje się, że dziedzina określona była już w zadaniu i do jej wyznaczenia nie potrzeba rysunku. Przeanalizujmy treść ponownie:

Funkcja f określona jest wzorem y=x+1 dla każdej liczby z przedziału <−75,50>.

Odpowiedź:
Dziedziną funkcji f jest przedział <−75,50>.

Zbiorem wartości (przeciwdziedziną) MOŻE BYĆ zbiór liczb rzeczywistych bądź, jeśli funkcja jest stała tj. współczynnik a=0, więc np. f(x)=0x+10, zatem f(x)=10, to zbiorem wartości jest jedna liczba, tutaj akurat ZW=10.
Uwaga: Pojęcie zbioru wartości często występuje wraz z pojęciem dziedziny. Jeżeli w zadaniu dziedzina określona jest jako przedział, to również przeciwdziedzina staje się ograniczona.

Przykład: Odczytaj z wykresu dziedzinę i zbiór wartości funkcji.

Nic nie ogranicza nam osi OX. Nic nie ogranicza nam osi OX.
Dziedzina=R Dziedzina=R
Nic nie ogranicza nam osi OY. Nic nie ogranicza nam osi OY.
ZW=R ZW=R
Przykład: Odczytaj z wykresu dziedzinę i zbiór wartości funkcji.
Widzimy, że oś OX jest ograniczona przedziałem.
Nasza funkcja rzuca cień na oś OX od −∞ do 1.

Wynika z tego, że dziedziną funkcji jest przedział (−∞,1>.

Widzimy, że oś OY jest ograniczona przedziałem.
Nasza funkcja rzuca cień na oś OX od 2 do +∞.

Wynika z tego, że zbiorem wartości funkcji jest przedział <2,+∞).

Odpowiedź: Dziedzina=(−∞,1>, ZW=<2,+∞).

Uwaga: U uczniów częstym problemem jest poprawna kolejność w zapisie dziedziny lub zbioru wartości. Często zamiast ZW=<2,+∞) zapisuje się ZW=(+∞,2>.

Dlaczego ten zapis nie jest poprawny ?

W dziedzinie i zbiorze wartości liczby z przedziału powinny występować w kolejności rosnącej np.

Dziedzina=(−∞,1> ⇔ (−∞,−100,−99,−98,...,−2,−1,0,1>.

ZW=<2,+∞) ⇔ <2,3,4,…,99,100,...,+∞).

Czy teraz zapis ZW=(+∞,2> wydaje się nielogiczny ? 🙂

Przykład: Funkcja f określona jest wzorem y=2x+1 dla każdej liczby z przedziału <−1,2>. Podaj dziedzinę i zbiór wartości tej funkcji.
Na podstawie jednego z poprzednich przykładów możemy odczytać, że
Dziedzina=<−1,2>

Widzimy, że oś OY jest ograniczona przedziałem.
Nasza funkcja rzuca cień na oś OX od −1 do 5.
Wynika z tego, że zbiorem wartości funkcji jest przedział <−1,5>.

Odpowiedź:
 Dziedzina=<−1,2>, ZW=<−1,5>.

Komentarze

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *