Lecția IV.5 conține următoarele grupuri de exerciții:

Alege rezolvarea exercițiului:

Exercițiul 1 (gratuit)

Rezolvare scurtă

\( f: [-2; 3] \rightarrow \mathbb{R}, f(x) = x - 2 \) Graficul este un segment de dreaptă. Capetele intervalului: \( x = -2 \implies f(-2) = -2 - 2 = -4 \implies A(-2, -4) \) \( x = 3 \implies f(3) = 3 - 2 = 1 \implies B(3, 1) \) Intersecții cu axele: \( x = 0 \implies f(0) = 0 - 2 = -2 \implies C(0, -2) \) \( f(x) = 0 \implies x - 2 = 0 \implies x = 2 \implies D(2, 0) \) \( G_f = \{M(x, y) | x \in [-2, 3], y = x - 2\} \) Desenează un reper cartezian cu axele x și y, etichetate 'x' și 'y' la capetele pozitive, și originea O(0,0). Axele trebuie să se extindă de la aproximativ -3 la 4 pe axa orizontală (x) și de la aproximativ -5 la 2 pe axa verticală (y). Marchează gradații și etichete numerice clare pentru unități pe ambele axe, incluzând cel puțin 0, 1, 2, 3 pe axa x și -4, -2, 0, 1 pe axa y. Plotează punctul A exact la coordonatele (-2, -4) și etichetează-l 'A'. Plotează punctul B exact la coordonatele (3, 1) și etichetează-l 'B'. Unește punctul A cu punctul B printr-un segment de dreaptă continuu și solid. Acest segment trebuie să înceapă precis la punctul A și să se termine precis la punctul B, reprezentând graficul funcției pe domeniul închis [-2, 3]. Marchează vizibil ambele capete ale segmentului, punctele A și B, cu puncte pline, negre.

Rezolvare detaliată

Pasul 1: Analiza funcției și a domeniului de definiție

Avem funcția \( f: [-2; 3] \rightarrow \mathbb{R} \), definită prin legea \( f(x) = x - 2 \). Observăm că domeniul de definiție este intervalul închis \( [-2; 3] \). Deoarece este o funcție liniară (de gradul I) definită pe un interval, graficul acesteia va fi un segment de dreaptă.

Pasul 2: Determinarea punctelor de extrem pentru grafic

Pentru a trasa segmentul care reprezintă graficul, este suficient să calculăm valorile funcției în capetele intervalului: - Pentru \( x = -2 \): \( f(-2) = -2 - 2 = -4 \). Obținem punctul de început \( A(-2, -4) \). - Pentru \( x = 3 \): \( f(3) = 3 - 2 = 1 \). Obținem punctul de sfârșit \( B(3, 1) \).

Pasul 3: Găsirea unui punct intermediar (opțional, pentru precizie)

Putem verifica unde graficul intersectează axele: - Intersecția cu axa \( Oy \) (\( x = 0 \)): \( f(0) = 0 - 2 = -2 \), deci punctul \( C(0, -2) \). - Intersecția cu axa \( Ox \) (\( f(x) = 0 \)): \( x - 2 = 0 \implies x = 2 \), deci punctul \( D(2, 0) \).

Pasul 4: Reprezentarea grafică

Reprezentăm punctele în sistemul de coordonate și le unim. Deoarece intervalul este închis la ambele capete (\( [ \) și \( ] \)), punctele extreme \( A \) și \( B \) vor fi marcate cu buline pline, indicând faptul că acestea aparțin graficului.
Desenează un reper cartezian cu axele x și y, etichetate 'x' și 'y' la capetele pozitive, și originea O(0,0). Axele trebuie să se extindă de la aproximativ -3 la 4 pe axa orizontală (x) și de la aproximativ -5 la 2 pe axa verticală (y). Marchează gradații și etichete numerice clare pentru unități pe ambele axe, incluzând cel puțin 0, 1, 2, 3 pe axa x și -4, -2, 0, 1 pe axa y. Plotează punctul A exact la coordonatele (-2, -4) și etichetează-l 'A'. Plotează punctul B exact la coordonatele (3, 1) și etichetează-l 'B'. Unește punctul A cu punctul B printr-un segment de dreaptă continuu și solid. Acest segment trebuie să înceapă precis la punctul A și să se termine precis la punctul B, reprezentând graficul funcției pe domeniul închis [-2, 3]. Marchează vizibil ambele capete ale segmentului, punctele A și B, cu puncte pline, negre.

Rezolvare scurtă:

\( f: [-2; 3] \rightarrow \mathbb{R}, f(x) = x - 2 \) \( f(-2) = -2 - 2 = -4 \implies A(-2, -4) \) \( f(3) = 3 - 2 = 1 \implies B(3, 1) \) Graficul este segmentul \( [AB] \).

Cele mai importante aspecte ale lecției

• Funcția constantă \( f(x) = b \) are ca grafic o dreaptă orizontală.
• Funcția de gradul I \( f(x) = ax + b \) (\(a \neq 0\)) are ca grafic o dreaptă oblică. Taie \(Ox\) în \( (-\frac{b}{a}, 0) \) și \(Oy\) în \( (0, b) \).
• Desenarea graficului: Găsim intersecțiile cu axele (sau oricare alte două puncte) și le unim printr-o dreaptă.
• Restricții de domeniu: Dacă domeniul nu este \( \mathbb{R} \), graficul devine un segment, o semidreaptă sau o mulțime de puncte.
• Coliniaritate: Se poate demonstra folosind formula distanțelor (ex. \( AB+BC=AC \)) sau formula mijlocului unui segment.
Funcțiile de forma \( f : \mathscr{D} \to \mathbb{R}, f(x) = ax + b \), unde \( a, b \in \mathbb{R} \), descriu dependențe între mărimi (inclusiv dependența direct proporțională când \(b=0\)).
În funcție de valoarea parametrului \(a\), distingem două cazuri principale:
Funcția constantă (\( a = 0 \)): Funcția devine \( f(x) = b \). Valorile funcției sunt egale cu \(b\) pentru orice \(x\).
Funcția de gradul I (\( a \neq 0 \)): Funcția rămâne \( f(x) = ax + b \).
Pentru funcția de gradul I, intersecțiile cu axele de coordonate se calculează astfel:
• Intersecția cu axa \( Ox \) (\( y = 0 \)): \( ax + b = 0 \implies x = -\frac{b}{a} \). Punctul este \( A\left(-\frac{b}{a}, 0\right) \).
• Intersecția cu axa \( Oy \) (\( x = 0 \)): \( f(0) = a \cdot 0 + b = b \). Punctul este \( B(0, b) \).
Forma graficului depinde de tipul funcției și de domeniul de definiție (dacă este \( \mathbb{R} \)).
Graficul unei funcții constante \( f(x) = b \) este o dreaptă orizontală care trece prin punctul \( B(0, b) \).
Graficul unei funcții de gradul I \( f(x) = ax + b \) (\(a \neq 0\)) este o dreaptă oblică.
Un sistem de axe de coordonate Cartezian xOy, cu originea în O(0,0). Axele Ox și Oy sunt desenate cu săgeți indicând direcțiile pozitive și sunt etichetate 'x' și 'y' respectiv.

Un punct B este poziționat pe axa Oy la coordonatele (0, b), unde b este o valoare pozitivă (exemplu vizual pentru poziționare: (0, 8)).

O dreaptă orizontală, reprezentând funcția constantă f(x)=b, este trasată trecând prin punctul B(0, b) și extinzându-se vizibil pe orizontală pe ambele părți ale axei Oy. Această dreaptă este etichetată cu 'f(x)=b'.

Un punct A este poziționat pe axa Ox la coordonatele (-b/a, 0), unde 'a' este o valoare negativă, astfel încât -b/a rezultă într-o valoare pozitivă pe axa Ox (exemplu vizual pentru poziționare: (2, 0), obținut pentru b=8 și a=-4).

O dreaptă oblică, reprezentând funcția de gradul I f(x)=ax+b, este trasată trecând prin punctul A(-b/a, 0) și prin punctul B(0, b). Această dreaptă este etichetată cu 'f(x)=ax+b'.

Punctele O, A și B sunt etichetate explicit cu coordonatele lor: O(0,0), A(-b/a, 0) și B(0, b).
  • Pentru a trasa graficul (dreapta), este suficient să determinăm coordonatele a două puncte care aparțin acestuia și să le unim.
  • Orice dreaptă orizontală sau oblică din plan este graficul unei funcții de această formă.
  • Nicio dreaptă verticală NU este graficul unei funcții.
Dacă domeniul de definiție \( \mathscr{D} \) nu este întreaga mulțime \( \mathbb{R} \), graficul nu va fi o dreaptă infinită, ci o porțiune din ea, în funcție de tipul intervalului sau mulțimii.
Domeniul \( \mathscr{D} \) Forma graficului funcției \( f : \mathscr{D} \to \mathbb{R} \)
\( (-\infty, \alpha] \) sau \( [\beta, +\infty) \) Semidreaptă care își conține originea (capătul)
\( (-\infty, \alpha) \) sau \( (\beta, +\infty) \) Semidreaptă care NU își conține originea
\( [\alpha, \beta] \) Segment care își conține ambele capete
\( (\alpha, \beta) \) Segment care NU își conține capetele
\( [\alpha, \beta) \) sau \( (\alpha, \beta] \) Segment care își conține doar un singur capăt
\( \{ \alpha_1, \alpha_2, \dots, \alpha_n \} \) \( n \) puncte coliniare discrete
Ce formă geometrică are graficul funcției \( f: [-2, 5) \to \mathbb{R}, f(x) = 3x+1 \)?
Deoarece domeniul este un interval închis la stânga și deschis la dreapta \( [\alpha, \beta) \), graficul este un segment care își conține doar unul dintre capete (capătul corespunzător lui \(x=-2\)).
Adesea, este necesar să demonstrăm că trei puncte \( A, B, C \) sunt coliniare (se află pe aceeași dreaptă, adică aparțin aceluiași grafic). Există două metode algebrice principale:
1. Metoda distanțelor
Se calculează lungimile segmentelor folosind formula distanței dintre două puncte: \[ AB = \sqrt{(x_A - x_B)^2 + (y_A - y_B)^2} \] Punctele sunt coliniare dacă suma lungimilor a două segmente este egală cu lungimea celui de-al treilea (ex: \( AB + BC = AC \)).
2. Metoda mijlocului
Se verifică dacă un punct este mijlocul segmentului format de celelalte două, utilizând coordonatele mijlocului: \[ x_M = \frac{x_A + x_B}{2}, \quad y_M = \frac{y_A + y_B}{2} \]

Exerciții

Ușoară: Determinați coordonatele punctelor de intersecție ale graficului funcției \( f: \mathbb{R} \to \mathbb{R}, f(x) = 2x - 6 \) cu axele sistemului de coordonate \( xOy \).
1. Intersecția cu axa \( Ox \) (\( y = 0 \)): \[ f(x) = 0 \implies 2x - 6 = 0 \implies 2x = 6 \implies x = 3 \] Punctul este \( A(3, 0) \).
2. Intersecția cu axa \( Oy \) (\( x = 0 \)): \[ f(0) = 2(0) - 6 = -6 \] Punctul este \( B(0, -6) \).
Medie: Determinați funcția \( f: \mathbb{R} \to \mathbb{R}, f(x) = ax + b \) știind că graficul său conține punctele \( A(0, 4) \) și \( B(2, 10) \).
Dacă un punct aparține graficului, coordonatele sale verifică legea funcției: \( f(x) = y \).
Pentru \( A(0, 4) \): \( f(0) = 4 \implies a \cdot 0 + b = 4 \implies b = 4 \).
Pentru \( B(2, 10) \): \( f(2) = 10 \implies a \cdot 2 + b = 10 \).
Înlocuim \( b = 4 \) în a doua ecuație: \[ 2a + 4 = 10 \implies 2a = 6 \implies a = 3 \] Funcția este: \( f(x) = 3x + 4 \).
Dificilă: Fie funcția \( f: \mathbb{R} \to \mathbb{R}, f(x) = -4x + 8 \). Dacă \( A \) și \( B \) sunt punctele de intersecție ale graficului funcției cu axele \( Ox \), respectiv \( Oy \), calculați aria triunghiului \( OAB \), unde \( O \) este originea sistemului de axe.
Aflăm punctele de intersecție:
Intersecția cu \( Ox \): \( -4x + 8 = 0 \implies 4x = 8 \implies x = 2 \implies A(2, 0) \).
Intersecția cu \( Oy \): \( f(0) = 8 \implies B(0, 8) \).

Triunghiul \( OAB \) este dreptunghic în \( O \) (axele sunt perpendiculare).
Catetele sunt distanțele de la origine la punctele \( A \) și \( B \):
\( OA = |x_A| = 2 \)
\( OB = |y_B| = 8 \)
Aria triunghiului este: \( \mathcal{A} = \frac{OA \cdot OB}{2} = \frac{2 \cdot 8}{2} = 8 \) u.m. (unități de măsură la pătrat).

Învinge
tema
cu mii de rezolvări, lecții și teste: