Verilen f(x)=\dfrac{x^{2}-x+1}{x-1} fonksiyonu için aşağıdaki soruları cevaplayınız.
KULLANILAN KURAL / FORMÜL:
- Polinom bölmesi ile eğik asimptot bulma.
- Türev: \dfrac{d}{dx}\bigl( x\bigr)=1, \dfrac{d}{dx}\bigl((x-1)^{-1}\bigr)=- (x-1)^{-2}.
- İkinci türev ile konkavite: f''(x)>0\Rightarrow yukarıya içbükey, f''(x)<0\Rightarrow aşağıya içbükey.
ÇÖZÜM ADIMLARI:
Adım 1 — Fonksiyonun sadeleştirilmesi ve tanım kümesi
Sadeleştirme kurulumu:
f(x)=\frac{x^{2}-x+1}{x-1}
Polinom bölmesi:
\text{Bölme: } \frac{x^{2}-x+1}{x-1}
\text{Bölümün ilk terimi: } \frac{x^{2}}{x}=x
\text{Çarpma: } x\cdot (x-1)=x^{2}-x
\text{Çıkarma (kalan): } (x^{2}-x+1)-(x^{2}-x)=1
\text{Böylece } f(x)=x+\frac{1}{x-1}
Tanım kümesi:
\text{Payda } x-1=0 \Rightarrow x\neq 1
\text{Tanım kümesi: } \mathbb{R}\setminus\{1\}
Adım 2 — Eksenleri kesme noktaları (kesişimler)
x-ekseniyle kesişim (x kökleri) için payın sıfırı aranır:
\text{Kurulum: } x^{2}-x+1=0
\Delta = (-1)^{2}-4\cdot 1\cdot 1 = 1-4
\Delta = -3 <0
\text{Gerçek kök yoktur. (x-ekseniyle kesişim yok)}
y-ekseni için x=0:
\text{Kurulum: } f(0)=\frac{0^{2}-0+1}{0-1}
f(0)=\frac{1}{-1}
f(0)=-1
\text{Y-ekseni kesişimi: } (0,-1)
Adım 3 — Asimptotların bulunması
Dikey asimptot için payda sıfırları:
x-1=0
\text{Dikey asimptot: } x=1
Eğik (slant) asimptot için bölüm terimi:
f(x)=x+\frac{1}{x-1}
\text{Eğik asimptot: } y=x
Adım 4 — Türev ve monotonluk (artan/azalan) analizi
Türev kurulumu:
f(x)=x+(x-1)^{-1}
Türev hesaplama:
f'(x)=\frac{d}{dx}\bigl(x\bigr)+\frac{d}{dx}\bigl((x-1)^{-1}\bigr)
f'(x)=1 - (x-1)^{-2}
Kritik noktalar için f'(x)=0:
1-(x-1)^{-2}=0
(x-1)^{-2}=1
(x-1)^{2}=1
x-1=\pm 1
x=2 \quad \text{ve} \quad x=0
İşaret analizi:
f'(x)>0 \Leftrightarrow 1-\frac{1}{(x-1)^{2}}>0
\Leftrightarrow \frac{1}{(x-1)^{2}}<1
\Leftrightarrow (x-1)^{2}>1
\Leftrightarrow |x-1|>1
\Leftrightarrow x<0 \ \text{veya}\ x>2
Artan/azalan sonuçları:
\text{Artan: } (-\infty,0)\ \cup\ (2,\infty)
\text{Azalan: } (0,1)\ \cup\ (1,2)
Adım 5 — İkinci türev ve konkavite (içbükey/ dışbükey) analizi
İkinci türev kurulumu:
f'(x)=1-(x-1)^{-2}
İkinci türev hesaplama:
f''(x)=\frac{d}{dx}\bigl(1\bigr)-\frac{d}{dx}\bigl((x-1)^{-2}\bigr)
f''(x)=0 - \bigl(-2\bigr)(x-1)^{-3}
f''(x)=2(x-1)^{-3}
f''(x)=\frac{2}{(x-1)^{3}}
Konkavite işareti:
\text{Eğer } x>1 \Rightarrow (x-1)^{3}>0 \Rightarrow f''(x)>0
\text{Eğer } x<1 \Rightarrow (x-1)^{3}<0 \Rightarrow f''(x)<0
Sonuç:
\text{Aşağıya içbükey (concave down): } (-\infty,1)
\text{Yukarıya içbükey (concave up): } (1,\infty)
Not: x=1 tanımda olmadığı için burada bükülme (inflection) noktası yoktur.
Adım 6 — Uç noktalar ve ekstremumlar
Kritik noktalar x=0 ve x=2.
İkinci türeve göre sınıflama:
f''(0)=\frac{2}{(0-1)^{3}}=\frac{2}{-1}=-2<0
\text{Sonuç: } x=0 \text{ noktasında yerel maksimum}
\text{Değer: } f(0)=-1
f''(2)=\frac{2}{(2-1)^{3}}=\frac{2}{1}=2>0
\text{Sonuç: } x=2 \text{ noktasında yerel minimum}
\text{Değer: } f(2)=\frac{2^{2}-2+1}{2-1}=\frac{3}{1}=3
Adım 7 — Grafiğin ana hatları (çizim talimatı)
Önemli noktalar ve doğrular:
- Tanım kümesi: \mathbb{R}\setminus\{1\}.
- Dikey asimptot: x=1.
- Eğik asimptot: y=x.
- Y-ekseni kesişimi: (0,-1) (aynı zamanda yerel maksimum).
- Yerel maksimum: (0,-1).
- Yerel minimum: (2,3).
- x-ekseni ile kesişim yok.
- Konka değişimi: sol tarafta (x<1) aşağıya içbükey, sağ tarafta (x>1) yukarıya içbükey.
- x→±∞ iken grafik eğik asimptot y=x’e yaklaşır: f(x)-x=\dfrac{1}{x-1}\to 0.
Çizim önerisi: Dikey çizgi x=1 kesik olarak gösterilsin; doğru y=x hafif kesikli asimptot; sol bölümde (-∞,1) aşağıya içbükey ve (0,-1) de maksimum; sağ bölümde (1,∞) yukarıya içbükey ve (2,3) de minimum. Asimptota yaklaşma yönleri: x\to1^{-} için f\to -\infty, x\to1^{+} için f\to +\infty.
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
CEVAP:
-
Tanım kümesi: \mathbb{R}\setminus\{1\}.
-
Eksenleri kestiği noktalar: Y-ekseni ile kesişim (0,-1). X-ekseni ile kesişim yok.
-
Asimptotlar: Dikey asimptot x=1. Eğik asimptot y=x.
-
Artan/Azalan:
- Artan: (-\infty,0)\ \cup\ (2,\infty).
- Azalan: (0,1)\ \cup\ (1,2).
-
Konkavite (İçbükey):
- Aşağıya içbükey: (-\infty,1).
- Yukarıya içbükey: (1,\infty).
- Bükülme (inflection) noktası: Yok (çünkü x=1 tanımda değil).
-
Uç noktalar / Ekstremumlar:
- Yerel maksimum: (0,-1).
- Yerel minimum: (2,3).
-
Grafik notu: Fonksiyonun sağ ve sol kısımları y=x eğik asimptotuna yaklaşır; x=1 dikey asimptottur; x\to1^{-}de f\to -\infty, x\to1^{+}de f\to +\infty.
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
TEMEL KAVRAMLAR:
- Asimptot
- Tanım: Grafiğin uzaklarda yaklaştığı doğru veya dikey çizgi.
- Bu problemde: Eğik asimptot y=x, dikey asimptot x=1.
- Türev
- Tanım: Eğimin fonksiyonu, monotonluk belirlenir.
- Bu problemde: f'(x)=1-\dfrac{1}{(x-1)^{2}} ile artan/azalan aralıkları bulundu.
- İkinci türev
- Tanım: Konkaviteyi belirler.
- Bu problemde: f''(x)=\dfrac{2}{(x-1)^{3}} ile konkavite aralıkları bulundu.
SIK YAPILAN HATALAR:
Tanım kümesi unutulması
- Yanlış: x=1’i kabul etmek.
- Doğru: x\neq 1.
- Neden yanlış: Payda sıfır yapar.
- Düzeltme: Tanım kümesinde x=1 çıkarılır.
Bükülme noktasını x=1 olarak kabul etmek
- Yanlış: x=1’i inflection point saymak.
- Doğru: x=1 tanımda olmadığı için inflection noktası yok.
- Neden yanlış: Nokta fonksiyonun tanımında değil.
- Düzeltme: Sadece tanım kümesindeki noktaları kontrol edin.
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
Başka soruların olursa sormaktan çekinme! 