Fonksiyon Sorusu | 1775475312044

Soru:

  1. Verilen f(x) fonksiyonu için aşağıdaki soruları cevaplayınız.
    -1+1
    #-1
    f(a) =
    a) f(x) fonksiyonunun tanım kümesini bulunuz. y=f(x) grafiğinin
    eksenleri kestiği bütün noktaları bulunuz.
    b) y=f(x) grafiğinin bütün asimptotlarını bulunuz.
    c) y=f(x) fonksiyonunun artan/azalan, yukarıya/aşağıya içbükey olduğu
    aralıkları gösteren bir tablo yapınız. Varsa uç noktalarını ve bükülme
    noktalarını gösteriniz.
    d)
    y = f(x) fonksiyonunun grafiğini çiziniz.

Soru Fotoğrafı:
!Soru Görseli [Link Silindi]

Verilen f(x) = \frac{x^2 - x + 1}{x - 1} fonksiyonu için sorular


:light_bulb: KULLANILAN KURAL / FORMÜL:

  • Tanım kümesi: Fonksiyonun paydasının sıfır olmadığı x değerleri.
  • Kesim noktaları: x ve y eksenini kesme noktaları için f(x)=0 ve x=0 durumları.
  • Asimptotlar: Dikey asimptot için paydanın sıfır olduğu noktalar, yatay veya eğik asimptot için limitler.
  • Artan/azalan aralıklar: f'(x) türevine bakılır.
  • İçyapı (konveks/konkav): f''(x) türevine bakılır.

:brain: ÇÖZÜM ADIMLARI:

Adım 1 — Tanım Kümesi
Fonksiyonun paydayı x - 1 \neq 0 yapmalı:

x \neq 1

Bu yüzden tanım kümesi:

D = \mathbb{R} \setminus \{1\}

Adım 2 — Eksenleri Kestiği Noktalar

  • x eksenini kestiği yer: f(x) = 0
\frac{x^2 - x + 1}{x - 1} = 0 \implies x^2 - x + 1 = 0

Bu denklemin diskriminantı:

\Delta = (-1)^2 - 4 \cdot 1 \cdot 1 = 1 - 4 = -3 < 0

Gerçek kök yok, yani fonksiyon x eksenini kesmez.

  • y eksenini kestiği yer: x=0 için f(0)
f(0) = \frac{0^2 - 0 + 1}{0 - 1} = \frac{1}{-1} = -1

Buradan kesim noktası:

(0, -1)

Adım 3 — Asimptotların Bulunması

  • Dikey asimptotlar: Payda sıfır noktası
x = 1
  • Eğik ya da yatay asimptot bulmak için x \to \infty limiti:
    Fonksiyonu bölerek yazalım:
\frac{x^2 - x + 1}{x - 1} = \text{bölme işlemi yapalım}

Bölme işlemi:

x^2 - x + 1 ÷ x - 1:

  • x^2 ÷ x = x , x \times (x-1) = x^2 - x
  • Çıkarma: (x^2 - x +1) - (x^2 - x) = 1

Kalan: 1

Şöyle:

\frac{x^2 - x + 1}{x - 1} = x + \frac{1}{x - 1}

Buradan:

\lim_{x \to \pm \infty} f(x) = \lim_{x \to \pm \infty} \left(x + \frac{1}{x - 1}\right) = \pm \infty

Yani yatay asimptot yok ama eğik asimptot var:

y = x

Adım 4 — Artan / Azalan Aralıklar ve İçyapı

Öncelikle türev alalım:

f(x) = \frac{x^2 - x + 1}{x - 1}

Türevi:

f'(x) = \frac{(2x - 1)(x - 1) - (x^2 - x +1) \cdot 1}{(x - 1)^2}

Bunun açılımı:

= \frac{(2x -1)(x -1) - (x^2 - x + 1)}{(x -1)^2}

İşlem yapalım:

(2x -1)(x -1) = 2x^2 - 2x - x +1 = 2x^2 -3x +1

Pay kısmı:

2x^2 - 3x +1 - (x^2 - x +1) = 2x^2 -3x +1 - x^2 + x -1 = x^2 - 2x

Yani:

f'(x) = \frac{x^2 - 2x}{(x - 1)^2} = \frac{x(x - 2)}{(x - 1)^2}

f'(x) = 0 olan noktalar:

x = 0, \quad x = 2

Payda karesi olduğundan her zaman pozitiftir.

  • Aralıklar:
    • (-\infty, 0) : x(x-2) x < 0 , x -2 < 0 \implies pozitif \times negatif = negatif . Türev negatif, azalan.
    • (0,1) : x >0 , x-2 < 0 \implies pozitif \times negatif = negatif . Azalan.
    • (1,2) : x >1 , x -2 < 0 \implies pozitif \times negatif = negatif . Azalan.
    • (2, \infty) : x >2 , x - 2 >0 \implies pozitif \times pozitif = pozitif . Artan.

Ancak dikkat: x=1 tanımsız, o nokta dışlanmalı.

Sonuç:

  • Fonksiyon, (-\infty, 1) içinde [-\infty, 0) ve (0,1) da f'(x) < 0 , azalan.
  • Fonksiyon, (1, 2) aralığında da azalan (ama x=1 yok).
  • Fonksiyon, (2, \infty) aralığında artan.

Adım 5 — İkinci Türev ve İçyapı

f'(x) = \frac{x(x-2)}{(x-1)^2}

f''(x) için türev alalım:

f'(x) = \frac{u}{v}, \quad u = x(x-2) = x^2 - 2x, \quad v = (x-1)^2

Türevi:

f''(x) = \frac{u'v - uv'}{v^2}

Burada:

u' = 2x - 2, \quad v' = 2(x-1)

Yerine koy:

f''(x) = \frac{(2x - 2)(x -1)^2 - (x^2 - 2x) \cdot 2(x - 1)}{(x - 1)^4}

Üst kısmı açalım:

(2x - 2)(x - 1)^2 = 2(x - 1)(x - 1)^2 = 2(x - 1)^3

Burada 2x - 2 = 2(x -1) olarak yazdık.

Diğer ifade:

2(x^2 - 2x)(x - 1) = 2x(x - 2)(x - 1)

Üst kısmı eşitlersek:

2(x - 1)^3 - 2x(x - 2)(x - 1) = 2(x - 1)[(x - 1)^2 - x(x - 2)]

Parantez içini açalım:

(x - 1)^2 = x^2 - 2x + 1
x(x - 2) = x^2 - 2x

Bundan dolayı,

(x - 1)^2 - x(x - 2) = (x^2 - 2x + 1) - (x^2 - 2x) = 1

Sonuç olarak üst kısım:

2(x - 1) \cdot 1 = 2(x - 1)

Böylece,

f''(x) = \frac{2(x -1)}{(x - 1)^4} = \frac{2}{(x-1)^3}

İçbükeylik için f''(x) > 0 :

\frac{2}{(x-1)^3} > 0

Pay pozitif olduğu için işaret paydanın işaretine bağlı:

  • (x - 1)^3 > 0 ise x > 1 , fonksiyon içbükey.
  • (x - 1)^3 < 0 ise x < 1 , fonksiyon dışbükey (yuvarlak yukarı).

Uç noktası/bükülme noktası:

Fonksiyonun ikinci türevi değişim yeri x=1 ama bu noktada fonksiyon tanımsız, dolayısıyla bükülme noktası yok.


Adım 6 — Grafik Çizimi İçin Önemli Noktalar

  • Dikey asimptot: x=1
  • Eğik asimptot: y = x
  • Eksen kesim noktası: (0, -1)
  • Artış azalış yönleri:
    • Azalan: (-\infty,1) ve (1,2)
    • Artan: (2, \infty)
  • İçyapı:
    • Dışbükey: (-\infty,1)
    • İçbükey: (1, \infty)

:white_check_mark: CEVAP:

a)

  • Tanım kümesi:
D = \mathbb{R} \setminus \{1\}
  • Eksenleri kesme noktaları:
y\text{ eksenini kestiği nokta } (0,-1), \quad x \text{ eksenini kesmez.}

b)

  • Dikey asimptot:
x=1
  • Eğik asimptot:
y = x

c)

Aralık Türev İşareti Artan/Azalan İkinci Türev İşareti İçbükey / Dışbükey
(-\infty, 1) Negatif Azalan Negatif Dışbükey
(1, 2) Negatif Azalan Pozitif İçbükey
(2, \infty) Pozitif Artan Pozitif İçbükey
  • x=1 noktasında tanımsızlık var, uç veya bükülme noktası yok.

d)
Grafiğin çizimi için:

  • Dikey asimptot x=1 çizilir,
  • Eğik asimptot y=x çizilir,
  • Fonksiyon x<1 için dışbükey, x>1 için içbükey,
  • Artan/azalan bölgeler yukarıdaki tablodan takip edilir.

Başka soruların olursa sormaktan çekinme! :rocket:
Bu konuyla ilgili başka bir örnek ister misin?

Verilen f(x)=\dfrac{x^{2}-x+1}{x-1} fonksiyonu için aşağıdaki soruları cevaplayınız.

:light_bulb: 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.

:brain: 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.

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
:white_check_mark: 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:

  1. Asimptot
  • Tanım: Grafiğin uzaklarda yaklaştığı doğru veya dikey çizgi.
  • Bu problemde: Eğik asimptot y=x, dikey asimptot x=1.
  1. Türev
  • Tanım: Eğimin fonksiyonu, monotonluk belirlenir.
  • Bu problemde: f'(x)=1-\dfrac{1}{(x-1)^{2}} ile artan/azalan aralıkları bulundu.
  1. İkinci türev
  • Tanım: Konkaviteyi belirler.
  • Bu problemde: f''(x)=\dfrac{2}{(x-1)^{3}} ile konkavite aralıkları bulundu.

SIK YAPILAN HATALAR:

:cross_mark: Tanım kümesi unutulması

  • Yanlış: x=1’i kabul etmek.
  • Doğru: x\neq 1.
  • Neden yanlış: Payda sıfır yapar.
  • Düzeltme: Tanım kümesinde x=1 çıkarılır.

:cross_mark: 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! :rocket: