Fonksiyonun azalan olduğu aralığı bulmak için türev alınır ve türevin işareti incelenir.
Fonksiyon:
1. Türevi Bulalım:
Fonksiyonu türev alarak şu şekilde ilerliyoruz:
Hesaplama:
2. Kritik Noktaları Bulalım:
Azalan aralıkları bulmak için türevin sıfıra eşit olduğu noktaları bulalım:
Bu bir ikinci dereceden denklem. Çözelim:
Kökler:
3. Türevin İşaret Tablosu:
Kritik noktalar olan x = -1 ve x = 2 ile aralıklar belirliyoruz:
- (-\infty, -1)
- (-1, 2)
- (2, \infty)
Şimdi işaret incelemesi yapalım:
- (-\infty, -1) aralığında: Seçelim x = -2.
Türev pozitif, artan.
- (-1, 2) aralığında: Seçelim x = 0.
Türev negatif, azalan.
- (2, \infty) aralığında: Seçelim x = 3.
Türev pozitif, artan.
4. Sonuç:
Fonksiyonun azalan olduğu aralık:
Not: İşaret incelemesini yaparken dikkatli olunmalıdır; türev negatif olan aralık fonksiyonun azalan olduğu yerlerdir.
f(x) = \frac{x^3}{3} - \frac{x^2}{2} - 2x + 1 fonksiyonunun azalan olduğu aralığı bulunuz
Cevap:
Aşağıdaki adımları izleyerek fonksiyonun hangi aralıkta azaldığını (decreasing) bulabiliriz:
1. Türevi Bulma
Fonksiyonumuz:
Türev (f’(x)) şu şekilde hesaplanır:
- \frac{d}{dx}\left(\frac{x^3}{3}\right) = x^2
- \frac{d}{dx}\left(-\frac{x^2}{2}\right) = -\, x
- \frac{d}{dx}(-2x) = -2
- \frac{d}{dx}(1) = 0
Dolayısıyla,
2. Türevi Sıfıra Eşitleyerek Kritik Noktaları Bulma
Azalma ya da artma aralıklarını belirlemek için türevi f'(x) = 0 eşitleriz:
Bu ikinci dereceden denklem çarpanlarına ayrılabilir:
Dolayısıyla, kritik noktalar:
- x = 2
- x = -1
3. İşaret Analizi
Kritik noktalar, fonksiyonu x-eksenini üç aralığa böler:
- (-\infty, -1)
- (-1, 2)
- (2, \infty)
Her bir aralıkta $f’(x)$’in işaretini test ederek fonksiyonun artan mı yoksa azalan mı olduğunu belirleriz:
Aralık | Test Değeri | f'(x) = x^2 - x - 2 Hesabı | İşaret | Sonuç |
---|---|---|---|---|
(-\infty, -1) | x = -2 | (-2)^2 - (-2) - 2 = 4 + 2 - 2 = 4 | (+) Pozitif | Fonksiyon artıyor |
(-1, 2) | x = 0 | (0)^2 - 0 - 2 = -2 | (−) Negatif | Fonksiyon azalıyor |
(2, \infty) | x = 3 | (3)^2 - 3 - 2 = 9 - 3 - 2 = 4 | (+) Pozitif | Fonksiyon artıyor |
Tablodan görüleceği üzere f'(x) < 0 yani fonksiyonun azaldığı aralık (-1,\, 2) olarak bulunur.
4. Sonuç
• Fonksiyonun azalan olduğu aralık: (-1,\; 2)
• Bu aralıkta türev negatiftir ve grafiğin eğimi aşağı yöndedir.
Özet Tablo
Adım | İşlem | Sonuç/Değer |
---|---|---|
1. Fonksiyon | f(x) = \frac{x^3}{3} - \frac{x^2}{2} - 2x + 1 | — |
2. Türevini Bulma | f'(x) = x^2 - x - 2 | f'(x) < 0 \iff x^2 - x -2 <0 |
3. Kritik Noktalar | x^2 - x - 2 = 0 \implies x=2,\; x=-1 | — |
4. Aralık İşaret Analizi | (-\infty, -1), (-1, 2), (2, \infty) | Azalan: (-1,2) |
5. Azalan Olduğu Aralık | (-1,2) | Cevap |
Kısaca: Türev analizi sonucunda fonksiyonun (-1, 2) aralığında azaldığı gözlemlenmektedir.