Skillnad mellan versioner av "3.4 Lösning 7a"

Versionen från 24 januari 2015 kl. 11.29

Den allmänna formen till en 3:e gradsfunktion är:

\[ y = a\,x^3 \, + \, b\,x^2 \, + \, c\,x \, + \, d \]

med \( \; a,\, b,\, c,\, d = \) konstanter.

"Går genom origo" \( \quad \Longrightarrow \quad d = 0 \, \).

Vi har:

\[\begin{array}{rcl} y & = & a\,x^3 \, + \, b\,x^2 \, + \, c\,x \\ y\,' & = & 3\,a\,x^2 \, + \, 2\,b\,x \, + \, c \end{array}\]

För att få reda på lokala extrema sätter vi derivatan till \( \, 0 \, \) och löser ekvationen, varvid \( \, a,\, b,\, c \, \) behandlas som konstanter:

\[\begin{array}{rcl} 3\,a\,x^2 + 2\,b\,x + c & = & 0 \\ x^2 + {2\,b \over 3\,a}\,x + {c \over 3\,a} & = & 0 \\ x_{1, 2} & = & -\,{b \over 3\,a}\,\pm\,\sqrt{{b^2 \over 9\,a^2}\,-\,{c \over 3\,a}} \end{array}\]

Om derivatan ska ha endast ett nollställe och därmed funktionen endast ett lokalt extremum, måste uttrycket under roten bli \( \, 0 \, \):

\[ {b^2 \over 9\,a^2} \, = \, {c \over 3\,a} \]

Vi multiplicerar båda leden med \( \, 9\,a^2 \, \):

\[ b^2 \, = \, 3\,a\,c \]

Detta samband mellan konstanterna \( \, a,\, b,\, c \, \) måste gälla för att funktionen ska ha endast ett lokalt extremum. Det finns oändligt många möjligheter. Vi väljer \( \, a \, = \, 3 \, \) och \( \, c \, = \, 1 \, \) varav följer \( \, b \, = \, 3 \, \). Detta ger funktionen:

\[ y \, = \, 3\,x^3 \, + \, 3\,x^2 \, + \, x \]