Funkce
Obsah oddílu
Funkce
Stručný přehled teorie

Metodika:

Úloha 4.1.1

Při určování definičního oboru z rovnice funkce musí studenti prokázat, jak dobře zvládli stanovení podmínek, za kterých mají výrazy smysl, ale také jak ovládají řešení nejrůznějších typů rovnic a nerovnic. Obojí se probíralo zpravidla v předcházejícím školním roce. Učitel má v úvodu tématu o funkcích ideální příležitost věnovat úlohám podobného typu jednu nebo dvě vyučovací hodiny, aby si studenti tuto látku zopakovali. Měl by velmi pečlivě vybírat zadání, aby se nezabředlo do příliš komplikovaných výpočtů, ale aby se upevnily základy, které třeba dříve dělaly studentům potíže. Zároveň může využít této příležitosti, aby poukázal na propojenost různých matematických témat, která už studenti probírali či probírají, a aby upozornil na to, že v budoucnu budou studenti určovat definiční obor při vyšetřování průběhu každé funkce. Je nezbytné, aby dokázali tento základní krok provést bez nejmenší chyby a zaváhání.

Úloha 4.1.2
Rozhodněte o sudosti či lichosti funkcí:
- $f_a:y=x+x^3$
- $f_b:y=3|x|+1$
- $f_c:y=1+ \sqrt{x}$


Úloha 4.1.3
Rozhodněte o druhu monotónnosti funkcí, případně jejich monotónnost dokažte:
- $f_a:y=6x+1$
- $f_b:y=-2x-1$

Úloha 4.1.4
Zjistěte, zda jsou funkce omezené, případně jejich omezenost dokažte:
- $f_a:y= \frac{\displaystyle 10}{\displaystyle x^2+2}$
- $f_b:y= \frac{\displaystyle 1}{\displaystyle 2} x +1$

Úloha 4.1.5
Rozhodněte, zda funkce mají extrém ve svém definičním oboru. Pokud mají, určete, ve kterém bodě, a dále určete jeho hodnotu:
- $f_a: y=2x-4$;
- $f_b:2x-4$, kde $x\in(-1;3\rangle$;
- $f_c:y=x^2-3$;
- $f_d:y=-|x|+7$;

Úloha 4.1.6
Určete všechny základní vlastnosti funkce zadané graficky:

- $D(f)= (-2;8\rangle ; H(f)=\langle -3;4)$
- ani sudá ani lichá;
- není monotónní, ale je klesající na $(-2;1\rangle$, rostoucí na $\langle 1;6\rangle$, neklesající na $\langle 1; 8 \rangle$, …
- omezená;
- není prostá;
- není periodická;
- ostré globální minimum v bodě 1; neostré lokální maximum v bodech $\langle 6;8\rangle$; nemá globální maximum;
Poznámka: Většinu vlastností studenti dokážou z grafu určit bez potíží. Kde občas dochází k chybám?
- při určení podobného extrému, jako je např v bodě 1. Graf je pro argumenty v okolí 1 zaoblený. Z toho někteří studenti usuzují, že v 1 je neostré minimum. Na podobné omyly musí být učitel připravený. Určitě je vhodné vyvolat ve třídě diskusi o typu extrému v daném bodě, případně i o jiných vlastnostech, o nichž se domnívá, že by v jejich určení mohli studenti chybovat. Správně reagovat znamená nasměrovat pozornost studentů na definice příslušných vlastností a na důkladné pochopení jejich podstaty;
- při zaměňování funkční hodnoty extrému a polohy extrému v bodě.
Úloha 4.1.7
Nalezněte inverzní funkci $f^{-1}$ k funkci $f$ a obě zakreslete do jednoho obrázku:
- $f:y=\frac{1}{2}x+1, x \in (-2;4\rangle$;
- $f:y= x^2-6x+5, x \in \langle 3; \infty)$

Úloha 4.1.8
Jsou dány funkce $f(x)=2x+5, g(x)=x^3, h(x)=x^2-1$. Vytvořte složenou funkci:
- $m(x)=g(h(f(x)))$
- $n(x)=h(f(g(x)))$
- $p(x)=f(g(h(x)))$
- $m(x)=((2x+5)^2-1)^3$;
- $n(x)=(2x^3+5)^2-1$;
- $p(x)=2(x^2-1)^3+5$;
Úloha 4.1.9
Načrtněte graf funkce f, víte-li, že platí současně:
- $D(f)=\langle -3;\infty)-\{0\}$
- $f(-3)=-2$
- Průsečíky grafu funkce $f$ s osou $x$ jsou v bodech $P_1[-1;0]$ a $P_2[5;0]$.
- V intervalu $\langle -3;0)$ je funkce $f$ rostoucí a není omezená shora.
- V intervalu $\langle-3;3\rangle - \{0\}$ je funkce $f$ sudá.
- V intervalu $\langle 3; \infty)$ je funkce $f$ rostoucí a omezená shora číslem $h=4$.
- Z grafu určete obor funkčních hodnot funkce $f$.
- Určete souřadnice průsečíku grafu funkce $f$ s osou $y$.
- Je funkce $f$ omezená zdola v definičním oboru?
- Určete maximum funkce $f$ v definičním oboru.
- Určete minimum funkce $f$ v definičním oboru.
- Je funkce $f$ prostá v definičním oboru?
- Určete alespoň jeden interval, ve kterém je funkce $f$ prostá.
[Petáková 26/28, řešení 187/28]
Úloha 4.1.9 je velmi zdařile zvolená, formulovaná a naplněná řadou úkolů. Většinou totiž dosud studenti k zadané funkci určovali vlastnosti. Tato úloha vyžaduje naopak k zadaným vlastnostem vyhledat funkci. Učitel jí může na závěr probírání tématu o vlastnostech funkcí velmi dobře využít k tomu, aby si zkontroloval, jak dobře studenti tuto látku pochopili. Ideálně by měl nakopírovat zadání tak, aby dostal každý student své vlastní. Zdroj by rozhodně neměl být uveden, aby se zamezilo možnosti najít ve Sbírce úloh výsledek bez práce. Práci na nakreslení grafu funkce a zodpovězení otázek z úlohy 4.1.8 by měl učitel zadat ve třídě k samostatnému řešení s dostatečnou časovou dotací. Během doby, kdy budou studenti na úloze pracovat, by měl učitel procházet třídou a sledovat, jak jsou obratní, co jim dělá potíže, eventuálně přidělovat nějaké body či malé jedničky (podle zavedeného systému). Na závěr by měl být celý příklad vyřešen na tabuli, aby si i nejslabší studenti mohli uvědomit chyby a nakreslit a zapsat správné řešení.


Úloha 4.1.10


pětiúhelník ABCDE kromě vrcholů A, C, D, E a kromě stran CD a AE, kde A[-3;1], B[0;1], C[2;3], D[2;4], E[-3;4]
Další úlohy k procvičování
Základní poznatky
Úloha 4.1.11
Vyberte z následujících zadání funkce:
a) A = {[2; 5], [3; 7], [4; 9], [5; 7]}
b) B = {[2; 2], [3; 3], [4; 4], [5; 5]}

A, B, D
Úloha 4.1.12
Určete definiční obory následujících funkcí:

b) $f:y=\frac{\displaystyle \sqrt{x+5}}{\displaystyle (x-2)\sqrt{8-x}}$
a) $(-2;6\rangle$
b) $\langle -5;8)-\{2\}$
Úloha 4.1.13
Určete všechny základní vlastnosti funkce zadané graficky:

$D(f)=\langle -5;5\rangle, H(f)=\langle -2;3\rangle$. Není ani sudá, ani lichá. Není monotónní. Lze ale například určit, že na $\langle -3;0\rangle$ je klesající nebo na $\langle -5;-3\rangle$ je rostoucí nebo na $\langle 3;5\rangle$ je rostoucí. Na $\langle -3;3\rangle$ je nerostoucí a na $\langle 0;5\rangle$ je neklesající. Je omezená, neboť je současně omezená shora $(h=3)$ i zdola $(d=-2)$ . Ostré globální maximum má v bodě $-3$, ostré lokální minimum má v bodě $-5$, neostrá globální minima má ve všech bodech intervalu $\langle 0;3\rangle$ . Periodická není. Prostá není.
Typové příklady standardní náročnosti
Úloha 4.1.14


Úloha 4.1.15
Rozhodněte o sudosti či lichosti funkcí:


Úloha 4.1.16
Rozhodněte o druhu monotónnosti funkcí, případně jejich monotónnost dokažte:


Úloha 4.1.17


Úloha 4.1.18
Dokažte, že funkce $f:y=2x+1$ má na intervalu $\langle -1;3\rangle$ v bodě 3 ostré maximum a v -1 ostré minimum.
Úloha 4.1.19


Rozšiřující cvičení
Mezi rozšiřující cvičení byly poslední dvě úlohy zařazeny nikoliv z důvodu náročnosti, jsou samozřejmě velmi jednoduché, ale proto, že učitel při zavádění pojmu funkce nemusel stavět na znalosti kartézského součinu a binární relace a tyto pojmy tak nemusí být pro studenty známé.
Úloha 4.1.20
Jsou dány množiny $A=\langle -1;2), B=\{ -2,0,1 \}$. Sestrojte graf:
- A x B
- A x A
- B x B
Úloha 4.1.21

pětiúhelník ABCDE kromě vrcholů A, C, D, E a kromě stran CD a AE, kde A[-3;1], B[0;1], C[2;3], D[2;4], E[-3;4]