GMATHS - Αξιολόγηση Ακρότατα Συναρτήσεων
01Δ. Ακρότατα Συναρτήσεων
Θεωρία, κατανόηση και εφαρμογές — επιλογή με κλικ και αναλυτική πτυσσόμενη απάντηση.
📘
ΘΕΩΡΙΑ
1. Πότε λέμε ότι η συνάρτηση \(f\) παρουσιάζει ολικό ελάχιστο στο \(x_0\);
Σωστή απάντηση: Β
Για ολικό ελάχιστο απαιτείται \(f(x)\ge f(x_0)\) για κάθε \(x\) του πεδίου ορισμού. Η τιμή \(f(x_0)\) είναι η μικρότερη τιμή που πραγματικά παίρνει η συνάρτηση.
📘
ΘΕΩΡΙΑ
2. Πότε λέμε ότι η συνάρτηση \(f\) παρουσιάζει ολικό μέγιστο στο \(x_0\);
Σωστή απάντηση: Α
Για ολικό μέγιστο απαιτείται \(f(x)\le f(x_0)\) για κάθε \(x\). Άρα η \(f(x_0)\) είναι η μεγαλύτερη τιμή της συνάρτησης.
✓✕
ΣΩΣΤΟ – ΛΑΘΟΣ
3. Αν \(f(x)\ge y_0\) για κάθε \(x\), τότε το \(y_0\) είναι οπωσδήποτε ολικό ελάχιστο της \(f\).
Σωστή απάντηση: Λάθος
Δεν αρκεί το \(y_0\) να είναι κάτω φράγμα. Πρέπει επιπλέον να υπάρχει \(x_0\) ώστε \(f(x_0)=y_0\). Για παράδειγμα, \(f(x)=x^2+1\) ικανοποιεί \(f(x)\ge0\), αλλά δεν παίρνει ποτέ την τιμή \(0\).
ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ
4. Αν \(f(x)=c\) είναι σταθερή συνάρτηση, τότε:
Σωστή απάντηση: Δ
Όλες οι τιμές της συνάρτησης είναι ίσες με \(c\). Επομένως η μέγιστη και η ελάχιστη τιμή συμπίπτουν και είναι ίσες με \(c\).
ΠΑΓΙΔΑ
5. Μια γνησίως μονότονη συνάρτηση δεν μπορεί ποτέ να έχει ολικό ακρότατο.
Σωστή απάντηση: Λάθος
Η διατύπωση είναι λανθασμένη. Σε ανοιχτό διάστημα δεν έχει ακρότατο στο εσωτερικό, αλλά σε κλειστό διάστημα μπορεί να έχει ολικά ακρότατα στα άκρα. Για παράδειγμα, \(f(x)=x\) στο \([0,2]\) έχει ελάχιστο \(0\) και μέγιστο \(2\).
🎯
ΚΑΤΑΝΟΗΣΗ
6. Αν το σύνολο τιμών μιας συνάρτησης είναι \((-2,5]\), τι συμπεραίνουμε;
Σωστή απάντηση: Β
Το \(5\) ανήκει στο σύνολο τιμών, άρα είναι η μεγαλύτερη τιμή και αποτελεί ολικό μέγιστο. Το \(-2\) δεν ανήκει στο σύνολο τιμών, άρα δεν είναι ελάχιστη τιμή.
✓✕
ΣΩΣΤΟ – ΛΑΘΟΣ
7. Αν \(f(x)<0\) για κάθε \(x\in\mathbb R\), τότε η \(f\) δεν μπορεί να έχει μέγιστο.
Σωστή απάντηση: Λάθος
Το πρόσημο των τιμών δεν καθορίζει την ύπαρξη μεγίστου. Για παράδειγμα, \(f(x)=-x^2-1\) έχει όλες τις τιμές αρνητικές, αλλά παρουσιάζει ολικό μέγιστο \(-1\) στο \(x=0\).
🔎
ΒΡΕΣ ΤΟ ΛΑΘΟΣ
8. Μαθητής λέει: «Αφού \(f:\mathbb R\to\mathbb R\), δεν μπορεί να έχει ολικό ελάχιστο». Ποια επιλογή τον διορθώνει;
Σωστή απάντηση: Β
Το πεδίο ορισμού \(\mathbb R\) δεν αποκλείει τα ακρότατα. Η \(f(x)=x^2\) είναι ορισμένη σε όλο το \(\mathbb R\) και έχει ολικό ελάχιστο \(f(0)=0\).
🎯
ΚΑΤΑΝΟΗΣΗ
9. Αν μια περιττή συνάρτηση έχει ολικό μέγιστο στο \(-a\), τι συμβαίνει στο \(a\);
Σωστή απάντηση: Β
Για περιττή συνάρτηση ισχύει \(f(-x)=-f(x)\). Η συμμετρία ως προς την αρχή των αξόνων μετατρέπει τη μέγιστη τιμή στο \(-a\) στην αντίθετή της, δηλαδή στην ελάχιστη τιμή στο \(a\).
ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ
11. Για \(f(x)=1-x-\sqrt{x}\), \(0\le x\le1\), τα ολικά ακρότατα είναι:
Σωστή απάντηση: Α
Η συνάρτηση είναι γνησίως φθίνουσα στο \([0,1]\). Άρα το μέγιστο εμφανίζεται στο αριστερό άκρο: \(f(0)=1\), και το ελάχιστο στο δεξί: \(f(1)=-1\).
ΠΑΓΙΔΑ
12. Η συνάρτηση \(f(x)=\ln(1+x)\) έχει ελάχιστο επειδή το πεδίο ορισμού της ξεκινά από το \(-1\).
Σωστή απάντηση: Λάθος
Το πεδίο ορισμού είναι \((-1,+\infty)\), άρα το \(-1\) δεν ανήκει σε αυτό. Η \(f\) είναι γνησίως αύξουσα και το σύνολο τιμών της είναι \(\mathbb R\), επομένως δεν έχει ούτε ελάχιστο ούτε μέγιστο.
🎯
ΚΑΤΑΝΟΗΣΗ
13. Για \(f(x)=\frac{10^x-1}{10^x+1}\), ποιο είναι το σύνολο τιμών;
Σωστή απάντηση: Β
Λύνοντας ως προς \(10^x\) προκύπτει \(10^x=\frac{1+y}{1-y}>0\), άρα \(-1
ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ
14. Η συνάρτηση \(f(x)=\frac{1}{2+ημx}\) έχει:
Σωστή απάντηση: Α
Από \(-1\le ημx\le1\) παίρνουμε \(1\le2+ημx\le3\). Επειδή οι ποσότητες είναι θετικές, \(\frac13\le\frac1{2+ημx}\le1\). Άρα \(f_{min}=\frac13\) και \(f_{max}=1\).
ΠΟΛΛΑΠΛΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ
16. Για ποιες τιμές του \(α\) η \(f(x)=x^2-2αx+3\) έχει ελάχιστη τιμή \(2\);
Σωστή απάντηση: Δ
Ολοκληρώνουμε τετράγωνο: \(f(x)=(x-α)^2+3-α^2\). Άρα \(f_{min}=3-α^2\). Θέλουμε \(3-α^2=2\), οπότε \(α^2=1\) και συνεπώς \(α=\pm1\).
🔎
ΒΡΕΣ ΤΟ ΛΑΘΟΣ
17. Για ορθογώνιο με περίμετρο \(4\), μαθητής γράφει \(x+y=4\). Ποιο είναι το σωστό;
Σωστή απάντηση: Β
Η περίμετρος είναι \(2x+2y=4\). Διαιρώντας με \(2\), παίρνουμε \(x+y=2\). Άρα \(y=2-x\) και το εμβαδόν γίνεται \(E(x)=x(2-x)=1-(x-1)^2\), με μέγιστο \(1\) για \(x=y=1\).
🎯
ΚΑΤΑΝΟΗΣΗ
18. Αν το σύνολο τιμών της \(f\) είναι \([0,+\infty)\) και \(g(x)=1-f(x)\), ποια είναι η μέγιστη τιμή της \(g\);
Σωστή απάντηση: Β
Αφού \(f(x)\ge0\), έχουμε \(g(x)=1-f(x)\le1\). Επειδή όμως το \(0\) ανήκει στο σύνολο τιμών της \(f\), υπάρχει \(x_0\) με \(f(x_0)=0\), άρα \(g(x_0)=1\). Επομένως \(g_{max}=1\).
ΠΑΓΙΔΑ
20. Αν μια συνάρτηση έχει μέγιστη τιμή \(M\), τότε η εξίσωση \(f(x)=M\) έχει υποχρεωτικά μία μόνο λύση.
Σωστή απάντηση: Λάθος
Το ολικό μέγιστο είναι τιμή, όχι κατ’ ανάγκη μοναδική θέση. Μια συνάρτηση μπορεί να παίρνει τη μέγιστη τιμή της σε περισσότερα από ένα σημεία. Μοναδικότητα θέσης απαιτεί πρόσθετη πληροφορία.