Treść zadania

Funkcja \( f \) jest określona następująco:
$$ f(x) = \begin{cases} x+5 & \text{dla } x \in [-4, -2] \\ x+3 & \text{dla } x \in (-2, 1] \\ -2x+5 & \text{dla } x \in (1, 3] \end{cases} $$
Wykres funkcji \( y = f(x) \) przedstawiono w kartezjańskim układzie współrzędnych na rysunku poniżej.
Wykres funkcji do zadania 11

Zadanie 11.1 (0-1)

Oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń. Wybierz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

1. Funkcja \( f \) jest rosnąca w przedziale \( [-4, -2] \). (Prawda / Fałsz)
2. Funkcja \( f \) jest malejąca w przedziale \( [1, 3] \). (Prawda / Fałsz)

Zobacz podpowiedź
1. Zwróć uwagę na nawiasy! Przedział domknięty oznacza, że musisz sprawdzić również to, co dzieje się dokładnie dla \( x = -2 \). Czy na pewno jest to najwyższy punkt w tej części wykresu?
2. Funkcja nie musi być w jednym kawałku, aby być malejąca. Jeśli dla \( x=1 \) wartość jest najwyższa, a z każdym kolejnym krokiem w prawo spada (nawet z „urwiska”), to funkcja jest malejąca.
Sprawdź pełne rozwiązanie

Analiza pierwszego stwierdzenia:

Zwróć uwagę na przedział domknięty \( [-4, -2] \). Oznacza to, że musimy sprawdzić zachowanie funkcji, włączając w to sam punkt \( x = -2 \). Z wykresu odczytujemy, że dla np. \( x = -3 \) wartość funkcji wynosi \( 2 \). Funkcja rośnie, zbliżając się do wartości \( 3 \), ale dla samego punktu \( x = -2 \) drastycznie „spada” i przyjmuje wartość \( 1 \) (zaczyna się drugi fragment wykresu, zaznaczony zamalowaną kropką). Ponieważ \( -3 < -2 \), ale \( f(-3) > f(-2) \), to na całym domkniętym przedziale funkcja psuje swoją monotoniczność i nie jest rosnąca.
Pierwsze zdanie jest FAŁSZYWE (F).

Analiza drugiego stwierdzenia:

Badamy przedział domknięty \( [1, 3] \). Tutaj również mamy do czynienia z „przeskokiem” (nieciągłością) z drugiego na trzeci fragment wykresu. Dla \( x = 1 \) funkcja przyjmuje wartość \( 4 \) (zamalowana kropka na górze). Gdy tylko przesuniemy się minimalnie w prawo (np. dla \( x = 1,1 \)), wartość funkcji spada jak z klifu w okolice \( 2,8 \) i z każdym kolejnym krokiem w prawo konsekwentnie maleje, aż do wartości \( -1 \) dla \( x = 3 \). Zgodnie z definicją: funkcja maleje, gdy wraz ze wzrostem argumentów, wartości maleją. Ponieważ po osiągnięciu szczytu \( f(1) = 4 \) funkcja spada i dalej kontynuuje lot w dół, warunek ten jest spełniony. Brak ciągłości w ogóle w tym nie przeszkadza!
Drugie zdanie jest PRAWDZIWE (P).

Odpowiedź: F, P

Zadanie 11.2 (0-2)

Uzupełnij zdania. Wpisz odpowiednie liczby w wykropkowanych miejscach.

1. Największa wartość funkcji \( f \) jest równa ……..
2. Równanie \( f(x) = \sqrt{5} \) ma …….. rozwiązania.

Zobacz podpowiedź
1. Wartości odczytujemy z pionowej osi \( y \). Gdzie znajduje się najwyżej położony, zamalowany punkt na wykresie?
2. Narysuj w wyobraźni (lub delikatnie ołówkiem na arkuszu) poziomą linię na wysokości \( y = \sqrt{5} \). Zastanów się, ile w przybliżeniu wynosi \( \sqrt{5} \). W ilu miejscach ta pozioma linia przetnie się z Twoim wykresem?
Sprawdź pełne rozwiązanie

1. Największa wartość funkcji:

Szukamy najwyższego punktu na wykresie. Widzimy, że wykres „kończy się” od góry zamalowaną kropką. Odczytujemy jej wartość na osi pionowej \( y \). Wynosi ona \( 4 \).
Największa wartość to \( 4 \).

2. Liczba rozwiązań równania \( f(x) = \sqrt{5} \):

Rozwiązania równania to po prostu punkty przecięcia wykresu funkcji z prostą poziomą \( y = \sqrt{5} \).
Aby wiedzieć, na jakiej wysokości narysować tę prostą, oszacujmy wartość \( \sqrt{5} \). Wiemy, że \( \sqrt{4} = 2 \), a \( \sqrt{9} = 3 \), więc \( \sqrt{5} \) to liczba nieco większa od 2 (dokładniej około 2,23).
Gdy poprowadzimy wzdłuż osi poziomej prostą na wysokości ok. 2,23, zauważymy, że przetnie ona wszystkie trzy „kreski” wykresu. Oznacza to, że równanie ma trzy rozwiązania.
Równanie ma 3 rozwiązania.

Odpowiedź: 1. 4, 2. 3

Zadanie 11.3 (0-2)

Uzupełnij zdania. Wpisz odpowiednie przedziały w wykropkowanych miejscach.

1. Dziedziną funkcji \( f \) jest przedział ……..
2. Zbiorem wszystkich rozwiązań nierówności \( f(x) < 1 \) jest przedział ……..

Zobacz podpowiedź
1. Dziedzina to wszystkie argumenty (iksy), dla których funkcja istnieje. Przeskanuj oś \( x \) od lewej do prawej i sprawdź „zasięg” funkcji. Pamiętaj o kropkach zamalowanych i pustych (nawiasy domknięte lub otwarte)!
2. Interesują Cię tylko te fragmenty wykresu, które leżą ściśle poniżej linii \( y = 1 \). Odczytaj, dla jakich iksów to się dzieje.
Sprawdź pełne rozwiązanie

1. Dziedzina funkcji:

Badamy wykres zrzutowany na poziomą oś \( x \).
  • Wykres zaczyna się zamalowaną kropką w punkcie \( x = -4 \). Zatem dziedzina zaczyna się od przedziału domkniętego.
  • Pierwsza kreska kończy się na \( x = -2 \) (puste kółko), ale tuż pod nią, w punkcie \( (-2, 1) \) jest zamalowana kropka z drugiej kreski, więc funkcja w tym punkcie istnieje.
  • Dalej funkcja ciągnie się do \( x = 1 \), gdzie znów jest zamalowane kółko.
  • Trzecia kreska zaczyna się od \( x = 1 \) (puste kółko – nie szkodzi, bo przed chwilą ustaliliśmy, że dla jedynki funkcja już jest określona z poprzedniego przedziału) i kończy się zamalowaną kropką na \( x = 3 \).
Widzimy, że wykres jest ciągły w osi poziomej od \( -4 \) do \( 3 \), bez żadnych „dziur” w dziedzinie.
Dziedzina to: \( \langle -4, 3 \rangle \).

2. Rozwiązanie nierówności \( f(x) < 1 \):

Szukamy takich argumentów \( x \), dla których wartości funkcji są mniejsze od \( 1 \) (czyli wykres znajduje się pod wysokością \( 1 \)).
  • Pierwsza kreska leży w całości nad lub na wysokości 1. Zaczyna się od kropki \( (-4, 1) \) i leci w górę. Zatem nie daje nam żadnych rozwiązań (bo my szukamy wartości mniejszych od 1, a nie równych).
  • Druga kreska zaczyna się od zamalowanej kropki \( (-2, 1) \) i też leci w górę, więc znowu nic.
  • Dopiero trzecia, najdłuższa kreska, w pewnym momencie przecina oś \( x \) i ląduje poniżej jedynki. Szukamy punktu przecięcia. Ze wzoru funkcji dla tego przedziału: \( -2x+5 = 1 \). Odejmujemy 5: \( -2x = -4 \). Dzielimy przez -2: \( x = 2 \).
Zatem dla iksów większych od 2 (ale tylko w obrębie trzeciej kreski, czyli do 3 włącznie) wykres opada poniżej jedynki.
Rozwiązaniem nierówności jest przedział: \( (2, 3 \rangle \).

Odpowiedź: 1. \( \langle -4, 3 \rangle \), 2. \( (2, 3 \rangle \)

Mała uwaga do zapisu przedziałów!

W arkuszach CKE (jak i w wielu nowoczesnych podręcznikach) przedział domknięty jest oznaczany nawiasami kwadratowymi, np. \( [1, 3] \). W szkole z pewnością często spotykacie się z nawiasami trójkątnymi, np. \( \langle 1, 3 \rangle \).
Nie dajcie się zmylić – to oznacza dokładnie to samo! Obydwa zapisy są poprawne, oznaczają, że liczby brzegowe należą do zbioru, i egzaminatorzy akceptują je na maturze zamiennie. W naszych rozwiązaniach używamy ich obu, żebyście przyzwyczaili oko.

Gubisz się przy odczytywaniu własności funkcji z wykresu?

Zostało mało czasu do maja, ale z nami na pewno to Załapiesz. Przeróbmy to razem krok po kroku.

Zapisz się na korepetycje