Getal & Ruimte (13e editie) - havo wiskunde B

'Toepassingen van de afgeleide functie'.

havo wiskunde B 6.1 Raaklijnen en toppen

Toepassingen van de afgeleide functie (7)

opgave 1

Gegeven is de functie \(f(x)=4x^3-x^2-5x-6\text{.}\) Op de grafiek van \(f\) ligt het punt \(A\) met \(x_A=-1\text{.}\)

4p

Stel algebraïsch de formule op van de raaklijn \(l\) in \(A\text{.}\)

OpstellenFormuleRaaklijn
00a3 - Toepassingen van de afgeleide functie - basis - 111ms

\(f(-1)=-6\text{,}\) dus \(A(-1, -6)\text{.}\)

1p

\(f(x)=4x^3-x^2-5x-6\) geeft \(f'(x)=12x^2-2x-5\text{.}\)

1p

Stel \(l{:}\,y=ax+b\) met \(a=f'(-1)=9\text{.}\)

1p

\(\begin{rcases}y=9x+b \\ \text{door }A(-1, -6)\end{rcases}\begin{matrix}9⋅-1+b=-6 \\ -9+b=-6 \\ b=3\end{matrix}\)
Dus \(l{:}\,y=9x+3\text{.}\)

1p

opgave 2

Gegeven is de functie \(f(x)=\frac{1}{3}x^3+x^2-11x+1\frac{2}{3}\text{.}\) In de punten \(A\) en \(B\) van de grafiek van \(f\) is de richtingscoëfficiënt van de raaklijn gelijk aan \(-3\text{.}\)

4p

Bereken algebraïsch de coördinaten van \(A\) en \(B\text{.}\)

RaaklijnMetGegevenRichtingscoefficient
00a4 - Toepassingen van de afgeleide functie - basis - 1ms

\(f(x)=\frac{1}{3}x^3+x^2-11x+1\frac{2}{3}\) geeft \(f'(x)=x^2+2x-11\text{.}\)

1p

\(f'(x)=-3\) geeft
\(x^2+2x-11=-3\)
\(x^2+2x-8=0\)
\((x+4)(x-2)=0\)
\(x=-4∨x=2\text{.}\)

1p

\(f(-4)=40\frac{1}{3}\text{,}\) dus \(A(-4, 40\frac{1}{3})\text{.}\)

1p

\(f(2)=-13\frac{2}{3}\text{,}\) dus \(B(2, -13\frac{2}{3})\text{.}\)

1p

opgave 3

Gegeven is de functie \(f(x)=-x^3+48x-20\text{.}\)

4p

Bereken exact de extreme waarden van \(f\text{.}\)

ExtremeWaardenBepalen (1)
00j1 - Toepassingen van de afgeleide functie - basis - 1ms

\(f'(x)=-3x^2+48\)

1p

\(f'(x)=0\) geeft
\(-3x^2+48=0\)
\(x^2-16=0\)
\((x+4)(x-4)=0\)
\(x=-4∨x=4\)

1p

Schets:

Oxy-44

1p

min. is \(f(-4)=-148\) en max. is \(f(4)=108\text{.}\)

1p

opgave 4

Gegeven is de functie \(f(x)=-3x^4+6x^2+24\text{.}\)

4p

Bereken exact de extreme waarden van \(f\text{.}\)

ExtremeWaardenBepalen (2)
00j2 - Toepassingen van de afgeleide functie - basis - 1ms

\(f'(x)=-12x^3+12x\)

1p

\(f'(x)=0\) geeft
\(-12x^3+12x=0\)
\(x^3-x=0\)
\(x(x+1)(x-1)=0\)
\(x=0∨x=-1∨x=1\)

1p

Schets:

xy-101

1p

max. is \(f(-1)=27\text{,}\) min. is \(f(0)=24\) en max. is \(f(1)=27\text{.}\)

1p

opgave 5

Gegeven is de functie \(f(x)=\frac{2}{5}x^5-\frac{1}{3}x^3-6x\text{.}\)

4p

Toon aan dat \(f\) een extreme waarde heeft voor \(x=\sqrt{2}\text{.}\)

ExtremeWaardenAantonen
00j3 - Toepassingen van de afgeleide functie - basis - 1ms

\(f'(x)=2x^4-x^2-6\)

1p

\(f'(\sqrt{2})=2(\sqrt{2})^4-(\sqrt{2})^2-6=0\)

1p

Schets:

Oxy

1p

\(f'(\sqrt{2})=0\) en in de schets is te zien dat de grafiek van \(f\) een top heeft voor \(x=\sqrt{2}\text{,}\) dus \(f\) heeft een extreme waarde voor \(x=\sqrt{2}\text{.}\)

1p

opgave 6

Gegeven is de functie \(f(x)=\frac{2}{5}x-\sqrt{4x+5}\text{.}\)

6p

a

Bereken exact de top van \(f\text{.}\)

2p

b

Bepaal exact het bereik en het domein van \(f\text{.}\)

ExtremeWaardenBepalen (3)
00j4 - Toepassingen van de afgeleide functie - basis - 3ms - data pool: #142 (2ms)

a

\(f(x)=\frac{2}{5}x-\sqrt{4x+5}=\frac{2}{5}x-(4x+5)^{\frac{1}{2}}\) geeft
\(f'(x)=\frac{2}{5}-\frac{1}{2}⋅(4x+5)^{-\frac{1}{2}}⋅4=\frac{2}{5}-{2 \over \sqrt{4x+5}}\text{.}\)

2p

\(f'(x)=0\) geeft
\(\frac{2}{5}-{2 \over \sqrt{4x+5}}=0\)
\(-{2 \over \sqrt{4x+5}}=-\frac{2}{5}\)

Kruislings vermenigvuldigen geeft
\(2\sqrt{4x+5}=10\)
\(\sqrt{4x+5}=5\)

1p

Kwadrateren geeft
\(4x+5=25\)
\(x=5\)

1p

Schets:

Oxy

1p

min. is \(f(5)=-3\text{.}\)

1p

b

\(4x+5≥0\) geeft \(x≥-1\frac{1}{4}\text{,}\) dus \(D_f=[-1\frac{1}{4}, \rightarrow ⟩\text{.}\)

1p

min. is \(f(5)=-3\text{,}\) dus \(B_f=[-3, \rightarrow ⟩\text{.}\)

1p

opgave 7

Gegeven is de functie \(f(x)={4x^2+5x+1 \over 3x}\text{.}\)

5p

Bereken de extreme waarden van \(f\text{.}\)

ExtremeWaardenBepalen (4)
00j5 - Toepassingen van de afgeleide functie - basis - 1ms

Uitdelen geeft
\(f(x)={4x^2+5x+1 \over 3x}={4x^2 \over 3x}+{5x \over 3x}+{1 \over 3x}=\frac{4}{3}x+\frac{5}{3}+\frac{1}{3}x^{-1}\)

De afgeleide is dan
\(f'(x)=\frac{4}{3}+\frac{1}{3}⋅-1⋅x^{-2}=\frac{4}{3}-{1 \over 3x^2}\text{.}\)

2p

\(f'(x)=0\) geeft
\(\frac{4}{3}-{1 \over 3x^2}=0\)
\(\frac{4}{3}={1 \over 3x^2}\)

Kruislings vermenigvuldigen geeft
\(12x^2=3\)
\(x^2=\frac{1}{4}\)
\(x=\sqrt{\frac{1}{4}}=\frac{1}{2}∨x=-\sqrt{\frac{1}{4}}=-\frac{1}{2}\)

1p

Schets:

Oxy

1p

min. is \(f(-\frac{1}{2})=\frac{1}{3}\) en max. is \(f(\frac{1}{2})=3\text{.}\)

1p

havo wiskunde B 6.4 Toepassingen van de afgeleide

Toepassingen van de afgeleide functie (2)

opgave 1

Gegeven is de functie \(f(x)={1 \over 2x-5}\) en het punt \(A\) met \(x_A=2\text{.}\)

De lijn \(k\) raakt de grafiek van \(f\) in het punt \(A\text{.}\) De lijn \(l\) staat loodrecht op \(k\) en snijdt de \(y\text{-}\)as in het punt \(B\text{.}\)

OxyAB

7p

Bereken exact de coördinaten van \(B\text{.}\)

LoodrechteLijnOpstellen
00jh - Toepassingen van de afgeleide functie - basis - 37ms - data pool: #536 (37ms)

\(f(2)=-1\text{,}\) dus \(A(2, -1)\)

1p

\(f(x)={1 \over 2x-5}=1(2x-5)^{-1}\) geeft
\(f'(x)=1⋅-1⋅(2x-5)^{-2}⋅2={-2 \over (2x-5)^2}\)

2p

\(\text{rc}_k=f'(2)=-2\)

1p

\(\text{rc}_k⋅\text{rc}_l=-1\) geeft \(\text{rc}_l=\frac{1}{2}\text{,}\) dus \(y=\frac{1}{2}x+b\)

1p

\(\begin{rcases}y=\frac{1}{2}x+b \\ \text{door }A(2, -1)\end{rcases}\begin{matrix}\frac{1}{2}⋅2+b=-1 \\ 1+b=-1 \\ b=-2\end{matrix}\)
Dus \(l{:}\,y=\frac{1}{2}x-2\text{.}\)

1p

\(B(0, -2)\)

1p

opgave 2

Gegeven zijn de functies \(f(x)=x^2-3x-4\) en \(g(x)=-x^2-4x-3\text{.}\) De grafieken van \(f\) en \(g\) snijden elkaar in de punten \(A\) en \(B\text{,}\) met \(x_A<x_B\text{.}\)
De lijn \(l\) raakt de grafiek van \(g\) in het punt \(A\) en snijdt de grafiek van \(f\) in het punt \(C\text{.}\)

OxyABC

7p

Bereken exact de coördinaten van het punt \(C\text{.}\)

RaaklijnAanSnijdendeParabolen
00jq - Toepassingen van de afgeleide functie - basis - 23ms - data pool: #503 (23ms)

De snijpunten \(A\) en \(B\) volgen uit
\(x^2-3x-4=-x^2-4x-3\)
\(2x^2+x-1=0\)
\(a\kern{-.8pt}b\kern{-.8pt}c\text{-}\)formule met \(D=1^2-4⋅2⋅-1=9\) geeft
\(x={-1-\sqrt{9} \over 2⋅2}=-1∨x={-1+\sqrt{9} \over 2⋅2}=\frac{1}{2}\)

1p

\(x_A=-1\text{,}\) dus \(y_A=g(-1)=0\)

1p

\(g'(x)=-2x-4\)

1p

\(l{:}\,y=ax+b\) met \(a=g'(-1)=-2\text{.}\)

1p

\(\begin{rcases}y=-2x+b \\ \text{door }A(-1, 0)\end{rcases}\begin{matrix}-2⋅-1+b=0 \\ 2+b=0 \\ b=-2\end{matrix}\)
Dus \(l{:}\,y=-2x-2\text{.}\)

1p

Snijpunt \(C\) volgt uit
\(x^2-3x-4=-2x-2\)
\(x^2-x-2=0\)
\((x+1)(x-2)=0\)
\(x=-1∨x=2\)

1p

\(x_C=2\text{,}\) dus \(y_C=f(2)=-6\) en
\(C(2, -6)\text{.}\)

1p

"