Definicija in lastnosti - racionalne funkcije

Definicija in lastnosti - racionalne funkcije

Avtor: E-um (vsebinsko), Skupina NAUK (tehnično)

Definicija racionalne funkcije

 

Racionalna funkcija je okrajšan kvocient polinomov in , kjer ni ničelni polinom. Zapišemo jo v obliki:

Primer racionalne funkcije

Na spodnji sliki je narisana funkcija

(./datoteke/rac7.png)

Njen graf je krivulja, sestavljena iz dveh vej (črne barve). Modra in zelena premica pa sta asimptoti tega grafa. Iz slike grafa funkcije se vidi, da je njeno definicijsko območje množica vseh realnih števil brez .

Definicijsko območje racionalne funkcije

Premikaj točko na drsniku in opazuj, kako se spreminja definicijsko območje dane funkcije.

Aplikacija RiŠ se ni mogla zagnati. Prosim preverite, ali imate v brskalniku namescen program Java 1.4.2 (ali novejsi) (Kliknite tu za namestitev Jave)
 

Ker je racionalna funkcija okrajšan kvocient dveh polinomov , lahko na njo gledamo kot na okrajšan ulomek dveh izrazov. Vemo, da ulomek ni definiran, kadar ima v imenovalcu vrednost 0.

Podobno določimo definicijsko območje racionalni funkciji. Sprva rešimo enačbo . Nato pa iz množice vseh realnih števil izvzamemo rešitve enačbe .

Kako postopamo, če p in q nista tuja?

Če polinoma nista tuja, ju lahko okrajšamo in dobimo (skoraj isto) racionalno funkcijo takole:

 

Definicijsko območje racionalne funkcije je množica realnih števil brez ničel imenovalca. To zapišemo:

Naloga 1

Zapiši točke, v katerih racionalna funkcija ni definirana

Pomoč

Enačba .

Rešitev:

  • =
  • =

Preveri

Odlično!

Naprej

Narobe!

Te točke izračunaš tako, da poiščeš rešitve enačbe .

Rešitev:

  • =
  • =

Naprej

Naloga 2

Določi definicijsko območje funkcijam:

*
Preveri rezultat grafično
*
Preveri rezultat grafično
*
Preveri rezultat grafično
*
Preveri rezultat grafično

(./datoteke/nal2_a1.png)

(./datoteke/nal2_b1.png)

(./datoteke/nal2_c.png)

(./datoteke/nal2_d.png)

Ker je imenovalec racionalne funkcije število (konstanta), lahko na njo gledamo kot na polinom. Ker so polinomi definirani za vsa realna števila, je tudi racionalna funkcija definirna za vsa realna števila.

Graf dane racionalne funkcije je premica.

Koliko nedefiniranih točk ima lahko racionalna funkcija?

Točk nedefiniranosti ne more bili prav veliko; končno jih je, toliko kot je različnih realnih ničel polinoma v imenovalcu, torej zagotovo manj od njegove stopnje.

Recimo, racionalna funkcija

ima za svoje definicijsko območje množico

Računanje z racionalnimi funkcijami

 

Z racionalnimi funkcijami računamo enako kot z ulomki:

Poli racionalnih funkcij

Vemo, da racionalna funkcija ni definirana v ničlah imenovalca. V teh točkah ima funkcija pol.

 
Ničlam imenovalca pravimo poli racionalne funkcije . Graf racionalne funkcije ima v polu navpično asimptoto.

Zgled 1

Premikaj točko na drsniku in opazuj, kako se spreminjta pola in točki nedefiniranosti dane funkcije.

Aplikacija RiŠ se ni mogla zagnati. Prosim preverite, ali imate v brskalniku namescen program Java 1.4.2 (ali novejsi) (Kliknite tu za namestitev Jave)

Naloga 3a

Zapiši pol racionalne funkcije:

Funkcija ima pol v točki .

Preveri

Odlično!

Graf funkcije:

(./datoteke/nal3_a.png)

Naprej

Narobe!

Funkcija ima pol v točki .

Graf funkcije:

(./datoteke/nal3_a.png)

Naprej

Naloga 3b

Zapiši pola racionalne funkcije:

Funkcija ima pola v točkah , .

Preveri

Odlično!

Graf funkcije:

(./datoteke/nal3_b.png)

Naprej

Narobe!

Funkcija ima pola v točkah in .

Graf funkcije:

(./datoteke/nal3_b.png)

Naprej

Ničle racionalnih funkcij

Racionalni funkciji določimo ničle tako, da rešimo enačbo . Ulomek ima vrednost natanko tedaj, ko je .

 
Racionalna funkcija ima svoje ničle enake ničlam polinoma v števcu. Graf racionalne funkcije v ničli seka os x ali pa se osi x zgolj dotakne.

Zgled 2

Premikaj točko a na drsniku in opazuj kako se spreminja ničla funkcije. Nato premikaj še točko b na drsniku in opazuj kako se spreminja pol ter točka nedefiniranosti funkcije. Bodi pozoren, kadar ničla in pol sovpadeta. Tedaj polinoma in nista okrajšana, zato ju okrajšamo in dobimo linearno funkcijo .

Aplikacija RiŠ se ni mogla zagnati. Prosim preverite, ali imate v brskalniku namescen program Java 1.4.2 (ali novejsi) (Kliknite tu za namestitev Jave)

Zakaj morata biti polinoma p in q tuja?

Še enkrat se spomnimo definicije racionalne funkcije. Nekako tuja in nenavadna se nam je morda zdela zahteva, da sta si polinoma in tuja. Sedaj vidimo zakaj. S tem preprečimo nedovoljene izraze oblike , ko racionalna funkcija v svojih ničlah ne bi bila definirana.

Naloga 4a

Zapiši ničlo racionalne funkcije:

Ničla:

Preveri

Odlično!

Graf funkcije:

(./datoteke/nal2_a1.png)

Naprej

Narobe!

Ničla funkcije je .

Graf funkcije:

(./datoteke/nal2_a1.png)

Naprej

Naloga 4b

Zapiši ničle racionalne funkcije:

Ker , funkcija ničel.

Preveri

Odlično!

Graf funkcije:

(./datoteke/nal2_b1.png)

Naprej

Narobe!

Ker , funkcija nima ničel.

Graf funkcije:

(./datoteke/nal2_b1.png)

Naprej

Naloga 4c

Zapiši ničle racionalne funkcije:

Ničli funkcije sta in .

Preveri

Odlično!

Graf funkcije:

(./datoteke/nal2_c.png)

Naprej

Narobe!

Ničli funkcije sta in .

Graf funkcije:

(./datoteke/nal2_c.png)

Naprej

Parnost ničel in polov racionalne funkcije

V poglavju o ničlah polinomov smo se naučili, da lahko vsak realni polinom v obsegu realnih števil napišemo kot produkt linearnih in kvadratnih nerazcepnih faktorjev. Linearni faktorji nam povedo polinomove realne ničle, kvadratni faktorji pa pare kompleksnih konjugiranih ničel.

Polinoma in razstavimo do konca na produkt različnih nerazcepnih faktorjev:

Pri tem so kvadratni faktorji na obeh desnih straneh nerazcepni, drugače, njihove diskriminante so negativne.

 

Naj bo racionalna funkcija oblike , pri čemer se dasta polinoma in razstaviti tako, kot je napisano zgoraj.

Potem je vsako število ničla racionalne funkcije stopnje , število pa pol racionalne funkcije stopnje .

V odvisnosti od parnosti potence rečemo, da je soda ali liha ničla. Podobno, v odvisnosti od parnosti potence rečemo, da je pol sode ali lihe stopnje.

Zakaj sta pomembni parnosti ničel in polov?

V prihajajočem razdelku bomo videli, da je (podobno kot pri polinomih) od parnosti ničle in pola odvisno, kako se racionalna funkcija obnaša v njuni (dovolj majhni) okolici.

Zgled 3

Racionalni funkciji določi ničle in pole ter njihove parnosti.

  • je soda ničla stopnje in je liha ničla stopnje .
  • je lih pol stopnje .
  • Faktor v imenovalcu v realnem ni razcepen, ker je njegova diskriminanta enaka .

Naloga 5

Racionalna funkcija

ima za definicijsko območje množico:

Racionalna funkcija

ima za ničle števila:

Racionalna funkcija

ima v točki pol

Racionalna funkcija

Racionalno funkcijo dobiš, če do konca razstaviš in pokrajšaš izraz

Racionalna funkcija

Racionalna funkcija

Preveri

Odlično!

Naprej

Nekje si se zmotil.

Rešitev:

Racionalna funkcija ima za definicijsko območje množico: .
Racionalna funkcija ima za ničle števila: .
Racionalna funkcija ima v točki pol lihe stopnje.
Racionalna funkcija ima en pol stopnje 1.
Racionalno funkcijo dobiš, če do konca razstaviš in pokrajšaš izraz
Funkcija je brez realnih ničel
Racionalna funkcija ima eno realno ničlo.
Racionalna funkcija je definirana za vsa realna števila.

Naprej

Kaj že znamo?

 
Racionalna funkcija je okrajšan kvocient polinomov in , oblike . Definirana je za vsa realna števila, ki jim izvzamemo ničle imenovalca . Ničlam imenovalca pravimo poli racionalne funkcije, njen graf pa ima v polu navpično asimptoto. Ničle števca so ničle racionalne funkcije. V svojih ničlah graf racionalne funkcije bodisi seka abscisno os bodisi se jo je le dotakne.

Dodatne naloge - 1a

Zapiši definicijsko območje ter pole racionalni funkciji.

Definicijsko območje: .

Pol: .

Preveri

Odlično!

Naprej

Narobe.

Definicijsko območje: .

Pol: .

Naprej

Dodatne naloge - 1b

Zapiši definicijsko območje ter pole racionalni funkciji.

Definicijsko območje: .

Pol: .

Preveri

Odlično!

Naprej

Narobe.

Definicijsko območje: .

Pol: .

Naprej

Dodatne naloge - 1c

Zapiši definicijsko območje ter pole racionalni funkciji.

Definicijsko območje: , .

Pola: , .

Preveri

Odlično!

Naprej

Narobe.

Definicijsko območje: .

Pola: .

Naprej

Dodatne naloge - 1d

Zapiši definicijsko območje ter pole racionalni funkciji.

Definicijsko območje: .

Pol: .

Preveri

Odlično!

Naprej

Narobe.

Definicijsko območje: .

Pol: .

Naprej

Dodatne naloge - 1e

Zapiši definicijsko območje ter pole racionalni funkciji.

Definicijsko območje: .

Pol: .

Preveri

Odlično!

Naprej

Narobe.

Definicijsko območje: .

Pol: ni polov.

Naprej

Dodatne naloge - 2a

Dani funkciji določi ničle in pole ter njihovo parnost (stopnjo).

Ničla: .

Pol: .

Stopnja pola: .

Preveri

Odlično!

Naprej

Narobe!

Ničla: ni ničel.

Pol: .

Stopnja pola: .

Naprej

Dodatne naloge - 2b

Dani funkciji določi ničle in pole ter njihovo parnost (stopnjo).

Ničla: .

Stopnja ničle: .

Pol: .

Stopnja pola: .

Preveri

Odlično!

Naprej

Narobe!

Ničla: , stopnja ničle je .

Pol: , stopnja pola: .

Naprej

Dodatne naloge - 2c

Dani funkciji določi ničle in pole ter njihovo parnost (stopnjo).

Ničla: .

Stopnja ničle: .

Pola: , .

Stopnja polov: .

Preveri

Odlično!

Naprej

Narobe!

Ničla: , stopnja ničle je .

Pola: , stopnji polov: .

Naprej

Dodatne naloge - 2d

Dani funkciji določi ničle in pole ter njihovo parnost (stopnjo).

Ničla: .

Stopnja ničle: .

Pol: .

Stopnja pola: .

Preveri

Odlično!

Naprej

Narobe!

Ničla: , stopnja ničle je .

Pol: , stopnja pola: .

Naprej

Dodatne naloge - 2e

Dani funkciji določi ničle in pole ter njihovo parnost (stopnjo).

Ničla: .

Stopnja ničle: .

Pol: .

Preveri

Odlično!

Naprej

Narobe!

Ničla: , stopnja ničle je .

Pol: ni polov.

Naprej

Dodatne naloge - 2f

Dani funkciji določi ničle in pole ter njihovo parnost (stopnjo).

Ničla: .

Stopnja ničle: .

Pola: , .

Stopnja polov: .

Preveri

Odlično!

Naprej

Narobe!

Ničla: , stopnja ničle je .

Pola: , stopnji polov sta .

Naprej

Dodatne naloge - 2g

Dani funkciji določi ničle in pole ter njihovo parnost (stopnjo).

Ničli: , .

Stopnja ničel: .

Pol: .

Stopnja pola: .

Preveri

Odlično!

Naprej

Narobe!

Ničli: , stopnji ničel .

Pol: , stopnja pola je .

Naprej

0%
0%