Racionalna funkcija je okrajšan kvocient polinomov in , kjer ni ničelni polinom. Zapišemo jo v obliki:
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
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.
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
Odlično!
Naloga 2
Določi definicijsko območje funkcijam:
| * | Preveri rezultat grafično |
| * | Preveri rezultat grafično |
| * | Preveri rezultat grafično |
| * | Preveri rezultat grafično |
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.
Zgled 1
Premikaj točko na drsniku in opazuj, kako se spreminjta pola in točki nedefiniranosti dane funkcije.
Naloga 3a
Naloga 3b
Ničle racionalnih funkcij
Racionalni funkciji določimo ničle tako, da rešimo enačbo . Ulomek ima vrednost natanko tedaj, ko je .
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 .
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
Naloga 4b
Naloga 4c
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.
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 |
Odlično!
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. |
Kaj že znamo?
Dodatne naloge - 1a
Odlično!
Dodatne naloge - 1b
Odlično!
Dodatne naloge - 1c
Zapiši definicijsko območje ter pole racionalni funkciji.
Definicijsko območje: , .
Pola: , .
Odlično!
Dodatne naloge - 1d
Odlično!
Dodatne naloge - 1e
Odlično!
Dodatne naloge - 2a
Dani funkciji določi ničle in pole ter njihovo parnost (stopnjo).
Ničla: .
Pol: .
Stopnja pola: .
Odlično!
Dodatne naloge - 2b
Dani funkciji določi ničle in pole ter njihovo parnost (stopnjo).
Ničla: .
Stopnja ničle: .
Pol: .
Stopnja pola: .
Odlično!
Dodatne naloge - 2c
Dani funkciji določi ničle in pole ter njihovo parnost (stopnjo).
Ničla: .
Stopnja ničle: .
Pola: , .
Stopnja polov: .
Odlično!
Dodatne naloge - 2d
Dani funkciji določi ničle in pole ter njihovo parnost (stopnjo).
Ničla: .
Stopnja ničle: .
Pol: .
Stopnja pola: .
Odlično!
Dodatne naloge - 2e
Dani funkciji določi ničle in pole ter njihovo parnost (stopnjo).
Ničla: .
Stopnja ničle: .
Pol: .
Odlično!
Dodatne naloge - 2f
Dani funkciji določi ničle in pole ter njihovo parnost (stopnjo).
Ničla: .
Stopnja ničle: .
Pola: , .
Stopnja polov: .
Odlično!
Dodatne naloge - 2g
Dani funkciji določi ničle in pole ter njihovo parnost (stopnjo).
Ničli: , .
Stopnja ničel: .
Pol: .
Stopnja pola: .
Odlično!