İÇİNDEKİLER GRAFİK ÇİZİMİ • Simetri ve Asimtot • Bir Fonksiyonun Grafiği MATEMATİK-1 HEDEFLER Prof.Dr.Murat ÖZDEMİR • Bu üniteyi çalıştıktan sonra; • Fonksiyonun simetrik olup olmadığını belirleyebilecek, • Fonksiyonun asimtotlarını bulabilecek, • Fonksiyonun grafiğini çizebilecek ve buna bağlı olarak grafiğe bakarak fonksiyonun davranışı hakkında bilgi edinebileceksiniz. ÜNİTE 13 Grafik Çizimi GİRİŞ Fonksiyonlar hakkında bilgi edinebilmenin en kısa yolu fonksiyonun grafiğini çizmektir. Daha önceki konularda da belirtildiği gibi fonksiyonun grafiğine bakarak hangi noktalarda limitinin olduğunu veya olmadığını, hangi noktalarda sürekli veya süreksiz olduğunu, hangi noktalarda türevin olduğu veya olmadığını, hangi aralıklarda artan veya azalan olduğunu, hangi aralıklarda bükeyliğin yönünün aşağı veya yukarı olduğunu kolayca söyleyebiliriz. SİMETRİ VE ASİMTOT ve değişkenleri cinsinden kapalı olarak verilmiş ( ) denklemini sa layan ( ) noktalarının kümesine ( ) ın grafiği denir. Eğer ( ) ( ) ) ise ( ın grafiği ( ) fonksiyonunun grafiği olur. Örneğin, ( ) in grafiği, orijin merkezli birim çemberdir. ( ) fonksiyonu verilmiş olsun. yerine yazdığımızda değeri değişmiyorsa yani ( ) ( ) oluyorsa (başka bir deyişle çift fonksiyon ise) nin grafiği y-eksenine göre simetriktir. ( ) fonksiyonu için ( eksenine göre simetriktir. ( ) ( ) oluyorsa (başka bir deyişle grafiği orijine göre simetriktir. ( ) Buna göre örneğin ( ) ) ( ) oluyorsa tek fonksiyon ise) fonksiyonunda ( ) nin grafiği x- yerine nin yazarsak, ( ) olur. O halde bu fonksiyonun grafiği y-eksenine göre simetriktir (Şekil 13.1 a)). Benzer şekilde ( ) fonksiyonununda yerine yazarsak bu fonksiyonun da x-eksenine göre simetrik olduğunu kolaylıkla görebiliriz (Şekil 13.1 b)). Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 2 Grafik Çizimi y y 4 5 3 4 2 1 3 -1 2 1 2 3 -1 1 4 x -2 -3 -4 -3 -2 -1 1 2 3 4 x -4 -1 a) y-eksenine göre simetrik b ) x-eksenine göre simetrik Şekil 13.1 Yukarıda ( ) ( ) şartını sağlayan fonksiyonlara çift fonksiyon demiştik. Demek ki çift fonksiyonların grafiği y-eksenine göre simetriktir. Bir fonksiyonun çift ise grafiği daha kolay çizilir. Bu durumda grafiği önce değerleri için çizmek sonra y-eksenine göre simetriğini almak yeterlidir. ( ) Diğer taraftan ( ) ( fonksiyonu için ) ( ) olduğundan nin grafiği orijine göre simetriktir (Şekil 13.2). Bir ( ) fonksiyonu için ( ) ( ) şartı sağlanıyorsa bu fonksiyona tek fonksiyon demiştik. Demek ki tek fonksiyonların grafiği orijine göre simetriktir. . y 4 3 2 1 -3 -2 -1 1 -1 2 3 x -2 -3 -4 orjine göre simetrik Şekil 13.2 Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 3 Grafik Çizimi 13.1. ( ) gösteriniz. denkleminin grafiğinin orijine göre simetrik olduğunu Çözüm: ( fonksiyonda ) yerine ( ) şeklinde yazabiliriz. Bu yazarsak ( ) ( ) elde ederiz. Yani bu fonksiyon orijine göre simetriktir (Şekil 13.3). y 3 2 1 -3 -2 -1 1 2 3 x -1 -2 -3 Şekil 13.3 Asimtotlar Grafik çizimlerinde yol göstermesi bakımından asimtotlar önemlidir. Eğer varsa bir fonksiyonun asimtotlarını bulmak ve ona göre grafiğini çizmek gerekir. Bir eğriye, orijinden sonsuz uzaklaştığımızda, teğet olan doğruya asimtot denir. Asimtotlar, 1) Düşey asimtot (y-eksenine paralel olan asimtot), 2) Yatay asimtot (x-eksenine paralel olan asimtot), 3) Eğik asimtotlar şeklinde üç sınıfa ayrılır. Asimtotları geometrik olarak gösterirken, fonksiyonun grafiğinden ayırt edilebilsin diye kesik çizgiler kullanacağız. ( ) fonksiyonu verildiğinde 1) Düşey asimptot: ( ) oluyorsa doğrusuna veya için ( ) ( ) fonksiyonunun düşey asimtotu denir. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 4 Grafik Çizimi Buna göre rasyonel bir fonksiyonda pay sıfırdan farklı olmak üzere paydayı sıfır yapan değerler bize düşey asimtotu verir. 13.2. ( ) fonksiyonunun düşey asimtotlarını bulunuz ve geometrik olarak gösteriniz. Çözüm: ( ) rasyonel fonksiyon olduğundan paydayı sıfır yapan değerler (pay sıfır değil) düşey asimtottur. Buna göre denkleminin kökleri ve dir. Dolayısıyla verilen fonksiyonun düşey asimtotları ve doğrularıdır. Bunları geometrik olarak aşağıdaki şekilde gösterebiliriz. y 3 2 1 -3 -2 -1 1 2 3 x -1 -2 -3 Şekil 13.4 2) Yatay asimptot: ( ) limitleri var ve ( ) oluyorsa denir. ve ( ) fonksiyonu verilsin. Eğer , doğrularına ( ) ve ( ) ( ) fonksiyonunun yatay asimtotları 13.3. 1) ( ) fonksiyonunun yatay asimtotunu bulunuz ve geometrik olarak gösteriniz. 2) ( ) fonksiyonunun yatay asimtotu olup olmadığını araştırınız. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 5 Grafik Çizimi Çözüm: 1) olduğundan yatay asimtottur. Bunu geometrik olarak aşağıdaki şekilde gösterebiliriz. y 4 3 2 1 -4 -3 -2 -1 1 2 3 4 x -1 Şekil 13.5 2) ve olduğundan yatay asimtot yoktur. 3) Eğik asimtotlar: Bu tip asimtotlar genellikle ( ) ( ) ( ) şeklindeki ( ( )) olduğunda karşımıza çıkar. Burada ( ) ve ( ), in polinomları olup ( ( )) ve ( ( )) de bu polinomların derecelerini göstermektedir. ( ) polinomu ( ) polinomuna bölelim ve bölümü ( ) ile gösterelim. Eğer ( ) polinomunun derecesi ( ) polinomunun derecesinden bir fazla ise ( ) bir doğru temsil eder. Bu ( ) doğrusuna ( ) fonksiyonunun eğik asimtotu denir. rasyonel fonksiyonlarda ( ( )) 13.4. ( ) fonksiyonunun eğik asimtotunu bulunuz ve geometrik olarak gösteriniz. Çözüm: Verilen rasyonel ifadede payın derecesi paydanın derecesinden bir fazla olduğundan bölme işlemi yaparak eğik asimtotu bulabiliriz. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 6 Grafik Çizimi O halde şekilde gösterebiliriz. eğik asimtottur. Bu asimtotu geometrik olarak aşağıdaki y 4 2 -4 -3 -2 -1 1 2 3 4 x -2 -4 -6 Şekil 13.6 BİR FONKSİYONUN GRAFİĞİ Buraya kadar vermiş olduğumuz bilgilerden sonra bir fonksiyonun grafiğini çizebiliriz. ( ) fonksiyonunun grafiğini çizmek için genellikle aşağıdaki adımlar takip edilir: 1) Fonksiyonun tanım kümesi bulunur. 2) Grafiğin x-eksenini kestiği noktalar yani ( ) in kökleri ve y-eksenini kestiği noktalar yani için değerleri bulunur. 3) Eğer varsa asimtotlar bulunur. 4) Türev alınır ve işareti incelenir. 5) İkinci türev alınır ve işareti incelenir. 6) İlk beş adımda bulunanlar değişim tablosu adı verilen bir tabloda gösterilir. 7) Altıncı adımdaki tablo kullanılarak grafik çizilir. Grafik çizimi ile ilgili olarak verilen bu adımları genel bir hal için verdik. Bazı fonksiyonlar için bu adımların hepsini takip etmemize gerek yoktur. Örneğin Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 7 Grafik Çizimi ( ) ise ( ) in grafiğini çizmek için grafi ̆in herhangi iki noktasını bulmak yeterli olacaktır. Ayrıca bazen ikinci türev ile işlem yapmak zor olabilir. Bu durumda beşinci adımı ihmal edebiliriz. Bazen de dördüncü ve beşinci adımda yapılması istenen birinci ve ikinci türevin işaretinin incelenmesi altıncı adımdaki tabloda yapılır. İlk altı adımdaki işlemlerin nasıl yapılacağını buraya kadar olan bölümlerde inceledik. Bu konuyu yeni öğrenen bazı öğrenciler için altıncı adımdan yedinci adıma geçiş zor görülsede aslında bu kolay bir işlemdir. Aşağıdaki örnekleri inceleyelim. 13.5. ( ) fonksiyonunun grafi ̆ini çiziniz. Çözüm: Yukarıda verilen adımları takip edelim. 1) Fonksiyonun tanım kümesi, reel sayılar kümesidir. 2) Grafiğin x-eksenleri kestiği noktalar, ( ) dan dan ( ) ve y-eksenleri kestiği noktalar da dir. 3) Polinom fonksiyonlar için düşey asimtot yoktur. Ancak bu adımda için fonksiyonumuzun davranışını incelememiz gereklidir. Buna göre ( ) ( ) ( ) ve ( ) dur. 4) Fonksiyonun birinci türevi ( ) dir. olup ( ) dur. için ( ) ve oldu§undan de fonksiyon minimuma sahiptir. 5) Fonksiyonun ikinci türevi ( ) yukarı doğru yani grafiğimiz konveksdir. ( ) dan için ( ) olduğundan bükeyliğin yönü 6) De ̆işim tablosu aşağıdaki gibidir. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 8 Grafik Çizimi Bu tabloya baktığımız zaman için olduğundan çizime ikinci bölgeden başlayacağız. İkinci bölgede uygun bir noktaya kalemimizi koyduktan ) noktasına kadar azaldığını sonra tekrar tabloya bakıyoruz. Fonksiyonun ( görüyoruz. İkinci bölgeden bu noktaya gelebilmek için eksenleri kesmemiz gerekir. Grafiğimiz x-eksenini ( ) noktalarında ve y-eksenini de ( ) ( ) noktasında keser. İkinci türev pozitif olduğundan bükeyliğin yönü yukarı doğrudur. ) noktasından sonra fonksiyon artmakta ve Tabloya göre ( için olmaktadır. Yani eğri birinci bölgeye uzanmaktadır. Bunları yaptığımızda aşağıdaki şekil elde edilir: y 6 4 2 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 1 2 3 4 5 6 7 -2 x -4 -6 -8 -10 Şekil 13.8 13.6. ( ) fonksiyonunun grafi ̆ini çiziniz. Çözüm: 1) Fonksiyonun tanım kümesi dir. 2) Grafiğin x-eksenini kestiği noktaları çözümünden √ ve denklemininin olarak bulabiliriz. Buna göre grafiğimiz x- Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 9 Grafik Çizimi ), ( eksenini ( √ ), ( ( ) noktasında keser. ) ve (√ ) noktalarında keser. y-eksenini de 3) Fonksiyon bir polinom olduğundan asimtotu yoktur. Sonsuzdaki durumuna bakalım. ( ) ( ( 4) ) ) olur. Türevin kökleri , √ dir. Buna göre, türevin işaret tablosunu aşağıda şekilde oluşturabiliriz. 5) dır. İkinci türevin kökleri de √ dir. 6) Fonksiyonun değişim tablosu aşağıdadır. y 3 2 1 -2 -1 1 2 x -1 Şekil 13.9 Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi Şekil 13.9 10 Grafik Çizimi 13.7. ( ) fonksiyonunun grafi ̆ini çiziniz. Çözüm: Herşeyden önce ( ) ( ( ) olduğundan ) fonksiyonumuz çift bir fonksiyondur. O halde grafiğimizi birinci bölgede için çizip, y-eksenine gore simetri alabiliriz. Şimdi yukarıdaki adımları takip edelim. { } dir. 1) Fonksiyonun tanım kümesi 2) Grafiğimiz x ve y-eksenini kesmez. ( ) 3) olduğundan olduğundan (x-ekseni) yatay asimtot ve (y-ekseni) düşey asimtotdur. 4) olduğundan dır. Dolayısıyla fonksiyonumuz için azalandır. 5) Bu adımı ihmal edebiliriz. 6) Fonksiyonun değişim tablosu aşağıdadır. Fonksiyonun grafiğini için çizelim. Bu fonksiyon çift olduğundan y-eksenine göre simetri alarak aşağıdaki grafiği elde ederiz. y4 3 2 1 -3 -2 -1 1 2 3 x Şekil 13.10 Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 11 Bireysel Etkinlik Grafik Çizimi • nin farklı değerleri için 𝑐 fonksiyonunun grafiğinin nasıl değişeceğini araştırınız? 13.8. ( ) fonksiyonunun grafi ̆ini çiziniz. Çözüm: 1) Fonksiyonun tanım kümesi { } dir. 2) Tanım kümesinde ( ) olduğundan grafik x-eksenini kesmez. Aynı zamanda için ( ) tanımlı olmadığından grafik y-eksenini de kesmez. ( ) 3) oldŭundan ( ) ve asimtotu bulmak için doğrusu düşey asimtottur. ( ) oldu ̆undan yatay asimtot yoktur. Di ̆er fonksiyonunu ile bölelim. Bu durumda ( ) yazabiliriz. O halde 4) ( ) , ( nin e ̆ik asimtotudur. ) den olarak bulunur. Bu noktalardaki fonksiyon değerleri de ( ) 5) ( ) olduğundan için bükeyliğinin yönü ( ) da aşağı doğru ve ( ) da yukarı doğru olacaktır. ( ) için ( ) dir. olup, grafiğimizin ( ) olduğundan 6) Fonksiyonun değişim tablosu aşağıdaki gibidir. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 12 Grafik Çizimi y 4 3 2 1 -5 -4 -3 -2 -1 1 2 3 4 5 x -1 -2 -3 -4 Şekil 13.11 Şekil 13.11 Şekil 13.11 Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 13 Özet Grafik Çizimi •Bir fonksiyonun grafiğini kolayca çizebilmek için bu fonksiyonun asimtotlarını (eğer varsa), eksenleri kestiği noktaları, ekstramum noktalarını ve büküm noktalarını (eğer varsa), artan veya azalan olduğu aralıkları belirlemek kısaca değişimini inceleyip bunu bir tablo ile göstermek önemlidir. Doğru ve eksiksiz bir değişim tablosu oluşturmak, fonksiyonun grafiğini çizmede bize en büyük yardımcıdır. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 14 Ödev Grafik Çizimi • fonksiyonunun değişimini inceleyerek grafiğini çiziniz. • Hazırladığınız ödevi sistemde ilgili ünite başlığı altında yer alan “ödev” bölümüne yükleyebilirsiniz. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 15 Grafik Çizimi DEĞERLENDİRME SORULARI Değerlendirme sorularını sistemde ilgili ünite başlığı altında yer alan “bölüm sonu testi” bölümünde etkileşimli olarak cevaplayabilirsiniz. 1. Aşağıdaki fonksiyonlardan hangisinin grafiği orijine göre simetriktir? a) ( ) ) ( ) ) ( ) ) ( ) e) ( ) 2. ( ) hangisidir? fonksiyonunun eğik asimtotunun denklemi aşağıdakilerden a) b) c) d) e) 3. Aşağıda grafiği verilen a) b) c) d) e) ( ( ( ( ( ( ) fonksiyonu için şıklardan hangisi doğrudur? ) fonksiyonu artandır. ) fonksiyonu azalandır. ) fonksiyonu sadece ( ) fonksiyonu sadece ( ) fonksiyonu sadece ( ) aralığında artandır. ) aralığında artandır. ) aralığında azalandır. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 16 Grafik Çizimi 4. 3. soruda grafiği verilen ( ) fonksiyonunun yatay ve düşey asimtotlarının denklemleri aşağıdakilerden hangisidir? a) Bu fonksiyonun yatay ve düşey asimtotu yoktur. b) , c) , d) , e) , 5. 3. soruda grafiği verilen ( ) fonksiyonu için aşağıdakilerden hangisi doğrudur? a) ( ) fonksiyonu noktasında maksimuma sahiptir. b) ( ) fonksiyonu noktasında minimuma sahiptir. c) ( ) fonksiyonun maksimum ve minimum noktası yoktur. d) ( ) fonksiyonu noktasında minimuma sahiptir. e) ( ) fonksiyonu noktasında minimuma sahiptir. Cevap Anahtarı 1.E, 2.D, 3.A, 4.E, 5.C Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 17 Grafik Çizimi YARARLANILAN VE BAŞVURULABİLECEK DİĞER KAYNAKLAR Kadıoğlu, E. ve Kamali, M, (2009). Genel Matematik. Erzurum: Kültür Eğitim Vakfı Yayınevi. ISBN: 978-975-8151-57-8. Bayraktar, M., (2007). Analize Giriş I (Diferansiyel Hesap)ç. Ankara: Grafiker Yayıncılık. ISBN: 978-975-6355-34-3. Balcı, M., (1999). Matematik Analiz (1. Cilt). Ankara: Balcı Yayınları. ISBN: 9756683-02-03. Steward, J., (2007). Kalkülüs Kavram ve Kapsam (2. Baskı). Ankara: TÜBA (çeviri). ISBN 975–8593–94–3. Haeussier, E. F., Paul, R. S. ve Wood, R., (2010). Temel Matematiksel Analiz. Çev. Demir, S., Uzun, Ö., Balce, A. O. ve Çağlar, Ankara: A. Akademi Yay. Hiz. San. ve Tic. Ltd. Şti. ISBN: 978-975-6885-21-5. Chiang, A. C., (1986). Matematiksel İktisadın Temel Yöntemleri. Çev. Kip. E., Sarımeşeli, M. ve Aydoğuş, O., Ankara: Teori Yayınları. Musayev, B., Alp, M., Mustafayev, N. ve Ekincioğlu İ., (2003). Analiz I. Ankara: Tekağaç Eylül Yayıncılık. ISBN: 975-6806-31-1. Atatürk Üniversitesi Açıköğretim Fakültesi 18
© Copyright 2024 Paperzz