SOLUZIONE PROBLEMA 1. Punto 1 Osserviamo anzitutto che la funzione

Documenti analoghi
Problema 1. SECONDA PROVA DI MATEMATICA E FISICA 20 giugno Svolgimento

PROBLEMA n.1 SOLUZIONE. Consideriamo le funzioni

LICEO SCIENTIFICO PROBLEMA 1

ESAME DI STATO DI ISTRUZIONE SECONDARIA SUPERIORE. Tema di Matematica e Fisica

ha y = 0 come asintoto orizzontale

SOLUZIONE PROBLEMA 1. Punto 1 Osserviamo anzitutto che la funzione

Soluzioni dei problemi della maturità scientifica A.S. 2012/2013

SOLUZIONE DEGLI ESERCIZI DEL FOGLIO N. 7

ANNO ACCADEMICO 2017/2018 CORSO di LAUREA in BIOTECNOLOGIE MATEMATICA III appello 7/9/2018 1

Soluzioni dei problemi della maturità scientifica A.S. 2010/2011

1) Nel piano, riferito ad un sistema di assi cartesiani ortogonali (Oxy), è assegnata la curva

Per cominciare, osserviamo che f si ottiene traslando di 2, nella direzione negativa dell asse x, la funzione. g(x) = x e x

IV Scientifico - 24 Novembre 2014

), concavitá verso l alto ed intersezioni con gli assi in ( 1± 5

Esercitazioni di Matematica

Scuole italiane all estero - Bilingue italo-albanesi 2005

Esercizio 1. f (x) = e 8x x2 14 ***

ESAME DI STATO DI LICEO SCIENTIFICO CORSO SPERIMENTALE P.N.I. 2006

Risoluzione del compito n. 2 (Febbraio 2014/1)

1) Applicando la definizione di derivata, calcolare la derivata in x = 0 delle funzioni: c) x + 1 d)x sin x.

EQUAZIONI, DISEQUAZIONI E SISTEMI

Per cominciare, osserviamo che f si ottiene traslando di 2, nella direzione negativa dell asse x, la funzione. g(x) = x e x

Esame di Stato 2019 Liceo scientifico 20 giugno Prova scritta di MATEMATICA e FISICA. PROBLEMA 2 soluzione a cura di D. Falciai e L.

a) Determinare il dominio, i limiti agli estremi del dominio e gli eventuali asintoti di f. Determinare inoltre gli zeri di f e studiarne il segno.

SIMULAZIONE MIUR 2 aprile 2019 Proposta di soluzione MATHESIS ROMA Problemi

Corso di Laurea in Ingegneria Biomedica ANALISI MATEMATICA 1. Prova scritta del 25 febbraio 2017 Fila 1.

e verificare che la parabola e la funzione 2 logaritmica hanno la stessa tangente in A 2,0

Soluzione Traccia A. 14 febbraio 2013

Scuole italiane all estero (Americhe boreale suppletiva) 2010 Quesiti QUESITO 1

APPELLO B AM1C 14 LUGLIO f(x) = xe 1

Disequazioni di secondo grado

Università di Pisa - Corso di Laurea in Informatica Analisi Matematica A. Pisa, 12 giugno 2018 D) 73 60

a) Il denominatore dev essere diverso da zero. Studiamo il trinomio x 2 5x + 6. Si ha: x 1,2 = 5 ± se x ], 2[ ]3, + [;

Correzione terzo compitino, testo A

Secondo parziale di Matematica per l Economia (esempio)

Funzioni derivabili (V. Casarino)

verificando, in particolare, che si ha un flesso nel punto F (4, Determinare l equazione della retta tangente al grafico nel punto F.

Corso di Laurea in Ingegneria Biomedica ANALISI MATEMATICA 1. Prova scritta del 22 luglio

ESAME DI STATO 2018 PROVA DI MATEMATICA. Svolgimento del problema 2

Correzione terzo compitino, testo B

Università degli Studi di Bergamo Facoltà di Ingegneria Matematica I Appello del 5 Febbraio 2007 Tema A

ANALISI MATEMATICA 1 Area dell Ingegneria dell Informazione. Appello del

ANALISI MATEMATICA 1 Commissione L. Caravenna, V. Casarino, S. Zoccante Ingegneria Gestionale, Meccanica e Meccatronica, Vicenza

Soluzione di Adriana Lanza

Corso di Laurea in Informatica Applicata Esame di Analisi Matematica Prova scritta del 10 gennaio 2007

Soluzioni dei problemi della maturità scientifica A.S. 2011/2012

Argomento 7. Studio di funzione

Esercizi svolti. a 2 x + 3 se x 0; determinare a in modo che f risulti continua nel suo dominio.

Studio di funzione. numeri.altervista.org

Secondo parziale di Matematica per l Economia lettere E-Z, a.a , compito A prof. Gianluca Amato

Risoluzione dei problemi

ESAME DI STATO DI ISTRUZIONE SECONDARIA SUPERIORE Tema di Matematica e Fisica

Analisi Matematica 1 - a.a. 2017/ Quarto appello

Maturità scientifica 1983 sessione ordinaria

Tempo massimo 2 ore. Consegnare solamente la bella copia. 1. Disegnare il graco della funzione: [10 punti]

Modulo di Matematica

Esercizi 2016/17 - Analisi I - Ing. Edile Architettura Esponenziali e logaritmi

DERIVATE E LORO APPLICAZIONE

( ) x x ( ) + + > + + = +, 3a 2ab b a 2ab b a b 0

Dominio di f ed eventuali simmetrie: Il dominio di f è definito dall insieme degli x R che verificano le condizioni:

Soluzione esercizi sulle funzioni - 5 a E Liceo Scientifico - 04/11/ 13

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI TERAMO FACOLTÀ DI SCIENZE POLITICHE CORSO DI LAUREA IN ECONOMIA BANCARIA FINANZIARIA ED ASSICURATIVA

INTEGRALI Test di autovalutazione

ESERCIZI DI METODI MATEMATICI PER L ECONOMIA FACOLTÀ DI ECONOMIA DI FERRARA A.A. 2011/2012

M557- Esame di Stato di Istruzione Secondaria Superiore

Compito di matematica Classe III ASA 28 maggio 2015

Analisi Matematica 3 (Fisica), , M. Peloso e L. Vesely Prova scritta del 14 luglio 2009 Breve svolgimento (con alcuni conti omessi)

Modulo di Matematica

Primo Compito di Analisi Matematica Corso di laurea in Informatica, corso B 18 Gennaio Soluzioni

Esercitazioni di Matematica Generale A.A. 2016/2017 Pietro Pastore Lezione del 12 Dicembre Calcolo di Derivate

Esame di Stato 2019 Liceo scientifico 20 giugno Prova scritta di MATEMATICA e FISICA. PROBLEMA 1 soluzione a cura di D. Falciai e L.

Modulo di Matematica

è vietato consultare libri, appunti,...etc e lasciare l aula prima della conclusione della prova

Esercitazioni di Matematica Generale A.A. 2016/2017 Pietro Pastore Lezione del 25 Gennaio Studio di Funzione

SOLUZIONE DEL PROBLEMA 2 TEMA DI MATEMATICA ESAME DI STATO 2016

SIMULAZIONE SECONDA PROVA SCRITTA 02 APRILE Tema di MATEMATICA e FISICA PROBLEMA 2

STUDIO DI UNA FUNZIONE INTEGRALE. Z x. ln t ln t 2 2 dt. f(x) =

CLEAI, matematica generale: esercizi svolti #2

Analisi Matematica 1

Mauro Saita Grafici qualitativi di funzioni reali di variabile reale

9 k. k. k=2. Soluzione: Ricordiamo la formula di Newton per le potenze del binomio: (a + b) n = a n k b k. k. k=0. (1 + 9) 100 = k 9 k, k

Analisi Matematica 1+2

CORSO DI LAUREA IN INFORMATICA ANALISI MATEMATICA I MODULO, I E II MODULO, II MODULO II PROVA SCRITTA DI GENNAIO 2006: SOLUZIONI

CLEAI, matematica generale, primo semestre Soluzioni degli esercizi della prova scritta dell 8 settembre 2004

, per cui le due curve f( x)

Analisi Matematica I Primo Appello ( ) - Fila 1

SOLUZIONE DEL PROBLEMA 2 TEMA DI MATEMATICA ESAME DI STATO x se x [0; 1[ x 4 se x [3; 4]

PIANO CARTESIANO:EQUAZIONI

Analisi Matematica IV modulo Soluzioni prova scritta preliminare n. 1

f(x) := 1 10 x g(x) := f(x) x = 1 x + 100

ESAME DI STATO DI LICEO SCIENTIFICO CORSO SPERIMENTALE P.N.I Sessione suppletiva

Esercitazioni di ISTITUZIONI di MATEMATICA 1 Facoltà di Architettura Anno Accademico 2005/2006

LO STUDIO DI FUNZIONE ESERCIZI CON SOLUZIONI

Studiamo adesso il comportamento di f(x) alla frontiera del dominio. Si. x 0 lim f(x) = lim. x 2 +

Modulo di Matematica, Corsi di Laurea in VIT e STAL - Raccolta degli Esami A.A

Università degli Studi di Siena Correzione Prova intermedia di Matematica Generale (A.A ) 11 novembre 2017

ESERCIZI SULLO STUDIO DI FUNZIONI

Transcript:

SOLUZIONE PROBLEMA 1 Punto 1 Osserviamo anzitutto che la funzione g(x) = (ax b)e,-,. è continua e derivabile in R in quanto composizione di funzioni continue e derivabili. Per discutere la presenza di punti di massimo e minimo assoluti, studiamo gli intervalli di monotonia della funzione. Calcoliamo anzitutto la derivata prima: g 0 (x) = ae,-,. (ax b)e,-,. (2 2x) = ( 2ax 2(a b)x a 2b)e,-,. Il segno della funzione g 0 (x) dipende unicamente dal segno del polinomio 2ax 2(a b)x a 2b perché il fattore e,-,. è positivo per ogni x reale. Se a 0, il polinomio 2ax 2(a b)x a 2b è di secondo grado, per cui individua graficamente una parabola. L equazione 2ax 2(a b)x a 2b = 0 ha discriminante: 52(a b)6 4 ( 2a) (a 2b) = 12a 8ab 4b = 4(3a 2ab b ) = = 4[2a (a b) ] e poiché stiamo supponendo a 0, tale discriminante è certamente positivo. Ne segue che la parabola di equazione y = 2ax 2(a b)x a 2b [*] interseca l asse delle ascisse in due punti distinti per ogni valore di a e b, con a 0. Indichiamo con x @ e x le ascisse di tali punti. Se a > 0, la parabola [*] ha concavità rivolta verso il basso, quindi lo schema del segno di g'(x) è il seguente: Ne segue che la funzione g(x): nell'intervallo (, x @ ] è strettamente decrescente con lim g(x) = 0;, -H nell'intervallo [x @, x ] è strettamente crescente; nell'intervallo [x, ) è strettamente decrescente con lim g(x) = 0., JH De Agostini Scuola S.p.A. 1

Di conseguenza la funzione g(x) ammette minimo assoluto per x = x @ e massimo assoluto per x = x. Se a < 0, la parabola [*] ha concavità rivolta verso il basso, quindi lo schema del segno di g'(x) è il seguente: Ne segue che la funzione g(x): nell'intervallo (, x @ ] è strettamente crescente con lim g(x) = 0;, -H nell'intervallo [x @, x ] è strettamente decrescente; nell'intervallo [x, ) è strettamente crescente con lim g(x) = 0., JH Di conseguenza la funzione g(x) ammette massimo assoluto per x = x @ e minimo assoluto per x = x. Affinché i due grafici si intersechino nel punto A(2, 1), deve essere contemporaneamente vero che f(2) = 1 e che g(2) = 1. Risolviamo dunque il sistema: N a 2 2 b = 1 b = 3 O4a (a 2 b)e -. = 1 2a b = 1 O b = 3 4a 2a 3 4a = 1 b = 3 4a O 2a = 2 Ob = 3 4 b = 1 O a = 1 a = 1 da cui otteniamo che i grafici delle due funzioni si intersecano in A(2, 1) per a = 1 e b = 1. Osservazione In alternativa al procedimento sopra esposto, l'esistenza di minimo assoluto e massimo assoluto per la funzione assegnata può essere ricavata senza fare calcoli sulla derivata prima, facendo appello alla seguente proprietà più generale. Se una funzione f: R R soddisfa le seguenti proprietà: è continua ammette l'asse x come asintoto orizzontale bilatero in almeno un punto assume valore positivo e in almeno un punto assume valore negativo allora la funzione f ammette minimo assoluto e massimo assoluto. Dimostrazione. Sia x @ un punto in cui f(x @ ) > 0. Dall'ipotesi che lim, ±H f(x) = 0 segue (in base alla definizione di limite) che esiste N > 0 tale che f(x) < f(x @ ) per ogni x per cui x > N. Abbiamo allora che: nell'intervallo [ N, N] la funzione f è continua, dunque ammette certamente massimo assoluto M per il teorema di Weierstrass; dovrà essere f(x @ ) M, perché necessariamente x @ [ N, N] negli intervalli (, N) e (N, ), la funzione f è continua e risulta f(x) < f(x @ ), quindi in particolare si ha f(x) < f(x @ ) M. In definitiva risulta f(x) M per ogni x R e la funzione f assume valore M in [ N, N], dunque la funzione f ammette massimo assoluto, uguale a M, in R. De Agostini Scuola S.p.A. 2

Considerando un punto x in cui f(x ) < 0, con un ragionamento analogo, si mostra che la funzione f ammette anche minimo assoluto in R. È immediato constatare che la funzione g(x) = (ax b)e,-,., con a 0, soddisfa tutte le ipotesi previste dalla proprietà enunciata: è continua in R W,JX risulta lim (ax, ±H b)e,-,. = lim = 0, ±H Y Z.[.Z assume valori positivi per x > X e valori negativi per x < X. W W Ciò permette di concludere che g(x) ammette certamente minimo assoluto e massimo assoluto. Punto 2 Assumendo a = 1 e b = 1, studiamo le funzioni f(x) = x x 1 e g(x) = (x 1)e,-,. Poiché i valori dei parametri a e b sono uguali a quelli determinati al punto precedente, i grafici delle due funzioni si intersecano nel punto A. Il grafico della funzione f(x) è una parabola con concavità rivolta verso l alto, che interseca l asse delle x nei punti di ascissa x @, = 1 ± \1 4 1 ( 1) 2 = 1 ± 5 2 cioè nei punti C `@- a, 0b e D `@J a, 0b. Vi è un punto di minimo in corrispondenza del vertice della parabola, per x = @. Il minimo è: f `@ b = @ @ 1 = a. d d Il grafico di f(x) è quindi il seguente: De Agostini Scuola S.p.A. 3

Consideriamo la funzione g(x) = (x 1)e,-,. : come già discusso in precedenza, questa funzione è continua e derivabile nell'insieme dei numeri reali e ammette limiti lim (x, -H 1)e,-,. = 0 e lim (x, JH 1)e,-,. = 0. Quindi la funzione ha un asintoto orizzontale (bilatero) di equazione y = 0. Per studiare il segno di g(x) risolviamo la disequazione (x 1)e,-,. 0 Poiché il secondo fattore è positivo per ogni valore di x, essa equivale alla disequazione Risolvendo abbiamo x 1 0 x 1 per cui la funzione è positiva per x 1. Per studiare gli intervalli di monotonia possiamo considerare la funzione g 0 (x) calcolata al punto precedente, sostituendo al posto dei parametri a e b i valori 1 e 1 rispettivamente. Otteniamo: Risolviamo dunque la disequazione g 0 (x) = ( 2x 4x 1)e,-,. ( 2x 4x 1)e,-,. 0 Essa, per quanto detto in precedenza, equivale a Risolvendo l equazione associata otteniamo le soluzioni x @, = 2x 4x 1 0 2x 4x 1 = 0 4 ± \16 4 ( 2) ( 1) 4 De Agostini Scuola S.p.A. 4 = 4 ± 8 4 = 2 ± 2. 2 Dal momento che la parabola di equazione y = 2x 4x 1 ha la concavità rivolta verso il basso, la disequazione 2x 4x 1 0 è verificata per - x J. Quindi f è monotona crescente in tale intervallo, mentre è monotona descrescente per x < - e per x > J. Da questo segue che x = - è il punto di minimo assoluto, mentre x = J è il punto di massimo assoluto.

Il minimo e il massimo di g sono rispettivamente Il grafico di g(x) è dunque il seguente: g `- b 1,166 e g `J b 1,166 Traslando il grafico verso sinistra di una unità, cioè sostituendo x1 al posto di x nell'espressione analitica della funzione, otteniamo la funzione gi(x) = (x 1 1)e (,J@)-(,J@). = xe,j-,. -,-@ = xe @-,.. La funzione ottenuta è dispari, infatti: gi( x) = xe @-(-,). = xe @-,. = gi(x). Dunque la funzione g(x) ha un centro di simmetria, che è il punto di intersezione con l asse delle ascisse (1, 0). Per provare che i grafici delle due funzioni f e g sono tangenti nel punto B(0, 1), proviamo che ammettono in quel punto la stessa retta tangente. Innanzitutto proviamo che entrambi i grafici passano per il punto B. Abbiamo infatti: f(0) = 1 e g(0) = 1. Affinché i grafici delle due funzioni abbiano la stessa retta tangente in B, è sufficiente provare che hanno la stessa derivata per x = 0: f 0 (x) = 2x 1, da cui f 0 (0) = 1 g 0 (x) = ( 2x 4x 1)e,-,. da cui g 0 (0) = ( 1)e = 1 Calcoliamo infine l area della regione S delimitata dai grafici delle due funzioni. Essa è rappresentata nella figura seguente: De Agostini Scuola S.p.A. 5

Tale area può essere calcolata tramite l integrale definito della differenza g(x) f(x), nell intervallo individuato dalle ascisse dei punti di intersezione tra i due grafici, dal momento che in tale intervallo g(x) f(x). Per quanto visto in precedenza, i punti di intersezione tra i due grafici sono A e B, che hanno ascisse 2 e 0 rispettivamente. Dunque l area della regione S è data da: m (g(x) f(x)) dx = m ((x 1)e,-,. x x 1) dx. Utilizzando la proprietà di linearità dell integrale definito, otteniamo: m ((x 1)e,-,. x x 1) dx = m (x 1)e,-,. dx m x De Agostini Scuola S.p.A. 6 dx m x dx m dx Calcoliamo separatamente ogni integrale. Data la simmetria rispetto al punto di ascissa 1 discussa in precedenza, il primo dei quattro integrali è nullo. In alternativa, possiamo comunque eseguire il calcolo diretto, osservando che la funzione integranda è una funzione esponenziale il cui esponente ha derivata 2 2x:.

Ricordando che abbiamo m (x 1)e,-,. dx 1 2 m (2 2x)e,-,. dx Calcoliamo gli altri integrali: = 1 2 m (2 2x)e,-,. dx m f 0 (x) e o(,) dx = e o(,) c m x = 1 2 qe,-,. r = 1 2 dx = s xt 3 u = 8 3 ; m x dx = s x 2 u = 4 2 = 2; (1 1) = 0. L area di S vale quindi: m dx = [x] = 2. m (x 1)e,-,. dx m x dx m x dx m dx = 0 8 3 2 2 = 4 3. Punto 3 Il modo più rapido per risolvere il problema è utilizzare il teorema di Ampère secondo cui la circuitazione del campo magnetico è direttamente proporzionale alla somma delle correnti concatenate al percorso di circuitazione. Calcoliamo anzitutto f `t b e g `t b per capire quali correnti siano concatenate. f v 3 2 w = 1 4 g v 3 2 w = 1 2 et d 1,06 Da questi risultati deduciamo che le correnti 1 e 2 sono concatenate al percorso mentre la corrente 3 non lo è. La circuitazione è dunque indipendente dalla corrente 3. Fissiamo lungo il percorso di circuitazione come positivo il verso antiorario. De Agostini Scuola S.p.A. 7

Per il teorema teorema di Ampère sarà: Γ y = μ (±i 2,0 A) dove il segno della corrente i dipende dal suo verso. Analizzando i vari possibili casi: se i è uscente dal foglio, allora: Γ y = μ (i 2,0 A) e Γ y sarà minore, uguale o maggiore di 0 a seconda che l'intensità i sia minore, uguale a maggiore di 2,0 A; se i è entrante rispetto al foglio, allora: Γ y = μ ( i 2,0 A) e Γ y sarà minore di 0. Punto 4 Utilizziamo la legge di Lenz per risolvere il problema, in base a cui: f. e. m. = dφ y dt dove Φ y è il flusso del campo magnetico attraverso la superficie considerata. Dal momento che il campo è uniforme: Φ y = BA cos θ dove A è l'area della regione S (calcolata al punto 2) e θ è l'angolo formato dalla normale alla superficie con il campo magnetico. L'angolo θ è inizialmente nullo ed evolve nel tempo come θ = ωt De Agostini Scuola S.p.A. 8

Pertanto: Φ y = BA cos(ωt) dφ y dt = BA ω sin(ωt) Il valore massimo della f.e.m. è dunque BA ω. La prima legge di Ohm ci permette quindi di ricavare il valore cercato di ω: BA ω = Riˆ Š ω = Riˆ Š BA = 5,0 10- rad/s De Agostini Scuola S.p.A. 9