2. Dereceden Denklem, Eşitsizlik, Fonksiyon – 4 Muharrem Şahin İKİNCİ DERECEDEN FONKSİYONLAR y f (x ) ax 2 FONKSİYONUNUN GRAFİĞİ a, b ve c değişmeyen herhangi gerçek sayıları ve x bir değişkeni göstermek üzere, a 0 ise, Teorik olarak, y ax2 fonksiyonunda, x in her değeri için y nin aldığı değerler bulunur. Elde edilen ( x, y ) ikililerine karşılık gelen noktaların bileşimi, grafiği oluşturur. f ( x ) ax2 bx c biçiminde tanımlanan fonksiyonlara, ikinci dereceden bir değişkenli fonksiyonlar denir. x değişkeni R’den (gerçek sayılar kümesi) seçilirse, R’den R’ye ikinci dereceden fonksiyonlar elde edilir. ÖRNEK: f : R R , f (x ) y x 2 grafiğini çizelim: Böyle fonksiyonlar, 2 veya f : R R , f : x ax bx c ya da f : R R , f ( x ) ax bx c 2 Pratik olarak, x e sonsuz değişik değer verme-miz mümkün olmadığından biz, yeterli sayıda x değeri için ( x, y ) ikilileri bulacak ve bunlara karşılık elen noktaları birleştirerek eğriyi kabaca çizeceğiz. Önce, x in aldığı değişik değerlere karşılık y nin aldığı değerleri bir tablo ile gösterelim. 2 nin f ( x, y ) x R , y R ve y = ax bx c biçimlerinden herhangi biriyle gösterilebilirler. Örneğin; x 2 y x f : R R , f ( x ) 3 x2 2 ; 2 1 0 1 2 4 1 0 1 4 g : R R , g : x x2 x 1 ; h ( x, y ) x R , y R ve y = 2x2 3 x fonksiyonları, R’den R’ye ikinci dereceden bir değişkenli birer fonksiyondur. Tanım kümesi, gerçek sayılar kümesinin herhangi bir alt kümesi olarak da seçilebilir. Örneğin; A x x 2 3 , x R olmak üzere, f : A R , f ( x) x2 2 x 3 yine ikinci dereceden fonksiyondur. bir değişkenli bir İKİNCİ DERECEDEN FONKSİYONLARIN GRAFİKLERİ Bu bölümde f ( x ) ax2 bx c fonksiyonunun grafiğini çizecek ve bu grafiğin özellikleri ile denklem ve eşitsizlik bilgilerimiz arasında ilgi kurmaya çalışacağız. R’den R’ye f ( x ) ax2 bx c biçimindeki fonksiyonların grafikleri parabol adı verilen eğrilerdir. f ( x ) ax2 fonksiyonu y g( x) ax2 bx c fonksiyonunun en sade biçimidir. nin grafiğini y ax2 nin y ax2 bx c grafiğinden yararlanarak çizeceğiz. Öyleyse, önce y f ( x) ax2 fonksiyonunun grafiğini çizelim: Bu tabloya fonksiyonun değişim tablosu denir. ( ) biçimindeki oklar, x artarken y değerinde azalma olduğunu; ( ) biçimindeki oklar, x artarken y değerinde artma olduğunu gösterir. y x2 ifadesinde x yerine ( ) a ya da ( ) a yaklaşan değerler konulduğunda y nin ( ) a yaklaşan değerler alacağı açıktır. Değişim tablosunda belirlenen noktaları analitik düzlemde ( x0y dik koordinat sisteminde) işaretleyip x’e vermediğimiz ara değerleri tahmin ederek birleştirirsek fonksiyonun grafiği ortaya çıkar. y 4 1 2 1 1 2 x x’e verdiğimiz değer sayısını arttırsaydık, elde edeceğimiz noktaların bileşimi Şekil I’ deki gibi; x’e bütün gerçek sayı değerlerini verebilseydik, elde edeceğimiz noktaların bileşimi Şekil II’deki gibi olacaktı. 2. Dereceden Denklem, Eşitsizlik, Fonksiyon – 4 y Muharrem Şahin Her eğri için elde edilen ( x, y ) ikililerini koordinat sisteminde işaretleyip uygun şekilde birleştirirsek aşağıdaki grafikler elde edilir. y y y 2x2 8 x y x2 x Þekil I 4 Þekil II ÖRNEK: f : R R , y = f ( x) x 2 grafiğini çizelim : 2 nin y 1 2 x2 Fonksiyonun değişim tablosunu yapalım : x y x 2 2 1 0 1 2 4 1 0 1 4 x y x2 8 a 0 iken y f ( x) ax2 0 olduğundan grafiklerin (parabollerin) kolları y ekseninin pozitif yönündedir. Fonksiyonların aldığı en küçük değer x 0 için y 0 dır. ( 0, 0) noktası parabollerin tepe noktasıdır.(veya parabollerin köşesidir.) y 1 2 Grafiklerden de görülebileceği gibi; Tablodaki ( x, y ) ikililerine karşılık gelen noktaları analitik düzlemde işaretleyip birleştirirsek grafik çizilmiş olur. 2 1 1 2 4 y 2x2 y 1 2 x2 2 1 2 1 Fonksiyonların görüntü kümesi, f(R) R 0 dır. Görüntü kümesinin en küçük elemanı sıfırdır. 4 Görüntü kümesinin en büyük elemanı yoktur. ÖRNEK : R den R ye y ax 2 fonksiyonunun 1 grafiğini a’nın 2 , 1, , 2 a 0 iken y f ( x) ax2 0 olduğundan parabollerin kolları y ekseninin negatif yönündedir. Fonksiyonların aldığı en büyük değer x 0 için y 0 dır. Bu durumda da ( 0, 0) noktası parabollerin tepe noktasıdır. 1 , 1 ve 2 2 değerleri için, aynı koordinat sisteminde çizerek, a nın değeri değiştikçe grafiğin nasıl değişeceğini görelim: Fonksiyonların görüntü kümesi, f(R) R 0 dır. x’e verilen değerler için fonksiyonların aldıkları değerleri aynı tabloda gösterelim: x 2 1 0 1 2 y 2 x2 8 2 0 2 8 4 1 2 1 2 y x 2 2 y 1 2 x 2 y 1 2x yx 2 y 2 x2 Görüntü kümesinin en büyük elemanı sıfırdır. Görüntü kümesinin en küçük elemanı yoktur. 0 1 4 0 1 2 2 0 12 2 2 12 4 1 0 1 4 8 2 0 2 8 f ( x ) ax2 fonksiyonunda k R için, f ( k ) ak 2 ve f ( k ) a ( k )2 ak 2 olduğundan y eksenine göre simetrik olan noktaları fonksiyonun (k, ak 2 ) ve ( k, ak 2 ) grafiğine aittir. Bu da bize grafiğin kollarının y eksenine göre simetrik olduğunu gösterir. Öyleyse, y ekseni ( x 0 doğrusu) parabolün simetri eksenidir. 11 2. Dereceden Denklem, Eşitsizlik, Fonksiyon – 4 x 0 y koordinat sisteminin orijini, şüphesiz, x0y koordinat sistemindeki ( r, k ) noktasıdır. Bu açıklamalara göre; a değeri büyüdükçe kollar y eksenine yaklaşır, a değeri küçüldükçe kollar y ekseninden uzaklaşır. f (x ) ax 2 bx c FONKSİYONUNUN y ax 2 bx c GRAFİĞİNİN, YARDIMCI KOORDİNAT SİSTEMİ KULLANILARAK ÇİZİMİ r b 2a ve k f (r ) olmak üzere x0y koordi-nat sisteminde x r ve yk doğruları çizilir. yk ve x r doğrularının oluşturduğu sistem x 0 y koordinat sistemi olarak kabul edilir ve bu sistemde y a( x)2 parabolünün grafiği çizilir. Çizilen bu grafik , y ax 2 bx c fonksiyo-nunun x0y koordinat sistemindeki grafiğidir. 2 b b2 4ac f ( x ) a x 2a 4a2 a, fonksiyonunun grafiğini çizmek için; Eşitsizlikler konusunda, f ( x ) ax2 bx c üç terimlisinin işaretini incelemek için, üçterimliyi biçiminde yazmıştık. Burada parantezin içi ile çarpılırsa; Muharrem Şahin köşeli 2 b b2 4ac f( x) a x 2a 4a bu da, 2 b b2 4ac f ( x ) a x 2a 4a biçiminde yazılarak, r b 2a ve k ( Şekli inceleyiniz! ) b2 4ac 4a y y r0 , k0, a0 kabul edilmiþtir. 4a denirse, f ( x ) y a( x r )2 k denklemi elde edilir. Burada, k f ( r ) olduğuna dikkat ediniz. y a( x r )2 k denklemi de y k a( x r )2 biçiminde yazılarak x r x ve y k y denirse, a k O( 0,0 ) y a( x)2 denklemi elde edilir. y ax2 biçimindeki fonksiyonların x0y koor-dinat sisteminde tepe noktası O( 0,0 ) ve simetri ekseni y 0 doğrusu olan bir parabol olduğunu biliyoruz. Öyleyse, y a( x)2 denklemi de x0 y koordinat sisteminde tepe noktası O ( 0,0 ) ve simetri ekseni y 0 doğrusu olan bir parabol gösterecektir. O halde, x0 y koordinat sisteminin x0y koordinat sistemine göre yerini belirleyebilirsek fonksiyonunun grafiğini y ax2 bx c çizebilece-ğiz demektir. x0 y koordinat sisteminde 0 x ekseni y 0 doğrusu, 0 y ekseni x 0 doğrusudur. y k y ve x r x idi. Bu ifadeleri sıfıra eşitlersek; y y k 0 y k x x r 0 x r 1 2 1 2 yk O ( r , k ) x r x x ÖRNEKLER 1. f (x ) x 2 2x 4 fonksiyonunun grafiğini çizelim: a 1 0 grafiğin kolları y ekseninin pozitif yönündedir. b 2 r 2a 2 r 1 k f ( 1) 1 2 4 k 3 Eksenleri, x0y koordinat sisteminin x 1 ve y 3 doğruları olan x0 y koordinat sisteminde y ( x)2 parabolünün grafiğini çizeceğiz. Bu grafik x0y koordinat sisteminde y x2 2 x 4 parabolünün grafiği olacaktır. ( Şekli inceleyiniz! ) elde edilir. Bu da bize, x0 y koordinat sistemindeki 0 y ekseninin, x0y sistemindeki x r doğrusu; 0 x ekseninin de y k doğrusu olduğunu gösterir. 12 2. Dereceden Denklem, Eşitsizlik, Fonksiyon – 4 y Ötelemede grafik, üzerindeki noktaların birbirine göre konumu değiştirilmeden ve şekil bütün olarak döndürülmeden koordinat sisteminin başka bir yerine taşınmış olur. Örneğin; x0y koordinat sistemindeki y ax2 parabolünün ( r, k ) kadar ötelenmiş biçimi, simetri ekseni ilk durumuna paralel tutularak, tepe noktası O ( r, k ) noktasına gelecek biçimde kaydırılmış biçimidir. y 4 3 x O 1 Muharrem Şahin x Aşağıdaki şekli inceleyiniz. y 2. 2 f ( x ) 2x 4 x 2 fonksiyonunun grafiğini çizelim: A( x1 r, y 1 k ) a 2 0 grafiğin kolları y A ( x1, y1 ) ekseninin negatif yönündedir. b 4 r 2a 4 x O( 0,0 ) r 1 k f ( 1) 2 4 2 k 4 y f ( x ) fonksiyonunun grafiğinin (r ,k) kadar ötelenmiş biçiminin denklemi ne olur? x 1 ve y 4 doğrularının oluşturduğu x 0 y koordinat sisteminde, y 2( x)2 Şimdi, çalışalım: parabolü-nün grafiğini çizeceğiz. Bu grafik x0y koordinat sisteminde y 2 x2 4 x 2 parabolünün grafiği olacaktır. y O ( r , k ) bu sorunun cevabını bulmaya y P( x , y ) y P1( x 1, y 1) ( 14 , ) 4 x O( 0,0 ) 2 1 O üzerinde değişen P1( x1, y1) noktasının ( r, k ) kadar ötelenmesiyle elde edilen nokta P( x, y ) olsun. ( x, y ) ikililerinin sağladığı denklemi bulmak istiyoruz. y f ( x) x ÖTELEME KAVRAMI Öteleme tanımından ; x x1 r , y y1 k dır. Buradan, x1 x r ve y1 y k bulunur. Herhangi bir y f ( x) fonksiyonunun grafiğinin her noktasının apsisine r, ordinatına da k ekleyerek elde edilecek noktaların bileşimine y f ( x) fonksiyonunun grafiğinin ( r, k ) kadar ötelenmişi, bu işleme de öteleme denir. P1( x1, y1) noktası, y f ( x ) eğrisi üzerinde değiştiğinden ( x1, y1) ikilisi y f ( x) denklemini sağlar. Aşağıdaki öteleme örneğini inceleyiniz. x1 x r y değerler konursa, A( x1 r, y 1 k ) A ( x1, y 1 ) B( x 2 , y 2 ) y1 f ( x1) y1 y k olduğundan, bu y1 f ( x1) denkleminde yerlerine ve y k f( x r ) O ( r , k ) B( x 2 r, y 2 k ) denklemi elde edilir. C( x3 r, y 3 k ) O ( 0 ,0 ) x y f (x ) P( x, y ) noktalarının sağladığı bu denklem, y f ( x ) fonksiyonunun grafiğinin ( r, k ) kadar x öte-lenmesiyle denklemidir. C( x3 , y 3 ) 13 elde edilen grafiğin 2. Dereceden Denklem, Eşitsizlik, Fonksiyon – 4 y k f( x r ) denkleminden Muharrem Şahin y de görülebileceği gibi; 3 D : 2x y 2 0 y f ( x ) fonksiyonunun grafiğinin (r , k ) D : 2 x y 3 0 kadar ötelenmiş biçiminin denklemini bulmak için, y f ( x ) denkleminde x yerine x r ve y yerine y k konur. 2 3 2 1 x Ötelenmiş grafiğin denklemi, y k f ( x r ) ya da y f( x r ) k f (x ) ax 2 bx c FONKSİYONUNUN olarak bulunur. GRAFİĞİNİN, ÖTELEME YÖNTEMİ İLE ÇİZİMİ ÖRNEKLER 1. f ( x ) y ax2 bx c fonksiyonunun, b r ve k f ( r ) olmak üzere; 2a y k a( x r )2 2 parabolünün grafiği, simetri y 3x ekseni ilk durumuna paralel tutularak, tepe noktası A( 2,1) noktasına gelecek biçimde kaydırılırsa elde edilecek grafiğin denklemi ne olur ? biçiminde yazılabildiğini biliyoruz. Bu son denkle-min, y ax2 fonksiyonunun ( r, k ) kadar ötelenmiş biçiminin denklemi olduğu açıkça görülmektedir. ÇÖZÜM Soruda istenen, y 3 x2 parabolünün grafiği-nin ( 2,1) kadar ötelenmiş biçiminin denklemidir. ( r 2 , k 1) y 3 x2 denkleminde, x yerine x 2 ve y yeri-ne y 1 konarak istenen denklem bulunur. Öyleyse; f (x ) ax 2 bx c fonksiyonunun grafiğini çizmek için önce y ax 2 parabolü çizilir; sonra bu grafik, r b ve k f (r ) 2a olmak üzere, (r , k ) kadar ötelenir. y 1 3( x 2 ) 2 y 3 x2 12 x 11 Aşağıdaki şekilde, y 3 x2 parabolü ve ötelen-miş biçiminin grafikleri verilmiştir. ÖRNEKLER 1. y f (x ) x 2 2x 3 fonksiyonunun grafiğini çizelim: y 3 x2 r y 3 x 2 12 x 11 2 1 b 2 r 1 2a 2 k f ( 1) 1 2 3 k 4 x f ( x ) ( x 1)2 4 f ( x ) x 2 2x 3 fonksiyonunun grafiği parabolünün (1,4 ) kadar ötelenmiş yx biçimi olacaktır. 2. 2 D : 2x y 2 0 doğrusunun (1,3) kadar ötelenmiş biçimininin denklemi nedir ? ÇÖZÜM y Verilen denklemde x yerine x 1 ve y yerine y 3 konarak istenen denklem bulunur. 2( x 1) ( y 3 ) 2 0 D : 2 x y 3 0 D ve D doğruları x 1 0 1 y x2 1 0 1 yx2 1 1 1 aşağıdaki şekilde x y x22 x 3 gösterilmiştir. 3 4 14 2. Dereceden Denklem, Eşitsizlik, Fonksiyon – 4 2. f ( x ) 2x 2 4 x 3 y ekseni üzerindeki bütün noktaların apsisleri sıfır olduğundan f ( x ) y ax2 bx c denkleminde x yerine sıfır konulduğunda elde edilen f ( 0 ) c değeri, parabolün y eksenini kestiği noktanın ordinatı olur. Fonksiyonun grafiğinin y eksenini kestiği nokta ( 0, c ) dir. fonksiyonunun grafiğini çizelim: r b 4 r 1 2a 4 k f (1) 2 4 3 k 5 f ( x ) 2 x2 4 x 3 Muharrem Şahin fonksiyonunun grafiği Özetlersek; , ) kadar ötelenmiş biçimidir. y 2 x2 nin (15 y 2 x2 için değişim tablosu : f (x ) y ax 2 bx c fonksiyonunun grafi-ğini çizmek için; x 1 0 1 y 2x2 2 0 2 b 2a ve k f (r ) hesaplanarak parabolün (r , k ) tepe noktası bulunur. y x1 5 y ax 2 bx c 0 denkleminin -varsave x2 kökleri bulunur. Böylece parabolün x eksenini kestiği noktalar (x1,0) ve (x 2 ,0) olarak belirlenir. 3 1 r 1 f ( 0) c değeri bulunur. ( 0, c ) noktası, parabolün y eksenini kestiği noktadır. x 2 noktaları koor-dinat sisteminde işaretlenir; grafiğin parabol olduğu dikkate alınarak birleştirilir. f (x ) ax 2 bx c FONKSİYONUNUN (r , k ) , (x1,0) , (x 2 ,0) ve ( 0, c ) GRAFİĞİNİN, PRATİK ÇİZİMİ f ( x ) ax2 bx c fonksiyonunun grafiğinin, b r ve k f ( r ) olmak üzere, 2a tepe noktası ( r, k ) ve simetri ekseni x r f ( x ) ax2 bx c fonksiyonunda a 0 ise, grafiğin kolları y ekseninin pozitif yönünde olaca-ğından, parabolün tepe noktasının ordinatı olan f b 2a değeri f ( x ) in görüntü kümesinin en küçük elemanıdır. doğrusu olan bir parabol olduğunu biliyoruz. Bu bilgileri kullanarak ve grafiğin koordinat ek-senlerini kestiği noktaları bularak f ( x ) ax2 bx c fonksiyonunun grafiğini pratik olarak çizebiliriz. ise, grafiğin kolları y ekseninin negatif yönünde olacağından, f b 2a değeri f ( x ) in görüntü kümesinin en büyük elemanı olur. a0 x ekseni ordinatları üzerindeki bütün noktaların sıfır olduğundan, f ( x ) y ax2 bx c fonksiyonu-nun x eksenini kestiği noktaların apsisleri, denklem-de y yerine sıfır konularak, ÖRNEKLER 1. ax2 bx c 0 çizelim: denkleminin kökleri olarak bulunur. Tepe noktasının koordinatları ( r, k ) olsun. ax2 bx c 0 denkleminin gerçek kökleri yoksa fonksiyonun grafiği x eksenini kesmiyor demektir. Denklemin iki kat kökü varsa bu kökler x1 x2 f (x ) x 2 2x 8 fonksiyonunun grafiğini r b 2 r 1 2a 2 k f ( 1) 1 2 8 k 9 b r olacağından parabolün 2a Tepe noktası ( 1,9 ) tepe noktası x ekseni üzerinde olur. Yani, parabol x eksenine teğettir. Denklemin x1 ve x2 gibi birbirinden farklı iki gerçek kökü varsa parabolün x eksenini kestiği noktalar ( x1,0 ) ve ( x2 ,0 ) dır. x2 2x 8 0 x1 4 , x2 2 olduğundan, fonksiyonun x eksenini kestiği noktalar ( 4,0 ) ve ( 2,0 ) dır. 15 2. Dereceden Denklem, Eşitsizlik, Fonksiyon – 4 f( 0 ) 8 olduğundan fonksiyonun y eksenini kestiği nokta ( 0,8 ) dir. ( 1,9 ) , ( 4,0 ) , ( 2,0 ) ve ( 0,8 ) noktalarını koordinat sisteminde işaretleyip, grafiğin parabol olduğunu dikkate alarak birleştirirsek, çizim tamamlanmış olur. Muharrem Şahin Buna göre, grafik şekildeki gibidir. y 1 y x 1 1 4 2 x 4. 8 9 f (x ) x 2 2x 3 fonksiyonunun grafiğini çizelim: 2 r 1 2 k f ( 1) 1 2 3 k 2 r 2. f (x ) x 2 3x 1 fonksiyonunun grafiğini çizelim: Parabolün tepe noktası ( 12 , ) dir. b 3 3 r 2a 2 2 3 9 9 13 k f( ) 1 k 2 4 2 4 3 13 Parabolün tepe noktası ( , ) tür. 2 4 2 x 3x 1 0 3 13 3 13 x1 , x2 2 2 r x2 2 x 3 0 denkleminde olduğundan grafik x eksenini kesmez. 0 f( 0 ) 3 olduğundan parabolün y eksenini kestiği nokta ( 0,3 ) tür. Buna göre, grafik şekildeki gibidir. y olup, parabolün x eksenini kestiği noktalar; 3 13 3 13 , 0 ve , 0 dır. 2 2 3 2 f( 0 ) 1 olduğundan parabolün y eksenini kestiği nokta ( 0,1) dir. 1 x Buna göre, grafik şekildeki gibidir. y 13 4 1 3 13 2 3. 3 2 3 13 2 x f (x ) x 2 2x 1 fonksiyonunun grafiğini ax2 bx c 0 denkleminin gerçek kökleri x1 ve x2 ise f ( x ) ax2 bx c ifadesini; f ( x ) a( x x1)( x x2 ) çizelim: 2 r 1 2 k f ( 1) 1 2 1 k 0 r biçiminde yazabileceğimizi denklemler konusunda öğrenmiştik. Parabol denkleminin f ( x ) a( x x1)( x x2 ) biçimindeki ifadesi, bazı problemlerin çözümünde kolaylık sağlar. Parabolün tepe noktası, (10 , ) , x ekseni üzerinde olduğundan grafik x eksenine teğettir. f( 0 ) 1 olduğundan kestiği nokta ( 0,1) dir. PARABOLÜN, X EKSENİNİ KESTİĞİ NOKTALAR CİNSİNDEN DENKLEMİ grafiğin y eksenini 16 2. Dereceden Denklem, Eşitsizlik, Fonksiyon – 4 Muharrem Şahin ÇÖZÜM ÖRNEK f( 2) 2 ( 2)2 3 ( 2 ) 1 15 f( 1 2) 2 ( 1 2 )2 3 ( 1 2) 1 3 y Þekilde, f( x) ax2 bx c fonksiyonunun grafiði ile ilgili bilgiler verilmiþtir. Buna göre, f( 3 ) deðeri kaçtýr ? f(1 2 ) 2 (1 2)2 3 (1 2 ) 1 0 f(1) 2 (1)2 3 (1) 1 0 2 1 f( 2 ) 2 ( 2 )2 3 ( 2) 1 3 x Görüntü kümesi 0, 3, 15 2 ÇÖZÜM 3. Fonksiyonun x eksenini kestiği noktaların apsisleri 1 ve 2 olduğuna göre denklem; f ( x ) a( x 1)( x 2 ) biçiminde yazılabilir. A x : 2 x 3 , x R olmak üzere, 1 f : A R , f ( x) x 2 2 fonksiyonunun grafiğini çiziniz. f( 0 ) 2 olduğundan, f ( 0 ) a( 1)( 2 ) 2 a 1 dir. ÇÖZÜM x e, tanım aralığından vereceğimiz yeterli sayıda değerler yanında, tanım aralığının sınır değerlerini de verelim ki grafiğin hangi iki nokta arasında çizileceğini bilelim. Artık denklem, f ( x ) ( x 1)( x 2 ) olarak belli olduğundan, x yerine 3 değeri konularak, f( 3 ) 4 bulunur. f( 2 ) 2 , f (x ) ax 2 fonksiyonunun grafiğinin, Yukarıda bulduğumuz, grafiğe ait noktaları koordinat sisteminde işaretleyerek grafiği çizelim: geçmesi için a kaç olmalıdır ? y ÇÖZÜM a) ( 2,1) ikilisi denklemi sağlamalıdır. b) f( 2) 1 a( 2)2 1 1 a 4 f( 3 ) 2 a 3 2 2 2 a 9 f( 4 ) 0 a 16 0 a0 9/2 2 1/ 2 2 Bu durumda, grafik bir parabol değil, y 0 doğrusudur. 4. Aşağıdaki çiziniz. 2. f : R R , f( x ) 2x 2 3x 1 görüntü 1 3 fonksiyonların a) f : R R , f( x ) 1 x 2 b) f : R R , f( x) ( x 2)2 c) f : R R , f( x) 2( x 1)2 2 1 1 A 2, , , 1, 2 kümesinin, 2 2 fonksiyonundaki bulunuz. f( 3 ) 9 / 2 Grafiğe ait olmayan noktayı grafikte küçücük bir çember " " biçiminde; grafiğe ait uç noktasını grafikte küçücük bir daire " " biçiminde göstereceğiz. a) ( 2,1) noktasından, b) ( 3,2) noktasından, c) ( 4,0) noktasından, c) f( 1) 1 / 2 , Burada x 2 değerinin tanım kümesine ait olmadığına dikkat ediniz. TAMAMLAYICI ÖRNEKLER 1. f( 0 ) 0 , kümesini 17 x grafiklerini 2. Dereceden Denklem, Eşitsizlik, Fonksiyon – 4 ÇÖZÜM a) ÇÖZÜM 2 Önce, A tanım kümesini daha açık bir biçimde ifade edelim: f( x) x 1 r 0 , k f(0) 1 x2 2 2 x2 2 0x4 Tepe noktası; ( 0,1) Fonksiyonun tanım aralığı 0,4 tür. Belirli bir aralıkta, y ax2 bx c fonksiyonunun en büyük ve en küçük değerlerini bulmak için, aralığın sınırlarındaki ve tepe noktasındaki fonksiyon değerleri bulunur. x2 1 0 x1 1 , x2 1 x eksenini kestiği noktalar; ( 10 , ) , (10 , ) y 1 1 1 b) Muharrem Şahin Bu değerlerden en küçüğü fonksiyonun görüntü kümesinin en küçük elemanı, en büyüğü de görüntü kümesinin en büyük elemanı olur. x Tanım kümesinin sınır değerleri tanım kümesi-nin içinde değil ise görüntü kümesinin en büyük veya en küçük elemanı bulunmayabilir. Tepe noktasının apsisi: f ( x ) ( x 2 )2 + 0 Tepe noktası; ( 2,0 ) Tepe noktası x ekseni üzerinde olduğu için grafik x eksenine teğettir. r f( 0 ) ( 2)2 4 b 4 1 2a 4 x 1 için fonksiyonun değeri: f( 1) 3 x 0 için fonksiyonun değeri: f( 0 ) 1 x 4 için fonksiyonun değeri: f( 4 ) 15 y eksenini kestiği nokta; ( 0,4 ) y Buna göre, görüntü kümesinin en küçük elemanı 15 , en büyük elemanı 3 tür. 4 Bu bulgularımızı görelim: grafik üzerinde de x 2 y c) 3 f ( x ) 2(x + 1)2 2 1 Tepe noktası; ( 1,2 ) 1 2( x 1)2 2 0 2( x 1)2 2 4 x ( x 1)2 1 x 1 1 veya x 1 1 x1 2 , x2 0 15 x eksenini kestiği noktalar; ( 2,0 ) , ( 0,0 ) y 6. f : -2,3 R , f ( x) x2 2x 3 fonksiyonunun görüntü kümesini bulunuz. 1 2 x ÇÖZÜM Tanım aralığının sınırlarındaki ve tepe nokta-sındaki fonksiyon değerlerini bulalım: 2 f( 2) ( 2)2 2( 2 ) 3 3 5. A x : x 2 2 , x R f( 3 ) 3 2 2 3 3 12 b 2 r 1 2a 2 olmak üzere, 2 f : A R , f ( x ) 2x 4 x 1 fonksiyonunun görüntü kümesinin en büyük ve en küçük elemanlarını bulunuz. 18 2. Dereceden Denklem, Eşitsizlik, Fonksiyon – 4 Muharrem Şahin f( 1) ( 1)2 2( 1) 3 4 ÇÖZÜM f( 2) 3 , f( 3 ) 12 ve f( 1) 4 değerle- Tepe noktası bilinen parabolün denklemi, rinden en küçük ve en büyük olan iki tanesi görüntü kümesinin en büyük alt ve en küçük üst sınırlarıdır. T( r , k ) olmak üzere; f ( x ) a( x r )2 k idi. Öyleyse, görüntü kümesi; x : 4 x 12 dir. T(14 , ) olduğuna göre denklem; f ( x ) a( x 1)2 4 biçimindedir. Görüntü kümesinin en büyük elemanının bulunmadığına dikkat ediniz. Görüntü kümesinin en küçük elemanı ise 4 tür. f( 0 ) 3 olduğundan, f ( 0 ) a( 0 1)2 4 3 a 1 olup denklem, f ( x ) ( x 1)2 4 olur. f ( x ) 0 denkleminin kökleri parabolün x eksenini kestiği noktaların apsisleridir. 7. Þekilde, f : R R , ( x 1)2 4 0 ( x 1)2 4 x 1 2 veya x 1 2 x1 1 , x2 3 y f( x) ax2 bx c fonksiyonunun grafiði ile ilgili bilgiler verilmiþtir. Buna göre, grafiðin denklemi nedir ? 1 1 Öyleyse, parabolün x eksenini kestiği noktalar; ( 10 , ) ve ( 3,0 ) dır. x 3 2 İKİ BİLİNMEYENLİ DENKLEMLER ÇÖZÜM Grafikten; f( 0 ) 2 c 2 2 f ( 1) 0 a( 1) b( 1) c 0 f ( 3 ) 1 a( 3 )2 b( 3 ) c 1 c 2 değeri, BİRİNCİ DERECEDEN, İKİ BİLİNMEYENLİ DENKLEMLER a , b, c R ve a ile b den en az biri sıfırdan farklı olmak üzere; ve te yerine konursa; ax by c ab2 0 9 a 3b 2 1 açık önermesine birinci dereceden iki bilinmeyenli denklem denir. Açık önermeyi doğrulayan her ( x, y ) ikilisi denklemin çözüm kümesinin bir elemanıdır. Denklemi sağlayan bütün ( x, y ) ikililerinin kümesi, denklemin çözüm kümesidir. denklemleri elde edilir. ten b a 2 alınıp te yerine konursa; 9 a 3( a 2 ) 2 1 a 0 ve b 0 olmak üzere, ax by c denkleminde x , x R değeri için, 12a 6 2 1 0 12a 9 a 3 / 4 ve ax by c by ax c a c y x b b b a 2 b (3 / 4) 2 b 5/4 elde edilir. biçiminde bir y değeri bulunur. O halde, Öyleyse; a c ( x, y ) x , x b b biçiminde, sonsuz sayıda, farklı ( x, y ) ikilisi denklemi 3 5 f ( x ) x2 x 2 dir. 4 4 sağlayan vardır. Öyleyse, denklemin çözüm kümesi; 8. Tepe noktası T(1,4) olan ve y eksenini A(0,3) noktasında kesen parabolün x eksenini kestiği noktaları bulunuz. a c Ç x , x b b 19 x R dir. 2. Dereceden Denklem, Eşitsizlik, Fonksiyon – 4 ax by c denklemini sağlayan ( x, y ) ikililerine karşılık gelen noktalar, x0y dik koordinat sisteminde işaretlenirse, bu noktaların bileşiminin bir doğru olduğu görülür. Bu yüzden, ax by c biçimindeki denklemlere, doğrusal denklemler (lineer denklemler) de denir. denkleminin ÖRNEK: 2x y 2 kümesini bulunuz. Muharrem Şahin Denklem sistemini oluşturan denklemlerden her birinin bir çözüm kümesi vardır. Bu çözüm kümelerinin kesişimi, denklem sisteminin çözüm kümesi olur. Başka deyişle; sistemdeki denklem-lerin her birini sağlayan ( x, y ) ikililerinin oluştur-duğu küme, sistemin çözüm kümesidir. çözüm ax by c a1x b1y c1 sisteminin çözüm yöntemlerle bulunur. ÇÖZÜM kümesi aşağıdaki y, eşitliğin bir tarafında yalnız bırakılırsa; y 2 x 2 elde edilir. Buna göre, ( x , 2 x 2 ) biçimindeki bütün ( x, y ) ikilileri denklemi sağlayacaktır. I. Örneğin; YOK ETME YÖNTEMİ Denklemlerdeki x lerin ya da y lerin katsayıları, denklemler uygun sayılarla çarpılarak eşitlenir. Gereğine göre, taraf tarafa toplama veya çıkarma yapılarak x veya y lerden biri yok edilir; elde edilen bir bilinmeyenli denklem çözülür. x 1 için y 2( 1) 2 y 4 x 0 için y 2 ( 0 ) 2 y 2 x 1 için y 2 (1) 2 y 0 olup ( 1,4 ) , ( 0,2 ) , (10 , ) ikilileri denklemi sağlayan sonsuz sayıdaki ( x, y ) ikililerinden bir kaçıdır. Denklemin çözüm kümesi; Ç x , 2x 2 x R olur. ÖRNEKLER denkleminin çözüm kümesine, x0y dik koordinat sisteminde karşılık gelen doğrunun grafiği aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. 2x y 2 1. 2x y 1 sisteminin çözüm kümesini x y 2 bulunuz. ÇÖZÜM y 2x y 2 y lerin katsayıları, alınmazsa, eşittir. 1 1 işaretleri dikkate Denklemler taraf tarafa toplanırsa; x 2 2x y 1 x y 2 3x 3 4 x1 x 1 değeri denklemlerden örneğin birincide, yerine konursa; birinde, 2 1 y 1 y 1 bulunur. BİRİNCİ DERECEDEN, İKİ BİLİNMEYENLİ DENKLEM SİSTEMLERİ Sistemi sağlayan ( x, y ) ikilisi (1,1) dir. Ç (1,1) olur. ax by c ax by c veya a1x b1y c1 a1x b1y c1 a2 x b2 y c 2 Denklem sistemini oluşturan denklemlerin belirttiği doğruları x0y koordinat sisteminde çizerek çözümü grafik üzerinde de görelim: gibi, iki veya daha çok denklemin oluşturduğu sisteme birinci dereceden iki bilinmeyenli denklem sistemi denir. 20 2. Dereceden Denklem, Eşitsizlik, Fonksiyon – 4 y Muharrem Şahin II. YERİNE KOYMA YÖNTEMİ 2x y 1 Bilinmeyenlerden biri, denklemlerden birinden çekilerek, diğer denklemde yerine konur. Böylece elde edilen bir bilinmeyenli denklem çözülür. x y 2 1 1 2 1 x ( 1 , 1) 2 ÖRNEK Şekilden de görüldüğü gibi, sistemin çözüm kümesini oluşturan (1,1) ikilisi, doğruların kesiştiği noktanın koordinatlarıdır. 2. 2x 3y 1 3x y 5 bulunuz. ÇÖZÜM 3x 2 y 0 sisteminin çözüm kümesini x 2y 4 Ikinci denklemden y çekilir; 3 x y 5 y 3 x 5 ve y 3 x 5 değeri birinci denklemde yerine konursa; bulunuz. ÇÖZÜM 2 x 3 ( 3 x 5 ) 1 7 x 15 1 x 2 bulunur. y lerin katsayıları, eşittir. Denklemler taraf tarafa çıkarılırsa; x 2 değeri y 3 x 5 eşitliğinde yerine konursa; 3 x 2y 0 x 2 y 4 y 3 ( 2 ) 5 y 1 elde edilir. Ç ( 2 ,1) olur. 2 x 4 x 2 değeri yerine konursa; x 2 3 x 2y 0 denkleminde 3 ( 2 ) 2y 0 y 3 bulunur. 2x 3 y 7 ax by c a1x b1y c1 a2 x b2 y c 2 sisteminin çözüm kümesini bulmak için; denklemlerden herhangi ikisinin oluşturduğu sistem, yukarıda açıklanan yöntemlerle çözülür. Ç ( 2 ,3 ) olur. 3. 3x 5 y 18 sisteminin çözüm kümesini Bulunan çözüm diğer denklemi de sağlıyorsa bu çözüm, sistemin de çözümü olur; sağlamıyorsa sistemin çözümü boş kümedir. sisteminin çözüm kümesini bulunuz. ÇÖZÜM Birinci denklemin iki tarafı 5 ile, ikinci denklemin iki tarafı 3 ile çarpılırsa y lerin katsayıları eşitlenir. ÖRNEK 2x y 7 3x 2y 12 4x 3y 1 5 2x 3 y 7 3 3 x 5 y 18 10 x 15 y 35 9 x 15 y 54 19 x 19 x 1 değeri yerine konursa; sistemini çözünüz. ÇÖZÜM : ve numaralı oluşturduğu sistemi çözelim. taraf tarafa toplanýrsa x 1 2 x 3 y 7 denkleminde denklemlerin 2x y 7 3 x 2y 12 den y 2 x 7 çekilip de yerine konursa; 2 ( 1) 3 y 7 y 3 bulunur. Ç ( 1,3 ) olur. 3 x 2( 2x 7 ) 12 3 x 4 x 14 12 x 2 bulunur. 21 2. Dereceden Denklem, Eşitsizlik, Fonksiyon – 4 x 2 değeri y 2 x 7 de yerine konursa; y 2 ( 2) 7 y 3 elde edilir. ( 2 ,3 ) ikilisi yerine konursa; Muharrem Şahin Denklemlerin ikisini de birlikte sağlayan bir ( x, y ) ikilisi bulunamayacağından, sistemin çözüm kümesi boş kümedir. numaralı denklemde 4 2 3 ( 3 ) 1 1 1 olur. III. ( 2 ,3 ) ikilisi numaralı denklemi de sağladığından çözüm kümesi, Ç ( 2 ,3 ) tür. a b ise; a 1 b1 a b a a1 a a1 a1 b1 b b1 b b1 olup, eğimleri eşit olacağından, doğrular bir noktada kesişirler. Bu sonuç, sistemi oluşturan denklemlerin belirttiği doğruların ( 2 ,3 ) noktasında kesiştiğini gösterir. ÖRNEKLER DENKLEM SİSTEMİNİ OLUŞTURAN DOĞRULARIN BİRBİRİNE GÖRE DURUMLARI Analitik geometri hatırlayacağı-nız gibi; 1. derslerinizden sisteminin çözüm kümesini 4x 2y 4 2x y 2 bulunuz. a c x b b biçiminde yazıldığında x in katsayısı olan a b ÇÖZÜM değeri doğrunun eğimini verir. çakışıktır. Doğrulardan biri, örneğin, 2 x y 2 üzerindeki noktaların koordinatları iki denklemi de sağlayacaktır. 2 x y 2 y 2x 2 olup çözüm kümesi; Ç ( x , 2 x 2) x R dir. ax by c Eğimleri paraleldir. doğru denklemi y eşit olan doğrular 2 1 2 4 2 4 birbirine Eğimleri farklı olan, aynı düzlemdeki doğrular, bir noktada kesişirler. ax by c denklem sisteminde; a1x b1y c1 I. a b c k a1 b1 c1 a a1 k , 2. ise; b b1 k eşit olacağından, x 3y 2 sisteminin çözüm kümesini 3x 9y 4 ÇÖZÜM 1 3 2 3 9 4 olduğundan doğrular paraleldir. Sistemi sağlayan hiçbir ( x, y ) ikilisi bulunamaz. Ç dir. a b c k ise; a1 b1 c1 a b a a1 a a1 a1 b1 b b1 b b1 olup, eğimleri paraleldir. doğrular bulunuz. ve c c1 k olup denklem-lerden biri, diğerinin k ( k 0 ) ile çarpımıdır. Yani denklemler birbirinin dengi olup aynı doğruyu gösterirler. Başka bir deyişle; iki denklemin göster-diği doğrular çakışıktır. Bu durumda, doğrulardan biri üzerindeki bütün noktaların koordinatları, iki denklemi de sağlayacağından sistemin çözüm kümesi sonsuz elemanlıdır. II. olduğundan NOT: Birinci denklem ( 3 ) ile çarpılıp, iki denklem taraf tarafa toplanırsa; 3 x 9 y 6 3x 9y 4 doğrular 0 2 elde edilir. Böylece, çözüm kümesinin boş küme olacağı cebirsel olarak da görülmüş olur. 22 2. Dereceden Denklem, Eşitsizlik, Fonksiyon – 4 İKİNCİ DERECEDEN, İKİ BİLİNMEYENLİ DENKLEMLER ÇÖZÜM Verilen Muharrem Şahin denklemde y çekilirse, y x2 2 x 3 elde edilir. a, b, c, d, e, f R ve a, b, c sayılarından en az biri sıfırdan farklı olmak üzere; Buna göre ( x , x2 2x 3 ) biçimindeki ikililerin her biri denklemin bir köküdür. Ç ( x , x2 2 x 3 ) x R dir. ax2 bxy cy 2 dx ey f 0 açık önermesine, ikinci dereceden, iki bilinmeyenli denklem denir. Açık önermeyi doğrulayan ( x, y ) ikililerinin oluşturduğu küme denklemin çözüm kümesidir. 2 y x 2 x 3 denklemini sağlayan ( x, y ) ikililerine x0y koordinat sisteminde karşılık gelen nok-taların bileşiminin bir parabol olduğunu biliyorsunuz. Parabol bir tür koniktir. Denklemi sağlayan ( x, y ) ikililerine karşılık gelen noktalar x0y dik koordinat sisteminde işaretlenirse, bu noktaların bileşimi, "konik" adı verilen eğriler olur. 4. x 2 y2 0 denkleminin çözüm kümesini bulunuz. Koniklerin biçimlerini ve özelliklerini "Analitik geometri" derslerinizde inceleyeceksiniz. denkleminin ax2 bxy cy 2 dx ey f 0 çözüm kümesi, sıfır elemanlı, bir elemanlı ya da sonsuz elemanlı olabilir. ÇÖZÜM Denklemin sol tarafını çarpanlarına ayırıp her çarpanı ayrı ayrı sıfıra eşitleyebiliriz. x2 y 2 0 ( x y )( x y ) 0 x y 0 veya x y 0 y x veya y x x t denirse; ( t, t ) ve ( t, t ) biçimindeki ikililerin her biri ÖRNEKLER 1. 2x 2 3y2 4 0 denkleminin denklemin bir köküdür. Buna göre, denklemin çözüm kümesi; Ç ( t , t ) t R ( t , t ) t R veya çözüm küme-sini bulunuz. Ç ( x, y) y x veya y x ; x R , y R olur. ÇÖZÜM x0y dik koordinat sisteminde çözüm kümesine karşılık gelen grafik, y x ve y x doğrularının bileşimidir. x , x R için 2 x2 0 , y , y R için 3 y 2 0 ve 4 0 olduğundan 2 x2 3 y 2 4 toplamı daima pozitif olacaktır. Denklemi sağlayan hiçbir ( x, y ) ikilisi yoktur. 5. xy 2x y 2 0 denkleminin çözüm kümesini bulunuz. Ç ÇÖZÜM 2. 2 Denklemin sol tarafını çarpanlarına ayırıp her çarpanı ayrı ayrı sıfıra eşitleyelim: 2 4x y 0 denkleminin çözüm kümesini bulunuz. xy 2 x y 2 0 x( y 2) ( y 2) 0 ( x 1)(y 2) = 0 ÇÖZÜM x 1 0 veya y 2 0 x , x R için 4 x2 0 ve x 1 veya y 2 y , y R için y 2 0 2 2 olduğundan 4 x y 0 denklemini yalnız x 0 ve y 0 değerleri sağlar. Ç ( 0 ,0 ) olur. t R olmak üzere (1, t ) ve ( t,2) biçimindeki ikililerin her biri denklemin bir çözümüdür. Buna göre denklemin çözüm kümesi; Ç (1, t ) t R ( t ,2) t R veya 3. x 2 2x y 3 0 denkleminin Ç ( x, y ) çözüm olur. kümesini bulunuz. 23 x 1 veya y 2 ; x R , y R 2. Dereceden Denklem, Eşitsizlik, Fonksiyon – 4 3 x2 y 2 31 İKİNCİ DERECEDEN, İKİ BİLİNMEYENLİ DENKLEM SİSTEMLERİ denkleminde x yerine x1 3 değeri konursa; 3( 3 )2 y 2 31 y 2 4 y1 2 , y 2 2 Ikinci dereceden, iki bilinmeyenli birden fazla denklemin oluşturduğu sisteme ikinci dereceden, iki bilinmeyenli denklem sistemi denir. Her denklemin ayrı ayrı çözüm kümelerinin kesişimi sistemin çözüm kümesi olur. x2 3 için de aynı y değerlerinin elde edilece-ğine dikkat ediniz. Buna göre, çözüm kümesi; Ç ( 3 ,2 ), ( 3 ,2), ( 3 ,2 ), ( 3 ,2 ) olur. Birinci dereceden, iki bilinmeyenli denklem sistemlerinin çözüm yöntemleri, ikinci dereceden iki bilinmeyenli denklem sistemlerinin çözümü için de geçerlidir. Her ne kadar, x2 2 y2 17 ve 3 x2 y 2 31 denklemlerine, x0y dik koordinat sisteminde karşılık gelen grafiklerin çizimi konumuz dışında ise de; çözümü grafik üzerinde incelemenizin yararlı olacağı düşüncesi ile aşağıdaki çizim yapılmıştır. ÖRNEKLER 1. Muharrem Şahin Denklem sisteminin çözüm kümesinin elemanlarının, grafiklerin kesiştiği noktaların koordinatları olduğuna dikkat ediniz. xy 4 sisteminin çözüm kümesini 2x y 6 bulunuz. 3 x 2 y 2 31 ÇÖZÜM ( 3 , 2 ) Ikinci denklemden y değeri çekilip, birinci denklemde yerine konarak elde edilen bir bilinme-yenli denklem çözülür. y (3, 2 ) x 2 2 y 2 17 x ( 3 ,2) ( 3 ,2 ) 2 x y 6 y 6 2x xy 4 x( 6 2x ) 4 2x 2 6 x 4 0 x2 3 x 2 0 x1 1 , x2 2 3. sisteminin ÇÖZÜM 1. yol: Denklemler taraf tarafa çıkarılırsa; Denklemin çözüm kümesi; Ç (1,4 ) , ( 2 ,2 ) olur. x2 y 2 3 0 x2 y 1 0 x 2 2y2 17 sisteminin çözüm kümesini 3x 2 y2 31 y2 y 2 0 bulunuz. y1 1 , y2 2 Bulunan y değerleri denkleminde yerine konulursa; ÇÖZÜM Ikinci denklemi ( 2 ) ile denklemleri taraf tarafa toplayalım: 2 için, 2 x 1 1 0 x1 2 , x2 2 y 2 2 için, x2 2 1 0 x2 1 2 x2 1 denklemini sağlayan hiçbir gerçek sayı bulunmayacağından y 2 olamaz. 2 2 6 x 2y 62 5 x2 45 x 9 x1 3 , x2 3 x2 y 1 0 y1 1 çarpıp, x 2y 17 2 çözüm kümesini bulunuz. Elde edilen x değerleri y 6 2x denkleminde yerlerine konursa, x1 1 için y1 6 2 1 y1 4 x2 1 için y 2 6 2 2 y2 2 bulunur. 2. x 2 y2 3 0 x 2 y 1 0 Öyleyse çözüm kümesi; Ç ( 2 ,1), ( 2 ,1) olur. bulunur. 24 2. Dereceden Denklem, Eşitsizlik, Fonksiyon – 4 2. yol Muharrem Şahin ÇÖZÜM Sistemi oluşturan denklemlerde, x ile y bilinmeyenlerinin yerleri değiştirilirse denklemlerin değişmeyeceğini görünüz. Böyle denklemlere simetrik denklemler denir. x2 y 2 3 0 x2 y 1 0 numaralı denklemde y çekilip, numaralı denklemde yerine konursa; Simetrik denklem sistemlerinin çözümünde, x ve y değerleri ikinci dereceden bir bilinmeyenli bir denklemin kökleri olarak kabul edilir. x y ve x y değerleri bulunarak bu denklem kurulur ve çözülür. x2 y 1 0 y x2 1 x2 ( x2 1)2 3 0 denklemi elde edilir. x2 ( x2 1)2 3 0 x4 x2 2 0 ( x2 2)( x2 1) 0 x2 2 0 x2 1 0 x2 1 0 denklemini gerçek sayı yoktur. sağlayan x y u ve x y v dönüşümü yapılırsa, verilen denklem sistemi; hiçbir x2 2 0 x1 2 , x2 2 u 2v 8 sistemine dönüþür. 2u v 1 Bulunan x değerleri y x2 1 denkleminde yerlerine konursa; x1 2 için y1 ( 2 )2 1 y1 1 Ikinci denklem, (2) ile denklemler taraf tarafa toplanırsa; x2 2 için y2 ( 2 )2 1 y2 1 u 2v 8 4 u 2v 2 5u 10 bulunur. Ç ( 2 ,1), ( 2 ,1) olur. çarpılarak u2; u 2 değeri 2u v 1 denkleminde yerine 4. x y 3 sisteminin çözüm kümesini x y 10 konursa; 2 2 v 1 v 3 bulunur. bulunuz. Böylece verilen denklem sistemine denk olan; ÇÖZÜM Sistem, çözülebilir. yerine koyma Biz burada, daha pratik, izleyelim : x ve y sayılarını, bir denkleminin kökleri olarak Kökleri x ve y olan ikinci bilinmeyenli bir denklemin, yöntemi x y 2 sistemi elde edilir. x y 3 ile Denklemi sağlayan x ve y değerleri; t 2 2 t 3 0 denkleminin kökleri olarak kabul edilebilir. t1 1 ve t 2 3 olup, Ç ( 1,3 ) , ( 3 ,1) bulunur. başka bir yol ikinci derece kabul edelim. dereceden bir t2 ( x y)t x y 0 6. biçiminde yazılabileceğini biliyoruz. x y 3 ve x y 10 değerleri yerlerine konursa; t 2 3 t 10 0 denklemi elde edilir. Bu denklemin, t1 5 ve t2 2 köklerinden herhangi biri x değeri olarak kabul edildiğinde diğeri y değeri olur. x 2 y2 x y 4 x y xy 3 sisteminin çözüm kümesini bulunuz. ÇÖZÜM x2 y 2 ( x y )2 2 xy özdeşliği kullanılarak sistem; ( x y )2 2xy ( x y ) 4 biçiminde yazýlýp, x y xy 3 Öyleyse çözüm kümesi; Ç ( 5 ,2 ) , ( 2 ,5 ) dir. x y u ve x y v dönüşümü yapılırsa; 5. x y 2xy 8 2x 2y xy 1 sisteminin çözüm u2 2v u 4 sistemi elde edilir. u v 3 kümesini bulunuz. 25 2. Dereceden Denklem, Eşitsizlik, Fonksiyon – 4 değeri u v 3 v u3 birinci denklem-de yerine konursa; (I) sistemini çözelim: Ikinci denklemden elde edilen y x 5 değeri, birinci denklemde yerine konursa; u2 2( u 3 ) u 4 u2 3u 2 0 u1 1 , u2 2 x2 x ( x 5 ) 5 x2 2x 10 0 Bu değerler v u 3 denkleminde yerine konursa; u1 1 için v1 1 3 v1 2 u2 2 için v 2 2 3 v2 1 elde edilir. x1 1 11 , x2 1 11 ; Bu x değerleri, yerine konursa; (I) y x 5 denkleminde y1 6 11 , y 2 6 11 bulunur. Böylece; verilen ilk sisteme denk olan x y 1 x y 2 Muharrem Şahin y 2 2 5 y 2 3 bulunur. x y 2 x y 1 Ç1 (1 11, 6 11) , (1 11, 6 11) ( II ) - olur. sistemi elde edilir. (II) sistemini çözelim: Ikinci denklemden elde edilen y x 5 değeri, birinci denklemde yerine konursa; (I) ve (II) sistemlerinin çözüm kümelerinin bileşimi, verilen sistemin çözüm kümesini oluşturur. x 2 x x 5 5 x 2 2x 0 x1 0 , x2 2 ; Bu x değerleri, y x 5 denkleminde (I) sistemini sağlayan x ve y değerleri, t 2 t 2 0 denkleminin kökleri olarak kabul edilebilir. t1 1 ve t2 2 olup Ç1 ( 1,2 ) , ( 2 ,1) bulunur. yerine konursa; y1 0 5 y1 5 , y 2 2 5 y 2 3 bulunur. Ç2 ( 0, 5 ), ( 2, 3 ) (II) sistemini sağlayan x ve y değerleri, t 2 2 t 1 0 denkleminin kökleridir. t1 1 2 ve t 2 1 2 olup Ç2 (1 2 , 1 2 ), (1 2 , 1 2 ) Öyleyse, sistemin çözüm kümesi; Ç Ç1 Ç2 Ç bulunur. 1 11, 6 11 , 1 11, 6 11 , 0,5 , 2,3 olur. Öyleyse, verilen sistemin çözüm kümesi; Ç Ç1 Ç 2 Ç ( 1,2 ), ( 2 ,1), (1 2 , 1 2 ), (1 2 , 1 2 ) olur. 8. x 2 y2 2x 2y 0 x 2 y2 y 1 0 sisteminin çözüm kümesini bulunuz. x x y 5 sisteminin çözüm kümesini x y 5 2 7. ÇÖZÜM bulunuz. Yok etme yöntemini veya yerine koyma yöntemeni doğrudan doğruya uygulamanın zor olduğunu görünüz. ÇÖZÜM " x y 5 " önermesi, " ( x y 5 ) veya ( x y 5 ) " önermesine denk olduğundan verilen denklem sistemi; x2 x y 5 x2 x y x y 5 x y 5 (I ) Birinci denklemin sol tarafı çarpanlarına ayrılabilir. 5 x 2 y 2 2x 2y 0 ( II ) sistemine denktir. 26 x y x y 2x y 0 x y x y 2 0 x y 0 veya x + y - 2 = 0 2. Dereceden Denklem, Eşitsizlik, Fonksiyon – 4 " x 2 y 2 2x 2y 0" Bu x değerleri yerlerine konursa; önermesi " x y 0 veya x + y - 2 = 0" denk olduğundan, önermesine 1 1 3 x y 10. 1 1 x 2 y2 (II) sistemine denktir. (I) sistemini çözelim: Birinci denklemden elde edilen y=x değeri ikinci denklemde yerine konursa; 1 1 3 değeri y x çekilip ikinci denklemde yerine konursa; Birinci x1 1 için y1 1 ; 1 1 x2 için y2 2 2 denklemden 2 1 1 2 6 3 5 2 4 0 x x2 x x elde edilir. x 3 y3 9 xy 3 kümesini bulunuz. çözüm ÇÖZÜM ve 9. sisteminin kümesini bulunuz. x2 x2 x 1 0 2x2 x 1 0 1 2 denkleminde Buna göre, çözüm kümesi; Ç= 1,2 , 2,1 olur. xy 0 x+y-2 = 0 x 2 y 2 y 1 0 x2 y 2 y 1 0 x1 1, x 2 y = x-3 y1 1 3 y1 2 y 2 2 3 y2 1 bulunur. Verilen denklem sistemi; (I) Muharrem Şahin sisteminin çözüm 1 x2 3 20 x 2x2 3x 1 0 x1 1 , x2 1/ 2 bulunur. 1 1 Bu x değerleri 3 y x denkleminde yerine konursa; ÇÖZÜM 3 x 3 y 3 x y 3xy x y 1 -1 1 3 y = y 2 1 1 x2 için 2 3 y = -1 elde edilir. 2 y özdeşliğini x1 1 için hatırlayınız! x-y = 3 değeri yerine konursa; 1 1 Ç= 1, , ,1 olur. 2 2 3 x 3 y 3 9 3 3xy3 9 xy = -2 elde edilir. Verilen sistem; xy 2 xy 3 11. sistemine denktir. x-y = 3 y = x-3 değeri denkleminde yerine konursa; xy y 2 2 2x 2 y 2 14 sisteminin çözüm kümesini bulunuz. xy = -2 ÇÖZÜM Bilinmeyen içeren terimlerin ikinci dereceden olduğu denklem sistemlerini çözmek için y=mx dönüşümü yapılır. x x 3 2 x2 - 3x 2 0 x1 1 , x2 2 27 2. Dereceden Denklem, Eşitsizlik, Fonksiyon – 4 xy, y2, 2x2 ve -y2 dereceden olduğunu Denklemlerdeki terimlerinin ikinci görünüz. Muharrem Şahin (-3,2) ve (3,-2) çözüm kümesinin diğer iki elemanıdır. Öyleyse verilen sistemin çözüm kümesi; y=mx dönüşümü yapılırsa; Ç 2 x.(mx) (mx) 2 2x 2 (mx)2 14 2 dir. BİRİNCİ DERECEDEN mx 2 m2 x 2 2 2x 2 m2 x 2 14 ÇOK BİLİNMEYENLİ SİSTEMLERİ denklemler, taraf tarafa bölünürse; m m2 2 2m Biz burada sadece, birinci dereceden iki bilinmeyenli denklem sistemine indirgenebilen çok bi- linmeyenli denklem sistemlerinin çözüm kümeleri- nin bulunması ile ilgili birkaç örnek vermekle yetineceğiz. 7m+7m2= -2+m2 6m2+7m+2=0 m1 1 2 , m2 2 3 Böylece, y ÖRNEKLER 1 -2 x veya y = x olduğu görülür. 2 3 Bu y değerlerini 2x2 denkleminde yerine koyalım: y - y2 1. 1 2 =14 sisteminin çözüm kümesini bulunuz. 1 2 x 14 4 7x2 56 x1 2 2 x+y+z=2 2x-y+3z=-1 x+2y-z=2 3 1 x için ; 2 2x2 y2 14 2x2 DENKLEM Birinci dereceden, ikiden çok bilinmeyen içe-ren denklemleri ve denklem sistemlerini, geniş biçimde, "Doğrusal Cebir" konuları içinde göreceksiniz. 1 7 ÇÖZÜM , x2 2 2 Bu x değerlerine karşılık gelen y değerleri Denklemler ikişer ikişer alınarak oluşturulan, iki farklı denklem sisteminde aynı bilinmeyenler yok edilerek sistem, iki bilinmeyenli iki denkleme indir- genebilir. y1 2 ve y 2 2 olur. ve numaralı denklemler taraf tarafa topla- nırsa; de y 2 x için; 3 + 4 2x y 14 2x x2 14 9 2 2 2 x+y+z = 2 x+2y-z = 2 2x+3y = 4 14x2 9 14 4 numaralı denklem (3) ile çarpılıp numaralı denklemle taraf tarafa toplanırsa; x1 3 , x2 3 2x-y+3z = -1 3x+6y-3z = 6 Bu x değerlerine karşılık gelen y değerleri de 5x+5y y1 2 ve y2 2 olur. 28 2, 2 , 2 2, 2 , 3,2 , 3, 2 x+y = 5 = 1 2. Dereceden Denklem, Eşitsizlik, Fonksiyon – 4 ve numaralı oluşturduğu sistem çözülürse; 2x+3y=4 x+y=1 + denklemlerin Muharrem Şahin x0 , y0 ve z0 olduğundan; t0 8 2t 0 2 t 4 olur. t 2 0 2x+3y = 4 -2x-2y = -2 z=t-2 değerinin en büyük olması için t en büyük seçilmelidir. x = 2 x=2 değeri x+y=1 denkleminde yerine konursa; t ye verilebilecek en büyük değer (4) olduğuna göre, z nin en büyük değeri, 2+y=1 y = -1 z=4-2 z=2 dir. x=2 ve y= -1 değerleri denkleminde yerlerine konursa; x+y+z=2 3. 2-1+z=2 z=1 bulunur. 1 2 3 4 x=2 , y= -1 ve z=1 olup çözüm kümesi; Ç= 2,1,1 dir. x+y+z+t=5 2x+y-z= -1 x-y+t=0 3x+2y=1 sisteminin çözüm kümesini bulunuz. ÇÖZÜM ve numaralı denklemler taraf tarafa toplanarak z yok edilir. 2. x,y,z negatif olmayan gerçek sayılar olduğuna göre; 3x 2y z 14 x 2y 3z 10 x+y+z+t = 5 + 2x+y-z = -1 3x+2y+t = 4 sistemini sağlayan en büyük z değeri kaçtır? ve numaralı denklemlerin oluşturduğu sistemden, 3x 2y 1 t = 3 bulunur. 3x 2y t 4 ÇÖZÜM Denklemleri taraf tarafa çıkarırsak; t=3 değeri x-y+t=0 denkleminde konursa; x-y+3=0 x-y= -3 3x+2y+z = 14 +x +2y +3z = +10 2x-2z = 4 3x+2y=1 x-y = -3 x ve z nin t cinsinden değerleri 3x+2y+z=14 denkleminde yerlerine konursa; 3x+2y = 1 2x-2y = -6 + 5x = -5 X= -1 ve y=2 bulunur. Bu x ve y değerleri denklemde yerine konursa; bulunur. 2x+y-z= -1 2(-1)+2-z= -1 z=1 bulunur. Sistemin çözüm kümesi; Ç= t,8 2t, t 2 / t R yerine ve numaralı denklemlerin oluşturduğu sistemden; x-z=2 x = t dersek , z = t - 2 olur. 3(t)+2y+(t-2)=14 2y=14-3t-t+2 y=8-2t 5 olur. 29 numaralı 2. Dereceden Denklem, Eşitsizlik, Fonksiyon – 4 x=-1 , y=2 , z=1 ve t=3 olduğuna göre sistemin çözüm kümesi; Muharrem Şahin Bu x değerleri y= -x+5 denkleminde yerine konursa; Ç={(-1,2,1,3)} olur. x1= -1 için y1 =-(-1)+5 y1 =6 x2=2 için y2 =-(2)+5 y2 =3 elde edilir. Buna göre, parabol ile doğrunun kesim noktala- rının koordinatları (-1,6) ve (2,3) olur. Aşağıdaki şekli inceleyiniz. DÜZLEMDE, PARABOL İLE DOĞRUNUN BİRBİRİNE GÖRE DURUMLARI y y ax 2 bx c y mx n 6 (-1,6) y=x 2 -2x+3 sisteminin çözüm kümesinin, y=ax2+bx+c parabolü ile y=mx+n doğrusunun kesiştiği noktala-rın koordinatlarının oluşturduğu ikililer kümesi olduğunu biliyoruz. (2,3) 3 y=-x+5 Ikinci denklemdeki y=mx+n değerinin birinci denklemde yerine konulmasıyla elde edilen, ax2+bx+c=mx+n ax2+(b-m)x+c-n=0 denkleminin kökleri, parabol ile doğrunun kesim noktalarının apsislerini verir. -1 1 x 2 y=-x2-x+2 parabolü ile y=x+3 doğrusunun kesim noktalarını bulunuz. 2. ÇÖZÜM ax2+(b-m)x+c-n denkleminin birbirinden farklı iki gerçek kökü varsa, yani denklemin diskrimi-nantı 0 ise parabol ile doğru, farklı iki noktada kesişir. Parabol denkleminde y=x+3 değeri yerine konursa, x+3=-x2-x+2 x2+2x+1=0 x1 = x2 = -1 ax2+(b-m)x+c-n=0 denkleminin iki kat kökü varsa, yani =0 ise parabol ile doğrunun kesiştiği noktalar çakışıktır. Bu durumda parabol ile doğru birbirine teğettir. bulunur. Kökler birbirine eşit olduğundan parabol ile doğru birbirine teğettir. Bu x değeri y=x+3 denkleminde yerine konursa; ax2+(b-m)x+c-n=0 denkleminin gerçek kökü yoksa, yani 0 ise parabol ile doğru kesişmez. y=(-1)+3 y=2 olur. Parabol ile doğrunun değme noktası (-1,2) dir. ÖRNEKLER Aşağıdaki şekli inceleyiniz. y=x2-2x+3 parabolü ile y=-x+5 doğrusunun kesiştikleri noktaları bulunuz. 1. y ÇÖZÜM y=x+3 3 Parabol denkleminde y yerine -x+5 değeri konulmasıyla elde edilen, (-1,2) 2 2 y = -x x2-2x+3= -x+5 x2-x-2=0 denkleminin x1 = -1 ve x2=2 kökleri kesim noktalarının apsisleri olur. -1 30 -x+2 x 2. Dereceden Denklem, Eşitsizlik, Fonksiyon – 4 y=x+k doğrusunun y=x2-3x teğet olması için k ne olmalıdır? 3. parabolüne Muharrem Şahin DÜZLEMDE, İKİ PARABOLÜN BİRBİRİNE GÖRE DURUMLARI y=ax2 +bx+c ve y=a'x2+b'x+c' parabollerinin kesim noktalarının apsislerini veren denklem; ÇÖZÜM Parabol ve doğrunun birbirlerine teğet olması için, bunların kesim noktalarının apsislerini veren, ax2 +bx+c=a+x2 +b'x+c (a-a')x2+(b-b')x+c-c'=0 dır. x2 -3x=x+k Bu denklemin, birbirinden farklı iki gerçek kökü varsa paraboller iki noktada kesişir. Denklemin iki kat kökü varsa paraboller birbirine teğettir. Denkle- min gerçek kökü yoksa parabollerin ortak noktası yoktur. denkleminin iki kat kökü olmalıdır. Bunun için de denklemin diskriminantının sıfıra eşit olması gerekir. x2 -3x=x+k x2 -4x-k=0 ÖRNEK 2 b ac (2)2 k 0 2 k 4 k=-4 için y=x+k doğrusu parabolüne teğet olur. k0 olmak üzere, y=x2 -kx+2 ve y=-3x2 +kx+1 parabolleri birbirine teğet ise değme noktasının koordinatlarını bulunuz. y=x2 -3x ÇÖZÜM Paraboller birbirine teğet ise bunların kesim noktalarının apsislerini veren, x2 -kx+2= -3x2 +kx+1 4x2 -2kx+1=0 4. y=2x-1 doğrusu y=x2+ax+b parabolüne x=2 apsisli noktada teğet ise (a,b) ikilisi nedir? denkleminin iki kat kökü olmalıdır. 2 b ' = ac k 2 4 0 , k = 2 2 k=2 değeri 4x2 -2kx+1=0 denkleminde yerine konursa, ÇÖZÜM Parabol ve doğrunun kesim noktalarının apsislerini veren denklem; x2 +ax+b=2x-1 x2 +(a-2)x+b+1=0 dır. 4x2 -4x+1=0 x1=x2 bulunur. 2 Bu denklemin iki kat kökü olduğunu ve bu kökün (2) olduğunu biliyoruz. k =2 ve x = 1 1 değerleri 2 y =x2 -kx+2 denkleminde yerine konursa, O halde; 2 1 1 5 y 2 2 y = bulunur. 2 4 2 x1 +x2 =-(a-2)=2+2 a= -2 x1 .x2 =b+1=2.2 b= 3 tür. (a,b)=(-2,3) olur. 1 5 Öyleyse parabollerin değme noktası , 2 4 tür. 31 2. Dereceden Denklem, Eşitsizlik, Fonksiyon – 4 Muharrem Şahin y İKİ BİLİNMEYENLİ EŞİTSİZLİKLER; EŞİTSİZLİK SİSTEMLERİ Parabolün iç bölgesi d:ax+by+c=0 doğrusu, düzlemi iki yarı düzlem ve bir de d doğrusunun kendisi olmak üzere üç ayrık bölgeye ayırır. y=ax 2 +bx+c ax+by+c0 eşitsizliği diğer yarı düzlemi belirtir. 0 (0,c) a0 , b0 ve c0 olmak üzere, d:ax+by+c=0 doğrusunu kabaca çizerek bu bölgeleri analitik düzlemde gösterelim: ax+by+c 0 -c a x 0 Parabolün dýþ bölgesi yax2+bx+c eşitsizliği parabolün iç veya dış bölgelerinden birini, yax2+bx+c eşitsizliği diğerini gösterir. E2 ax+by+c 0 x E2 p parabolü düzlemi parabolün iç bölgesi (E1), parabolün dış bölgesi (E2) ve parabolün kendisi olmak üzere üç ayrık bölgeye ayırır. y E1 E1 Şekilden, parabolün iç bölgesinde olduğunu gördüğümüz 0(0,0) noktasının koordinatlarını, yax2+bx+c eşitsizliğinde yerlerine koyalım: -c b d:ax+by+c=0 0a.(0)2+b.(0)+c 0c elde edilir. Grafikteki c değeri negatif olduğundan, eşitsizlik sağlanmıştır. E1 ve E2 yarı düzlemlerinden hangisinin ax+by+c0 eşitsizliği ile hangisinin ax+by+c0 eşitsizliği ile gösterileceğini şöyle belirleyebiliriz: Öyseyse şekildeki grafiğe göre, y ax2+bx+c eşitsizliği parabolün iç bölgesini; yax2+bx+c eşitsizliği parabolün dış bölgesini belirtir. E2 yarı düzlemi içinde olduğunu bildiğimiz sonsuz sayıda nokta vardır. Bunlardan birinin, örne- ğin 0(0,0) noktasının koordinatlarını ax+by+c ifadesinde yerlerine koyarsak a.0+b.0+c=c değerini elde ederiz. c değerini pozitif olarak almıştık. Demek ki 0(0,0) noktasının koordinatları ax+by+c ifadesini pozitif yapmaktadır. ÖRNEKLER Öyleyse 0(0,0) noktasını kapsayan E2 yarı düzlemi ax+by+c0 eşitsizliği ile ifade edilecektir. Buna göre d doğrusunun ayırdığı diğer yarıdüzlemin (E1) ifadesi de ax+by+c0 olacaktır. 1. sisteminin belirttiği düzlemde gösteriniz. Yukarıda, d doğrusunun ayırdığı bölgeyi belirtmek için söylediklerimiz: p:y=ax2+bx+c parabolünün ayırdığı bölgeleri belirtmek için de tekrarlayabiliriz. p:y=ax2+bx+c şekildeki gibi olsun: parabolünün 2x y 2 0 x 2y 0 grafiği 32 bölgeyi, analitik 2. Dereceden Denklem, Eşitsizlik, Fonksiyon – 4 ÇÖZÜM Önce, eşitsizlik sisteminin belirlediği bölgenin sınırları olan doğruları çizelim: y 2 2x+y-2=0 1 x x+2y=0 0(0,0) noktasının koordinatlarını 2x+y-20 eşitsizliğinde yerlerine koyarsak, 2.(0)+(0)-20 -20 eşitsizliği sağlanır. Öyleyse 2x+y-20 eşitsizliğinin belirttiği bölge, 2x+y-2=0 doğrusu ile bu doğrunun 0(0,0) noktası tarafında kalan yarı düzlemin bileşimidir. y 2 1 x Ve çözümü tamamlamadan bırakmışım… 33 Muharrem Şahin