Fordobling og halveringskonstant
Fordoblings og halveringskonstanter er størrelser vi knytter til eksponentielle funktioner som siger noget om funktionernes vækst.
Definition 1
Lad $$f(x)$$ være en voksende funktion. Fordoblingskonstanten $$T_2$$ er længden på det stykke vi skal gå ud af x-aksen for at fordoble funktionsværdien:
Definition 2
Lad $$f(x)$$ være en aftagende funktion. Halveringskonstanten $$T_½$$ er længden på det stykke vi skal gå ud af x-aksen for at halvere funktionsværdien:
Læg mærke til at definitionerne ikke siger noget om hvor vi skal starte. Hvis f.eks. $$T_2=5$$ for en funktion $$f$$, så vil funktionen fordobles hver gang $$x$$ vokser med $$5$$ - uanset hvilken $$x$$-værdi vi starter på.
Eksempel 1
Vi vil nu finde fordoblings og halveringskonstanten for funktioner som er afbilledet i de to ovenstående definitioner. Den første må have en fordoblingskonstant på $$T_2=4-2=2$$ og den anden må have en halveringskonstant på $$4-2{,}5=1{,}5$$.
Øvelse 1
Bestem ved hjælp af Geogebra fordoblingskonstanterne (bare sådan ca.) for følgende funktioner:
-
$$f(x)=7\cdot 1{,}4^x$$
$$T_2=2$$
-
$$f(x)=3\cdot 2{,}8^x$$
$$T_2=0{,}7$$
Øvelse 2
Bestem ved hjælp af Geogebra halveringskonstanten (bare sådan ca.) for følgende funktioner:
-
$$f(x)=17\cdot 0{,}3^x$$
$$T_\frac{1}{2}=0{,}6$$
-
$$f(x)=5\cdot 0{,}9^x$$
$$T_\frac{1}{2}=6{,}6$$
Øvelse 3
Benjamin vil gerne have du enten finder fordoblings eller halveringskonstanten for følgende funktion: $$f(x)=50\cdot 0{,}7^x$$.
-
Vil du finde fordoblings eller halveringskonstanten? Argumenter for dit valg.
Da $$0{,}7<1$$ er funkltionen aftagende og derfor er det kun halveringskonstanten der kan bestemmes.
-
Bestem den!
$$T_\frac{1}{2}=1{,}94$$.
Der findes heldigvis formler til beregning af fordoblings og halveringskonstanten:
Sætning 1
Fordoblings eller halveringskonstanten kan bestemmes ved følgende formler: $$$T_2=\frac{\ln(2)}{\ln(a)}\quad\textrm{ og }\quad T_\frac{1}{2}=\frac{\ln(\frac{1}{2})}{\ln(a)}$$$
Øvelse 4 (svær)
Det ses, at fordoblingskonstanten og halveringskonstanten kun afhænger af $$a$$ og altså ikke af $$b$$.
Forklar, hvorfor det ikke er så mærkeligt.
I en eksponentiel funktion er det alene $$a$$ som bestemmer, hvor meget funktionen vokser/aftager. Da fordoblings og halveringskonstanter kun udtrykker noget om væksten er det ikke så underligt at de kun afhænger af $$a$$.
Eksempel 2
Lad $$f(x)=5\cdot 0{,}95^x$$. Vi vil nu beregne halveringskonstanten for $$f$$:
$$$T_\frac{1}{2}=\frac{\ln(\frac{1}{2})}{\ln(a)}=\frac{\ln(\frac{1}{2})}{\ln(0{,}95)}=13{,}51$$$
Øvelse 5
Beregn:
-
$$T_\frac{1}{2}$$ når $$f(x)=10\cdot 0{,}87^x$$
$$T_\frac{1}{2}=4{,}98$$
-
$$T_2$$ når $$f(x)=70\cdot 3^x$$
$$T_2=0{,}63$$
-
$$T_2$$ når $$f(x)=30\cdot 0{,}75^x$$
Man kan ikke finde fordoblingskonstanten for en aftagende funktion dit fjols.
Øvelse 6
Vi vender nu tilbage til planeten hvis befolkningstal kunne beskrives med funktionen: $$f(x)=7{,}15\cdot 1{,}012^x$$, hvor $$x$$ er antal år efter 2014 og $$f(x)$$ er befolkningstallet.
-
Hvor mange år skal der gå efter 2014 før at der er dobbelt så mange mennesker på planeten som i 2014?
58,11 år (fordoblingskonstanten).
-
I hvilket årstal er det?
Det sker i løbet af år 2072.