Чтобы составить график уравнения касательной к графику функции \( y = 2^{-x} - 2^{-2x} \) в точке \( x_0 = 2 \), нужно выполнить несколько шагов.
Шаг 1: Найдите точку на графике функции
Подставим \( x_0 = 2 \) в уравнение функции, чтобы найти значение \( y \):
\[ y(2) = 2^{-2} - 2^{-4} = \frac{1}{4} - \frac{1}{16} = \frac{4}{16} - \frac{1}{16} = \frac{3}{16} \]
Таким образом, точка на графике имеет координаты \( (2, \frac{3}{16}) \).
Шаг 2: Найдите производную функции
Теперь найдем производную \( y' \) функции, чтобы определить наклон касательной.
Функция: \[ y = 2^{-x} - 2^{-2x} \]
Для нахождения производной используем правило дифференцирования:
\[ y' = -\ln(2) \cdot 2^{-x} + 2 \cdot \ln(2) \cdot 2^{-2x} \]
Теперь подставим \( x_0 = 2 \) в производную для вычисления наклона касательной:
\[ y'(2) = -\ln(2) \cdot 2^{-2} + 2 \cdot \ln(2) \cdot 2^{-4} = -\ln(2) \cdot \frac{1}{4} + \ln(2) \cdot \frac{1}{8} = \ln(2) \cdot \left(-\frac{1}{4} + \frac{1}{8}\right) \]
Приведем к общему знаменателю:
\[ -\frac{1}{4} + \frac{1}{8} = -\frac{2}{8} + \frac{1}{8} = -\frac{1}{8} \]
Следовательно: \[ y'(2) = -\frac{1}{8} \ln(2) \]
Шаг 3: Запишите уравнение касательной
Уравнение касательной в точке \((x_0, y(x_0))\) имеет вид:
\[ y - y_0 = m(x - x_0) \]
Подставляем \( x_0 = 2 \), \( y_0 = \frac{3}{16} \), и \( m = -\frac{1}{8} \ln(2) \):
\[ y - \frac{3}{16} = -\frac{1}{8} \ln(2) (x - 2) \]
Шаг 4: Упрощение уравнения касательной
Теперь упрощаем уравнение:
\[ y = -\frac{1}{8} \ln(2) x + \frac{1}{4} \ln(2) + \frac{3}{16} \]
Чтобы привести к общему виду:
Заменим \(\frac{1}{4} \ln(2)\) на \(\frac{4}{16} \ln(2)\):
\[ y = -\frac{1}{8} \ln(2) x + \left(\frac{4}{16} \ln(2) + \frac{3}{16}\right) \]
Объединяем дроби:
\[ y = -\frac{1}{8} \ln(2) x + \frac{4 \ln(2) + 3}{16} \]
Шаг 5: Построение графика
Теперь вы можете построить график функции \( y = 2^{-x} - 2^{-2x} \) и уравнение касательной \( y = -\frac{1}{8} \ln(2) x + \frac{4 \ln(2) + 3}{16} \) на одной координатной оси. Это даст вам визуальное представление о том, как касательная касается графика функции в заданной точке.