Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Введение в математический анализ. Дифференциальное исчисление

.pdf
Скачиваний:
10
Добавлен:
05.02.2023
Размер:
8.08 Mб
Скачать

Пример 116 Для функции

p p

f(x) = 3 x2 - 3 x2 - 1

найти:

2. точки подозрительные на экстремум функции f: Решение.

Шаг 1. dom f = R:

Шаг 2. Ответ на 1. Функция f непрерывна на dom f = R и точек

разрыва функция не имеет.

 

 

 

 

p3

 

 

 

- 3p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шаг 3. 8x 2 R n f-1; 0; 1g : f0(x) = 32

 

(x2-1)2

x4

 

 

 

p3

 

 

 

 

:

 

 

 

x

(x2-1)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x3

- (x2 - 1)3 0 =

3

x- 3

-

3

(x2 - 1)- 3

2x

2

1

2

1

 

 

1

 

 

 

 

 

2

 

Приводим, далее, к общему знаменателю.

Шаг 4. Как быть с точками x0 = 0; x1 = -1; x2 = 1? Перейдите на следующую страницу.

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

p p

Пример 116 Для функции f(x) = 3 x2 - 3 x2 - 1 найти: 2. точки подозрительные на экстремум функции f:

Решение. Шаг 1. dom f = R: Шаг 2. 3

 

 

 

 

3p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

-

x

4

 

Шаг 3. 8x 2 R n f-1; 0; 1g : f0(x) = 32

p(x

-1)

 

 

 

 

 

p3

 

 

 

 

:

 

x (x2-1)2

 

 

Шаг 4. Отнесём точки x0 = 0; x1 = -1; x2 = 1 к точкам подозрительным на экстремум.

В точках x0 = 0; x1 = -1; x2 = 1 производную функции f нужно находить по определению производной. Но для решения поставленной задачи знание производных функции f в этих точках не обязательно. Нам нужно исследовать поведение производной функции f в проколотых окрестностях этих точек.

Шаг 5. Найдите точки стационарности функции f: Перейдите на следующую страницу.

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

p p

Пример116 Для функции f(x) = 3 x2 - 3 x2 - 1 найти:

2. точкиподозрительные на экстремумфункции

 

 

 

 

f;

3. интервалы монотонностифункции

f:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение.Шаг 1. dom f = R: Шаг 2. 3

 

 

 

 

 

 

3p

 

 

 

 

2

 

2

 

-

x

4

 

Шаг 3. 8x 2 R n f-1; 0; 1g : f0(x) = 32

p(x

-1)

 

 

 

 

 

 

 

p3

 

 

 

 

 

 

:

 

 

x

(x2

-1)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шаг 4.Отнесём точки x0 = 0; x1 = -1; x2 = 1 к точкам подозрительным на экстремум.

1

 

1

 

Шаг 5. x3 = -p

 

; x4

= p

 

точки стационарностифункции f:

2

2

 

 

 

 

 

Находим точки стационарности функции f из условия f0(x) = 0:

3 (x2 - 1)2 = p3

 

; или (x2 - 1)2 = x4; x4 - 2x2

+ 1 = x4:

x4

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шаг 6. Найдитеинтервалы монотонностифункции

f:

Перейдите на следующую страницу.

 

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

p p

Пример 116 Для функции f(x) = 3 x2 - 3 x2 - 1 найти: 3. интервалы монотонности функции f:

Решение. Шаг 1. dom f = R:

Шаг 2. Ответ на 1. Функция f непрерывна на dom f = R и точек

разрыва функция не имеет.

p3

 

 

- 3p

 

 

 

 

 

 

 

Шаг 3. 8x 2 R n f-1; 0; 1g : f0(x) = 32

(x2-1)2

x4

 

p3

 

 

:

 

x (x2-1)2

Шаг 4. Отнесём точки x0 = 0, x1 = -1, x2 = 1 к точкам подозрительным на экстремум.

1

 

1

 

точки стационарности функции f:

 

Шаг 5. x3 = -p

 

; x4

= p

 

 

 

2

2

 

Ответ на 2. x1 = -1; x3

1

 

= 0, x4

 

1

, x2 = 1

– точки

= -p

 

; x0

= p

 

2

2

подозрительные на экстремум.

 

-1; -p12

,

-p12; 0 ,

0; p12

,

Шаг 6. Ответ

на

3. (- ; -1),

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

1 ; 1 ; (1; 1) – интервалы монотонности функции f:

2

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

1

 

 

Интервалы (-

 

; -1), -1; -p2

,

-p2

; 0 ,

0; p2

,

p2; 1

,

(1;

1

) являются подмножествами dom f0

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и, следовательно, эле-

ментарная функция

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f0(x) = 3

p

 

 

 

- 1)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 x (x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

3

(x2

- 1)2

 

-

px4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

непрерывна на этих интервалах. Так как точки, в которых f0(x) = 0; не принадлежат этим интервалам, то функция f0 сохраняет знак на каждом из этих интервалов.

Шаг 7. Определите знак функции f0 на каждом интервале монотонности функции f:

Перейдите на следующую страницу.

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

p p

Пример 116 Для функции f(x) = 3 x2 - 3 x2 - 1 найти:

4. точки экстремума функции f:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение. Шаг 1. dom f = R:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шаг

2.

Ответ на 1. Функция f непрерывна на dom f = R и точек

разрыва функция не имеет.

 

p3

 

 

 

 

 

- 3p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шаг

3.

8x 2 R n f-1; 0; 1g : f0(x) = 32

(x2-1)2

x4

 

 

 

 

p3

 

 

 

 

 

 

 

:

 

 

 

 

x (x2-1)2

 

Шаг 4.

Отнесём точки x0 = 0; x1 = -1; x2 = 1 к точкам подозри-

тельным на экстремум.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шаг

5. x3 = -p

 

; x4

= p

 

точки стационарности функции f:

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

Ответ на 2. x1 = -1; x3 = -p

 

; x0

= 0; x4

= p

 

,

 

 

 

 

2

2

 

 

x2 = 1 – точки подозрительные на экстремум.

,

Шаг1

6.

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p2

 

 

 

p2

 

 

 

 

 

 

 

Ответ на 3. (-

1

; -1); -1; - 1

 

 

 

;

 

- 1

 

; 0

 

 

 

p2

p2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0;

 

 

 

 

 

;

 

; 1 ; (1;

 

) – интервалы монотонности функции f:

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Шаг 7.

+

-

+

 

-

-

 

 

+

 

x

 

-1

1

 

0

1

1

 

 

-p2

 

p2

 

 

 

Для определения знака функции f0 выбираем в каждом интер-

вале по точке и вычислим знак f0 в выбранных точках. Второй

вариант:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

-1

-p2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

1

1

x

 

 

 

 

 

 

p2

 

 

 

 

- знак числителя

 

 

 

 

 

- знак знаменателя

 

Шаг 8. Исследуйте точки подозрительные на экстремум функ-

ции f:

 

 

 

 

 

 

 

 

Перейдите на следующую страницу.

 

 

 

 

 

 

First

Prev

Next

Last

Go Back

Full Screen Close Quit

p p

Пример 116 Для функции f(x) = 3 x2 - 3 x2 - 1 найти: 4. точки экстремума функции f:

Нарисуйте эскиз графика функции f: Решение. Шаг 1. dom f = R:

Шаг 2. Ответ на 1. Функция f непрерывна на dom f = R и точек

разрыва функция не имеет.

p3

 

 

- 3p

 

 

 

 

 

 

 

Шаг 3. 8x 2 R n f-1; 0; 1g : f0(x) = 32

(x2-1)2

x4

 

p3

 

 

:

 

x (x2-1)2

Шаг 4. Отнесём точки x0 = 0; x1 = -1; x2 = 1 к точкам подозрительным на экстремум.

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Шаг 5. x3 = -p

 

; x4

= p

 

точки стационарности функции f:

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

Ответ на 2. x1 = -1; x3 = -p

 

; x0 = 0; x4

= p

 

,

 

 

 

2

2

 

x2 = 1 – точки подозрительные на экстремум.

,

Шаг1 6.

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p2

 

 

 

p2

 

 

 

 

 

Ответ на 3. (-

1

; -1);

-1; - 1

 

 

 

;

- 1

 

; 0

 

p2

p2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0;

 

 

 

 

;

 

 

; 1 ; (1;

 

) – интервалы монотонности функции f:

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

Шаг 7.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

+

 

 

 

-

 

 

+

 

 

-

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

1

 

 

0

1

 

1

 

 

-p

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

Шаг

8.

В

точках

x1;2

=

1 экстремума

нет,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x = 1 – точки строгого максимума и

3;4 p

2

x0 = 0 – точка строгого минимума. Исследование каждой подозрительной на

экстремум точки функции f проведём по теореме 90.

Шаг 9. Посмотрите график функции f (см. рис. 5.14).

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit

y

2

1

 

1

 

1

 

 

-p2

 

p2

2 x

-2

-1

0

1

p p

Рис. 5.14 График функции f(x) = 3 x2 - 3 x2 - 1

First Prev Next Last Go Back Full Screen Close Quit