MMATAN04
.pdf
y |
|
+ |
|
1
x
Рис. 3.16. Знаки функции y
II. Поведение функции на границе области определения:
y( |
−∞ |
) = lim |
|
x2(x − 1) |
= |
−∞ |
, |
|||||||||
|
(x + 1)2 |
|||||||||||||||
|
|
x |
→−∞ |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
x2(x − 1) |
|
|
||||||
y( |
− |
1 |
− |
0) = |
|
lim |
= |
, |
||||||||
x |
(x + 1)2 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
1 0 |
|
−∞ |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
→− − |
x2(x − 1) |
|
|
|||||
y( |
− |
1 + 0) = |
|
lim |
= |
, |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
x→−1+0 |
(x + 1)2 |
|
−∞ |
|||||||
y(+∞) = x |
lim |
x lim = +∞. |
|
|
||||||||||||
|
+ |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
→ ∞ |
|
→±∞ |
|
|
|
|
||||
Асимптоты: x = −1 — вертикальная асимптота. Найдем наклонные асимптоты y = kx + b :
k = |
lim |
y |
|
= lim |
|
x(x − 1) |
|
= 1, |
|
|
|||
|
|
|
|
||||||||||
|
x→±∞ x |
x→±∞ (x + 1)2 |
|
|
|
|
|
||||||
b = lim (y |
− |
kx) = |
lim |
x2(x − 1) |
− |
x |
= |
− |
3, |
||||
x→±∞ |
|
|
|
x→±∞ |
|
(x + 1)2 |
|
|
|
||||
y = x − 3 — наклонная асимптота.
III. Исследование с помощью первой производной. При вычислении производной y применим логарифмическое дифференцирование:
ln |y| = 2 ln |x| + ln |x − 1| − 2 ln |x + 1|,
|
|
|
y |
2 |
1 |
2 |
|
|
||||
|
|
|
|
= |
|
+ |
|
− |
|
, |
|
|
|
|
|
y |
x |
x − 1 |
x + 1 |
|
|||||
y = y |
· |
2(x2 |
− 1) + x(x + 1) − 2(x2 − x) |
= |
||||||||
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
x(x2 − 1) |
|
|
||||
141
= |
y |
(x2 |
+ 3x − 2) = |
x |
(x2 |
+ 3x − 2). |
x(x2 − 1) |
(x + 1)3 |
Первая производная равна нулю, если x = 0 и x2 + 3x − 2 = 0, |
|||||||||||||||||
x = |
−3 ± √ |
17 |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
3 − √ |
|
|
|
|
|
√ |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−3 + |
|
. |
|||
|
y = |
|
|
x |
x |
− |
− |
17 |
x |
− |
17 |
||||||
|
|
(x + 1)3 |
2 |
|
2 |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Знаки первой производной указаны на рис. 3.17.
y + |
|
+ |
|
|
|
+ |
x |
|||||
|
|
|
||||||||||
|
|
|
3 |
|
17 |
1 0 |
|
|
3+ 17 |
|||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
22
Рис. 3.17. Знаки производной y
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−∞, − |
3 + √ |
|
|
|
|
|
, (−1, 0) |
|||||||||||||||||||||||
Функция возрастает на |
интервалах |
|
|
17 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
+ |
√ |
|
|
|
+∞ , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 + √ |
|
|
|
, −1 и |
|||||||||||||||
и |
−3 |
17 |
убывает на |
интервалах − |
17 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
+ √ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0, |
−3 |
17 |
, ymax = y(0) = 0, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 − |
5 + √ |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 + √ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 + √ |
|
|
|
17 |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
ymax = y |
− |
17 |
|
17 |
= |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
− |
1 + √ |
|
|
|
|
|
2 |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17 |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
(3 + √ |
17)2(5 + √ |
|
|
|
|
|
(13 + 3√ |
17)(5 + √ |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
= |
|
|
17) |
= |
|
17) |
= |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
− |
|
|
|
|
2(1 + √ |
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
18 + 2√ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
17)2 |
|
|
|
|
|
17 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
= |
|
|
|
116 + 28√ |
|
|
= |
|
|
(58 + 14√ |
17)(9 − √ |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
17 |
|
|
17) |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
√ |
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2(9 + |
|
|
|
|
|
|
|
81 − 17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
17) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
142 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
284 + 68√ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
71 + 17√ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
= − |
17 |
= − |
17 |
|
|
≈ −8, 82 при x ≈ −3, 56. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
64 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
√ |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
2 |
|
√ |
|
|
|
|
|
|
3 |
− 1 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17 |
|
|
17 |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
√ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
= |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
17 |
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ymin = y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
√ |
|
|
|
3 |
+ 1 |
2 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
= (√ |
|
|
− 3)2(√ |
|
|
|
− 5) = (13 − 3√ |
17)(√ |
|
|
|
− 5) = |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
17 |
17 |
17 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
2(√ |
|
|
− 1)2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18 − 2√ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
= |
|
|
28√ |
|
− 116 = |
|
(14√ |
|
− 58)(9 + √ |
|
|
= |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
17 |
17 |
17) |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
√ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
2(9 − |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
81 − 17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
68√ |
|
|
17) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
− 284 |
|
= |
17√ |
|
− 71 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
= |
17 |
|
17 |
≈ − |
0, 06 |
при |
x |
≈ |
0, 56. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
64 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
IV. Исследование с помощью второй производной
Вторую производную удобно считать как производную от произведения трех функций
y = x(x + 1)−3(x2 + 3x − 2),
y = (x + 1)−3(x2 + 3x − 2) − 3x(x + 1)−4(x2 + 3x − 2)+ +x(x + 1)−3(2x + 3) =
1
= (x + 1)4 [(x + 1)(x2 + 3x − 2) − 3x(x2 + 3x − 2)+
+x(x + 1)(2x + 3)] = 10x − 2 . (x + 1)4
y |
|
|
+ |
|
|||
|
|
|
|
|
|
x |
|
1 |
1 |
|
|||||
|
|
||||||
|
|
|
|
5 |
|
|
|
Рис. 3.18. Знаки производной y
143
Знаки второй производной указаны на рис. 3.18. График функции
выпуклый вниз (y > 0) на интервале |
1 |
, +∞ , выпуклый вверх |
||||
|
||||||
5 |
||||||
(y < 0) на интервалах (−∞, −1) |
и −1, |
1 |
, при x = |
1 |
имеет точку |
|
5 |
5 |
|||||
перегиба. График исследуемой функции изображен на рис. 3.19.
y |
|
|
x |
Рис. 3.19. График функции y = |
x2(x − 1) |
|
(x + 1)2 |
Задачи для самостоятельной работы
13.1. y = |
x2 + 8 |
13.2. |
y = |
(x + 1)2 |
||
|
. |
|
. |
|||
x + 1 |
x2 + 2x |
|||||
144 |
|
|
|
|
|
|
13.3. y = |
1 |
+ |
3x2 |
. |
13.4. y = |
x2 − 2x − 3 |
. |
x − 1 |
(x − 1)2 |
|
|||||
|
|
|
|
x + 4 |
|||
Ответы:
13.1. Функция общего вида. О.О.Ф: (−∞, −1) '(−1, +∞); y > 0
при x > −1, y < 0 при x < −1; y(−∞) = −∞, y(+∞) = +∞, y(−1−0) = −∞, y(−1+0) = +∞; x = −1 — вертикальная асимптота, y = x−1 — наклонная асимптота; возрастает на интервалах (−∞, −4)
и(2, +∞), убывает на интервалах (−4, −1) и (−1, 2); ymax = y(−4) =
=−8, ymin = y(2) = 4; график выпуклый вверх на интервале
(−∞, −1) и выпуклый вниз на интервале (−1, +∞).
13.2. Функция общего вида. О.О.Ф: (−∞, −2) '(−2, 0) '(0 + ∞);
y> 0 при x < −2 и x > 0; y < 0 при −2 < x < 0; y(−∞) = 1, y(−2 − 0) = +∞, y(−2 + 0) = −∞, y(+∞) = 1; x = −2 и x = 0 —
вертикальные асимптоты, y = 1 — горизонтальная асимптота; воз-
растает на интервалах (−∞, −2), (−2, −1), убывает на интервалах (−1, 0), (0, +∞); ymax = y(−1) = 0; график выпуклый вверх на ин-
тервале (−2, 0), выпуклый вниз на интервалах (−∞, −2), (0, +∞).
|
13.3. Функция общего вида. О.О.Ф: (−∞, 1) (1, +∞); y > 0 при |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
x < |
−1 − |
√ |
|
|
и при x > |
−1 + |
√ |
|
|
|
y < 0 при' |
−1 − |
√ |
|
< x < |
||||||||||||||||||||||||||||
13 |
13 |
, |
|
13 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
< −1 + √ |
|
|
y( |
|
) = 3 |
|
|
y(+ |
|
|
) = 3 |
|
y(1 |
|
0) = y(1 + 0) = + |
|
|
||||||||||||||||||||||||||
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
; |
−∞ |
|
|
, |
|
|
|
|
|
∞ |
|
|
, |
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
∞; |
|||||||||
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
x = 1 — вертикальная асимптота, y = 3 — горизонтальная асимптота; |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
возрастает на интервале |
1 |
, 1 , убывает на интервалах −∞, |
1 |
и |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7 |
|
7 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
(1, +∞); ymin = y |
|
= − |
|
|
; график выпуклый вверх на интервале |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7 |
12 |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
−∞, − |
2 |
|
и выпуклый вниз на интервалах |
− |
2 |
, 1 , |
|
(1 + ∞); |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7 |
|
7 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
x = − |
|
|
— точка перегиба. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(−4, +∞); y > 0 |
|||||||||||||||||||||||||||
|
13.4. Функция общего вида. О.О.Ф: (−∞, −4) |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( |
− |
4, |
1) |
, |
(3, + |
|
) |
y < |
0 |
на |
интервалах ( |
, |
− |
4), |
|||||||||||||||||
на интервалах |
|
|
− |
|
|
|
|
|
∞ |
, |
|
|
|
|
' |
|
−∞ |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
145 |
|||
(−1, 3); y(−∞) = −∞, y(+∞) = +∞, y(−4 − 0) = −∞, y(−4 + 0) = = +∞; x = −4 — вертикальная асимптота, y = x − 6 — наклон-
ная асимптота; возрастает на интервалах (−∞, −4 − √21), (−4 +
+√21, +∞), убывает на интервалах (−4 − √21, −4), (−4, −4 + √21); ymax = y(−4 −√21) = −10 −2√21, ymin = y(−4 + √21) = −10 + 2√21;
график выпуклый вверх на интервале (−∞, −4) и выпуклый вниз на интервале (−4, +∞).
Занятие 14. Исследование иррациональных функций
Задание
Исследовать функцию и построить график.
1. |
y = ±√ |
|
. |
|
2. y = ± |
|
. |
|||
8x2 − x4 |
(x − 1)(x − 2)(x − 3) |
|||||||||
|
|
√ |
3 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3. |
y = |
x |
|
− x − x + 1. |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
||||||
Решения
1. Исследование функции y = ±√8x2 − x4.
I. Ищем область определения X функции:
8x2 − x4 ≥ 0, −x2(x − 2√2)(x + 2√2) ≥ 0, −2√2 ≤ x ≤ 2√2, X = [−2√2, 2√2].
Функция четная. График симметричен относительно осей 0x и 0y. M1(−2√2, 0), M2(0, 0), M3(2√2, 0) — точки пересечения с осями.
Дальнейшее исследование проведем для функции y = √8x2 − x4.
II. Поведение функции на границе области определения: y(−2√2) = 0,
y(+2√2) = 0.
146
Асимптот нет.
III. Исследование с помощью первой производной
y = |
1 |
|
(16x |
|
|
4x3) = |
8 |
x − 2x3 |
= |
|||
|
|
|
|
|
||||||||
|
2√8x2 |
− x4 |
|
− |
|
|
√8x2 − x4 |
|
||||
|
|
|
= |
x(8 − 2x2) |
. |
|
|
|
||||
|
|
|
√ |
|
2 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|x| |
8 |
− x |
|
|
|
||
y = 0 при x = ±2; y не существует при x = 0 и x = ±2√2. M (0, 0)
— угловая точка. Знаки первой производной указаны на рис. 3.20.
y |
|
+ |
|
|
+ |
|
|
|
x |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2 |
2 |
2 |
0 |
2 |
2 |
2 |
|||||
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||
Рис. 3.20. Знаки производной y
Функция возрастает на интервалах (−2√2, −2) и (0, 2), убывает на интервалах (−2, 0) и (2, 2√2).
ymax = y(−2) = 4, ymax = y(2) = 4, ymin = y(0) = 0.
IV. Исследование с помощью второй производной
|
|
|
√8x2 |
|
x4 |
|
|
|
− |
|
|
−2 (8x2 |
|
x4)3 |
|
|
|||||||
y = |
8 |
− |
6x2 |
+ (8x |
|
2x3) |
|
|
|
16x − 4x3 |
|
|
= |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
= |
|
|
1 |
− |
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
4 |
− |
|
3 2 |
|||||||
|
|
|
(8 |
− 6x |
)(8x |
|
− x |
) − (8x − 2x |
) |
= |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
(8x2 |
− x4)3 |
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
2x4(x2 − 12) |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(8x2 − x4)3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Легко видеть, что вторая производная отрицательна на интервалах (−2√2, 0) и (0, 2√2). График функции y = √8x2 − x4 выпуклый
вверх на этих интервалах.
График функции y = ±√8x2 − x4 изображен на рис. 3.21.
147
y
x
√ |
|
|
|
|
|
2 |
− x |
4 |
|
Рис. 3.21. График функции y = ± 8x |
|
|
||
2. Исследование функции y = ± (x − 1)(x − 2)(x − 3). I. Ищем область определения X функции:
(x − 1)(x − 2)(x − 3) ≥ 0.
Решая это неравенство, получаем x ≥ 3, 1 ≤ x ≤ 2,
X = [1, 2] [3, +∞).
Функция общего вида. График функции симметричен относительно оси 0x.
II. Поведение функции на границе области определения: y(1) = y(2) = y(3) = 0, y(+∞) = +∞.
148
Асимптот нет.
Дальнейшее исследование проводим для функции
y= (x − 1)(x − 2)(x − 3).
III.Исследование с помощью первой производной
y = |
(x − 2)(x − 3) + (x − 1)(x − 3) + (x − 1)(x − 2) |
= |
|||||
|
2 |
|
(x − 1)(x − 2)(x − 3) |
|
|||
|
|
|
|||||
|
= |
1 |
|
3x2 − 12x + 11 |
. |
|
|
|
2 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
(x − 1)(x − 2)(x − 3)
Имеем y (1) = y (2) = y (3) = ∞. Откуда следует, что касательные к графику функции в точках x = 1, x = 2 и x = 3 параллельны
оси 0y. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Первая производная равна нулю, если |
6 ± √ |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
||||
|
|
|
|
|
3x2 |
− |
12x + 11 = 0, x = |
3 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
3 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Значение x = |
6 − √ |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
3 |
|
входит в область определения функции, |
|||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
6 + |
√ |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а x = |
3 |
не входит в эту область. Знаки первой производной |
|||||||||||||||||
3 |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
указаны на рис. 3.22. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
y |
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|||||
|
|
|
|
|
1 |
6 |
|
|
|
3 |
2 |
6+ |
3 3 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
33
Рис. 3.22. Знаки производной y |
|
Функция возрастает на интервалах 1, 6 −3√3 |
и (3, +∞) и убы- |
6 − √3 6 − √3
вает на интервале , 2 . Точка x = — точка макси-
3 3
мума.
149
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 − √ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ymax = y |
|
3 |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
$ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
6 − √ |
|
|
|
|
|
|
|
6 − √ |
|
|
|
|
|
|
6 − √ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
= |
3 |
− |
1 |
|
|
3 |
− |
2 |
3 |
− |
3 = |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
% |
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
& |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2√3. |
||||||
= |
27 (3 − √3)(−√3)(−3 − √3) = |
27 |
√3 (9 − 3) = 3 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
IV. Исследование с помощью второй производной |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
(6x |
|
|
12) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(3x2 − 12x + 11)2 |
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
− |
|
(x |
− |
1)(x |
− |
2)(x |
− |
3) |
|
− 2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||
y = |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(x − 1)(x − 2)(x − 3) |
|
= |
||||||||||||||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(x |
|
|
1)(x |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
− |
2)(x 3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
= |
12(x − 2)2(x − 1)(x − 3) − (3x2 − 12x + 11)2 |
= |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
= |
12(x |
|
|
4 |
[(x − 1)(x − 2)(x − 3)]3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
− 4x |
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
|
|
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
+ 4)(x2 |
|
|
4x + 3) |
|
|
(3x2 |
|
|
12x + 11)2 |
||||||||||||||||||||||||||
4 [(x − 1)(x − 2)(x − 3)]3
Вторая производная обращается в нуль, если
12(x2 − 4x + 4)(x2 − 4x + 3) − (3x2 − 12x + 11)2 = 0.
Решим это уравнение, предварительно сделав замену x2 − 4x = t. Имеем
12(t + 4)(t + 3) − (3t + 11)2 = 0, 12(t2 + 7t + 12) − (9t2 + 66t + 121) = 0,
|
−9 ± √ |
|
|
−9 ± 2√ |
|
. |
3t2 + 18t + 23 = 0, t1,2 = |
81 − 69 |
= |
3 |
|||
3 |
3 |
|
||||
|
|
|
|
|||
150
