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

MMATAN04

.pdf
Скачиваний:
112
Добавлен:
27.03.2015
Размер:
1.02 Mб
Скачать

 

 

 

9 + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если t =

3

, то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9 + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9 + 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

4x =

3

, x2

4x

3

= 0,

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

± 4 +

 

 

 

+ 2

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1,2 = 2

9

 

3

 

= 2 ±

 

 

 

9 + 63.

 

 

 

3

 

 

 

 

3

 

 

9 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При t =

3

исходное уравнение имеет комплексные корни.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

2

3

 

2+

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9+6

 

 

 

 

 

 

 

9+6

 

3

 

 

3

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

Рис. 3.23. Знаки производной y

Знаки второй производной указаны на рис. 3.23. График функ-

ции y =

 

(x − 1)(x − 2)(x − 3)

выпуклый вниз (y > 0) на интерва-

2 +

 

 

 

 

 

 

 

ле

1

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

3

 

 

9 + 6

 

3, +, выпуклый вверх (y < 0) на интервалах

(1, 2) и 3, 2 +

 

 

 

 

9 + 6

 

, при x = 2 +

 

9 + 6

 

имеет точку

 

 

 

 

3

3

3

 

3

перегиба. График исследуемой функции изображен

на рис. 3.24.

3. Исследование функции

y = 3 x3 − x2 − x + 1.

I. Область определения — вся действительная ось

X = (−∞, +).

Функция общего вида.

151

y

x

Рис. 3.24. График функции y = ±p(x − 1)(x − 2)(x − 3)

Ищем точки пересечения с осями:

x = 0 y = 1, M1(0, 1), y = 0 x3 − x2 − x + 1 = 0,

x3 − x2 − x + 1

= x2(x − 1) (x − 1) = (x

1)(x2 1) = (x − 1)2(x + 1),

(x − 1)2(x + 1) = 0, x = 1, x = 1,

M2(1, 0), M3(1, 0).

На рис 3.25

показаны интервалы знакопостоянства функции.

y

 

 

+

 

+

x

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

Рис. 3.25. Знаки функции y

152

II. Поведение функции на границе области определения:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y(+) = +∞,

 

y(−∞) = −∞.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вертикальных асимптот нет. Найдем наклонные асимптоты

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

3

 

 

1

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→±∞

 

 

= x→±∞ 1

 

 

 

 

 

+

 

 

= 1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

x

x2

x3

 

 

 

 

 

k =

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b = lim

 

 

 

− kx)

=

 

lim

(

x3

x2

x + 1

x) =

 

 

 

 

 

x→±∞(y

3

 

 

x→±∞

 

 

 

 

3

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( x3 − x2 − x + 1)

 

− x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

→±∞

 

(x

− x − x + 1)x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

x + 1 + x2

 

 

 

x

 

 

x + 1

 

 

 

 

 

 

 

3

3

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2 + x x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

x

→±∞

 

(x

− x − x + 1)

1

 

 

 

 

 

 

x2

x + 1 + x2

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

3

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2 + x x3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

= x lim

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 x

x2

+ x3

+ 3 1 x

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ x3 + 1

 

 

→±∞

 

 

1

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом, y = x −

 

 

— наклонная асимптота.

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

III. Исследование с помощью первой производной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y =

1

 

 

 

 

3x2 2x − 1

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 (x3 − x2 − x + 1) 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найдем критические точки функции:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3x2 2x − 1 = 0, x1 = 1, x2 =

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

В точке x =

 

1

производная y

 

= 0. В точке x = 1 производная

 

 

 

 

3

 

не существует, в чем легко убедится, преобразовав выражение для первой производной:

y =

1

(3x + 1)(x − 1)

=

1

 

3x + 1

 

.

 

2

 

1

 

2

3

3

 

 

[(x − 1)2(x + 1)] 3

 

(x − 1) 3

(x + 1) 3

 

153

Откуда видно, что x = 1 — также критическая точка. В точке

1

x = 3 касательная к графику параллельна оси 0x, в точках x = ±1

— параллельна оси 0y.

Знаки первой производной указаны на рис. 3.26.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

+

+

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

1

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.26. Знаки производной y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Функция возрастает на интервалах −∞, −

1

и

(1, +), убыва-

 

 

 

 

3

ет на интервале

1

, 1 , x =

1

 

— точка максимума,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

3

4.

 

 

 

 

 

 

ymax = y

 

 

3

 

=

27

9 +

3 + 1 =

 

27

= 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

3

 

 

1

 

 

1

 

 

 

1

 

 

 

3

 

 

32

2

 

3

 

 

 

 

IV. Исследование с помощью второй производной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y =

 

 

 

 

2

 

 

 

(3x2 2x − 1)2

+

1

 

 

 

6x − 2

 

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x3 − x2 − x + 1) 3

 

 

 

 

(x3 − x2 − x + 1) 3

 

 

 

 

 

 

 

=

2 (3x + 1)2(x − 1)2 (9x − 3)(x − 1)2(x + 1) =

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x3 − x2 − x

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 1) 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

2 (x − 1)2((3x + 1)2 (9x − 3)(x + 1)) =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

 

 

 

 

 

(x3 − x2 − x

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ 1) 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

2

 

(x − 1)2(9x2 + 6x + 1 9x2 6x + 3)

=

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

.

9

 

9

 

 

 

 

4

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[(x −

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1)2(x + 1)] 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x − 1) 3 (x + 1) 3

 

154

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

График функции выпуклый вверх (y < 0) на интервале (−∞, −1),

выпуклый вниз (y > 0) на интервале (1, +), x = 1 — точка

перегиба.

График функции изображен на рис. 3.27.

y

x

3

Рис. 3.27. График функции y = x3 − x2 − x + 1

Задачи для самостоятельной работы

14.1. y = ±

x(x2 1)

.

14.2. y =

x2(x + 3)

.

155

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

2

 

 

 

 

 

14.3. y = 1 +

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14.4. y =

3

x

+ x .

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ответы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14.1. Функция

общего

 

вида.

 

 

О.О.Ф: [1, 0] [1, +). График

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

=

 

 

 

 

1

 

симметричен относительно оси

0x. Для

y

' x(x2

1) имеем:

y(0) = y(1) =

 

y( 1)

y(+

 

 

 

 

 

)

= +

возрастает

на интерва-

лах

1, −

 

 

 

 

и (1, +),

убывает на

интервале

 

, 0 ;

3

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ymax

=

 

y −

 

 

=

3

 

 

; график выпуклый вверх на интер-

3

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

валах (1, 0) и

 

1, 1 +

 

3 , выпуклый

 

вниз на интервале

 

3

 

1 + 3

3, +, x = 1 + 3

3 — точка перегиба.

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14.2. Функция общего вида. О.О.Ф: [3, +); y(3) = y(0) = 0, y(+) = +; возрастает на интервалах (3, −2) и (0, +), убывает на интервале (2, 0), ymax = y(2) = 2; график функции выпуклый вверх на интервале (3, 0) и выпуклый вниз на интервале (0, +).

14.3.Функция общего вида. О.О.Ф: (−∞, −1] '(0, +);

y(−∞) = 1 0, y(1) = 0, y(+0) = +, y(+) = 1 + 0; x = 0 — вертикальная асимптота, y = 1 — горизонтальная асимптота; убывает на интервалах (−∞, −1) и (0, +); график выпуклый

вверх на интервале (−∞, −1) и выпуклый вниз на интервале

(0, +).

14.4. Функция общего вида. О.О.Ф: (−∞, +); y(1) = y(0) = 0; y ≥ 0 при x ≥ −1, y < 0 при x < −1; y(−∞) = −∞, y(+) = +;

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y =

x +

 

 

 

 

 

наклонная асимптота;

возрастает на

интерва-

3

2

 

 

−∞, −

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

, 0 ;

лах

 

 

 

и

(0, +), убывает

на

интервале

 

3

3

 

 

 

 

2

 

 

1

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ymax

= y −

 

 

 

=

 

4, ymin = y(0)

=

0, M (0, 0) — угловая

3

3

точка; график выпуклый вверх на интервалах (1, 0) и (0, +), выпуклый вниз на интервале (−∞, −1).

156

Занятие 15. Исследование тригонометрические функций

Задание

Исследовать функцию и построить график.

1. y =

3. y =

sin x

2 + cos x .

x

2 + arcctg x.

2.

y = sin x + cos2 x.

4.

y = arcsin

2x

 

.

1 + x2

Решения

sin x

1. Исследование функции y = 2 + cos x .

I. Область определения — вся действительная ось

X = (−∞, +).

Функция периодическая с периодом T = 2π. Функция нечетная; основная область исследования −π ≤ x ≤ π.

Точки пересечения с осями: M1(−π, 0), M2(0, 0), M3(π, 0).

Интервалы знакопостоянства (совпадают со знаком функции sin x): y > 0 на интервале (0, π); y < 0 на интервале (−π, 0).

II. Поведение функции на границе основной области исследования:

y(−π) = 0, y(π) = 0,

Асимптот нет.

III. Исследование с помощью первой производной

y =

cos x(2 + cos x) + sin2 x

=

2 cos x + 1

 

 

.

(2 + cos x)2

(2 + cos x)2

157

Производная равна нулю (y = 0), если

 

 

 

 

 

 

2 cos x + 1 = 0, cos x =

1

,

 

 

 

2

 

1

 

 

2π

 

x = ± arccos

 

+ 2kπ,

x ±

 

 

 

 

+ 2kπ.

2

 

3

 

 

2π

В области −π ≤ x ≤ π получаем два решения при k = 0: x1 = 3

2π

и x = 3 . Определим знаки производной (при решении тригонометрических неравенств используем рис. 3. 28):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

+

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.28.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y > 0,

2 cos x + 1

> 0,

 

 

 

cos x > −

1

,

 

 

2π

< x <

2π

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

3

3

y < 0,

cos x < −

1

 

 

 

 

 

−π < x < −

2π

 

 

 

2π

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

< x < π.

 

2

 

 

 

3

 

 

3

 

 

Функция возрастает на интервале

 

2π

,

2π

 

и убывает на ин-

 

 

 

 

3

3

 

тервалах −π, −

2π

2π

, π ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

158

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

3

 

 

 

 

3

3

ymax = y

2π

 

2

 

ymin = y −

2π

2

3 =

2

1 =

3 ,

3 =

2

1

= 3 .

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

 

IV. Исследование с помощью второй производной

 

 

 

 

y = 2 sin x(2 + cos x)2 (2 cos x + 1)2(2 + cos x)(sin x) =

 

 

 

 

 

(2 + cos x)4

 

 

 

 

 

 

= 2 sin x(2 + cos x) + 2 sin x(2 cos x + 1)

=

 

 

 

 

 

 

 

(2 + cos x)3

 

 

 

 

 

 

 

2 sin x(cos x − 1) =

4 sin x sin2 x

 

 

 

 

 

=

 

2 .

 

 

 

 

 

 

 

(2 + cos x)3

 

(2 + cos x)3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−π

 

 

π

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

sin x

 

 

 

 

 

Рис. 3.29. График функции y = 2 + cos x

 

 

 

 

График функции выпуклый вверх (y < 0 sin x > 0) на интервале (0, π), выпуклый вниз (y > 0 sin x < 0) на интервале (−π, 0),

x = 0 — точка перегиба. График функции изображен на рис. 3.29.

159

2.Исследование функции y = sin x + cos2 x.

I. Область определения — вся действительная ось

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X = (−∞, +).

 

 

 

 

 

 

Функция периодическая с периодом T = 2π; основная область

исследования 0 ≤ x ≤ 2π.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Найдем нули функции (точки пересечения с осью 0x):

 

sin x + cos2 x = 0,

sin x + 1 sin2 x = 0,

 

 

sin2 x − sin x − 1 = 0,

 

 

1 ±

 

 

;

 

sin x =

1 +

 

> 1 — решений нет,

 

sin x =

5

5

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

sin x =

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ nπ.

 

5

,

x = (

1)n arcsin

5

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выделим нули на сегменте [0, 2π]:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

arcsin

 

1

 

x

= π + arcsin

5

x

= 2π

5

 

 

 

 

1

 

2

 

,

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

M (0, 1) — точка пересечения с осью 0y.

 

 

 

 

 

y

1

y = sin x

+ + +

0

π x1 x2 x

1 5

2

1

Рис. 3.30.

Определим интервалы знакопостоянства функции:

y > 0, sin x + cos2 x > 0, sin2 x − sin x − 1 < 0, 1 5 < sin x ≤ 1. 2

Решение последнего неравенства показано на рис. 3.30.

160

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]