Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ПланыПЗ_Математ_036401.pdf
Скачиваний:
28
Добавлен:
26.02.2016
Размер:
941.81 Кб
Скачать

5.1.8. lim 1 cos x .

x0 x2

5.1.10. lim ex ex .

x0 x2

5.1.12. lim e7 x ex . x0 sin 2x

5.1.9.

lim

ex 1

.

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

x0

 

 

 

 

 

 

 

5.1.11.

lim

ex cos x

.

 

 

x + sin x

 

 

x0

 

 

 

5.1.13.

lim

 

 

1 + x3

 

 

.

 

 

 

 

1)

 

x→−1 sin (x +

 

5.2. Исследование функций на экстремумы и интервалы монотонности

5.2.1. Типовые примеры

Пример 5.2.1. Найти интервалы монотонности и экстремумы функции

y =

4x 6

.

 

 

(x 1)2

Решение.

1.Область определения: Dy = (−∞,1) (1, ).

2.Вычислим производную

 

y

 

4(x 1)2 (4x 6) 2(x 1)

 

4(2 x)

 

 

 

=

 

 

(x 1)4

= (x 1)3

 

 

 

 

 

 

 

 

и найдем критические точки:

 

 

 

 

 

 

 

 

y′ = 0 4(2 x) = 0 x = 2 – критическая точка.

 

3. Исследуем функцию.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТАБЛИЦА 5.2.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

(−∞,1)

 

 

 

1

 

(1, 2)

 

2

(2, )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

0

f (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x)

 

 

 

 

 

точка разрыва

 

 

 

 

max

 

 

 

 

 

 

 

 

На

интервалах (−∞

,1),

(2, ) функция убывает, на интервале (1,2) функ-

ция возрастает. Точка x = 2 – точка максимума функции.

 

 

4. max f (x) = f (2) = 2 .

 

 

 

 

 

 

 

55

Пример 5.2.2. Найти

наибольшее и наименьшее значения функции

y = x5 5x4 + 5x3 + 3 на отрезке [1, 2] .

Решение.

 

1.

y′ = 5x4 20x3 +15x2 = 5x2 (x2 4x + 3) . Найдем критические точки.

 

y′ = 0 5x2 (x2 4x + 3) = 0 x1 = 0, x2 =1, x3 = 3.

Точку x3 =3 не рассматриваем, так как 3 [1, 2].

2.

Находим: f (0) = 3,

f (1) = 4, f (1) = −8, f (2) = −5 .

3.

Сравнивая полученные значения функции, делаем вывод:

наибольшее значение M = 4 = f (1) ,

наименьшее значение m = −8 = f (1) .

Пример 5.2.3. Найти интервалы выпуклости, вогнутости и точки переги-

ба графика функции y = x4 6x2 + 5.

Решение

1. Dy = (−∞, ) .

2. y′ = 4x3 12x, y′′ =12x2 12

y′′ = 0 12 (x2 1) = 0 x1 = −1, x2 =1 –

критические на перегиб точки. 3. Заполним таблицу.

 

 

 

 

 

 

 

 

ТАБЛИЦА 5.2.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

(−∞, 1)

 

–1

 

(–1, 1)

1

 

 

 

 

(1, )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

′′

 

+

 

0

 

0

 

 

 

 

+

f (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x)

 

вогнут.

 

т. перег.

 

выпукл.

т. перег.

 

 

 

вогнут.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

График вогнутый на (−∞, 1) , (1, ) .

 

 

 

 

 

 

График выпуклый на (–1, 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

4.

f (1) = 0, f (1) = 0,

M1(1,0), M2 (1,0) – точки перегиба.

 

 

 

 

Пример 5.2.4. Провести общее исследование функции y =

x2

 

 

.

x

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

56

 

 

 

 

 

 

Решение

1. Dy = (−∞,1) (1, ) , x =1 – точка бесконечного разрыва функции, так

как

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim

 

x

2

 

 

= ∞,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x =1 – уравнение вертикальной асимптоты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.

y = k x + b ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k = lim

 

f (x)

= lim

 

x

 

=1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→ ∞

 

x

 

 

 

x→ ∞ x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( f (x) = k x)= lim

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

b = lim

 

 

 

 

x

= lim

 

 

 

 

=1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→ ∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→ ∞

x 1

 

 

 

x→ ∞ x 1

 

 

 

y = x +1 – уравнение наклонной асимптоты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

f (x) =

 

(x)2

 

= −

x2

 

≠ ± f (x) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

1

x +1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Функция свойствами четности, нечетности не обладает, не периодичная.

4. f (x) = 0

 

 

x2

= 0 x = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТАБЛИЦА 5.2.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

(−∞, 0)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(0,1)

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

(1, )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x (x 1) x2

 

 

x2 2x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. f (x) =

 

 

(x 1)2

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x 1)2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

x

2

2x

= 0 x1 = 0,

x2 = 2 – критические точки.

 

(x) = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТАБЛИЦА 5.2.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

(−∞, 0)

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

(0,1)

 

 

 

 

1

 

 

 

(1,2)

 

 

 

2

 

(2, )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

+

f (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

max

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

разр.

 

 

 

 

 

 

 

min

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

max

f (x) = f

(0) = 0 ,

 

min f (x) =

f (2) = 4 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

57

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

 

′′

 

 

(2x 2) (x 1)2 (x2 2x) 2 (x 1)

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f (x) =

 

 

(x 1)4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

2 (x 1) ((x 1) (x 1) (x2 2x))

=

2 (x2

2x +1 x2

+ 2x)

=

 

2

 

,

′′

 

 

(x

1)4

 

 

(x

1)3

 

 

(x

1)3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

 

 

точек перегиба нет,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x) 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТАБЛИЦА 5.2.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1, )

 

 

 

 

x

 

 

(−∞,1)

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

′′

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

 

 

 

 

(x)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вогнутый

 

 

 

f (x)

 

выпуклый

 

 

разрыв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7. Построим

график функции (Рис

. 5.2.1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

4

0

1

2

x

 

 

РИС. 5.2.1

5.2.2. Контрольные вопросы

1)Дайте определения возрастающей и убывающей на интервале функций, постройте их графики.

2)Сформулируйте достаточные признаки возрастания и убывания функции.

3)Дайте определения точек максимума и минимума функции.

4)Сформулируйте необходимое условие экстремума. Будет ли необходимое условие достаточным?

5)Какая точка называется критической?

58