- •Розділ 1. Теорія множин
- •1. Поняття множини
- •2. Найпростіші операції над множинами
- •3. Числові множини
- •4. Обмежені множини. Верхні та нижні грані множин
- •5. Поняття функції (відображення)
- •6. Еквівалентні множини. Потужність множин
- •7. Потужність континуума
- •Розділ 2. Послідовності. Функції однієї змінної
- •1. Числові послідовності
- •2. Границя послідовності
- •3. Застосування послідовностей в економіці
- •4. Поняття функції
- •5. Способи задання функції
- •6. Деякі властивості функцій
- •7. Функція, обернена до даної
- •8. Класифікація функцій
- •9. Основні методи побудови графіків функцій
- •10. Приклади застосування функцій в економіці
- •11. Границя функції
- •12. Нескінченно малі і нескінченно великі функції
- •13. Основні теореми про границі функцій
- •14. Обчислення границь функцій
- •15. Істотні границі Перша істотна границя
- •Друга істотна границя
- •16. Порівняння нескінченно малих
- •17. Неперервність функції в точці
- •18. Властивості функцій, неперервних в точці
- •19. Точки розриву і їхня класифікація
- •20. Властивості функцій, неперервних на відрізку
- •Розділ 3. Диференціальне числення функції однієї змінної
- •1. Задачі, що приводять до поняття похідної функції
- •2. Поняття похідної
- •3. Геометричний зміст похідної. Рівняння дотичної і нормалі до кривої
- •4. Диференційованість функції в точці
- •5. Похідні елементарних функцій
- •6. Основні правила диференціювання
- •7. Похідна складної функції
- •8. Логарифмічне диференціювання. Похідна степеневої, показникової, показниково-степеневої функцій
- •9. Похідна оберненої функції. Похідні обернених тригонометричних функцій
- •10. Таблиця похідних
- •11. Похідна неявно заданої функції
- •12. Похідна функції, заданої параметрично
- •13. Похідні вищих порядків
- •14. Наближені обчислення за допомогою похідної
- •15. Еластичність функції
- •Еластичності елементарних функцій:
- •16. Застосування еластичності в економічному аналізі Еластичність попиту відносно ціни
- •Еластичність і податкова політика
- •17. Основні теореми диференціального числення
- •18. Правило Лопіталя
- •19. Зростання і спадання функції на проміжку
- •20. Екстремуми функції
- •Необхідна умова екстремуму диференційованої функції.
- •Перша достатня умова екстремуму.
- •Друга достатня умова екстремуму.
- •Третя достатня умова екстремуму.
- •21. Найбільше і найменше значення функції на відрізку
- •22. Випуклість, увігнутість графіка функції. Перегин
- •Необхідна і достатня умова випуклості (увігнутості) графіка функції.
- •Необхідна умова точки перегину.
- •Достатні умови точки перегину.
- •23. Асимптоти графіка функції
- •24. Повне дослідження і побудова графіка функції
- •25. Застосування похідної в економіці Граничний аналіз в економіці.
- •Задачі на екстремум.
- •Розділ 4. Диференціальне числення функції багатьох змінних
- •1. Основні поняття
- •2. Границя і неперервність
- •3. Частинні похідні функції
- •4. Повний диференціал
- •5. Похідна функції за даним напрямком. Градієнт
- •6. Частинні похідні і диференціали вищих порядків
- •7. Локальний екстремум функції багатьох змінних
- •8. Неявно задані функції
- •9. Умовний екстремум
- •10. Найбільше і найменше значення функції в області
- •11. Метод найменших квадратів
- •12. Економічні задачі
20. Екстремуми функції
Нехай функція неперервна на деякому інтервалі, що містить у собі точку .
Означення 3.5. Точка називається точкою максимуму функції , якщо існує такий окіл точки , що для всіх значень з цього околу виконується нерівність (рис. 3.9, а). Точка називається точкою мінімуму функції , якщо існує такий окіл точки , що для всіх значень цього околу виконується нерівність (рис. 3.9, б).
Точки максимуму і мінімуму функції називають точками екстремуму. Значення функції в точці максимуму (мінімуму) називають максимумом (мінімумом) функції чи екстремумом функції.
Функція на даному проміжку може мати і декілька екстремумів, причому деякі з мінімумів функції можуть бути більше деяких її максимумів.
Рис. 3.9.
Рис. 3.10.
Необхідна умова екстремуму диференційованої функції.
Якщо диференційована функція має в точці екстремум, то або не існує.
Нехай, наприклад, функція має в точці максимум. Тоді при досить малому маємо , тобто , отже відношення при , і при . Переходячи до границі при , одержимо , . За умовою функція диференційована в точці , отже одержані нерівності сумісні тільки при .
Аналогічно доводиться теорема, якщо в точці функція має мінімум.
Геометричний зміст доведеної умови полягає в тому, якщо в точках екстремуму функція має похідну, тобто диференційована, то дотична до кривої в цих точках буде паралельна вісі Ох. Такий екстремум називатимемо гладким.
Відзначимо, що наведена необхідна умова екстремуму диференційованої функції не є достатньою, тобто зворотне ствердження невірне. Похідна в точці може обертатися в нуль, а функція в цій точці може не мати екстремуму.
Наприклад, для функції при , але в цій точці функція не має екстремуму (рис. 3.11).
Рис. 3.11.
Таким чином, функція може мати екстремум як у точках, де похідна існує і дорівнює нулю чи нескінченності, так і в точках, де похідна не існує.
Перша достатня умова екстремуму.
Якщо функція неперервна в точці і її околі, диференційована в околі точки , крім, може бути, самої точки , і її похідна при переході через точку змінює знак з плюса на мінус, то функція має максимум у точці , якщо ж похідна при переході через точку змінює знак з мінуса на плюс, то в точці функція має мінімум.
Нехай, наприклад, при переході через точку похідна змінює знак з плюса на мінус. Тоді за теоремою Лагранжа для будь-якої точки з околу точки , де лежить між і .
Якщо , то і .
Якщо , то і .
Таким чином, в околі точки виконується нерівність чи , а це значить, що в точці функція має максимум.
Аналогічно розглядається випадок зміни знака похідної з мінуса на плюс.
Неважко бачити, що точка максимуму відокремлює інтервал зростання функції ( ) від інтервалу її спадання ( ), точка мінімуму відокремлює інтервал спадання від інтервалу зростання. Таким чином, якщо функція досліджена на зростання й спадання, то точки екстремуму визначаються автоматично.
Приклад 3.19. Знайти екстремуми функції .
Розв’язання. Для цієї функції проміжки зростання й спадання знайдені в прикладі 3.18.
Рис. 3.12.
Оскільки похідна , обидва екстремуми гладкі. Виходячи з того, що , , зобразимо графік функції схематично на рис. 3.12.
Приклад 3.20. Знайти екстремуми функції .
Розв’язання. Дана функція визначена на всій числовій прямій.
Похідна функції після перетворення має вигляд . Похідна дорівнює нулю в точці і не існує в точці . Розіб'ємо область визначення одержаними точками на проміжки і дослідимо знак похідної на проміжках. Результат відобразимо на схемі (рис. 3.13).
Рис. 3.13.
Рис. 3.14.
У точці функція визначена, похідна дорівнює нулю і при переході через точку змінює знак з мінуса на плюс, отже, тут функція має гладкий мінімум: .
Графік функції зображено на рис.3.14.