Алгоритм нахождения промежутков возрастания и убывания функции
1. Найти область определения функции 2.Найти производную функции 3. Приравнять производную к нулю и найти критические точки функции 4. Отметить критические точки на области определения 5. Вычислить знак производной в каждом из полученных интервалов 6. Выяснить поведение функции в каждом интервале.
Пример: Найдите промежутки возрастания и убывания функции f (x) = и число нулей данной функции на промежутке [0; 10]. Решение: 1. D(f) = R 2. f '(x) = D(f ') = D(f) = R 3. Найдём критические точки функции, решив уравнение f '(x) = 0. x (x – 10) = 0 критические точки функции x = 0 и x = 10. 4. Определим знак производной. f '(x) + – +
f (x) 0 10 x в промежутках (-∞; 0) и (10; +∞) производная функции положительна и в точках x = 0 и x = 10 функция f (x) непрерывна, следовательно, данная функция возрастает на промежутках: (-∞; 0]; [10; +∞). В промежутке (0; 10) производная отрицательная и в точках x = 0 и x = 10 функция f (x) непрерывна, следовательно, данная функция убывает на промежутке [0; 10]. Определим знак значений функции на концах отрезка. f (0) = 3, f (0) > 0 f (10) = , f (10) < 0. Так как на отрезке [0; 10] функция убывает и знак значений функции изменяется, то на этом отрезке один нуль функции. Ответ: функция f(x) возрастает на промежутках: (-∞; 0]; [10; +∞); функция f(x) убывает на промежутке [0; 10]; на промежутке [0; 10] функция имеет один нуль функции. 2. Точки экстремума функции: точки максимума и точки минимума. Необходимое и достаточное условия существования экстремума функции. Правило исследования функции на экстремум.
Определение 1: Точки, в которых производная равна нулю, называются критическими или стационарными. Определение 2. Точка называется точкой минимума (максимума) функции , если значение функции в этой точке меньше (больше) ближайших значений функии. Следует иметь в виду, что максимум и минимум в данном случае являются локальными. На рис. 1. изображены локальные максимумы и минимумы.
Теорема 1. (необходимый признак существования экстремума функции). Если дифференцируемая в точке функция имеет в этой точке максимум или минимум, то ее производная при обращается в нуль, . Теорема 2. (достаточный признак существования экстремума функции). Если непрерывная функция имеет производную во всех точках некоторого интервала, содержащего критическую точку (за исключением может быть самой этой точки), и если производная при переходе аргумента слева направо через критическую точку меняет знак с плюса на минус, то функция в этой точке имеет максимум, а при переходе знака с минуса на плюс – минимум.
|