Исследование функции на выпуклость и точки перегиба.
Определение. Кривая называется выпуклой вверх в промежутке (а;в), если она лежит ниже касательной в любой точке этого интервала.
Определение. Кривая называется выпуклой вниз в промежутке (а;в), если она лежит выше касательной в любой точке этого интервала.
у у
а в х а в х
(выпуклая вниз) (выпуклая вверх)
Признак выпуклости функции.
Если вторая производная данной функции в некотором промежутке положительна, т.е. f′′(x)>0, то функция в этом промежутке выпукла вниз.
Если вторая производная данной функции в некотором промежутке отрицательна, т.е. f′′(x)<0, то функция в этом промежутке выпукла вверх.
Определение. Точки, в которых выпуклость меняет направление, называются точками перегиба.
Признак точки перегиба функции.
Если при переходе через стационарную точку х0 вторая производная f′′(x) данной функции меняет знак, то функция в этой точке х0 имеет точку перегиба.
Алгоритм нахождения промежутков выпуклости и точек перегиба. | Образец решения. |
1.Найти Д(f). 2. Найти f ′(x). 3. Найти f ′′(x). 4. Найти стационарные точки. 5. Расположить Д(f) и эти точки на координатной прямой. 6. Определить знаки второй производной в каждом из интервалов. 7. Применить признаки. 8. Найти ут.п. 9. Записать ответ. | у = х3 – 3х2 1. Д(у)= R,т.к. многочлен. 2. f ′(x)=3х2-6х. 3. f ′′(x)= 6х-6. 4. . f ′′(x)= 0: f ′′(x)не существует: 6х-6=0, нет таких х. 6х=6, х=1. 5. f ′ ′(x) - + 1 6. f ′′(0)=6۰0 -6 = -6 - f ′′(2) =6۰2-6 = 6 + 7. На (-∞;1) выпукла вверх, т.к. f′′(x)>0 На (1;+ ∞) выпукла вниз,т.к.f′′(x)<0 хm.п =1, т. к. f′′(x)меняет знак. 8. уm.п.=1 3 – 3۰12 = -2. 9. Ответ. (1;-2)-точка перегиба. (-∞;1) выпукла вверх (1;+ ∞) выпукла вниз |
Закрепи свои знания, выполнив следующие задания:
Пример1: Найти стационарные точки:
На занятии | На дом |
у = х4 – 4х3 – 8х2 + 1 | у = х/3 + 12/х |
Пример 2: Найти интервалы монотонности:
На занятии | На дом |
1.у = х2 – 8х + 12; 2. у = х3 +5 | 1.у = х2 – 6х + 5; 2. у = - 2 х3 |
Пример 3: Исследовать на экстремум функции:
На занятии | На дом |
у = х3 – х4 | у = 2х3 - 9х2 +12х |
Пример 4: Исследовать на выпуклость (вогнутость )функции:
На занятии | На дом |
у = – х2 - 1 | у = х2 +3х - 1 |
Пример5: Найти точки перегиба функции:
На занятии | На дом |
у = х3 + 3х2 | у = х4 +3х2 |