Краткий ответ:
1) y = 1 3 x 3 − x 2 − 3 x + 9 y = \frac{1}{3}x^3 — x^2 — 3x + 9
Функция ни четная, ни нечетная:
f ( − x ) = 1 3 ( − x ) 3 − ( − x ) 2 − 3 ( − x ) + 9 = − 1 3 x 3 − x 2 + 3 x + 9 f(-x) = \frac{1}{3}(-x)^3 — (-x)^2 — 3(-x) + 9 = -\frac{1}{3}x^3 — x^2 + 3x + 9
Производная функции:
f ′ ( x ) = 1 3 ( x 3 ) ′ − ( x 2 ) ′ − ( 3 x − 9 ) ′ f'(x) = \frac{1}{3}(x^3)’ — (x^2)’ — (3x — 9)’ f ′ ( x ) = 1 3 ⋅ 3 x 2 − 2 x − 3 = x 2 − 2 x − 3 f'(x) = \frac{1}{3} \cdot 3x^2 — 2x — 3 = x^2 — 2x — 3
Промежуток возрастания:
x 2 − 2 x − 3 > 0 x^2 — 2x — 3 > 0 D = 2 2 + 4 ⋅ 3 = 4 + 12 = 16 D = 2^2 + 4 \cdot 3 = 4 + 12 = 16 x 1 = 2 − 4 2 = − 1 и x 2 = 2 + 4 2 = 3 x_1 = \frac{2 — 4}{2} = -1 \quad \text{и} \quad x_2 = \frac{2 + 4}{2} = 3 ( x + 1 ) ( x − 3 ) > 0 (x + 1)(x — 3) > 0 x < − 1 и x > 3 x < -1 \quad \text{и} \quad x > 3
Промежуток убывания:
− 1 < x < 3 -1 < x < 3
Стационарные точки:
x = − 1 — точка максимума; x = -1 \quad \text{— точка максимума;} x = 3 — точка минимума; x = 3 \quad \text{— точка минимума;}
Максимум и минимум функции:
y ( − 1 ) = 1 3 ( − 1 ) 3 − ( − 1 ) 2 − 3 ( − 1 ) + 9 = − 1 3 − 1 + 3 + 9 = 11 − 1 3 = 10 2 3 y(-1) = \frac{1}{3}(-1)^3 — (-1)^2 — 3(-1) + 9 = -\frac{1}{3} — 1 + 3 + 9 = 11 — \frac{1}{3} = 10 \frac{2}{3} y ( 3 ) = 1 3 ( 3 ) 3 − 3 2 − 3 ⋅ 3 + 9 = 9 − 9 − 9 + 9 = 0 y(3) = \frac{1}{3}(3)^3 — 3^2 — 3 \cdot 3 + 9 = 9 — 9 — 9 + 9 = 0
Координаты некоторых точек:
x − 3 6 y 0 27 \begin{array}{|c|c|c|} \hline x & -3 & 6 \\ \hline y & 0 & 27 \\ \hline \end{array}
График функции:
2) y = − x 4 + 6 x 2 − 9 y = -x^4 + 6x^2 — 9
Функция четная:
f ( − x ) = − ( − x ) 4 + 6 ( x 2 ) − 9 = − x 4 + 6 x 2 − 9 = f ( x ) f(-x) = -(-x)^4 + 6(x^2) — 9 = -x^4 + 6x^2 — 9 = f(x)
Производная функции:
f ′ ( x ) = − ( x 4 ) ′ + 6 ( x 2 ) ′ − ( 9 ) ′ f'(x) = -(x^4)’ + 6(x^2)’ — (9)’ f ′ ( x ) = − 4 x 3 + 6 ⋅ 2 x − 0 = 12 x − 4 x 3 f'(x) = -4x^3 + 6 \cdot 2x — 0 = 12x — 4x^3
Промежуток возрастания:
12 x − 4 x 3 > 0 12x — 4x^3 > 0 3 x − x 2 > 0 3x — x^2 > 0 x ( 3 − x 2 ) > 0 x(3 — x^2) > 0 x ( x 2 − 3 ) < 0 x(x^2 — 3) < 0 ( x + 3 ) ( x − 3 ) < 0 (x + \sqrt{3})(x — \sqrt{3}) < 0 x < − 3 и 0 ≤ x < 3 x < -\sqrt{3} \quad \text{и} \quad 0 \leq x < \sqrt{3}
Промежуток убывания:
− 3 < x < 0 и x > 3 -\sqrt{3} < x < 0 \quad \text{и} \quad x > \sqrt{3}
Стационарные точки:
x = ± 3 — точки максимума; x = \pm \sqrt{3} \quad \text{— точки максимума;} x = 0 — точка минимума; x = 0 \quad \text{— точка минимума;}
Максимум и минимум функции:
y ( ± 3 ) = − ( ± 3 ) 4 + 6 ⋅ ( ± 3 ) 2 − 9 = − 9 + 18 − 9 = 0 y(\pm \sqrt{3}) = -(\pm \sqrt{3})^4 + 6 \cdot (\pm \sqrt{3})^2 — 9 = -9 + 18 — 9 = 0 y ( 0 ) = − 0 4 + 6 ⋅ 0 2 − 9 = − 9 y(0) = -0^4 + 6 \cdot 0^2 — 9 = -9
Координаты некоторых точек:
x 1 3 y − 4 − 36 \begin{array}{|c|c|c|} \hline x & 1 & 3 \\ \hline y & -4 & -36 \\ \hline \end{array}
График функции:
Подробный ответ:
1) y = 1 3 x 3 − x 2 − 3 x + 9 y = \frac{1}{3}x^3 — x^2 — 3x + 9
1. Функция ни четная, ни нечетная:
Для того чтобы проверить, является ли функция четной или нечетной, нужно сравнить значения f ( x ) f(x) и f ( − x ) f(-x) .
Функция f ( x ) = 1 3 x 3 − x 2 − 3 x + 9 f(x) = \frac{1}{3}x^3 — x^2 — 3x + 9 . Теперь вычислим f ( − x ) f(-x) :
f ( − x ) = 1 3 ( − x ) 3 − ( − x ) 2 − 3 ( − x ) + 9 = − 1 3 x 3 − x 2 + 3 x + 9. f(-x) = \frac{1}{3}(-x)^3 — (-x)^2 — 3(-x) + 9 = -\frac{1}{3}x^3 — x^2 + 3x + 9.
Мы видим, что f ( − x ) ≠ f ( x ) f(-x) \neq f(x) и f ( − x ) ≠ − f ( x ) f(-x) \neq -f(x) , следовательно, функция не является ни четной, ни нечетной.
2. Производная функции:
Чтобы найти производную функции f ( x ) = 1 3 x 3 − x 2 − 3 x + 9 f(x) = \frac{1}{3}x^3 — x^2 — 3x + 9 , применяем стандартные правила дифференцирования:
f ′ ( x ) = 1 3 ⋅ 3 x 2 − 2 x − 3 = x 2 − 2 x − 3. f'(x) = \frac{1}{3} \cdot 3x^2 — 2x — 3 = x^2 — 2x — 3.
Таким образом, производная функции:
f ′ ( x ) = x 2 − 2 x − 3. f'(x) = x^2 — 2x — 3.
3. Промежуток возрастания:
Для того чтобы найти промежутки возрастания, необходимо решить неравенство f ′ ( x ) > 0 f'(x) > 0 , где f ′ ( x ) = x 2 − 2 x − 3 f'(x) = x^2 — 2x — 3 .
Решим неравенство:
x 2 − 2 x − 3 > 0. x^2 — 2x — 3 > 0.
Рассчитаем дискриминант для квадратного уравнения:
D = ( − 2 ) 2 − 4 ⋅ 1 ⋅ ( − 3 ) = 4 + 12 = 16. D = (-2)^2 — 4 \cdot 1 \cdot (-3) = 4 + 12 = 16.
Теперь найдём корни уравнения:
x 1 = − ( − 2 ) − 16 2 ⋅ 1 = 2 − 4 2 = − 1 , x 2 = − ( − 2 ) + 16 2 ⋅ 1 = 2 + 4 2 = 3. x_1 = \frac{-(-2) — \sqrt{16}}{2 \cdot 1} = \frac{2 — 4}{2} = -1, \quad x_2 = \frac{-(-2) + \sqrt{16}}{2 \cdot 1} = \frac{2 + 4}{2} = 3.
Таким образом, у нас есть корни x 1 = − 1 x_1 = -1 и x 2 = 3 x_2 = 3 . Далее разберём знак произведения ( x + 1 ) ( x − 3 ) > 0 (x + 1)(x — 3) > 0 на интервалах, определённых этими корнями.
Для x < − 1 x < -1 (например, x = − 2 x = -2 ): знак произведения ( − ) ⋅ ( − ) = + (-) \cdot (-) = + . Для − 1 < x < 3 -1 < x < 3 (например, x = 0 x = 0 ): знак произведения ( + ) ⋅ ( − ) = − (+) \cdot (-) = — . Для x > 3 x > 3 (например, x = 4 x = 4 ): знак произведения ( + ) ⋅ ( + ) = + (+) \cdot (+) = + . Таким образом, неравенство выполняется на интервалах ( − ∞ , − 1 ) (-\infty, -1) и ( 3 , ∞ ) (3, \infty) .
Ответ: промежуток возрастания — ( − ∞ , − 1 ) ∪ ( 3 , ∞ ) (-\infty, -1) \cup (3, \infty) .
4. Промежуток убывания:
Для нахождения промежутка убывания исследуем, где производная отрицательна, то есть где:
f ′ ( x ) < 0 для x ∈ ( − 1 , 3 ) . f'(x) < 0 \quad \text{для} \quad x \in (-1, 3).
Промежуток убывания: ( − 1 , 3 ) (-1, 3) .
5. Стационарные точки:
Стационарные точки находятся при f ′ ( x ) = 0 f'(x) = 0 .
Решим уравнение:
f ′ ( x ) = x 2 − 2 x − 3 = 0. f'(x) = x^2 — 2x — 3 = 0.
Для решения этого квадратного уравнения используем формулу для корней:
x = − ( − 2 ) ± ( − 2 ) 2 − 4 ⋅ 1 ⋅ ( − 3 ) 2 ⋅ 1 = 2 ± 4 + 12 2 = 2 ± 16 2 = 2 ± 4 2 . x = \frac{-(-2) \pm \sqrt{(-2)^2 — 4 \cdot 1 \cdot (-3)}}{2 \cdot 1} = \frac{2 \pm \sqrt{4 + 12}}{2} = \frac{2 \pm \sqrt{16}}{2} = \frac{2 \pm 4}{2}.
Таким образом, x 1 = − 1 x_1 = -1 и x 2 = 3 x_2 = 3 .
Это стационарные точки.
В точке x = − 1 x = -1 будет максимум, поскольку на интервале ( − ∞ , − 1 ) (-\infty, -1) функция возрастает, а на интервале ( − 1 , 3 ) (-1, 3) убывает. В точке x = 3 x = 3 будет минимум, так как на интервале ( 3 , ∞ ) (3, \infty) функция снова возрастает. 6. Максимум и минимум функции:
Найдем значения функции в стационарных точках.
Для x = − 1 x = -1 :
y ( − 1 ) = 1 3 ( − 1 ) 3 − ( − 1 ) 2 − 3 ( − 1 ) + 9 = − 1 3 − 1 + 3 + 9 = 11 − 1 3 = 10 2 3 . y(-1) = \frac{1}{3}(-1)^3 — (-1)^2 — 3(-1) + 9 = -\frac{1}{3} — 1 + 3 + 9 = 11 — \frac{1}{3} = 10 \frac{2}{3}.
Для x = 3 x = 3 :
y ( 3 ) = 1 3 ( 3 ) 3 − 3 2 − 3 ⋅ 3 + 9 = 9 − 9 − 9 + 9 = 0. y(3) = \frac{1}{3}(3)^3 — 3^2 — 3 \cdot 3 + 9 = 9 — 9 — 9 + 9 = 0.
Ответ:
Максимум функции: x = − 1 x = -1 , y ( − 1 ) = 10 2 3 y(-1) = 10 \frac{2}{3} . Минимум функции: x = 3 x = 3 , y ( 3 ) = 0 y(3) = 0 . 7. Координаты некоторых точек:
Найдем значения функции для x = − 3 x = -3 и x = 6 x = 6 .
Для x = − 3 x = -3 :
y ( − 3 ) = 1 3 ( − 3 ) 3 − ( − 3 ) 2 − 3 ( − 3 ) + 9 = − 27 3 − 9 + 9 + 9 = − 9 − 9 + 9 + 9 = 0. y(-3) = \frac{1}{3}(-3)^3 — (-3)^2 — 3(-3) + 9 = -\frac{27}{3} — 9 + 9 + 9 = -9 — 9 + 9 + 9 = 0.
Для x = 6 x = 6 :
y ( 6 ) = 1 3 ( 6 ) 3 − 6 2 − 3 ⋅ 6 + 9 = 216 3 − 36 − 18 + 9 = 72 − 36 − 18 + 9 = 27. y(6) = \frac{1}{3}(6)^3 — 6^2 — 3 \cdot 6 + 9 = \frac{216}{3} — 36 — 18 + 9 = 72 — 36 — 18 + 9 = 27.
Ответ: координаты точек ( − 3 , 0 ) (-3, 0) и ( 6 , 27 ) (6, 27) .
8. График функции:
2) y = − x 4 + 6 x 2 − 9 y = -x^4 + 6x^2 — 9
1. Функция четная:
Для проверки четности функции, нам нужно проверить, равен ли f ( − x ) f(-x) значению f ( x ) f(x) .
Функция f ( x ) = − x 4 + 6 x 2 − 9 f(x) = -x^4 + 6x^2 — 9 . Вычислим f ( − x ) f(-x) :
f ( − x ) = − ( − x ) 4 + 6 ( − x ) 2 − 9 = − x 4 + 6 x 2 − 9 = f ( x ) . f(-x) = -(-x)^4 + 6(-x)^2 — 9 = -x^4 + 6x^2 — 9 = f(x).
Так как f ( − x ) = f ( x ) f(-x) = f(x) , функция четная.
2. Производная функции:
Найдем производную функции f ( x ) = − x 4 + 6 x 2 − 9 f(x) = -x^4 + 6x^2 — 9 .
f ′ ( x ) = − ( x 4 ) ′ + 6 ( x 2 ) ′ − ( 9 ) ′ = − 4 x 3 + 12 x . f'(x) = -(x^4)’ + 6(x^2)’ — (9)’ = -4x^3 + 12x.
Производная функции:
f ′ ( x ) = − 4 x 3 + 12 x . f'(x) = -4x^3 + 12x.
3. Промежуток возрастания:
Для нахождения промежутков возрастания решаем неравенство f ′ ( x ) > 0 f'(x) > 0 .
− 4 x 3 + 12 x > 0 , -4x^3 + 12x > 0, − 4 x ( x 2 − 3 ) > 0 , -4x(x^2 — 3) > 0, x ( x 2 − 3 ) < 0. x(x^2 — 3) < 0.
Решаем неравенство методом интервалов, используя корни x = 0 x = 0 и x = ± 3 x = \pm \sqrt{3} . Исследуем знаки произведения на интервалах:
Для x < − 3 x < -\sqrt{3} (например, x = − 2 x = -2 ) знак произведения ( − ) ⋅ ( + ) = − (-) \cdot (+) = — . Для − 3 < x < 0 -\sqrt{3} < x < 0 (например, x = − 1 x = -1 ) знак произведения ( + ) ⋅ ( + ) = + (+) \cdot (+) = + . Для 0 < x < 3 0 < x < \sqrt{3} (например, x = 1 x = 1 ) знак произведения ( + ) ⋅ ( − ) = − (+) \cdot (-) = — . Для x > 3 x > \sqrt{3} (например, x = 2 x = 2 ) знак произведения ( + ) ⋅ ( + ) = + (+) \cdot (+) = + . Ответ: промежуток возрастания — ( − 3 , 0 ) ∪ ( 3 , ∞ ) (-\sqrt{3}, 0) \cup (\sqrt{3}, \infty) .
4. Промежуток убывания:
Для нахождения промежутка убывания исследуем, где производная отрицательна:
− 3 < x < 0 и x > 3 . -\sqrt{3} < x < 0 \quad \text{и} \quad x > \sqrt{3}.
5. Стационарные точки:
Для нахождения стационарных точек решим уравнение f ′ ( x ) = 0 f'(x) = 0 :
− 4 x 3 + 12 x = 0 , -4x^3 + 12x = 0, − 4 x ( x 2 − 3 ) = 0. -4x(x^2 — 3) = 0.
Корни уравнения: x = 0 x = 0 , x = ± 3 x = \pm \sqrt{3} .
Ответ: стационарные точки — x = 0 , ± 3 x = 0, \pm \sqrt{3} .
6. Максимум и минимум функции:
Для x = 0 x = 0 и x = ± 3 x = \pm \sqrt{3} применяем второй производный тест:
Для x = 0 x = 0 : f ′ ′ ( x ) = − 12 x 2 + 12 f»(x) = -12x^2 + 12 , f ′ ′ ( 0 ) = 12 > 0 f»(0) = 12 > 0 , значит x = 0 x = 0 — минимум. Для x = ± 3 x = \pm \sqrt{3} : f ′ ′ ( ± 3 ) = − 12 ( 3 ) 2 + 12 = − 36 + 12 = − 24 < 0 f»(\pm \sqrt{3}) = -12(\sqrt{3})^2 + 12 = -36 + 12 = -24 < 0 , значит x = ± 3 x = \pm \sqrt{3} — максимумы. Ответ: максимум в точках x = ± 3 x = \pm \sqrt{3} , минимум в точке x = 0 x = 0 .
7. Координаты некоторых точек:
Найдем значения функции для x = 1 x = 1 и x = 3 x = 3 .
Для x = 1 x = 1 :
y ( 1 ) = − ( 1 ) 4 + 6 ( 1 ) 2 − 9 = − 1 + 6 − 9 = − 4. y(1) = -(1)^4 + 6(1)^2 — 9 = -1 + 6 — 9 = -4.
Для x = 3 x = 3 :
y ( 3 ) = − ( 3 ) 4 + 6 ( 3 ) 2 − 9 = − 81 + 54 − 9 = − 36. y(3) = -(3)^4 + 6(3)^2 — 9 = -81 + 54 — 9 = -36.
Ответ: координаты точек ( 1 , − 4 ) (1, -4) и ( 3 , − 36 ) (3, -36) .
8. График функции:
Оставь свой отзыв 💬
Комментариев пока нет, будьте первым!