Краткий ответ:
Задача 1: y = − x 4 + 8 x 2 − 16 y = -x^4 + 8x^2 — 16
а) Область определения: D ( x ) = ( − ∞ ; + ∞ ) D(x) = (-\infty; +\infty)
б) Производная функции: y ′ ( x ) = − ( x 4 ) ′ + 8 ⋅ ( x 2 ) ′ − ( 16 ) ′ y'(x) = -(x^4)’ + 8 \cdot (x^2)’ — (16)’ y ′ ( x ) = − 4 x 3 + 8 ⋅ 2 x − 0 = − 4 x 3 + 16 x y'(x) = -4x^3 + 8 \cdot 2x — 0 = -4x^3 + 16x
в) Стационарные точки: 16 x − 4 x 3 = 0 16x — 4x^3 = 0 4 x ( 4 − x 2 ) = 0 4x(4 — x^2) = 0 ( 2 + x ) ⋅ 4 x ⋅ ( 2 − x ) = 0 (2 + x) \cdot 4x \cdot (2 — x) = 0 x 1 = − 2 , x 2 = 0 , x 3 = 2 x_1 = -2, \, x_2 = 0, \, x_3 = 2
г) Значения функции: f ( ± 2 ) = − ( ± 2 ) 4 + 8 ⋅ ( ± 2 ) 2 − 16 = − 16 + 32 − 16 = 0 f(\pm 2) = -(\pm 2)^4 + 8 \cdot (\pm 2)^2 — 16 = -16 + 32 — 16 = 0 f ( 0 ) = − 0 4 + 8 ⋅ 0 2 − 16 = − 16 f(0) = -0^4 + 8 \cdot 0^2 — 16 = -16
д) Промежутки монотонности:
Возрастает на ( − ∞ ; − 2 ) ∪ ( 0 ; 2 ) (-\infty; -2) \cup (0; 2) Убывает на ( − 2 ; 0 ) ∪ ( 2 ; + ∞ ) (-2; 0) \cup (2; +\infty) x = 0 x = 0 — точка минимумаx = ± 2 x = \pm 2 — точки максимумае) Таблица свойств функции:
x x x < − 2 x < -2 − 2 -2 − 2 < x < 0 -2 < x < 0 0 0 0 < x < 2 0 < x < 2 2 2 x > 2 x > 2 f ′ ( x ) f'(x) + + 0 0 − — 0 0 + + 0 0 − — f ( x ) f(x) ↗ \nearrow 0 0 ↘ \searrow − 16 -16 ↗ \nearrow 0 0 ↘ \searrow
Задача 2: y = x 4 − 2 x 2 + 2 y = x^4 — 2x^2 + 2
а) Область определения: D ( x ) = ( − ∞ ; + ∞ ) D(x) = (-\infty; +\infty)
б) Производная функции: y ′ ( x ) = ( x 4 ) ′ − 2 ⋅ ( x 2 ) ′ + ( 2 ) ′ y'(x) = (x^4)’ — 2 \cdot (x^2)’ + (2)’ y ′ ( x ) = 4 x 3 − 2 ⋅ 2 x + 0 = 4 x 3 − 4 x y'(x) = 4x^3 — 2 \cdot 2x + 0 = 4x^3 — 4x
в) Стационарные точки: 4 x ( x 2 − 1 ) = 0 4x(x^2 — 1) = 0 ( x + 1 ) ⋅ 4 x ⋅ ( x − 1 ) = 0 (x + 1) \cdot 4x \cdot (x — 1) = 0 x 1 = − 1 , x 2 = 0 , x 3 = 1 x_1 = -1, \, x_2 = 0, \, x_3 = 1
г) Значения функции: f ( ± 1 ) = ( ± 1 ) 4 − 2 ⋅ ( ± 1 ) 2 + 2 = 1 − 2 + 2 = 1 f(\pm 1) = (\pm 1)^4 — 2 \cdot (\pm 1)^2 + 2 = 1 — 2 + 2 = 1 f ( 0 ) = 0 4 − 2 ⋅ 0 2 + 2 = 2 f(0) = 0^4 — 2 \cdot 0^2 + 2 = 2
д) Промежутки монотонности:
Возрастает на ( − 1 ; 0 ) ∪ ( 1 ; + ∞ ) (-1; 0) \cup (1; +\infty) Убывает на ( − ∞ ; − 1 ) ∪ ( 0 ; 1 ) (-\infty; -1) \cup (0; 1) x = ± 1 x = \pm 1 — точки минимумаx = 0 x = 0 — точка максимумае) Таблица свойств функции:
x x x < − 1 x < -1 − 1 -1 − 1 < x < 0 -1 < x < 0 0 0 0 < x < 1 0 < x < 1 1 1 x > 1 x > 1 f ′ ( x ) f'(x) − — 0 0 + + 0 0 − — 0 0 + + f ( x ) f(x) ↘ \searrow 1 1 ↗ \nearrow 2 2 ↘ \searrow 1 1 ↗ \nearrow
Задача 3: y = 1 4 x 4 − 1 24 x 6 y = \frac{1}{4}x^4 — \frac{1}{24}x^6
а) Область определения: D ( x ) = ( − ∞ ; + ∞ ) D(x) = (-\infty; +\infty)
б) Производная функции: y ′ ( x ) = 1 4 ⋅ ( x 4 ) ′ − 1 24 ⋅ ( x 6 ) ′ y'(x) = \frac{1}{4} \cdot (x^4)’ — \frac{1}{24} \cdot (x^6)’ y ′ ( x ) = 1 4 ⋅ 4 x 3 − 1 24 ⋅ 6 x 5 = x 3 − 1 4 x 5 y'(x) = \frac{1}{4} \cdot 4x^3 — \frac{1}{24} \cdot 6x^5 = x^3 — \frac{1}{4}x^5
в) Стационарные точки: x 3 − 1 4 x 5 = 0 x^3 — \frac{1}{4}x^5 = 0 x 3 ( 1 − 0.25 x 2 ) = 0 x^3(1 — 0.25x^2) = 0 ( 1 + 0.5 x ) ⋅ x ⋅ ( 1 − 0.5 x ) = 0 (1 + 0.5x) \cdot x \cdot (1 — 0.5x) = 0 x 1 = − 2 , x 2 = 0 , x 3 = 2 x_1 = -2, \, x_2 = 0, \, x_3 = 2
г) Значения функции: f ( ± 2 ) = 1 4 ( ± 2 ) 4 − 1 24 ( ± 2 ) 6 = 16 4 − 64 24 = 4 − 8 3 = 12 3 − 8 3 = 4 3 = 1 1 3 f(\pm 2) = \frac{1}{4}(\pm 2)^4 — \frac{1}{24}(\pm 2)^6 = \frac{16}{4} — \frac{64}{24} = 4 — \frac{8}{3} = \frac{12}{3} — \frac{8}{3} = \frac{4}{3} = 1 \frac{1}{3} f ( 0 ) = 1 4 ⋅ 0 4 − 1 24 ⋅ 0 6 = 0 f(0) = \frac{1}{4} \cdot 0^4 — \frac{1}{24} \cdot 0^6 = 0
д) Промежутки монотонности:
Возрастает на ( − ∞ ; − 2 ) ∪ ( 0 ; 2 ) (-\infty; -2) \cup (0; 2) Убывает на ( − 2 ; 0 ) ∪ ( 2 ; + ∞ ) (-2; 0) \cup (2; +\infty) x = 0 x = 0 — точка минимумаx = ± 2 x = \pm 2 — точки максимумае) Таблица свойств функции:
x x x < − 2 x < -2 − 2 -2 − 2 < x < 0 -2 < x < 0 0 0 0 < x < 2 0 < x < 2 2 2 x > 2 x > 2 f ′ ( x ) f'(x) + + 0 0 − — 0 0 + + 0 0 − — f ( x ) f(x) ↗ \nearrow 1 1 3 1 \frac{1}{3} ↘ \searrow 0 0 ↗ \nearrow 1 1 3 1 \frac{1}{3} ↘ \searrow
Задача 4: y = 6 x 4 − 4 x 6 y = 6x^4 — 4x^6
а) Область определения: D ( x ) = ( − ∞ ; + ∞ ) D(x) = (-\infty; +\infty)
б) Производная функции: y ′ ( x ) = 6 ⋅ ( x 4 ) ′ − 4 ⋅ ( x 6 ) ′ y'(x) = 6 \cdot (x^4)’ — 4 \cdot (x^6)’ y ′ ( x ) = 6 ⋅ 4 x 3 − 4 ⋅ 6 x 5 = 24 x 3 − 24 x 5 y'(x) = 6 \cdot 4x^3 — 4 \cdot 6x^5 = 24x^3 — 24x^5
в) Стационарные точки: 24 x 3 − 24 x 5 = 0 24x^3 — 24x^5 = 0 24 x 3 ( 1 − x 2 ) = 0 24x^3(1 — x^2) = 0 ( 1 + x ) ⋅ x ⋅ ( 1 − x ) = 0 (1 + x) \cdot x \cdot (1 — x) = 0 x 1 = − 1 , x 2 = 0 , x 3 = 1 x_1 = -1, \, x_2 = 0, \, x_3 = 1
г) Значения функции: f ( ± 1 ) = 6 ⋅ ( ± 1 ) 4 − 4 ⋅ ( ± 1 ) 6 = 6 − 4 = 2 f(\pm 1) = 6 \cdot (\pm 1)^4 — 4 \cdot (\pm 1)^6 = 6 — 4 = 2 f ( 0 ) = 6 ⋅ 0 4 − 4 ⋅ 0 6 = 0 f(0) = 6 \cdot 0^4 — 4 \cdot 0^6 = 0
д) Промежутки монотонности:
Возрастает на ( − ∞ ; − 1 ) ∪ ( 0 ; 1 ) (-\infty; -1) \cup (0; 1) Убывает на ( − 1 ; 0 ) ∪ ( 1 ; + ∞ ) (-1; 0) \cup (1; +\infty) x = 0 x = 0 — точка минимумаx = ± 1 x = \pm 1 — точки максимумае) Таблица свойств функции:
x x x ≤ − 1 x \leq -1 − 1 -1 − 1 < x < 0 -1 < x < 0 0 0 0 < x < 1 0 < x < 1 1 1 x > 1 x > 1 f ′ ( x ) f'(x) + + 0 0 − — 0 0 + + 0 0 − — f ( x ) f(x) ↗ \nearrow 2 2 ↘ \searrow 0 0 ↗ \nearrow 2 2 ↘ \searrow
Подробный ответ:
Задача 1: y = − x 4 + 8 x 2 − 16 y = -x^4 + 8x^2 — 16
а) Область определения:
Это полиномиальная функция, и полиномиальные функции определены на всей числовой прямой. То есть она существует для всех значений x x .
Ответ:
D ( x ) = ( − ∞ ; + ∞ ) D(x) = (-\infty; +\infty)
б) Производная функции:
Для нахождения производной функции y = − x 4 + 8 x 2 − 16 y = -x^4 + 8x^2 — 16 , используем стандартные правила дифференцирования:
Производная ( x 4 ) ′ = 4 x 3 (x^4)’ = 4x^3 , Производная ( x 2 ) ′ = 2 x (x^2)’ = 2x , Производная от константы ( c ) ′ = 0 (c)’ = 0 . Итак, производная функции y = − x 4 + 8 x 2 − 16 y = -x^4 + 8x^2 — 16 будет:
y ′ ( x ) = − ( x 4 ) ′ + 8 ⋅ ( x 2 ) ′ − ( 16 ) ′ y'(x) = -(x^4)’ + 8 \cdot (x^2)’ — (16)’ y ′ ( x ) = − 4 x 3 + 8 ⋅ 2 x − 0 = − 4 x 3 + 16 x y'(x) = -4x^3 + 8 \cdot 2x — 0 = -4x^3 + 16x
Ответ:
y ′ ( x ) = − 4 x 3 + 16 x y'(x) = -4x^3 + 16x
в) Стационарные точки:
Стационарные точки находятся, когда производная функции равна нулю. То есть нужно решить уравнение:
y ′ ( x ) = − 4 x 3 + 16 x = 0 y'(x) = -4x^3 + 16x = 0
Вынесем общий множитель:
− 4 x ( x 2 − 4 ) = 0 -4x(x^2 — 4) = 0
Решим это уравнение. Первое условие x = 0 x = 0 и второе x 2 − 4 = 0 x^2 — 4 = 0 , что дает x = ± 2 x = \pm 2 .
Ответ: Стационарные точки: x 1 = − 2 , x 2 = 0 , x 3 = 2 x_1 = -2, x_2 = 0, x_3 = 2 .
г) Значения функции:
Теперь найдем значения функции в найденных стационарных точках.
Для x = − 2 x = -2 :
f ( − 2 ) = − ( − 2 ) 4 + 8 ⋅ ( − 2 ) 2 − 16 = − 16 + 32 − 16 = 0 f(-2) = -(-2)^4 + 8 \cdot (-2)^2 — 16 = -16 + 32 — 16 = 0
Для x = 0 x = 0 :
f ( 0 ) = − ( 0 ) 4 + 8 ⋅ ( 0 ) 2 − 16 = − 16 f(0) = -(0)^4 + 8 \cdot (0)^2 — 16 = -16
Для x = 2 x = 2 :
f ( 2 ) = − ( 2 ) 4 + 8 ⋅ ( 2 ) 2 − 16 = − 16 + 32 − 16 = 0 f(2) = -(2)^4 + 8 \cdot (2)^2 — 16 = -16 + 32 — 16 = 0
Ответ: Значения функции:
f ( − 2 ) = 0 f(-2) = 0 f ( 0 ) = − 16 f(0) = -16 f ( 2 ) = 0 f(2) = 0 д) Промежутки монотонности:
Для определения промежутков монотонности нужно исследовать знак производной y ′ ( x ) = − 4 x 3 + 16 x y'(x) = -4x^3 + 16x на различных интервалах.
Для x ∈ ( − ∞ ; − 2 ) x \in (-\infty; -2) : Подставим значение x = − 3 x = -3 в производную:
y ′ ( − 3 ) = − 4 ( − 3 ) 3 + 16 ( − 3 ) = − 4 ( − 27 ) − 48 = 108 − 48 = 60 > 0 y'(-3) = -4(-3)^3 + 16(-3) = -4(-27) — 48 = 108 — 48 = 60 > 0
Это означает, что на интервале ( − ∞ ; − 2 ) (-\infty; -2) функция возрастает.
Для x ∈ ( − 2 ; 0 ) x \in (-2; 0) : Подставим значение x = − 1 x = -1 :
y ′ ( − 1 ) = − 4 ( − 1 ) 3 + 16 ( − 1 ) = − 4 ( − 1 ) − 16 = 4 − 16 = − 12 < 0 y'(-1) = -4(-1)^3 + 16(-1) = -4(-1) — 16 = 4 — 16 = -12 < 0
Это говорит о том, что на интервале ( − 2 ; 0 ) (-2; 0) функция убывает.
Для x ∈ ( 0 ; 2 ) x \in (0; 2) : Подставим значение x = 1 x = 1 :
y ′ ( 1 ) = − 4 ( 1 ) 3 + 16 ( 1 ) = − 4 + 16 = 12 > 0 y'(1) = -4(1)^3 + 16(1) = -4 + 16 = 12 > 0
Это значит, что на интервале ( 0 ; 2 ) (0; 2) функция возрастает.
Для x ∈ ( 2 ; + ∞ ) x \in (2; +\infty) : Подставим значение x = 3 x = 3 :
y ′ ( 3 ) = − 4 ( 3 ) 3 + 16 ( 3 ) = − 4 ( 27 ) + 48 = − 108 + 48 = − 60 < 0 y'(3) = -4(3)^3 + 16(3) = -4(27) + 48 = -108 + 48 = -60 < 0
Это означает, что на интервале ( 2 ; + ∞ ) (2; +\infty) функция убывает.
Ответ:
Функция возрастает на ( − ∞ ; − 2 ) ∪ ( 0 ; 2 ) (-\infty; -2) \cup (0; 2) , Функция убывает на ( − 2 ; 0 ) ∪ ( 2 ; + ∞ ) (-2; 0) \cup (2; +\infty) , x = 0 x = 0 — точка минимума,x = ± 2 x = \pm 2 — точки максимума.е) Таблица свойств функции:
x x x < − 2 x < -2 − 2 -2 − 2 < x < 0 -2 < x < 0 0 0 0 < x < 2 0 < x < 2 2 2 x > 2 x > 2 f ′ ( x ) f'(x) + + 0 0 − — 0 0 + + 0 0 − — f ( x ) f(x) ↗ \nearrow 0 0 ↘ \searrow − 16 -16 ↗ \nearrow 0 0 ↘ \searrow
Задача 2: y = x 4 − 2 x 2 + 2 y = x^4 — 2x^2 + 2
а) Область определения:
Это также полиномиальная функция, которая определена на всей числовой прямой. Ответ:
D ( x ) = ( − ∞ ; + ∞ ) D(x) = (-\infty; +\infty)
б) Производная функции:
Найдем производную функции y = x 4 − 2 x 2 + 2 y = x^4 — 2x^2 + 2 :
Производная ( x 4 ) ′ = 4 x 3 (x^4)’ = 4x^3 , Производная ( x 2 ) ′ = 2 x (x^2)’ = 2x , Производная от константы ( 2 ) ′ = 0 (2)’ = 0 . Таким образом, производная функции будет:
y ′ ( x ) = ( x 4 ) ′ − 2 ⋅ ( x 2 ) ′ + ( 2 ) ′ y'(x) = (x^4)’ — 2 \cdot (x^2)’ + (2)’ y ′ ( x ) = 4 x 3 − 2 ⋅ 2 x + 0 = 4 x 3 − 4 x y'(x) = 4x^3 — 2 \cdot 2x + 0 = 4x^3 — 4x
Ответ:
y ′ ( x ) = 4 x 3 − 4 x y'(x) = 4x^3 — 4x
в) Стационарные точки:
Найдем стационарные точки, приравняв производную к нулю:
4 x 3 − 4 x = 0 4x^3 — 4x = 0
Вынесем общий множитель 4 x 4x :
4 x ( x 2 − 1 ) = 0 4x(x^2 — 1) = 0
Решение уравнения:
x = 0 или x 2 − 1 = 0 ⇒ x = ± 1 x = 0 \quad \text{или} \quad x^2 — 1 = 0 \quad \Rightarrow \quad x = \pm 1
Ответ: Стационарные точки: x 1 = − 1 , x 2 = 0 , x 3 = 1 x_1 = -1, x_2 = 0, x_3 = 1 .
г) Значения функции:
Теперь подставим найденные стационарные точки в исходную функцию y = x 4 − 2 x 2 + 2 y = x^4 — 2x^2 + 2 :
Для x = − 1 x = -1 :
f ( − 1 ) = ( − 1 ) 4 − 2 ⋅ ( − 1 ) 2 + 2 = 1 − 2 + 2 = 1 f(-1) = (-1)^4 — 2 \cdot (-1)^2 + 2 = 1 — 2 + 2 = 1
Для x = 0 x = 0 :
f ( 0 ) = 0 4 − 2 ⋅ 0 2 + 2 = 2 f(0) = 0^4 — 2 \cdot 0^2 + 2 = 2
Для x = 1 x = 1 :
f ( 1 ) = ( 1 ) 4 − 2 ⋅ ( 1 ) 2 + 2 = 1 − 2 + 2 = 1 f(1) = (1)^4 — 2 \cdot (1)^2 + 2 = 1 — 2 + 2 = 1
Ответ: Значения функции:
f ( − 1 ) = 1 f(-1) = 1 f ( 0 ) = 2 f(0) = 2 f ( 1 ) = 1 f(1) = 1 д) Промежутки монотонности:
Для анализа монотонности исследуем знак производной y ′ ( x ) = 4 x 3 − 4 x y'(x) = 4x^3 — 4x .
Для x ∈ ( − ∞ ; − 1 ) x \in (-\infty; -1) : Подставим значение x = − 2 x = -2 :
y ′ ( − 2 ) = 4 ( − 2 ) 3 − 4 ( − 2 ) = − 32 + 8 = − 24 < 0 y'(-2) = 4(-2)^3 — 4(-2) = -32 + 8 = -24 < 0
Функция убывает на интервале ( − ∞ ; − 1 ) (-\infty; -1) .
Для x ∈ ( − 1 ; 0 ) x \in (-1; 0) : Подставим значение x = − 0.5 x = -0.5 :
y ′ ( − 0.5 ) = 4 ( − 0.5 ) 3 − 4 ( − 0.5 ) = − 1 − ( − 2 ) = 1 > 0 y'(-0.5) = 4(-0.5)^3 — 4(-0.5) = -1 — (-2) = 1 > 0
Функция возрастает на интервале ( − 1 ; 0 ) (-1; 0) .
Для x ∈ ( 0 ; 1 ) x \in (0; 1) : Подставим значение x = 0.5 x = 0.5 :
y ′ ( 0.5 ) = 4 ( 0.5 ) 3 − 4 ( 0.5 ) = 0.5 − 2 = − 1.5 < 0 y'(0.5) = 4(0.5)^3 — 4(0.5) = 0.5 — 2 = -1.5 < 0
Функция убывает на интервале ( 0 ; 1 ) (0; 1) .
Для x ∈ ( 1 ; + ∞ ) x \in (1; +\infty) : Подставим значение x = 2 x = 2 :
y ′ ( 2 ) = 4 ( 2 ) 3 − 4 ( 2 ) = 32 − 8 = 24 > 0 y'(2) = 4(2)^3 — 4(2) = 32 — 8 = 24 > 0
Функция возрастает на интервале ( 1 ; + ∞ ) (1; +\infty) .
Ответ:
Функция возрастает на интервалах ( − 1 ; 0 ) ∪ ( 1 ; + ∞ ) (-1; 0) \cup (1; +\infty) , Функция убывает на интервалах ( − ∞ ; − 1 ) ∪ ( 0 ; 1 ) (-\infty; -1) \cup (0; 1) , x = 0 x = 0 — точка максимума,x = ± 1 x = \pm 1 — точки минимума.е) Таблица свойств функции:
x x x < − 1 x < -1 − 1 -1 − 1 < x < 0 -1 < x < 0 0 0 0 < x < 1 0 < x < 1 1 1 x > 1 x > 1 f ′ ( x ) f'(x) − — 0 0 + + 0 0 − — 0 0 + + f ( x ) f(x) ↘ \searrow 1 1 ↗ \nearrow 2 2 ↘ \searrow 1 1 ↗ \nearrow
Задача 3: y = 1 4 x 4 − 1 24 x 6 y = \frac{1}{4}x^4 — \frac{1}{24}x^6
а) Область определения:
Это полиномиальная функция, и полиномиальные функции определены на всей числовой прямой. То есть, для всех значений x x функция существует.
Ответ:
D ( x ) = ( − ∞ ; + ∞ ) D(x) = (-\infty; +\infty)
б) Производная функции:
Найдем производную функции y = 1 4 x 4 − 1 24 x 6 y = \frac{1}{4}x^4 — \frac{1}{24}x^6 .
Производная 1 4 x 4 \frac{1}{4}x^4 — это 1 4 ⋅ 4 x 3 = x 3 \frac{1}{4} \cdot 4x^3 = x^3 , Производная 1 24 x 6 \frac{1}{24}x^6 — это 1 24 ⋅ 6 x 5 = 1 4 x 5 \frac{1}{24} \cdot 6x^5 = \frac{1}{4}x^5 . Итак, производная функции будет:
y ′ ( x ) = x 3 − 1 4 x 5 y'(x) = x^3 — \frac{1}{4}x^5
Ответ:
y ′ ( x ) = x 3 − 1 4 x 5 y'(x) = x^3 — \frac{1}{4}x^5
в) Стационарные точки:
Стационарные точки находятся, когда производная функции равна нулю:
y ′ ( x ) = x 3 − 1 4 x 5 = 0 y'(x) = x^3 — \frac{1}{4}x^5 = 0
Вынесем общий множитель x 3 x^3 :
x 3 ( 1 − 1 4 x 2 ) = 0 x^3(1 — \frac{1}{4}x^2) = 0
Решим это уравнение. Первое условие x 3 = 0 x^3 = 0 дает x = 0 x = 0 , а второе условие 1 − 1 4 x 2 = 0 1 — \frac{1}{4}x^2 = 0 дает:
1 4 x 2 = 1 ⇒ x 2 = 4 ⇒ x = ± 2 \frac{1}{4}x^2 = 1 \quad \Rightarrow \quad x^2 = 4 \quad \Rightarrow \quad x = \pm 2
Ответ: Стационарные точки: x 1 = − 2 , x 2 = 0 , x 3 = 2 x_1 = -2, x_2 = 0, x_3 = 2 .
г) Значения функции:
Теперь найдем значения функции в этих стационарных точках.
Для x = − 2 x = -2 :
f ( − 2 ) = 1 4 ( − 2 ) 4 − 1 24 ( − 2 ) 6 = 16 4 − 64 24 = 4 − 8 3 = 12 3 − 8 3 = 4 3 = 1 1 3 f(-2) = \frac{1}{4}(-2)^4 — \frac{1}{24}(-2)^6 = \frac{16}{4} — \frac{64}{24} = 4 — \frac{8}{3} = \frac{12}{3} — \frac{8}{3} = \frac{4}{3} = 1 \frac{1}{3}
Для x = 0 x = 0 :
f ( 0 ) = 1 4 ⋅ 0 4 − 1 24 ⋅ 0 6 = 0 f(0) = \frac{1}{4} \cdot 0^4 — \frac{1}{24} \cdot 0^6 = 0
Для x = 2 x = 2 :
f ( 2 ) = 1 4 ( 2 ) 4 − 1 24 ( 2 ) 6 = 16 4 − 64 24 = 4 − 8 3 = 12 3 − 8 3 = 4 3 = 1 1 3 f(2) = \frac{1}{4}(2)^4 — \frac{1}{24}(2)^6 = \frac{16}{4} — \frac{64}{24} = 4 — \frac{8}{3} = \frac{12}{3} — \frac{8}{3} = \frac{4}{3} = 1 \frac{1}{3}
Ответ: Значения функции:
f ( − 2 ) = 1 1 3 f(-2) = 1 \frac{1}{3} f ( 0 ) = 0 f(0) = 0 f ( 2 ) = 1 1 3 f(2) = 1 \frac{1}{3} д) Промежутки монотонности:
Для анализа монотонности нужно исследовать знак производной y ′ ( x ) = x 3 − 1 4 x 5 y'(x) = x^3 — \frac{1}{4}x^5 .
Для x ∈ ( − ∞ ; − 2 ) x \in (-\infty; -2) : Подставим x = − 3 x = -3 :
y ′ ( − 3 ) = ( − 3 ) 3 − 1 4 ( − 3 ) 5 = − 27 + 243 4 = − 27 + 60.75 = 33.75 > 0 y'(-3) = (-3)^3 — \frac{1}{4}(-3)^5 = -27 + \frac{243}{4} = -27 + 60.75 = 33.75 > 0
Функция возрастает на интервале ( − ∞ ; − 2 ) (-\infty; -2) .
Для x ∈ ( − 2 ; 0 ) x \in (-2; 0) : Подставим x = − 1 x = -1 :
y ′ ( − 1 ) = ( − 1 ) 3 − 1 4 ( − 1 ) 5 = − 1 + 1 4 = − 3 4 < 0 y'(-1) = (-1)^3 — \frac{1}{4}(-1)^5 = -1 + \frac{1}{4} = -\frac{3}{4} < 0
Функция убывает на интервале ( − 2 ; 0 ) (-2; 0) .
Для x ∈ ( 0 ; 2 ) x \in (0; 2) : Подставим x = 1 x = 1 :
y ′ ( 1 ) = ( 1 ) 3 − 1 4 ( 1 ) 5 = 1 − 1 4 = 3 4 > 0 y'(1) = (1)^3 — \frac{1}{4}(1)^5 = 1 — \frac{1}{4} = \frac{3}{4} > 0
Функция возрастает на интервале ( 0 ; 2 ) (0; 2) .
Для x ∈ ( 2 ; + ∞ ) x \in (2; +\infty) : Подставим x = 3 x = 3 :
y ′ ( 3 ) = ( 3 ) 3 − 1 4 ( 3 ) 5 = 27 − 243 4 = 27 − 60.75 = − 33.75 < 0 y'(3) = (3)^3 — \frac{1}{4}(3)^5 = 27 — \frac{243}{4} = 27 — 60.75 = -33.75 < 0
Функция убывает на интервале ( 2 ; + ∞ ) (2; +\infty) .
Ответ:
Функция возрастает на ( − ∞ ; − 2 ) ∪ ( 0 ; 2 ) (-\infty; -2) \cup (0; 2) , Функция убывает на ( − 2 ; 0 ) ∪ ( 2 ; + ∞ ) (-2; 0) \cup (2; +\infty) , x = 0 x = 0 — точка минимума,x = ± 2 x = \pm 2 — точки максимума.е) Таблица свойств функции:
x x x < − 2 x < -2 − 2 -2 − 2 < x < 0 -2 < x < 0 0 0 0 < x < 2 0 < x < 2 2 2 x > 2 x > 2 f ′ ( x ) f'(x) + + 0 0 − — 0 0 + + 0 0 − — f ( x ) f(x) ↗ \nearrow 1 1 3 1 \frac{1}{3} ↘ \searrow 0 0 ↗ \nearrow 1 1 3 1 \frac{1}{3} ↘ \searrow
Задача 4: y = 6 x 4 − 4 x 6 y = 6x^4 — 4x^6
а) Область определения:
Полиномиальная функция, которая определена для всех значений x x .
Ответ:
D ( x ) = ( − ∞ ; + ∞ ) D(x) = (-\infty; +\infty)
б) Производная функции:
Найдем производную функции y = 6 x 4 − 4 x 6 y = 6x^4 — 4x^6 :
Производная ( x 4 ) ′ = 4 x 3 (x^4)’ = 4x^3 , Производная ( x 6 ) ′ = 6 x 5 (x^6)’ = 6x^5 . Тогда производная функции будет:
y ′ ( x ) = 6 ⋅ ( x 4 ) ′ − 4 ⋅ ( x 6 ) ′ = 6 ⋅ 4 x 3 − 4 ⋅ 6 x 5 = 24 x 3 − 24 x 5 y'(x) = 6 \cdot (x^4)’ — 4 \cdot (x^6)’ = 6 \cdot 4x^3 — 4 \cdot 6x^5 = 24x^3 — 24x^5
Ответ:
y ′ ( x ) = 24 x 3 − 24 x 5 y'(x) = 24x^3 — 24x^5
в) Стационарные точки:
Стационарные точки находятся, когда производная функции равна нулю:
24 x 3 − 24 x 5 = 0 24x^3 — 24x^5 = 0
Вынесем общий множитель:
24 x 3 ( 1 − x 2 ) = 0 24x^3(1 — x^2) = 0
Решим это уравнение. Получаем x = 0 x = 0 , а также 1 − x 2 = 0 1 — x^2 = 0 , что дает x = ± 1 x = \pm 1 .
Ответ: Стационарные точки: x 1 = − 1 , x 2 = 0 , x 3 = 1 x_1 = -1, x_2 = 0, x_3 = 1 .
г) Значения функции:
Теперь подставим найденные значения x = − 1 , 0 , 1 x = -1, 0, 1 в исходную функцию y = 6 x 4 − 4 x 6 y = 6x^4 — 4x^6 :
Для x = − 1 x = -1 :
f ( − 1 ) = 6 ( − 1 ) 4 − 4 ( − 1 ) 6 = 6 − 4 = 2 f(-1) = 6(-1)^4 — 4(-1)^6 = 6 — 4 = 2
Для x = 0 x = 0 :
f ( 0 ) = 6 ( 0 ) 4 − 4 ( 0 ) 6 = 0 f(0) = 6(0)^4 — 4(0)^6 = 0
Для x = 1 x = 1 :
f ( 1 ) = 6 ( 1 ) 4 − 4 ( 1 ) 6 = 6 − 4 = 2 f(1) = 6(1)^4 — 4(1)^6 = 6 — 4 = 2
Ответ: Значения функции:
f ( − 1 ) = 2 f(-1) = 2 f ( 0 ) = 0 f(0) = 0 f ( 1 ) = 2 f(1) = 2 д) Промежутки монотонности:
Для анализа монотонности нужно исследовать знак производной y ′ ( x ) = 24 x 3 − 24 x 5 y'(x) = 24x^3 — 24x^5 .
Для x ∈ ( − ∞ ; − 1 ) x \in (-\infty; -1) : Подставим x = − 2 x = -2 :
y ′ ( − 2 ) = 24 ( − 2 ) 3 − 24 ( − 2 ) 5 = − 192 + 768 = 576 > 0 y'(-2) = 24(-2)^3 — 24(-2)^5 = -192 + 768 = 576 > 0
Функция возрастает на интервале ( − ∞ ; − 1 ) (-\infty; -1) .
Для x ∈ ( − 1 ; 0 ) x \in (-1; 0) : Подставим x = − 0.5 x = -0.5 :
y ′ ( − 0.5 ) = 24 ( − 0.5 ) 3 − 24 ( − 0.5 ) 5 = − 3 − ( − 3 ) = 0 y'(-0.5) = 24(-0.5)^3 — 24(-0.5)^5 = -3 — (-3) = 0
Функция убывает на интервале ( − 1 ; 0 ) (-1; 0) .
Для x ∈ ( 0 ; 1 ) x \in (0; 1) : Подставим x = 0.5 x = 0.5 :
y ′ ( 0.5 ) = 24 ( 0.5 ) 3 − 24 ( 0.5 ) 5 = 3 − 0.75 = 2.25 > 0 y'(0.5) = 24(0.5)^3 — 24(0.5)^5 = 3 — 0.75 = 2.25 > 0
Функция возрастает на интервале ( 0 ; 1 ) (0; 1) .
Для x ∈ ( 1 ; + ∞ ) x \in (1; +\infty) : Подставим x = 2 x = 2 :
y ′ ( 2 ) = 24 ( 2 ) 3 − 24 ( 2 ) 5 = 192 − 768 = − 576 < 0 y'(2) = 24(2)^3 — 24(2)^5 = 192 — 768 = -576 < 0
Функция убывает на интервале ( 1 ; + ∞ ) (1; +\infty) .
Ответ:
Функция возрастает на ( − ∞ ; − 1 ) ∪ ( 0 ; 1 ) (-\infty; -1) \cup (0; 1) , Функция убывает на ( − 1 ; 0 ) ∪ ( 1 ; + ∞ ) (-1; 0) \cup (1; +\infty) , x = 0 x = 0 — точка минимума,x = ± 1 x = \pm 1 — точки максимума.е) Таблица свойств функции:
x x x ≤ − 1 x \leq -1 − 1 -1 − 1 < x < 0 -1 < x < 0 0 0 0 < x < 1 0 < x < 1 1 1 x > 1 x > 1 f ′ ( x ) f'(x) + + 0 0 − — 0 0 + + 0 0 − — f ( x ) f(x) ↗ \nearrow 2 2 ↘ \searrow 0 0 ↗ \nearrow 2 2 ↘ \searrow
Оставь свой отзыв 💬
Комментариев пока нет, будьте первым!