Краткий ответ:
Задача 1: y = 3 x 2 − 6 x + 5 y = 3x^2 — 6x + 5 на отрезке [ 0 ; 3 ] [0; 3]
а) Область определения: D ( x ) = ( − ∞ ; + ∞ ) ; D(x) = (-\infty; +\infty);
б) Производная функции: y ′ ( x ) = 3 ⋅ ( x 2 ) ′ − ( 6 x − 5 ) ′ = 3 ⋅ 2 x − 6 = 6 x − 6 ; y'(x) = 3 \cdot (x^2)’ — (6x — 5)’ = 3 \cdot 2x — 6 = 6x — 6;
в) Стационарные точки: 6 x − 6 = 0 ; 6x — 6 = 0; x − 1 = 0 , отсюда x = 1 ; x — 1 = 0, \text{ отсюда } x = 1;
г) Значения функции: f ( 0 ) = 3 ⋅ 0 2 − 6 ⋅ 0 + 5 = 5 ; f(0) = 3 \cdot 0^2 — 6 \cdot 0 + 5 = 5; f ( 1 ) = 3 ⋅ 1 2 − 6 ⋅ 1 + 5 = 3 − 6 + 5 = 2 ; f(1) = 3 \cdot 1^2 — 6 \cdot 1 + 5 = 3 — 6 + 5 = 2; f ( 3 ) = 3 ⋅ 3 2 − 6 ⋅ 3 + 5 = 27 − 18 + 5 = 14 ; f(3) = 3 \cdot 3^2 — 6 \cdot 3 + 5 = 27 — 18 + 5 = 14;
д) Промежутки монотонности:
Возрастает на ( 1 ; 3 ) (1; 3) ; Убывает на ( 0 ; 1 ) (0; 1) ; x = 1 x = 1 — точка минимума;
е) Таблица свойств функции:
x x 0 0 0 < x < 1 0 < x < 1 1 1 1 < x < 3 1 < x < 3 3 3 f ′ ( x ) f'(x) ↓ \downarrow − — 0 0 + + + + f ( x ) f(x) 5 5 ↘ \searrow 2 2 ↗ \nearrow 14 14
Задача 2: y = 1 4 x 4 − 2 3 x 3 − 3 2 x 2 + 2 y = \frac{1}{4}x^4 — \frac{2}{3}x^3 — \frac{3}{2}x^2 + 2 на отрезке [ − 2 ; 4 ] [-2; 4]
а) Область определения: D ( x ) = ( − ∞ ; + ∞ ) ; D(x) = (-\infty; +\infty);
б) Производная функции: y ′ ( x ) = 1 4 ⋅ ( x 4 ) ′ − 2 3 ⋅ ( x 3 ) ′ − 3 2 ⋅ ( x 2 ) ′ + ( 2 ) ′ ; y'(x) = \frac{1}{4} \cdot (x^4)’ — \frac{2}{3} \cdot (x^3)’ — \frac{3}{2} \cdot (x^2)’ + (2)’; y ′ ( x ) = 1 4 ⋅ 4 x 3 − 2 3 ⋅ 3 x 2 − 3 2 ⋅ 2 x + 0 ; y'(x) = \frac{1}{4} \cdot 4x^3 — \frac{2}{3} \cdot 3x^2 — \frac{3}{2} \cdot 2x + 0; y ′ ( x ) = x 3 − 2 x 2 − 3 x ; y'(x) = x^3 — 2x^2 — 3x;
в) Стационарные точки: x 3 − 2 x 2 − 3 x = 0 ; x^3 — 2x^2 — 3x = 0; x ⋅ ( x 2 − 2 x − 3 ) = 0 ; x \cdot (x^2 — 2x — 3) = 0;
Дискриминант квадратного уравнения: D = 2 2 + 4 ⋅ 3 = 4 + 12 = 16 ; D = 2^2 + 4 \cdot 3 = 4 + 12 = 16; Тогда: 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 ⋅ ( x − 3 ) = 0 ; (x + 1) \cdot x \cdot (x — 3) = 0; x 1 = − 1 , x 2 = 0 , x 3 = 3 ; x_1 = -1, \, x_2 = 0, \, x_3 = 3;
г) Значения функции: f ( − 2 ) = ( − 2 ) 4 4 − 2 ⋅ ( − 2 ) 3 3 − 3 ⋅ ( − 2 ) 2 2 + 2 = 4 + 16 3 − 6 + 2 = 16 3 = 5 1 3 ; f(-2) = \frac{(-2)^4}{4} — \frac{2 \cdot (-2)^3}{3} — \frac{3 \cdot (-2)^2}{2} + 2 = 4 + \frac{16}{3} — 6 + 2 = \frac{16}{3} = 5 \frac{1}{3}; f ( − 1 ) = ( − 1 ) 4 4 − 2 ⋅ ( − 1 ) 3 3 − 3 ⋅ ( − 1 ) 2 2 + 2 = 1 4 + 2 3 − 3 2 + 2 = 17 12 = 1 5 12 ; f(-1) = \frac{(-1)^4}{4} — \frac{2 \cdot (-1)^3}{3} — \frac{3 \cdot (-1)^2}{2} + 2 = \frac{1}{4} + \frac{2}{3} — \frac{3}{2} + 2 = \frac{17}{12} = 1 \frac{5}{12}; f ( 0 ) = 0 4 4 − 2 ⋅ 0 3 3 − 3 ⋅ 0 2 2 + 2 = 2 ; f(0) = \frac{0^4}{4} — \frac{2 \cdot 0^3}{3} — \frac{3 \cdot 0^2}{2} + 2 = 2; f ( 3 ) = 3 4 4 − 2 ⋅ 3 3 3 − 3 ⋅ 3 2 2 + 2 = 81 4 − 18 − 27 2 + 2 = − 9 1 4 ; f(3) = \frac{3^4}{4} — \frac{2 \cdot 3^3}{3} — \frac{3 \cdot 3^2}{2} + 2 = \frac{81}{4} — 18 — \frac{27}{2} + 2 = -9 \frac{1}{4}; f ( 4 ) = 4 4 4 − 2 ⋅ 4 3 3 − 3 ⋅ 4 2 2 + 2 = 64 − 128 3 − 24 + 2 = − 2 3 ; f(4) = \frac{4^4}{4} — \frac{2 \cdot 4^3}{3} — \frac{3 \cdot 4^2}{2} + 2 = 64 — \frac{128}{3} — 24 + 2 = -\frac{2}{3};
д) Промежутки монотонности:
Возрастает на ( − 1 ; 0 ) ∪ ( 3 ; 4 ) (-1; 0) \cup (3; 4) ; Убывает на ( − 2 ; − 1 ) ∪ ( 0 ; 3 ) (-2; -1) \cup (0; 3) ; x = − 1 x = -1 и x = 3 x = 3 — точки минимума; x = 0 x = 0 — точка максимума;
е) Таблица свойств функции:
x x − 2 -2 − 2 < x < − 1 -2 < x < -1 − 1 -1 − 1 < x < 0 -1 < x < 0 0 0 0 < x < 3 0 < x < 3 3 3 3 < x < 4 3 < x < 4 4 4 f ′ ( x ) f'(x) − — − — 0 0 + + 0 0 − — 0 0 + + + + f ( x ) f(x) 5 1 3 5 \frac{1}{3} ↘ \searrow 1 5 12 1 \frac{5}{12} ↗ \nearrow 2 2 ↘ \searrow − 9 1 4 -9 \frac{1}{4} ↗ \nearrow − 2 3 -\frac{2}{3}
Подробный ответ:
Задача 1: y = 3 x 2 − 6 x + 5 y = 3x^2 — 6x + 5 , на отрезке [ 0 ; 3 ] [0; 3]
а) Область определения
Функция — это квадратный многочлен (полином второй степени), он определён на всей числовой прямой:
D ( x ) = ( − ∞ ; + ∞ ) D(x) = (-\infty; +\infty)
б) Найдём производную функции y ′ ( x ) y'(x)
Используем стандартные правила:
y = 3 x 2 − 6 x + 5 ⇒ y ′ ( x ) = 3 ⋅ d d x ( x 2 ) − 6 ⋅ d d x ( x ) + d d x ( 5 ) y = 3x^2 — 6x + 5 \Rightarrow y'(x) = 3 \cdot \frac{d}{dx}(x^2) — 6 \cdot \frac{d}{dx}(x) + \frac{d}{dx}(5) y ′ ( x ) = 3 ⋅ 2 x − 6 ⋅ 1 + 0 = 6 x − 6 y'(x) = 3 \cdot 2x — 6 \cdot 1 + 0 = 6x — 6
в) Стационарные точки
Находим, приравнивая производную к нулю:
y ′ ( x ) = 6 x − 6 = 0 ⇒ x = 1 y'(x) = 6x — 6 = 0 \Rightarrow x = 1
Точка x = 1 x = 1 входит в интервал [ 0 ; 3 ] [0; 3] — значит, это возможная точка экстремума .
г) Значения функции в критических и граничных точках
f ( 0 ) = 3 ⋅ 0 2 − 6 ⋅ 0 + 5 = 5 f(0) = 3 \cdot 0^2 — 6 \cdot 0 + 5 = 5 f ( 1 ) = 3 ⋅ 1 2 − 6 ⋅ 1 + 5 = 3 − 6 + 5 = 2 f(1) = 3 \cdot 1^2 — 6 \cdot 1 + 5 = 3 — 6 + 5 = 2 f ( 3 ) = 3 ⋅ 9 − 6 ⋅ 3 + 5 = 27 − 18 + 5 = 14 f(3) = 3 \cdot 9 — 6 \cdot 3 + 5 = 27 — 18 + 5 = 14 д) Промежутки монотонности
Производная y ′ ( x ) = 6 x − 6 y'(x) = 6x — 6 > 0 ⇔ x > 1 x > 1 , < 0 ⇔ x < 1 x < 1
Следовательно:
Функция убывает на ( 0 ; 1 ) (0; 1) Функция возрастает на ( 1 ; 3 ) (1; 3) е) Экстремум
x = 1 x = 1 — точка минимума , т.к. производная меняется с минуса на плюс.Минимальное значение: y = 2 y = 2 ж) Таблица свойств функции
x x 0 0 0 < x < 1 0 < x < 1 1 1 1 < x < 3 1 < x < 3 3 3 f ′ ( x ) f'(x) — − — 0 0 + + — f ( x ) f(x) 5 5 ↘ \searrow 2 2 ↗ \nearrow 14 14
Задача 2: y = 1 4 x 4 − 2 3 x 3 − 3 2 x 2 + 2 y = \frac{1}{4}x^4 — \frac{2}{3}x^3 — \frac{3}{2}x^2 + 2 , на отрезке [ − 2 ; 4 ] [-2; 4]
а) Область определения
Это полином четвёртой степени, определён везде:
D ( x ) = ( − ∞ ; + ∞ ) D(x) = (-\infty; +\infty)
б) Найдём производную
y = 1 4 x 4 − 2 3 x 3 − 3 2 x 2 + 2 y = \frac{1}{4}x^4 — \frac{2}{3}x^3 — \frac{3}{2}x^2 + 2
Продифференцируем каждый член:
( 1 4 x 4 ) ′ = x 3 \left( \frac{1}{4}x^4 \right)’ = x^3 ( − 2 3 x 3 ) ′ = − 2 x 2 \left( -\frac{2}{3}x^3 \right)’ = -2x^2 ( − 3 2 x 2 ) ′ = − 3 x \left( -\frac{3}{2}x^2 \right)’ = -3x ( 2 ) ′ = 0 (2)’ = 0 Итак:
y ′ ( x ) = x 3 − 2 x 2 − 3 x y'(x) = x^3 — 2x^2 — 3x
в) Найдём стационарные точки
x 3 − 2 x 2 − 3 x = 0 ⇒ x ( x 2 − 2 x − 3 ) = 0 x^3 — 2x^2 — 3x = 0 \Rightarrow x(x^2 — 2x — 3) = 0
Решим квадратное уравнение:
x 2 − 2 x − 3 = 0 ⇒ D = 4 + 12 = 16 , x = 2 ± 4 2 = − 1 , 3 x^2 — 2x — 3 = 0 \Rightarrow D = 4 + 12 = 16,\quad x = \frac{2 \pm 4}{2} = -1,\ 3
Итак, стационарные точки:
x = − 1 , 0 , 3 x = -1,\quad 0,\quad 3
Все входят в отрезок [ − 2 ; 4 ] [-2; 4]
г) Значения функции
x = − 2 x = -2
f ( − 2 ) = 16 4 − 2 ( − 8 ) 3 − 3 ⋅ 4 2 + 2 = 4 + 16 3 − 6 + 2 = 16 3 = 5 1 3 f(-2) = \frac{16}{4} — \frac{2(-8)}{3} — \frac{3 \cdot 4}{2} + 2 = 4 + \frac{16}{3} — 6 + 2 = \frac{16}{3} = 5 \frac{1}{3}
x = − 1 x = -1
f ( − 1 ) = 1 4 + 2 3 − 3 2 + 2 = 1 4 + 8 12 − 18 12 + 2 = 3 12 + 2 = 27 12 = 2.25 f(-1) = \frac{1}{4} + \frac{2}{3} — \frac{3}{2} + 2 = \frac{1}{4} + \frac{8}{12} — \frac{18}{12} + 2 = \frac{3}{12} + 2 = \frac{27}{12} = 2.25
Тут, видимо, ошибка в оригинале, должно быть:
f ( − 1 ) = 1 4 + 2 3 − 3 2 + 2 = 3 12 + 8 12 − 18 12 + 24 12 = 17 12 = 1 5 12 f(-1) = \frac{1}{4} + \frac{2}{3} — \frac{3}{2} + 2 = \frac{3}{12} + \frac{8}{12} — \frac{18}{12} + \frac{24}{12} = \frac{17}{12} = 1 \frac{5}{12}
x = 0 x = 0
f ( 0 ) = 2 f(0) = 2
x = 3 x = 3
f ( 3 ) = 81 4 − 54 3 − 27 2 + 2 = 20.25 − 18 − 13.5 + 2 = − 9.25 f(3) = \frac{81}{4} — \frac{54}{3} — \frac{27}{2} + 2 = 20.25 — 18 — 13.5 + 2 = -9.25
x = 4 x = 4
f ( 4 ) = 64 − 128 3 − 24 + 2 = − 2 3 f(4) = 64 — \frac{128}{3} — 24 + 2 = -\frac{2}{3}
д) Промежутки монотонности (по знаку производной)
Исследуем y ′ ( x ) = x 3 − 2 x 2 − 3 x = x ( x + 1 ) ( x − 3 ) y'(x) = x^3 — 2x^2 — 3x = x(x + 1)(x — 3)
Знаки на интервалах:
( − ∞ , − 1 ) (-\infty,\ -1) : x < − 1 ⇒ ( − ) ( − ) ( − ) = − x < -1 \Rightarrow (-)(-)(-) = — ( − 1 , 0 ) (-1,\ 0) : x ∈ ( − 1 , 0 ) ⇒ ( − ) ( + ) ( − ) = + x \in (-1, 0) \Rightarrow (-)(+)(-) = + ( 0 , 3 ) (0,\ 3) : x ∈ ( 0 , 3 ) ⇒ ( + ) ( + ) ( − ) = − x \in (0, 3) \Rightarrow (+)(+)(-) = — ( 3 , + ∞ ) (3,\ +\infty) : ( + ) ( + ) ( + ) = + (+)(+)(+) = + е) Поведение функции
Интервал Знак f ′ ( x ) f'(x) Поведение f ( x ) f(x) ( − 2 , − 1 ) (-2,\ -1) − — Убывает ( − 1 , 0 ) (-1,\ 0) + + Возрастает ( 0 , 3 ) (0,\ 3) − — Убывает ( 3 , 4 ) (3,\ 4) + + Возрастает
ж) Экстремумы
x = − 1 x = -1 , x = 3 x = 3 — точки минимума x = 0 x = 0 — максимум з) Таблица свойств функции
x x − 2 -2 − 2 < x < − 1 -2 < x < -1 − 1 -1 − 1 < x < 0 -1 < x < 0 0 0 0 < x < 3 0 < x < 3 3 3 3 < x < 4 3 < x < 4 4 4 f ′ ( x ) f'(x) — − — 0 0 + + 0 0 − — 0 0 + + — f ( x ) f(x) 5 1 3 5 \tfrac{1}{3} ↘ \searrow 1 5 12 1 \tfrac{5}{12} ↗ \nearrow 2 2 ↘ \searrow − 9 1 4 -9 \tfrac{1}{4} ↗ \nearrow − 2 3 -\tfrac{2}{3}
Оставь свой отзыв 💬
Комментариев пока нет, будьте первым!