การแนะนำ
ในหลายสาขาของวิทยาศาสตร์และในกิจกรรมภาคปฏิบัติ มักประสบปัญหาในการค้นหาจุดสุดขั้วของฟังก์ชัน ความจริงก็คือว่าทางเทคนิคเศรษฐศาสตร์ ฯลฯ มากมาย กระบวนการถูกสร้างแบบจำลองโดยฟังก์ชันหรือหลายฟังก์ชันที่ขึ้นอยู่กับตัวแปร - ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อสถานะของปรากฏการณ์ที่กำลังสร้างแบบจำลอง จำเป็นต้องค้นหาจุดสุดขีดของฟังก์ชันดังกล่าวเพื่อกำหนดสถานะ (เหตุผล) ที่เหมาะสมที่สุดและการควบคุมกระบวนการ ดังนั้นในทางเศรษฐศาสตร์ ปัญหาของการลดต้นทุนหรือการเพิ่มผลกำไรสูงสุดจึงมักได้รับการแก้ไข - ปัญหาเศรษฐศาสตร์จุลภาคของบริษัท ในงานนี้ เราไม่พิจารณาปัญหาการสร้างแบบจำลอง แต่พิจารณาเฉพาะอัลกอริธึมสำหรับการค้นหา extrema ของฟังก์ชันในเวอร์ชันที่ง่ายที่สุด เมื่อไม่มีการกำหนดข้อจำกัดกับตัวแปร (การปรับให้เหมาะสมแบบไม่มีเงื่อนไข) และหา extremum สำหรับฟังก์ชันวัตถุประสงค์เพียงฟังก์ชันเดียวเท่านั้น
EXTREMA ของฟังก์ชั่น
พิจารณากราฟของฟังก์ชันต่อเนื่อง y=ฉ(x)แสดงในรูป ค่าฟังก์ชัน ณ จุดหนึ่ง x 1 จะมากกว่าค่าฟังก์ชันที่จุดใกล้เคียงทั้งหมดทั้งด้านซ้ายและด้านขวาของ x 1. ในกรณีนี้เราบอกว่าฟังก์ชันมีตรงประเด็น xสูงสุด 1 ตรงจุด xเห็นได้ชัดว่าฟังก์ชั่น 3 มีจำนวนสูงสุดเช่นกัน ถ้าเราพิจารณาประเด็นแล้ว x 2 ดังนั้นค่าฟังก์ชันในนั้นจะน้อยกว่าค่าใกล้เคียงทั้งหมด ในกรณีนี้เราบอกว่าฟังก์ชันมีตรงประเด็น x 2 ขั้นต่ำ ในทำนองเดียวกันสำหรับประเด็น x 4 .
การทำงาน y=ฉ(x)ตรงจุด x 0 มี สูงสุดหากค่าของฟังก์ชัน ณ จุดนี้มากกว่าค่าของฟังก์ชัน ณ จุดทั้งหมดที่มีจุดนั้นอยู่ x 0 เช่น หากมีบริเวณใกล้จุดดังกล่าว x 0 ซึ่งเหมาะสำหรับทุกคน x ≠x 0 , ที่อยู่ในละแวกนี้ก็มีความไม่เท่าเทียมกัน ฉ(x) <ฉ(x 0 ) .
การทำงาน y=ฉ(x)มี ขั้นต่ำตรงจุด x 0 , หากมีบริเวณใกล้จุดดังกล่าว x 0 , นั่นสำหรับทุกคน x ≠x 0 อยู่ในละแวกนี้ ความไม่เท่าเทียมกันยังคงอยู่ ฉ(x) >ฉ(x 0 .
จุดที่ฟังก์ชันถึงค่าสูงสุดและต่ำสุดเรียกว่าจุดสุดขีดและค่าของฟังก์ชันที่จุดเหล่านี้เรียกว่าจุดสุดขีดของฟังก์ชัน
ให้เราใส่ใจกับความจริงที่ว่าฟังก์ชันที่กำหนดไว้ในเซ็กเมนต์สามารถเข้าถึงค่าสูงสุดและต่ำสุดได้เฉพาะจุดที่อยู่ในเซ็กเมนต์ที่อยู่ระหว่างการพิจารณาเท่านั้น
โปรดทราบว่าหากฟังก์ชันมีค่าสูงสุดที่จุดหนึ่ง ไม่ได้หมายความว่า ณ จุดนั้นฟังก์ชันจะมีค่ามากที่สุดในขอบเขตคำจำกัดความทั้งหมด จากรูปที่กล่าวข้างต้น ฟังก์ชัน ณ จุดนั้น x 1 มีค่าสูงสุดแม้ว่าจะมีจุดที่ค่าฟังก์ชันมากกว่าจุดนั้นก็ตาม x 1 . โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ฉ (x 1) < ฉ (x 4) เช่น ค่าต่ำสุดของฟังก์ชันมากกว่าค่าสูงสุด จากคำจำกัดความของค่าสูงสุด จะตามมาเพียงว่านี่คือค่าที่ใหญ่ที่สุดของฟังก์ชันที่จุดที่ใกล้กับจุดสูงสุดเพียงพอ
ทฤษฎีบท 1 (เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการมีอยู่ของสุดขั้ว) ถ้าเป็นฟังก์ชันหาอนุพันธ์ได้ y=ฉ(x)มีตรงจุด x=x 0 สุดขั้ว แล้วอนุพันธ์ของมัน ณ จุดนี้จะกลายเป็นศูนย์
การพิสูจน์- ให้ตรงจุดอย่างแน่นอน xฟังก์ชัน 0 มีจำนวนสูงสุด จากนั้นสำหรับการเพิ่มทีละน้อยเพียงพอ Δ xเรามี ฉ(x
0
+ Δ เอ็กซ์)
ผ่านความไม่เท่าเทียมกันเหล่านี้ไปจนถึงขีดจำกัดที่ Δ x→ 0 และคำนึงถึงอนุพันธ์ด้วย ฉ "(x 0) มีอยู่ ดังนั้นขีดจำกัดทางด้านซ้ายจึงไม่ขึ้นอยู่กับว่า Δ เป็นอย่างไร x→ 0 เราได้: ที่ Δ x → 0 – 0 ฉ" (x 0) ≥ 0 a ที่Δ x → 0 + 0 ฉ" (x 0) ≤ 0 เนื่องจาก ฉ" (x 0) กำหนดตัวเลข ดังนั้นอสมการทั้งสองนี้จะเข้ากันได้ก็ต่อเมื่อ ฉ" (x 0) = 0.
ทฤษฎีบทที่ได้รับการพิสูจน์แล้วระบุว่าคะแนนสูงสุดและต่ำสุดสามารถพบได้เฉพาะในค่าของการโต้แย้งที่อนุพันธ์กลายเป็นศูนย์เท่านั้น
เราพิจารณากรณีที่ฟังก์ชันมีอนุพันธ์ที่ทุกจุดของเซกเมนต์หนึ่งๆ กรณีที่ไม่มีอนุพันธ์จะเป็นอย่างไร? ลองดูตัวอย่าง
ย =|x |.
ฟังก์ชันไม่มีอนุพันธ์ ณ จุดนั้น x=0 ( ณ จุดนี้ กราฟของฟังก์ชันไม่มีค่าแทนเจนต์ที่กำหนดไว้) แต่ ณ จุดนี้ ฟังก์ชันมีค่าต่ำสุด เนื่องจาก ย(0)=0 และสำหรับทั้งหมด x ≠ 0ย > 0.
ไม่มีอนุพันธ์ที่ x=0 เนื่องจากมันจะไปถึงอนันต์ที่ x=0. แต่ ณ จุดนี้ฟังก์ชันจะมีค่าสูงสุด ไม่มีอนุพันธ์ที่ x=0 เนื่องจาก ที่ x→0. ณ จุดนี้ฟังก์ชันไม่มีค่าสูงสุดหรือค่าต่ำสุด จริงหรือ, ฉ(x)=0 และที่ x <0ฉ(x) <0, а при x >0ฉ(x) >0.ดังนั้น จากตัวอย่างที่ให้มาและทฤษฎีบทที่จัดทำขึ้น เป็นที่ชัดเจนว่าฟังก์ชันสามารถมีจุดสุดขั้วได้ในสองกรณีเท่านั้น: 1) ณ จุดที่มีอนุพันธ์อยู่และเท่ากับศูนย์; 2) ณ จุดที่ไม่มีอนุพันธ์อยู่
อย่างไรก็ตามหากถึงจุดใดจุดหนึ่ง x 0 เรารู้สิ่งนั้น ฉ "(x 0 ) =0 จึงไม่สามารถสรุปได้ว่า ณ จุดนั้น x 0 ฟังก์ชันมีปลายสุด
ตัวอย่างเช่น.
.แต่ช่วง x=0 ไม่ใช่จุดสุดขั้ว เนื่องจากทางด้านซ้ายของจุดนี้ ค่าฟังก์ชันจะอยู่ใต้แกน วัวและทางด้านขวาด้านบน
ค่าของอาร์กิวเมนต์จากโดเมนของฟังก์ชันที่อนุพันธ์ของฟังก์ชันหายไปหรือไม่มีอยู่เรียกว่า จุดวิกฤติ .
จากที่กล่าวมาทั้งหมด จุดปลายสุดของฟังก์ชันจะอยู่ในหมู่จุดวิกฤต อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ทุกจุดวิกฤติที่จะเป็นจุดปลายสุด ดังนั้น ในการค้นหาจุดปลายสุดของฟังก์ชัน คุณจะต้องค้นหาจุดวิกฤตทั้งหมดของฟังก์ชัน จากนั้นตรวจสอบแต่ละจุดแยกกันเพื่อหาค่าสูงสุดและค่าต่ำสุด ทฤษฎีบทต่อไปนี้มีจุดประสงค์นี้
ทฤษฎีบท 2 (เงื่อนไขที่เพียงพอสำหรับการมีอยู่ของจุดสุดขั้ว) ปล่อยให้ฟังก์ชันต่อเนื่องในช่วงเวลาหนึ่งซึ่งมีจุดวิกฤติ x 0 และสามารถหาอนุพันธ์ได้ในทุกจุดของช่วงเวลานี้ (ยกเว้น บางทีอาจจะเป็นจุดนั้นเอง) x 0) เมื่อย้ายจากซ้ายไปขวาผ่านจุดนี้ ถ้าอนุพันธ์เปลี่ยนเครื่องหมายจากบวกเป็นลบ แล้วไปที่จุดนั้น x = xฟังก์ชัน 0 มีจำนวนสูงสุด หากเมื่อผ่าน. x 0 จากซ้ายไปขวา อนุพันธ์เปลี่ยนเครื่องหมายจากลบเป็นบวก แล้วฟังก์ชันจะมีค่าต่ำสุด ณ จุดนี้
ดังนั้นหาก
ฉ "(x)>0 ณ x <x 0 และ ฉ "(x)< 0 ณ x>x 0 แล้ว x 0 – จุดสูงสุด;
ที่ x <x 0 และ ฉ "(x)> 0 ณ x>x 0 แล้ว x 0 – จุดต่ำสุดการพิสูจน์- ให้เราสันนิษฐานไว้ก่อนว่าเมื่อผ่านไปแล้ว x 0 อนุพันธ์เปลี่ยนเครื่องหมายจากบวกเป็นลบ เช่น ต่อหน้าทุกคน x,ใกล้จุด x 0 ฉ "(x)> 0 สำหรับ x< x 0 , ฉ "(x)< 0 สำหรับ x>x 0 . ลองใช้ทฤษฎีบทของลากรองจ์กับความแตกต่างกัน ฉ(x) - ฉ(x 0 ) = ฉ "(ค)(x- x 0) ที่ไหน คอยู่ระหว่าง xและ x 0 .
อนุญาต x< x 0 . แล้ว ค< x 0 และ ฉ "(ค)> 0. นั่นเป็นเหตุผล ฉ "(ค)(x- x 0)< 0 และดังนั้น
ฉ(x) - ฉ(x 0 )< 0 เช่น ฉ(x)< f(x 0 ).
อนุญาต x > x 0 . แล้ว ค>x 0 และ ฉ "(ค)< 0. วิธี ฉ "(ค)(x- x 0)< 0. นั่นเป็นเหตุผล ฉ(x) - ฉ(x 0 ) <0,т.е.ฉ(x) < ฉ(x 0 ) .
ดังนั้นสำหรับทุกค่า xใกล้พอที่จะ x 0 ฉ(x) < ฉ(x 0 ) - และนี่หมายความว่า ณ จุดนั้น xฟังก์ชัน 0 มีจำนวนสูงสุด
ส่วนที่สองของทฤษฎีบทขั้นต่ำก็พิสูจน์ในลักษณะเดียวกัน
ให้เราอธิบายความหมายของทฤษฎีบทนี้ในรูป อนุญาต ฉ "(x 1 ) =0 และสำหรับใดๆ เอ็กซ์,ใกล้พอที่จะ x 1 ความไม่เท่าเทียมกันมีความพึงพอใจ
ฉ "(x)< 0 ณ x< x 1 , ฉ "(x)> 0 ณ x>x 1 .
จากนั้นไปทางซ้ายของจุด x 1 ฟังก์ชั่นจะเพิ่มขึ้นและลดลงทางด้านขวา ดังนั้น เมื่อใด x = x 1 ฟังก์ชันเปลี่ยนจากเพิ่มขึ้นไปสู่ลดลง นั่นคือมีค่าสูงสุด
ในทำนองเดียวกัน เราสามารถพิจารณาประเด็นต่างๆ ได้ x 2 และ x 3 .
ทั้งหมดข้างต้นสามารถแสดงเป็นแผนผังในภาพ:
กฎสำหรับการศึกษาฟังก์ชัน y=f(x) สำหรับส่วนปลายสุด
ค้นหาโดเมนของฟังก์ชัน ฉ(x)
ค้นหาอนุพันธ์อันดับหนึ่งของฟังก์ชัน ฉ "(x) .
กำหนดจุดวิกฤติสำหรับสิ่งนี้:
ค้นหารากที่แท้จริงของสมการ ฉ "(x) =0;
ค้นหาค่าทั้งหมด xซึ่งอนุพันธ์นั้น ฉ "(x)ไม่มีอยู่จริง
กำหนดเครื่องหมายของอนุพันธ์ทางซ้ายและขวาของจุดวิกฤต เนื่องจากเครื่องหมายของอนุพันธ์ยังคงที่ระหว่างจุดวิกฤตสองจุด จึงเพียงพอที่จะระบุเครื่องหมายของอนุพันธ์ที่จุดหนึ่งทางซ้ายและอีกจุดทางด้านขวาของจุดวิกฤติ
คำนวณค่าของฟังก์ชันที่จุดปลายสุด
ค่าสุดขีดของฟังก์ชันคืออะไร และเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับค่าสุดขีดคืออะไร?
ปลายสุดของฟังก์ชันคือค่าสูงสุดและต่ำสุดของฟังก์ชัน
เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับค่าสูงสุดและต่ำสุด (สุดขีด) ของฟังก์ชันมีดังต่อไปนี้: หากฟังก์ชัน f(x) มีจุดสุดขีดที่จุด x = a ดังนั้น ณ จุดนี้อนุพันธ์จะเป็นศูนย์ อนันต์ หรือไม่ก็ได้ มีอยู่.
เงื่อนไขนี้จำเป็นแต่ไม่เพียงพอ อนุพันธ์ที่จุด x = a สามารถไปถึงศูนย์ อนันต์ หรือไม่มีอยู่ได้หากไม่มีฟังก์ชันสุดขั้ว ณ จุดนี้
เงื่อนไขที่เพียงพอสำหรับส่วนปลายของฟังก์ชัน (สูงสุดหรือต่ำสุด) คืออะไร?
เงื่อนไขแรก:
หากอยู่ใกล้จุด x = a มากพอ อนุพันธ์ของ f?(x) เป็นบวกทางด้านซ้ายของ a และเป็นลบทางด้านขวาของ a แล้วที่จุด x = a ฟังก์ชัน f(x) จะมี สูงสุด
หากอยู่ใกล้จุด x = a มากพอ อนุพันธ์ของ f?(x) เป็นลบทางด้านซ้ายของ a และเป็นบวกทางด้านขวาของ a แล้วที่จุด x = a ฟังก์ชัน f(x) จะมี ขั้นต่ำโดยมีเงื่อนไขว่าฟังก์ชัน f(x) ในที่นี้เป็นฟังก์ชันต่อเนื่อง
คุณสามารถใช้เงื่อนไขที่สองที่เพียงพอสำหรับส่วนปลายสุดของฟังก์ชันแทนได้:
ให้ ณ จุด x = a อนุพันธ์อันดับหนึ่ง f?(x) หายไป; ถ้าอนุพันธ์อันดับสอง f??(a) เป็นลบ แสดงว่าฟังก์ชัน f(x) จะมีค่าสูงสุดที่จุด x = a หากเป็นบวก ก็จะมีค่าต่ำสุด
จุดวิกฤตของฟังก์ชันคืออะไร และจะค้นหาได้อย่างไร
นี่คือค่าของอาร์กิวเมนต์ของฟังก์ชันที่ฟังก์ชันมีจุดสิ้นสุด (เช่น สูงสุดหรือต่ำสุด) เพื่อค้นหาสิ่งที่คุณต้องการ หาอนุพันธ์ฟังก์ชัน f?(x) และเมื่อเท่ากับศูนย์ แก้สมการ f?(x) = 0 รากของสมการนี้รวมถึงจุดที่อนุพันธ์ของฟังก์ชันนี้ไม่มีอยู่เป็นจุดวิกฤตเช่นค่าของอาร์กิวเมนต์ที่สามารถมีจุดสุดยอดได้ พวกเขาสามารถระบุได้ง่ายโดยการดู กราฟอนุพันธ์: เราสนใจค่าของการโต้แย้งที่กราฟของฟังก์ชันตัดกับแกน Abscissa (แกน Ox) และค่าที่กราฟประสบความไม่ต่อเนื่อง
เช่น เรามาค้นหากัน ส่วนปลายของพาราโบลา.
ฟังก์ชัน y(x) = 3x2 + 2x - 50
อนุพันธ์ของฟังก์ชัน: y?(x) = 6x + 2
แก้สมการ: y?(x) = 0
6x + 2 = 0, 6x = -2, x = -2/6 = -1/3
ในกรณีนี้ จุดวิกฤตคือ x0=-1/3 มันขึ้นอยู่กับค่าอาร์กิวเมนต์นี้ที่ฟังก์ชันมี สุดขั้ว- ถึงเขา หาให้แทนที่ตัวเลขที่พบในนิพจน์สำหรับฟังก์ชันแทน "x":
y0 = 3*(-1/3)2 + 2*(-1/3) - 50 = 3*1/9 - 2/3 - 50 = 1/3 - 2/3 - 50 = -1/3 - 50 = -50.333.
วิธีกำหนดค่าสูงสุดและต่ำสุดของฟังก์ชัน เช่น ค่าที่ใหญ่ที่สุดและเล็กที่สุดคืออะไร?
หากเครื่องหมายของอนุพันธ์เมื่อผ่านจุดวิกฤติ x0 เปลี่ยนจาก "บวก" เป็น "ลบ" แล้ว x0 คือ จุดสูงสุด- ถ้าเครื่องหมายของอนุพันธ์เปลี่ยนจากลบเป็นบวก แล้ว x0 คือ จุดต่ำสุด- หากเครื่องหมายไม่เปลี่ยนแปลง เมื่อถึงจุด x0 จะไม่มีทั้งค่าสูงสุดและค่าต่ำสุด
สำหรับตัวอย่างที่พิจารณา:
เราใช้ค่าอาร์กิวเมนต์ตามอำเภอใจทางด้านซ้ายของจุดวิกฤติ: x = -1
ที่ x = -1 ค่าของอนุพันธ์จะเป็น y?(-1) = 6*(-1) + 2 = -6 + 2 = -4 (นั่นคือ เครื่องหมายคือ “ลบ”)
ตอนนี้เรารับค่าอาร์กิวเมนต์ตามอำเภอใจทางด้านขวาของจุดวิกฤติ: x = 1
ที่ x = 1 ค่าของอนุพันธ์จะเป็น y(1) = 6*1 + 2 = 6 + 2 = 8 (นั่นคือ เครื่องหมายคือ “บวก”)
อย่างที่คุณเห็น อนุพันธ์เปลี่ยนเครื่องหมายจากลบเป็นบวกเมื่อผ่านจุดวิกฤติ ซึ่งหมายความว่าที่ค่าวิกฤต x0 เรามีจุดต่ำสุด
ค่าที่ใหญ่ที่สุดและน้อยที่สุดของฟังก์ชัน ในช่วงเวลา(บนเซ็กเมนต์) จะถูกพบโดยใช้ขั้นตอนเดียวกัน โดยคำนึงถึงข้อเท็จจริงที่ว่าบางทีจุดวิกฤติไม่ใช่ทั้งหมดจะอยู่ภายในช่วงเวลาที่กำหนดเท่านั้น จุดวิกฤตเหล่านั้นที่อยู่นอกช่วงเวลาจะต้องถูกแยกออกจากการพิจารณา หากมีจุดวิกฤตเพียงจุดเดียวภายในช่วงเวลา จะมีค่าสูงสุดหรือต่ำสุด ในกรณีนี้ เพื่อกำหนดค่าที่ใหญ่ที่สุดและเล็กที่สุดของฟังก์ชัน เรายังคำนึงถึงค่าของฟังก์ชันที่ส่วนท้ายของช่วงเวลาด้วย
ตัวอย่างเช่น ลองหาค่าที่ใหญ่ที่สุดและน้อยที่สุดของฟังก์ชัน
y(x) = 3ซิน(x) - 0.5x
เป็นระยะ:
แล้วอนุพันธ์ของฟังก์ชันคือ
y?(x) = 3cos(x) - 0.5
เราแก้สมการ 3cos(x) - 0.5 = 0
คอส(x) = 0.5/3 = 0.16667
x = ±อาร์คคอส(0.16667) + 2πk
เราพบจุดวิกฤตในช่วงเวลา [-9; 9]:
x = ส่วนโค้ง (0.16667) - 2π*2 = -11.163 (ไม่รวมในช่วงเวลา)
x = -อาร์คคอส(0.16667) – 2π*1 = -7.687
x = ส่วนโค้ง (0.16667) - 2π*1 = -4.88
x = -อาร์คคอส(0.16667) + 2π*0 = -1.403
x = ส่วนโค้ง (0.16667) + 2π*0 = 1.403
x = -อาร์คคอส(0.16667) + 2π*1 = 4.88
x = ส่วนโค้ง (0.16667) + 2π*1 = 7.687
x = -arccos(0.16667) + 2π*2 = 11.163 (ไม่รวมในช่วงเวลา)
เราค้นหาค่าของฟังก์ชันตามค่าวิกฤตของอาร์กิวเมนต์:
y(-7.687) = 3cos(-7.687) - 0.5 = 0.885
y(-4.88) = 3cos(-4.88) - 0.5 = 5.398
y(-1.403) = 3cos(-1.403) - 0.5 = -2.256
y(1.403) = 3cos(1.403) - 0.5 = 2.256
y(4.88) = 3cos(4.88) - 0.5 = -5.398
y(7.687) = 3cos(7.687) - 0.5 = -0.885
จะเห็นได้ว่าในช่วง [-9; 9] ฟังก์ชันมีค่ามากที่สุดที่ x = -4.88:
x = -4.88, y = 5.398,
และเล็กที่สุด - ที่ x = 4.88:
x = 4.88, y = -5.398
ในช่วงเวลา [-6; -3] เรามีจุดวิกฤตเพียงจุดเดียว: x = -4.88 ค่าของฟังก์ชันที่ x = -4.88 เท่ากับ y = 5.398
ค้นหาค่าของฟังก์ชันที่ส่วนท้ายของช่วงเวลา:
y(-6) = 3cos(-6) - 0.5 = 3.838
y(-3) = 3cos(-3) - 0.5 = 1.077
ในช่วงเวลา [-6; -3] เรามีค่ามากที่สุดของฟังก์ชัน
y = 5.398 ที่ x = -4.88
ค่าน้อยที่สุด -
y = 1.077 ที่ x = -3
จะค้นหาจุดเปลี่ยนของกราฟฟังก์ชันและกำหนดด้านนูนและด้านเว้าได้อย่างไร
ในการค้นหาจุดเปลี่ยนเว้าทั้งหมดของเส้น y = f(x) คุณต้องค้นหาอนุพันธ์อันดับสอง จัดให้มันเป็นศูนย์ (แก้สมการ) และทดสอบค่าทั้งหมดของ x ซึ่งอนุพันธ์อันดับสองเป็นศูนย์ อนันต์หรือไม่มีอยู่จริง เมื่อส่งผ่านค่าใดค่าหนึ่งเหล่านี้ หากอนุพันธ์อันดับสองเปลี่ยนสัญญาณ กราฟของฟังก์ชันจะมีการเปลี่ยนแปลง ณ จุดนี้ ถ้าไม่เปลี่ยนก็ไม่มีโค้งงอ
รากของสมการ f? (x) = 0 รวมถึงจุดที่เป็นไปได้ของความไม่ต่อเนื่องของฟังก์ชันและอนุพันธ์อันดับสอง ให้แบ่งโดเมนของคำจำกัดความของฟังก์ชันออกเป็นช่วงจำนวนหนึ่ง ความนูนในแต่ละช่วงเวลาถูกกำหนดโดยเครื่องหมายของอนุพันธ์อันดับสอง หากอนุพันธ์อันดับสอง ณ จุดหนึ่งในช่วงเวลาที่กำลังศึกษาเป็นบวก เส้น y = f(x) จะเว้าขึ้น และหากเป็นลบ ก็จะเว้าลง
จะค้นหา extrema ของฟังก์ชันของตัวแปรสองตัวได้อย่างไร?
ในการค้นหาเอ็กซ์ตรีมของฟังก์ชัน f(x,y) ซึ่งหาอนุพันธ์ได้ในโดเมนของข้อกำหนดเฉพาะ คุณจะต้อง:
1) ค้นหาจุดวิกฤตและเพื่อสิ่งนี้ - แก้ระบบสมการ
ฉะ? (x,y) = 0, แล้ว? (x,y) = 0
2) สำหรับแต่ละจุดวิกฤต P0(a;b) ตรวจสอบว่าสัญญาณของความแตกต่างยังคงไม่เปลี่ยนแปลงหรือไม่
สำหรับทุกจุด (x;y) ใกล้กับ P0 เพียงพอ หากความแตกต่างยังคงเป็นบวก จากนั้นที่จุด P0 เรามีค่าต่ำสุด หากเป็นลบ เราก็จะมีค่าสูงสุด หากความแตกต่างไม่คงเครื่องหมายไว้ แสดงว่าไม่มีจุดสิ้นสุดที่จุด P0
ค่าสุดขีดของฟังก์ชันถูกกำหนดในทำนองเดียวกันสำหรับอาร์กิวเมนต์จำนวนมากขึ้น
วันโทรทัศน์โลกตรงกับเดือนพฤศจิกายนเมื่อใด
เมื่อวันที่ 17 ธันวาคม พ.ศ. 2539 สมัชชาใหญ่ได้ประกาศให้วันที่ 21 พฤศจิกายนเป็น "วันโทรทัศน์โลก" เพื่อรำลึกถึงวันที่มีการประชุม World Television Forum ครั้งแรกที่สหประชาชาติ รัฐถูกขอให้รำลึกถึงวันนี้ด้วยการแลกเปลี่ยนรายการโทรทัศน์ในประเด็นต่างๆ เช่น สันติภาพ และความมั่นคง
เชอร์รี่นกคืออะไร
Bird cherry เป็นเชอร์รี่สายพันธุ์หนึ่งในวงศ์ Rosaceae มีถิ่นกำเนิดในยุโรปเหนือและเอเชียเหนือ นี่เป็นไม้พุ่มที่ค่อนข้างสูงซึ่งสูงถึง 16 เมตร โดยปกติแล้วความสูงของนกเชอร์รี่จะอยู่ที่ประมาณ 9 เมตร โดดเด่นด้วยกลิ่นหอมของดอกไม้ เติบโตสูงจากระดับน้ำทะเลอย่างน้อย 800 เมตร ชอบดินโอ๊คที่เป็นกรด
ระยะการแบ่งเซลล์ (ระยะ M) มี 2 ระยะอะไรบ้าง?
วัฏจักรของเซลล์คือช่วงเวลาของการดำรงอยู่ของเซลล์นับจากช่วงเวลาที่เซลล์ก่อตัวโดยการแบ่งเซลล์แม่จนกระทั่งมีการแบ่งตัวหรือตายไปเอง ความยาวของวัฏจักรของเซลล์แตกต่างกันไปในแต่ละเซลล์ เซลล์ของสิ่งมีชีวิตที่เติบโตเต็มวัยอย่างรวดเร็ว เช่น เซลล์เม็ดเลือดหรือเซลล์ฐานของหนังกำพร้าและลำไส้เล็ก สามารถเข้าสู่วัฏจักรของเซลล์ได้
เหตุใดเบราว์เซอร์ Opera จึงไม่แสดงเมนูหลัก
เพื่อประหยัดพื้นที่หน้าจอในเบราว์เซอร์ Opera ตั้งแต่เวอร์ชัน 10.5 เป็นต้นไป เมนูหลักจะถูกปิดตามค่าเริ่มต้น นักพัฒนาได้ทำการตัดสินใจนี้โดยเกี่ยวข้องกับการแพร่หลายของเน็ตบุ๊กที่มีจอแสดงผลขนาดเล็กและจอภาพ LCD แบบไวด์ซึ่งมีความสูงของหน้าจอน้อยกว่าความกว้างอย่างมาก เข้าถึงฟังก์ชั่นทั้งหมดที่อยู่ในเมนูหลัก
เมือง Bratsk อยู่ที่ไหน?
Bratsk เป็นเมืองในรัสเซียในภูมิภาคอีร์คุตสค์ ที่ตั้งทางภูมิศาสตร์ของ Bratsk กำหนดการเปลี่ยนแปลงให้เป็น "ประตู" ของภาคเหนือ เมืองนี้ตั้งอยู่ในใจกลางของภูมิภาคไซบีเรียตะวันออกของรัสเซีย ในตอนกลางของสันเขาอังการา ริมฝั่งอ่างเก็บน้ำ Bratsk บนแม่น้ำอังการา ระยะทางไปยังศูนย์กลางภูมิภาค - เมืองอีร์คุตสค์:
ชาดกคืออะไร
ชาดก (จากภาษากรีก allegoria - ชาดก) เป็นหนึ่งในรูปแบบของชาดกการถ่ายทอดแนวคิดเชิงนามธรรมหรือการตัดสินอย่างมีเงื่อนไขผ่านภาพเฉพาะ ชาดกเป็นเรื่องธรรมดาที่สุดในทัศนศิลป์ (ผู้หญิงที่มีผ้าปิดตาและมีตาชั่งอยู่ในมือ - ความยุติธรรม, สมอ - ความหวัง ฯลฯ ) ในวรรณคดีมีภาพเชิงเปรียบเทียบมากมาย
วิธีดูแลเฮลิไครซัม
Helichrysum (Immortelle, Tsmin) ชื่อละติน: Helichrysum หมวดหมู่: พืชล้มลุก, พืชสวนหิน วงศ์: Asteraceae (Compositae) บ้านเกิด: Helichrysum เติบโตในเขตอบอุ่นของยุโรป เอเชีย แอฟริกา และออสเตรเลีย บ้านเกิดของ Tsmina ของ Milford อยู่ที่ชานเมืองเคปทาวน์ แบบฟอร์ม: ไม้ล้มลุก
ใครเป็นคนเขียนนวนิยายเรื่อง "ขาวกับดำ"
นวนิยายเรื่อง "White and Black" เป็นเรื่องเกี่ยวกับผู้เล่นหมากรุกและหมากรุก บุคคลสำคัญของนวนิยายเรื่องนี้คือนักเล่นหมากรุกผู้ยิ่งใหญ่ Alexander Alyokhin แชมป์โลก ผู้แต่งนวนิยายเรื่อง "White and Black" เป็นนักเล่นหมากรุกโซเวียตที่โดดเด่น ปรมาจารย์ระดับนานาชาติ นักเขียน สมาชิกสหภาพนักเขียน
ชื่อเต็มของหนังสือเล่มที่สองในไตรภาค Robinson Crusoe ของ Daniel Defoe คืออะไร
Daniel Defoe (ภาษาอังกฤษ Daniel Defoe; เกิดภายใต้ชื่อ Daniel Foe; แคลิฟอร์เนีย ค.ศ. 1660 - 1731) - นักเขียนและนักประชาสัมพันธ์ชาวอังกฤษ ซึ่งรู้จักกันในปัจจุบันส่วนใหญ่เป็นผู้เขียนนวนิยายเรื่อง "Robinson Crusoe" (ตามธรรมเนียมในการวิจารณ์วรรณกรรมทางวิทยาศาสตร์และการตีพิมพ์)
สโต๊ตกินอะไร?
สัตว์จำพวกแมร์มีน (Mustela erminea) เป็นสัตว์ขนที่มีค่าในตระกูลมัสเตลิด รูปร่าง. ตัวแทนของสกุลคุ้ยเขี่ยทั้งหมดเป็นสัตว์ที่มีรูปร่างที่ยืดหยุ่นและยาว สง่างามและว่องไวมาก แตกต่างจากมาร์เทนโดยมีสีขาวที่ปลายปากกระบอกปืน หูมีขนาดเล็กมน ความยาวลำตัวของแมวน้ำคือ 16-3
โรคอะไรที่ไม่รับเข้ากองทัพ?
หมวดหมู่ความเหมาะสมสำหรับการรับราชการทหาร (“A”, “B”, “C”, “D”, “D”) จะถูกกำหนดโดยคณะกรรมการการแพทย์ทหารในระหว่างการตรวจสุขภาพของทหารเกณฑ์ เอ - เหมาะสำหรับการรับราชการทหาร บีแอนด์บี
จากบทความนี้ ผู้อ่านจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับคุณค่าการทำงานขั้นสูงสุด รวมถึงคุณสมบัติของการใช้งานในกิจกรรมภาคปฏิบัติ การศึกษาแนวคิดดังกล่าวมีความสำคัญอย่างยิ่งในการทำความเข้าใจรากฐานของคณิตศาสตร์ระดับสูง หัวข้อนี้เป็นหัวข้อพื้นฐานสำหรับการศึกษาเชิงลึกของหลักสูตร
สุดขั้วคืออะไร?
ในหลักสูตรของโรงเรียน มีการให้คำจำกัดความมากมายของแนวคิด "สุดขั้ว" บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อให้ความเข้าใจที่ลึกซึ้งและชัดเจนที่สุดเกี่ยวกับคำศัพท์สำหรับผู้ที่ไม่รู้ประเด็น ดังนั้นจึงเข้าใจได้ว่าช่วงการทำงานจะได้ค่าต่ำสุดหรือสูงสุดในชุดใดชุดหนึ่ง
สุดขีดคือทั้งค่าต่ำสุดของฟังก์ชันและค่าสูงสุดในเวลาเดียวกัน มีจุดต่ำสุดและจุดสูงสุดนั่นคือค่าสุดขีดของอาร์กิวเมนต์บนกราฟ ศาสตร์หลักที่ใช้แนวคิดนี้คือ:
- สถิติ;
- การควบคุมเครื่องจักร
- เศรษฐมิติ
จุดสุดโต่งมีบทบาทสำคัญในการกำหนดลำดับของฟังก์ชันที่กำหนด ระบบพิกัดในกราฟที่ดีที่สุดจะแสดงการเปลี่ยนแปลงในตำแหน่งสุดขั้วโดยขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงฟังก์ชันการทำงาน
สุดขีดของฟังก์ชันอนุพันธ์
นอกจากนี้ยังมีปรากฏการณ์เช่น "อนุพันธ์" มีความจำเป็นต้องกำหนดจุดปลายสุด สิ่งสำคัญคืออย่าสับสนระหว่างคะแนนต่ำสุดหรือสูงสุดกับค่าสูงสุดและต่ำสุด สิ่งเหล่านี้เป็นแนวคิดที่แตกต่างกัน แม้ว่าอาจดูคล้ายกันก็ตาม
ค่าของฟังก์ชันเป็นปัจจัยหลักในการกำหนดวิธีหาจุดสูงสุด อนุพันธ์ไม่ได้ถูกสร้างขึ้นจากค่านิยม แต่มาจากตำแหน่งสุดขั้วในลำดับใดลำดับหนึ่งเท่านั้น
อนุพันธ์นั้นพิจารณาจากจุดสุดขั้วเหล่านี้ และไม่ใช่จากมูลค่าที่ใหญ่ที่สุดหรือน้อยที่สุด ในโรงเรียนของรัสเซีย เส้นแบ่งระหว่างแนวคิดทั้งสองนี้ไม่ได้วาดไว้อย่างชัดเจน ซึ่งส่งผลต่อความเข้าใจในหัวข้อนี้โดยทั่วไป
ตอนนี้ให้เราพิจารณาแนวคิดเช่น "ภาวะสุดโต่งเฉียบพลัน" วันนี้มีค่าต่ำสุดเฉียบพลันและค่าสูงสุดเฉียบพลัน คำจำกัดความได้รับตามการจำแนกจุดวิกฤตของฟังก์ชันของรัสเซีย แนวคิดเรื่องจุดสุดขั้วเป็นพื้นฐานในการค้นหาจุดวิกฤตบนกราฟ
เพื่อกำหนดแนวคิดดังกล่าว พวกเขาใช้ทฤษฎีบทของแฟร์มาต์ มันเป็นสิ่งสำคัญที่สุดในการศึกษาจุดสุดขั้วและให้ความคิดที่ชัดเจนเกี่ยวกับการมีอยู่ของมันในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่ง เพื่อให้มั่นใจถึงความสุดขั้ว สิ่งสำคัญคือต้องสร้างเงื่อนไขบางประการสำหรับการลดลงหรือเพิ่มขึ้นบนกราฟ
หากต้องการตอบคำถาม “วิธีหาจุดสูงสุด” อย่างถูกต้อง คุณต้องปฏิบัติตามหลักเกณฑ์เหล่านี้:
- การค้นหาโดเมนคำจำกัดความที่แน่นอนบนกราฟ
- ค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันและจุดปลายสุด
- แก้ความไม่เท่าเทียมกันมาตรฐานสำหรับโดเมนที่พบอาร์กิวเมนต์
- สามารถพิสูจน์ได้ว่าฟังก์ชันใดที่จุดบนกราฟถูกกำหนดและต่อเนื่องกัน
ความสนใจ!การค้นหาจุดวิกฤตของฟังก์ชันจะเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อมีอนุพันธ์ในลำดับที่สองเป็นอย่างน้อย ซึ่งมั่นใจได้จากสัดส่วนที่สูงของการมีอยู่ของจุดสุดขั้ว
เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับส่วนปลายของฟังก์ชัน
เพื่อให้สุดขั้วมีอยู่ สิ่งสำคัญคือต้องมีทั้งจุดต่ำสุดและสูงสุด หากปฏิบัติตามกฎนี้เพียงบางส่วนเท่านั้น เงื่อนไขของการมีอยู่ของสุดขั้วจะถูกละเมิด
แต่ละฟังก์ชันในตำแหน่งใดๆ จะต้องมีความแตกต่างกันเพื่อให้สามารถระบุความหมายใหม่ได้ สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจว่ากรณีที่จุดที่กลายเป็นศูนย์ไม่ใช่หลักการหลักในการค้นหาจุดที่หาอนุพันธ์ได้
ค่าสุดโต่งเฉียบพลันและฟังก์ชันขั้นต่ำเป็นส่วนสำคัญอย่างยิ่งในการแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์โดยใช้ค่าสุดขั้ว เพื่อให้เข้าใจส่วนประกอบนี้ได้ดีขึ้น สิ่งสำคัญคือต้องอ้างอิงค่าแบบตารางเพื่อระบุฟังก์ชันการทำงาน
การวิจัยความหมายเต็มรูปแบบ | พล็อตกราฟค่า |
1. การกำหนดจุดเพิ่มและลดค่า 2. การหาจุดไม่ต่อเนื่อง ปลายสุด และจุดตัดด้วยแกนพิกัด 3. กระบวนการพิจารณาการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งบนกราฟ 4. การกำหนดตัวบ่งชี้และทิศทางของความนูนและความนูนโดยคำนึงถึงการมีอยู่ของเส้นกำกับ 5. การสร้างตารางสรุปการวิจัยจากมุมมองของการกำหนดพิกัด 6. การหาช่วงเวลาของการเพิ่มขึ้นและลดลงของจุดสุดขั้วและจุดแหลมคม 7. การหาค่าความนูนและความเว้าของเส้นโค้ง 8. การวาดกราฟโดยคำนึงถึงการวิจัยช่วยให้คุณค้นหาค่าต่ำสุดหรือสูงสุดได้ |
องค์ประกอบหลักเมื่อจำเป็นต้องทำงานกับจุดสุดขั้วคือการสร้างกราฟที่แม่นยำ ครูในโรงเรียนมักไม่ค่อยให้ความสำคัญกับประเด็นสำคัญดังกล่าวซึ่งเป็นการละเมิดกระบวนการศึกษาอย่างร้ายแรง การสร้างกราฟเกิดขึ้นจากผลการศึกษาข้อมูลเชิงฟังก์ชัน การระบุภาวะสุดขีดเฉียบพลัน และจุดบนกราฟเท่านั้น Sharp extrema ของฟังก์ชันอนุพันธ์จะแสดงบนพล็อตค่าที่แน่นอน โดยใช้ขั้นตอนมาตรฐานในการกำหนดเส้นกำกับ |
พิจารณากราฟของฟังก์ชันต่อเนื่อง y=ฉ(x)แสดงในรูป
ค่าฟังก์ชัน ณ จุดหนึ่ง x 1 จะมากกว่าค่าฟังก์ชันที่จุดใกล้เคียงทั้งหมดทั้งด้านซ้ายและด้านขวาของ x 1. ในกรณีนี้เราบอกว่าฟังก์ชันมีตรงประเด็น xสูงสุด 1 ตรงจุด xเห็นได้ชัดว่าฟังก์ชั่น 3 มีจำนวนสูงสุดเช่นกัน ถ้าเราพิจารณาประเด็นแล้ว x 2 ดังนั้นค่าฟังก์ชันในนั้นจะน้อยกว่าค่าใกล้เคียงทั้งหมด ในกรณีนี้เราบอกว่าฟังก์ชันมีตรงประเด็น x 2 ขั้นต่ำ ในทำนองเดียวกันสำหรับประเด็น x 4 .
การทำงาน y=ฉ(x)ตรงจุด x 0 มี สูงสุดหากค่าของฟังก์ชัน ณ จุดนี้มากกว่าค่าของฟังก์ชัน ณ จุดทั้งหมดที่มีจุดนั้นอยู่ x 0 เช่น หากมีบริเวณใกล้จุดดังกล่าว x 0 ซึ่งเหมาะสำหรับทุกคน x≠x 0 , ที่อยู่ในละแวกนี้ก็มีความไม่เท่าเทียมกัน ฉ(x)<ฉ(x 0 ) .
การทำงาน y=ฉ(x)มี ขั้นต่ำตรงจุด x 0 , หากมีบริเวณใกล้จุดดังกล่าว x 0 , นั่นสำหรับทุกคน x≠x 0 อยู่ในละแวกนี้ ความไม่เท่าเทียมกันยังคงอยู่ ฉ(x)>ฉ(x 0.
จุดที่ฟังก์ชันถึงค่าสูงสุดและต่ำสุดเรียกว่าจุดสุดขีดและค่าของฟังก์ชันที่จุดเหล่านี้เรียกว่าจุดสุดขีดของฟังก์ชัน
ให้เราใส่ใจกับความจริงที่ว่าฟังก์ชันที่กำหนดไว้ในเซ็กเมนต์สามารถเข้าถึงค่าสูงสุดและต่ำสุดได้เฉพาะจุดที่อยู่ในเซ็กเมนต์ที่อยู่ระหว่างการพิจารณาเท่านั้น
โปรดทราบว่าหากฟังก์ชันมีค่าสูงสุดที่จุดหนึ่ง ไม่ได้หมายความว่า ณ จุดนั้นฟังก์ชันจะมีค่ามากที่สุดในขอบเขตคำจำกัดความทั้งหมด จากรูปที่กล่าวข้างต้น ฟังก์ชัน ณ จุดนั้น x 1 มีค่าสูงสุดแม้ว่าจะมีจุดที่ค่าฟังก์ชันมากกว่าจุดนั้นก็ตาม x 1 . โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ฉ(x 1) < ฉ(x 4) เช่น ค่าต่ำสุดของฟังก์ชันมากกว่าค่าสูงสุด จากคำจำกัดความของค่าสูงสุด จะตามมาเพียงว่านี่คือค่าที่ใหญ่ที่สุดของฟังก์ชันที่จุดที่ใกล้กับจุดสูงสุดเพียงพอ
ทฤษฎีบท 1 (เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการดำรงอยู่ของสุดขั้ว)ถ้าฟังก์ชันหาอนุพันธ์ได้ y=ฉ(x)มีตรงจุด x=x 0 สุดขั้ว แล้วอนุพันธ์ของมัน ณ จุดนี้จะกลายเป็นศูนย์
การพิสูจน์- ให้ตรงจุดอย่างแน่นอน xฟังก์ชัน 0 มีจำนวนสูงสุด จากนั้นสำหรับการเพิ่มทีละน้อยเพียงพอ Δ xเรามี ฉ(x 0 + Δ เอ็กซ์)
ผ่านความไม่เท่าเทียมกันเหล่านี้ไปจนถึงขีดจำกัดที่ Δ x→ 0 และคำนึงถึงอนุพันธ์ด้วย ฉ "(x 0) มีอยู่ ดังนั้นขีดจำกัดทางด้านซ้ายจึงไม่ขึ้นอยู่กับว่า Δ เป็นอย่างไร x→ 0 เราได้: ที่ Δ x → 0 – 0 ฉ"(x 0) ≥ 0 a ที่Δ x → 0 + 0 ฉ"(x 0) ≤ 0 เนื่องจาก ฉ"(x 0) กำหนดตัวเลข ดังนั้นอสมการทั้งสองนี้จะเข้ากันได้ก็ต่อเมื่อ ฉ"(x 0) = 0.
ทฤษฎีบทที่ได้รับการพิสูจน์แล้วระบุว่าคะแนนสูงสุดและต่ำสุดสามารถพบได้เฉพาะในค่าของการโต้แย้งที่อนุพันธ์กลายเป็นศูนย์เท่านั้น
เราพิจารณากรณีที่ฟังก์ชันมีอนุพันธ์ที่ทุกจุดของเซกเมนต์หนึ่งๆ กรณีที่ไม่มีอนุพันธ์จะเป็นอย่างไร? ลองดูตัวอย่าง
ตัวอย่าง.
- ย=|x|.
ฟังก์ชันไม่มีอนุพันธ์ ณ จุดนั้น x=0 ( ณ จุดนี้ กราฟของฟังก์ชันไม่มีค่าแทนเจนต์ที่กำหนดไว้) แต่ ณ จุดนี้ ฟังก์ชันมีค่าต่ำสุด เนื่องจาก ย(0)=0 และสำหรับทั้งหมด x≠ 0ย > 0.
- อนุญาต x< x
0 . แล้ว ค< x
0 และ ฉ "(ค)> 0.
นั่นเป็นเหตุผล ฉ "(ค)(x- x 0)<
0 และดังนั้น
ฉ(x) - ฉ(x 0 )< 0 เช่น ฉ(x)< f(x 0 ).
- อนุญาต x > x 0 . แล้ว ค>x 0 และ ฉ "(ค)< 0. วิธี ฉ "(ค)(x- x 0)< 0. นั่นเป็นเหตุผล ฉ(x) - ฉ(x 0 ) <0,т.е.ฉ(x)< ฉ(x 0 ) .
- ค้นหาโดเมนของฟังก์ชัน ฉ(x)
- ค้นหาอนุพันธ์อันดับหนึ่งของฟังก์ชัน ฉ "(x).
- กำหนดจุดวิกฤติสำหรับสิ่งนี้:
- ค้นหารากที่แท้จริงของสมการ ฉ "(x)=0;
- ค้นหาค่าทั้งหมด xซึ่งอนุพันธ์นั้น ฉ "(x)ไม่มีอยู่จริง
- กำหนดเครื่องหมายของอนุพันธ์ทางซ้ายและขวาของจุดวิกฤต เนื่องจากเครื่องหมายของอนุพันธ์ยังคงที่ระหว่างจุดวิกฤตสองจุด จึงเพียงพอที่จะระบุเครื่องหมายของอนุพันธ์ที่จุดหนึ่งทางซ้ายและอีกจุดทางด้านขวาของจุดวิกฤติ
- คำนวณค่าของฟังก์ชันที่จุดปลายสุด
- ค้นหาจุดวิกฤตทั้งหมดของฟังก์ชันในช่วงเวลา ( ก, ข) และคำนวณค่าฟังก์ชันที่จุดเหล่านี้
- คำนวณค่าของฟังก์ชันที่ส่วนท้ายของเซ็กเมนต์เมื่อใด x = ก, x = ข.
- จากค่าที่ได้รับทั้งหมด ให้เลือกค่าที่ใหญ่ที่สุดและเล็กที่สุด
ฟังก์ชันไม่มีอนุพันธ์ที่ x=0 เนื่องจากมันจะไปถึงอนันต์ที่ x=0. แต่ ณ จุดนี้ฟังก์ชันจะมีค่าสูงสุด
ฟังก์ชันไม่มีอนุพันธ์ที่ x=0 เนื่องจาก ที่ x→0. ณ จุดนี้ฟังก์ชันไม่มีค่าสูงสุดหรือค่าต่ำสุด จริงหรือ, ฉ(x)=0 และที่ x<0ฉ(x)<0, а при x>0ฉ(x)>0.
ดังนั้น จากตัวอย่างที่ให้มาและทฤษฎีบทที่จัดทำขึ้น เป็นที่ชัดเจนว่าฟังก์ชันสามารถมีจุดสุดขั้วได้ในสองกรณีเท่านั้น: 1) ณ จุดที่มีอนุพันธ์อยู่และเท่ากับศูนย์; 2) ณ จุดที่ไม่มีอนุพันธ์อยู่
อย่างไรก็ตามหากถึงจุดใดจุดหนึ่ง x 0 เรารู้สิ่งนั้น ฉ "(x 0 ) =0 จึงไม่สามารถสรุปได้ว่า ณ จุดนั้น x 0 ฟังก์ชันมีปลายสุด
ตัวอย่างเช่น. .
แต่ช่วง x=0 ไม่ใช่จุดสุดขั้ว เนื่องจากทางด้านซ้ายของจุดนี้ ค่าฟังก์ชันจะอยู่ใต้แกน วัวและทางด้านขวาด้านบน
ค่าของอาร์กิวเมนต์จากโดเมนของฟังก์ชันที่อนุพันธ์ของฟังก์ชันหายไปหรือไม่มีอยู่เรียกว่า จุดวิกฤติ.
จากที่กล่าวมาทั้งหมด จุดปลายสุดของฟังก์ชันจะอยู่ในหมู่จุดวิกฤต อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ทุกจุดวิกฤติที่จะเป็นจุดปลายสุด ดังนั้น ในการค้นหาจุดปลายสุดของฟังก์ชัน คุณจะต้องค้นหาจุดวิกฤตทั้งหมดของฟังก์ชัน จากนั้นตรวจสอบแต่ละจุดแยกกันเพื่อหาค่าสูงสุดและค่าต่ำสุด ทฤษฎีบทต่อไปนี้มีจุดประสงค์นี้
ทฤษฎีบท 2 (เงื่อนไขที่เพียงพอสำหรับการดำรงอยู่ของสุดขั้ว)ปล่อยให้ฟังก์ชันต่อเนื่องในช่วงเวลาหนึ่งที่มีจุดวิกฤติ x 0 และสามารถหาอนุพันธ์ได้ในทุกจุดของช่วงเวลานี้ (ยกเว้น บางทีอาจจะเป็นจุดนั้นเอง) x 0) เมื่อย้ายจากซ้ายไปขวาผ่านจุดนี้ ถ้าอนุพันธ์เปลี่ยนเครื่องหมายจากบวกเป็นลบ แล้วไปที่จุดนั้น x = xฟังก์ชัน 0 มีจำนวนสูงสุด หากเมื่อผ่าน. x 0 จากซ้ายไปขวา อนุพันธ์เปลี่ยนเครื่องหมายจากลบเป็นบวก แล้วฟังก์ชันจะมีค่าต่ำสุด ณ จุดนี้
ดังนั้นหาก
การพิสูจน์- ให้เราสันนิษฐานไว้ก่อนว่าเมื่อผ่านไปแล้ว x 0 อนุพันธ์เปลี่ยนเครื่องหมายจากบวกเป็นลบ เช่น ต่อหน้าทุกคน x,ใกล้จุด x 0 ฉ "(x)> 0 สำหรับ x< x 0 , ฉ "(x)< 0 สำหรับ x>x 0 . ลองใช้ทฤษฎีบทของลากรองจ์กับความแตกต่างกัน ฉ(x) - ฉ(x 0 ) = ฉ "(ค)(x- x 0) ที่ไหน คอยู่ระหว่าง xและ x 0 .
ดังนั้นสำหรับทุกค่า xใกล้พอที่จะ x 0 ฉ(x)< ฉ(x 0 ) - และนี่หมายความว่า ณ จุดนั้น xฟังก์ชัน 0 มีจำนวนสูงสุด
ส่วนที่สองของทฤษฎีบทขั้นต่ำก็พิสูจน์ในลักษณะเดียวกัน
ให้เราอธิบายความหมายของทฤษฎีบทนี้ในรูป อนุญาต ฉ "(x 1 ) =0 และสำหรับใดๆ เอ็กซ์,ใกล้พอที่จะ x 1 ความไม่เท่าเทียมกันมีความพึงพอใจ
ฉ "(x)< 0 ณ x< x 1 , ฉ "(x)> 0 ณ x>x 1 .
จากนั้นไปทางซ้ายของจุด x 1 ฟังก์ชั่นจะเพิ่มขึ้นและลดลงทางด้านขวา ดังนั้น เมื่อใด x = x 1 ฟังก์ชันเปลี่ยนจากเพิ่มขึ้นไปสู่ลดลง นั่นคือมีค่าสูงสุด
ในทำนองเดียวกัน เราสามารถพิจารณาประเด็นต่างๆ ได้ x 2 และ x 3 .
ทั้งหมดข้างต้นสามารถแสดงเป็นแผนผังในภาพ:
กฎสำหรับการศึกษาฟังก์ชัน y=f(x) สำหรับส่วนปลายสุด
ตัวอย่าง- สำรวจฟังก์ชันสำหรับค่าต่ำสุดและสูงสุด
ค่าสูงสุดและค่าน้อยที่สุดของฟังก์ชันบนเซ็กเมนต์
ใหญ่ที่สุดค่าของฟังก์ชันในช่วงเวลาหนึ่งจะใหญ่ที่สุดจากค่าทั้งหมดในช่วงเวลานี้และ เล็กที่สุด– ค่าที่น้อยที่สุดในบรรดาค่าทั้งหมด
พิจารณาฟังก์ชัน y=ฉ(x)ต่อเนื่องในส่วน [ ก, ข- ดังที่ทราบ ฟังก์ชันดังกล่าวถึงค่าสูงสุดและต่ำสุด ไม่ว่าจะอยู่ที่ขอบเขตของเซ็กเมนต์หรือภายในนั้น หากค่าสูงสุดหรือต่ำสุดของฟังก์ชันบรรลุถึงจุดภายในของเซ็กเมนต์ ค่านี้จะเป็นค่าสูงสุดหรือต่ำสุดของฟังก์ชัน กล่าวคือ ค่าดังกล่าวบรรลุที่จุดวิกฤต
ดังนั้นเราจึงได้สิ่งต่อไปนี้ กฎสำหรับการค้นหาค่าที่ใหญ่ที่สุดและน้อยที่สุดของฟังก์ชันในส่วน [ ก, ข] :
ค้นหาค่าที่ใหญ่ที่สุดของฟังก์ชัน y=(7x^2-56x+56)e^x บนเซ็กเมนต์ [-3; 2].
แสดงวิธีแก้ปัญหาสารละลาย
ลองหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันดั้งเดิมโดยใช้สูตรอนุพันธ์ของผลคูณ ย"=(7x^2-56x+56)"อี^x\,+ (7x^2-56x+56)\left(e^x\right)"= (14x-56)อี^x+(7x^2-56x+56)อี^x= (7x^2-42x)อี^x= 7x(x-6)อี^xมาคำนวณค่าศูนย์ของอนุพันธ์กัน: y"=0;
7x(x-6)อี^x=0,
x_1=0, x_2=6.
ให้เราจัดเรียงสัญญาณของอนุพันธ์และกำหนดช่วงเวลาของความน่าเบื่อของฟังก์ชันดั้งเดิมบนเซ็กเมนต์ที่กำหนด
จากรูปจะเห็นได้ชัดว่าในส่วน [-3; 0] ฟังก์ชันดั้งเดิมจะเพิ่มขึ้น และลดลงในส่วนนั้น ดังนั้น ค่าที่ใหญ่ที่สุดในส่วน [-3; 2] บรรลุได้ที่ x=0 และเท่ากับ ย(0)= 7\cdot 0^2-56\cdot 0+56=56
คำตอบ
เงื่อนไข
ค้นหาค่าสูงสุดของฟังก์ชัน y=12x-12tg x-18 บนเซ็กเมนต์นั้น \ซ้าย.
แสดงวิธีแก้ปัญหาสารละลาย
ย"= (12x)"-12(tg x)"-(18)"= 12-\frac(12)(\cos ^2x)= \frac(12\cos ^2x-12)(\cos ^2x)\leqslant0.ซึ่งหมายความว่าฟังก์ชันดั้งเดิมไม่เพิ่มขึ้นในช่วงเวลาที่พิจารณา และรับค่าสูงสุดทางด้านซ้ายสุดของช่วง นั่นคือที่ x=0 ย(0)= ค่าที่ใหญ่ที่สุดคือ -18.
คำตอบ
12\cdot 0-12 tg (0)-18=
เงื่อนไข
ที่มา: “คณิตศาสตร์. การเตรียมตัวสำหรับการสอบ Unified State 2017 ระดับโปรไฟล์” เอ็ด F.F. Lysenko, S. Yu.
แสดงวิธีแก้ปัญหาสารละลาย
ค้นหาจุดต่ำสุดของฟังก์ชัน y=(x+8)^2e^(x+52)
เราจะหาจุดต่ำสุดของฟังก์ชันโดยใช้อนุพันธ์ เรามาค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่กำหนดโดยใช้สูตรสำหรับอนุพันธ์ของผลิตภัณฑ์ อนุพันธ์ของ x^\alpha และ e^x: ย"(x)= \left((x+8)^2\right)"e^(x+52)+(x+8)^2\left(e^(x+52)\right)"= 2(x+8)อี^(x+52)+(x+8)^2e^(x+52)= (x+8)e^(x+52)(2+x+8)=
(x+8)(x+10)อี^(x+52) ให้เราจัดเรียงสัญญาณของอนุพันธ์และกำหนดช่วงเวลาของความน่าเบื่อของฟังก์ชันดั้งเดิม e^(x+52)>0 สำหรับ x ใดๆ y"=0 ณ x=-8,
x=-10.
คำตอบ
12\cdot 0-12 tg (0)-18=
เงื่อนไข
รูปนี้แสดงว่าฟังก์ชัน y=(x+8)^2e^(x+52) มีจุดต่ำสุดเพียงจุดเดียว x=-8 ค้นหาจุดสูงสุดของฟังก์ชัน
แสดงวิธีแก้ปัญหาสารละลาย
y=8x-\frac23x^\tfrac32-106.
ODZ: x \geqslant 0 มาหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันดั้งเดิมกัน:
y"=8-\frac23\cdot\frac32x^\tfrac12=8-\sqrt x
ลองคำนวณศูนย์ของอนุพันธ์:
8-\ตาราง x=0;
\sqrt x=8;
x=64.
ให้เราจัดเรียงสัญญาณของอนุพันธ์และกำหนดช่วงเวลาของความน่าเบื่อของฟังก์ชันดั้งเดิม
คำตอบ
12\cdot 0-12 tg (0)-18=
เงื่อนไข
รูปนี้แสดงว่าจุด x=64 เป็นจุดสูงสุดเพียงจุดเดียวของฟังก์ชันที่กำหนด ค้นหาค่าที่น้อยที่สุดของฟังก์ชัน y=5x^2-12x+2\ln x+37 บนเซ็กเมนต์
แสดงวิธีแก้ปัญหาสารละลาย
\ซ้าย[\frac35; \frac75\right].
ODZ: x>0
เราจะหาจุดต่ำสุดของฟังก์ชันโดยใช้อนุพันธ์ เรามาค้นหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันที่กำหนดโดยใช้สูตรสำหรับอนุพันธ์ของผลิตภัณฑ์ อนุพันธ์ของ x^\alpha และ e^x: มาหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันดั้งเดิม: 10x-12+\frac(2)(x)=
\frac(10x^2-12x+2)(x)
มานิยามค่าศูนย์ของอนุพันธ์กัน: y"(x)=0;
\frac(10x^2-12x+2)(x)=0,
5x^2-6x+1=0, x_(1,2)= \frac(3\pm\sqrt(3^2-5\cdot1))(5)=
\frac(3\pm2)(5),
x_1=\frac15\notin\left[\frac35; \frac75\right],
x_2=1\ใน\ซ้าย[\frac35; \frac75\right].
ให้เราจัดเรียงสัญญาณของอนุพันธ์และกำหนดช่วงเวลาของความน่าเบื่อของฟังก์ชันดั้งเดิมในช่วงเวลาที่พิจารณา จากรูปจะเห็นชัดเจนว่าในส่วนนี้\ซ้าย[\frac35; 1\ขวา] ฟังก์ชั่นดั้งเดิมลดลงและในส่วนนั้น\ซ้าย \ซ้าย[\frac35; \frac75\ขวา]สำเร็จที่ x=1 และเท่ากับ ย(1)= 5\cdot 1^2-12\cdot 1+2 \ln 1+37= 30.
คำตอบ
12\cdot 0-12 tg (0)-18=
เงื่อนไข
ค้นหาค่าสูงสุดของฟังก์ชัน y=(x+4)^2(x+1)+19 บนเซกเมนต์ [-5; -3].
แสดงวิธีแก้ปัญหาสารละลาย
ลองหาอนุพันธ์ของฟังก์ชันดั้งเดิมโดยใช้สูตรอนุพันธ์ของผลคูณ