- •1. Промежутки возрастания и убывания дифференцируемой функции. Экстремумы функции. Необходимое условие экстремума.
- •2. Достаточные условия существования максимума или минимума функции.
- •3. Наибольшие и наименьшие значения непрерывной функции на отрезке.
- •4. Исследование функции на выпуклость. Точки перегиба.
- •5. Асимптоты графика функции. Отыскание вертикальной и наклонной асимптот.
- •6. Общая схема исследования функции и построение ее графика.
- •7. Понятие о числовых рядах. Сходимость и сумма ряда. Необходимый признак сходимости.
- •8. Знакоположительные ряды. Достаточные признаки сходимости.
- •9. Свойства сходящихся рядов.
- •10. Знакочередующиеся ряды. Признак Лейбница. Абсолютная и условная сходимость ряда.
- •11. Понятие о функциональных рядах. Степенные ряды. Радиус сходимости степенного ряда.
- •12. Ряды Тейлора и Маклорена.
- •1 3. Понятие о ряде Фурье. Разложение в ряд Фурье четных и нечетных периодических функций.
- •14. Первообразная функции на промежутке. Неопределенный интеграл и его свойства.
- •15. Интегрирование по частям, замена переменных. Таблица интегралов основных элементарных функций.
- •17. Основные свойства определенного интеграла. Теорема о среднем.
- •18. Определенный интеграл как функция верхнего предела. Формула Ньютона-Лейбница для вычисления определенного интеграла. Замена переменных в определенном интеграле.
- •19. Несобственный интеграл с неограниченной областью интегрирования. Несобственный интеграл от функции, неограниченной на отрезке интегрирования. Понятие сходимости несобственных интегралов.
- •20. Понятие о дифференциальном уравнении и его решении. Порядок дифференциального уравнения. Понятие общего и частного решения.
- •21. Задача Коши для дифференциальных уравнений первого порядка. Теорема существования и единственности решения.
- •22. Линейные дифференциальные уравнения первого порядка. Метод разделения переменных.
- •23. Комплексные числа, алгебраическая и тригонометрическая форма записи. Формула Эйлера.
- •24. Линейные дифференциальные уравнения второго порядка с постоянными коэффициентами (однородные и неоднородные). Структура общего решения.
- •26. Непрерывность функции двух независимых переменных.
- •27. Частные производные и вектор градиента функции двух независимых переменных. Производная по направлению. Понятие о линиях уровня.
- •28. Полный дифференциал функции нескольких переменных. Дифференциал второго порядка функции нескольких переменных.
- •29. Частные производные и дифференциалы высших порядков.
- •30. Максимумы и минимумы функции нескольких (двух) переменных. Необходимые условия экстремума.
- •31. Наибольшее и наименьшее значения функции двух независимых переменных на замкнутом ограниченном множестве.
- •32. Достаточные условия максимума или минимума функции нескольких независимых переменных.
- •33. Предмет теории вероятностей. Виды случайных событий. Классическое определение вероятности события. Свойства вероятности.
- •34. Относительная частота события. Статистическое определение вероятности события.
- •35. Аксиоматическое определение вероятности.
- •36. Алгебра событий.
- •37. Теорема сложения вероятностей для совместных и несовместных событий.
- •38. Условная вероятность. Теорема умножения вероятностей для зависимых и независимых и событий.
- •40. Формула Бейеса (формула переоценки вероятностей гипотез).
- •41. Схема повторных независимых испытаний (схема Бернулли). Формула Бернулли.
- •42. Локальная и интегральная теоремы Лапласа.
- •43. Дискретные и непрерывные случайные величины, их законы распределения.
- •44. Числовые характеристики дискретных случайных величин.
- •46. Плотность распределения вероятностей непрерывной случайной величины, ее свойства.
- •47. Числовые характеристики непрерывных случайных величин.
4. Исследование функции на выпуклость. Точки перегиба.
Выпуклую вверх функцию часто называют выпуклой, а выпуклую вниз – вогнутой.
Определение точки перегиба
Точка, в которой функция определена и в которой функция меняет направление выпуклости, называется точкой перегиба.
В окрестности такой точки x 0 график функции y = f (x) слева и справа от точки x0 имеет разные направления выпуклости.
Очевидно, что в точке перегиба касательная пересекает график функции так, что с одной стороны от этой точки график лежит под касательной, а с другой - над нею.
В окрестности точки перегиба график функции геометрически переходит с одной сторон касательной на другую и "перегибается" через нее. Отсюда и произошло название "точка перегиба".
Необходимое условие точки перегиба
Теорема. Пусть функция y = f (x) дважды непрерывно дифференцируема на интервале (a, b). Для того, чтобы точка М(x0, f(x0)) была точкой перегиба графика функции y = f (x) необходимо, чтобы f " (x0) = 0. Доказательство. Предположим обратное, пусть f "(x0) ≠ 0. Тогда в силу непрерывности второй производной по теореме об устойчивости знака непрерывной функции существует окрестность точки x0, в которой f ″(x) < 0 (f "(x) > 0), и, значит график функции y = f (x) имеет определенное направление выпуклости в этой окрестности. Но это противоречит наличию перегиба в точке M(x0; f (x0 )). Полученное противоречие доказывает теорему. Не всякая точка М (x0, f (x0)), для которой f " (x0) = 0, является точкой перегиба. Например, график функции y = f(x) = x4 не имеет перегиба в точке (0; 0), хотя f " (х) = 12·x ² = 0 при х = 0. Поэтому равенство нулю второй производной является лишь необходимым условием перегиба. Точки М (x0; f (x0)) графика, для которых f "(x0) = 0, будем называть критическими. Необходимо дополнительно исследовать вопрос о наличии перегиба в каждой критической точке, для чего следует сформулировать достаточное условие перегиба.
Достаточное условие точки перегиба
Теорема. Пусть функция y = f (x) имеет вторую производную f "(x) в некоторой достаточно малой окрестности точки x0 интервала (a, b), за исключением, быть может самой точки х0, а график функции имеет касательную в точке С = (х0, f (x0)). Если при переходе через точку х0 вторая производная f "(x) меняет знак, то точка С является точкой перегиба графика функции y = f (x). Доказательство. Из того, что f "(x0) слева и справа от точки x0 имеет разные знаки, то направление выпуклости графика функции слева и справа от точки x0 является различным. Это и означает наличие перегиба в точке M(x0; f (x0)).
Исследование функций на выпуклость и вогнутость. Пусть функция f (х) задана на интервале (a, b) и х1, х2 - любые различные точки этого интервала. Через точки А (х1, f (х1)) и В (х2, f (х2)) графика функции f (х) проведем прямую, отрезок АВ которой называется хордой. Уравнение этой прямой запишем в виде у = у(х).
Функция f (х) называется выпуклой вниз на интервале (a, b), если для любых точек х1, х2 (a, b), а х1 < х2 b, хорда АВ лежит не ниже графика этой функции, т. е. если f (х) у (х), х [х1, х2] (a, b):
Заметим, что выпуклую вниз функцию иногда называют вогнутой функцией. Аналогично определяется выпуклость функции вверх.
Функция f (х) называется выпуклой вверх на интервале (a, b), если для любых точек х1, х2 (a, b), а х1 < х2 b, хорда АВ лежит не выше графика этой функции, т. е. если f (х) у (х), х [х1, х2] (a, b