- •22 Математический анализ
- •1. Функция
- •Способы задания функций
- •Свойства функций
- •Обратная функция
- •Сложная функция
- •2. Числовые последовательности
- •Свойства сходящихся последовательностей
- •3. Предел функции.
- •Односторонние пределы
- •Предел функции при х →∞
- •Бесконечно малая функция
- •Сформулируем некоторые теоремы о бесконечно малых функциях.
- •Для вычисления пределов надо пользоваться некоторыми правилами. Эти правила формулируются в виде теорем, которые мы сформулируем ниже. Для доведения этих теорем используется следующая теорема:
- •Следствие. Постоянный множитель можно выносить за знак предела:
- •Смысл производной
- •4. Дифференциал функции.
- •Геометрический смысл дифференциала
- •Основные теоремы дифференциального исчисления
- •5. Применение производной к исследованию функции и построения ее графика Монотонность функции
- •Максимумы и минимумы функции
- •Необходимое условие экстремума:
- •Наибольшее и наименьшее значение функции:
- •Выпуклость графика функции. Точки перегиба.
- •Асимптоты графика функции
- •Асимптоты функции
Асимптоты графика функции
Определение. Асимптотой кривой называется прямая, расстояние до которой от точки, лежащей на кривой стремится к нулю при неограниченном удалении от начала координат этой точки по кривой.
Прямая называется асимптотой графика функциидля, если разность- бесконечно мала для.
Асимптоты функции
Вертикальные, , если хотя бы одно из двух предельных значений являются бесконечными |
Невертикальные,
если то уравнениеопределяет наклонную асимптоту. Еслито асимптотаявляется горизонтальной. |
СХЕМА ИССЛЕДОВАНИЯ ФУНКЦИИ
I.
1) область определения;
2) область значений;
3) наличие точек разрыва и их характер; определить невертикальные (наклонные и горизонтальные) асимптоты;
4) четность, нечетность (указать характер поведения графика функции);
5) периодичность;
6) нули (указать точки пересечения с осями координат).
II. Интервалы монотонности и экстремумы
1) определить интервалы монотонности;
2) определить критические точки І рода и значения функции в них;
3) указать точки экстремума.
III.Промежутки выпуклости и точки перегиба
1) определить промежутки выпуклости графика;
2) определить точки перегиба и значения функции в них.
ІV. Внести данные в таблицы.
V. Построить график функции в декартовой системе координат.
Пример 5.Дана функция. Найти.
Решение:
Продифференцировать левую и праву части, учитывая, что является функцией от.
.
Решим данное уравнение относительно :
.
Пример 6.Найти производную функции, заданной уравнением:
Решение:
тогда
Пример 7.Найти уравнение касательной и нормали к кривойв точке.
Решение:
Уравнение касательной: .
.
Уравнение касательной: .
Уравнение нормали: ,
- уравнение нормали.
Пример 8.Найти, если
Решение:
Пример 9.Вычислить
Решение:
Имеем неопределенность вида . Воспользовавшись правилом Лопиталя, получим:
Пример 10.Вычислить
Решение:
Имеем неопределенность вида . Воспользовавшись правилом Лопиталя, получим:
Пример 11.Исследовать функциюи построить ее график.
Решение:
Область определения:
Функция имеет разрывы при
Ведь - вертикальная асимптота.
.Асимптоты
- вертикальные
Невертикальные
- горизонтальная асимптота.
Исследуем функцию на четность:
Функция является четной и ее график симметричен относительно оси Оу, функция непериодичная.
Интервалы монотонности и экстремумы:
Критические точки:
x |
() |
() |
0 |
() |
() | ||
f /(x) |
+ |
Не |
+ |
0 |
– |
Не |
– |
f(x) |
возрастает |
существует |
возрастает |
0 |
убывает |
существует |
убывает |
– точка максимума:
6. Интервалы выпуклости и вогнутости, точки перегиба:
точек перегиба функция не имеет, так как в точке функция не определена:
x |
() |
() |
() | ||
f //(x) |
+ |
Не |
– |
Не |
+ |
f(x) |
вогнутая |
существует |
выпуклая |
существует |
вогнутая |
Построим график функции .
Пример 12. Найти наибольшее и меньше всего значения функциина отрезке
Решение
Имеем т.о.- критическая точка
Вычислим значения функции на концах отрезка:
Наименьшее значение функции равно –1 и принимается функцией во внутренней точке отрезка, а наибольшее значение равно 3 и принимается на левом конце отрезка.
Пример 13.Найти промежутки выпуклости кривойи точки перегиба.
Решение:
Находим
Здесь критической точкой является точка , где вторая производная имеет разрыв. Очевидно, что
на промежуткеи на этом промежутке функциявыпуклая вверх;
на промежуткеі на и на этом промежутке функциявыпуклая вниз;
Кривая имеет при точку перегиба