- •Математика Дифференциальное исчисление функций одной и нескольких переменных
- •I курса очной формы обучения
- •Предисловие
- •Оглавление
- •Глава 1 Дифференцирование функций………………………………5
- •Глава 2. Функции нескольких переменных…………………………18
- •Глава 1. Дифференцирование функций
- •§ 1.1. Основные формулы дифференцирования
- •Основные правила дифференцирования
- •§1.2. Уравнения касательной и нормали к плоской кривой
- •§1.3. Производные высших порядков. Правила Лопиталя
- •Правила Лопиталя
- •§1.4. Монотонность функций. Экстремумы. Наибольшее и наименьшее значения функции на отрезке
- •§1.5. Промежутки выпуклости, вогнутости графика функции. Точки перегиба. Асимптоты
- •§1.6. Параметрически заданные функции. Векторная функция скалярного аргумента. Кривизна плоской кривой
- •Глава 2. Функции нескольких переменных
- •2.1. Понятие функции нескольких переменных
- •2.2. Частные производные первого порядка. Полный дифференциал
- •2.3. Дифференцирование сложных и неявных функций
- •2.4. Касательная плоскость и нормаль к поверхности
- •2.5. Производная по направлению. Градиент
- •2.6. Экстремум функции двух переменных
- •Список рекомендуемой литературы
§1.5. Промежутки выпуклости, вогнутости графика функции. Точки перегиба. Асимптоты
Кривая называется выпуклой в точке х=х0, если в некоторой окрестности этой точки кивая расположена под касательной, проведенной в этой точке (рис.6а), если же кривая лежит над касательной, то функция называется вогнутой (рис.6б).
В качестве достаточных условий выпуклости, вогнутости графика функций можно принять следующие: если y">0, то кривая вогнутая, если y"<0, то кривая выпуклая.
Точкой перегиба называется точка, разделяющая интервал выпуклости от интервала вогнутости. Необходимым условием существования точки перегиба является равенство нулю второй производной от функции, достаточным – изменение знака второй производной при переходе через точку, подозрительную на точку перегиба.
Пусть имеется кривая, ветвь которой в том или ином направлении удаляется в бесконечность. Если расстояние от точки кривой до некоторой прямой по мере удаления точки кривой в бесконечность стремится к нулю, то эта прямая называется асимптотой графика кривой.
Существует три вида асимптот: вертикальная, горизонтальная, наклонная.
Пусть y=f(x), а – точка разрыва функции или граничная точка области определения.
Если , то прямая х=а есть вертикальная асимптота.
Если , то прямая х=b – горизонтальная асимптота.
Наклонная асимптота имеет вид у=kx+b, где ; .
Замечание. Пределы при х∞, х-∞ находятся отдельно.
Алгоритм полного исследования функции y=f(x)
Найти область определения функции; точки разрыва.
Найти асимптоты графика функции.
Определить четность, нечетность, периодичность функции.
Установить промежутки возрастания, убывания и экстремумы функции.
Определить интервалы выпуклости, вогнутости и точки перегиба графика функции.
Найти точки пересечения графика с осями координат.
При необходимости вычислить значения функции в дополнительных точках.
___________________
1.5.1. Найти промежутки выпуклости, вогнутости, точки перегиба:
а) у=х5-5х-6; б) у=(х-5)5/3+2;
в) у=хех; г) у=х4-8х3+24х2.
Ответ: а) (-∞;0) – выпуклая; (0;∞) – вогнутая;
б) р(5;2) – точка перегиба;
в) (-∞;-2) – выпуклая; (-2;∞) – вогнутая;
г) точек перегиба нет.
1.5.2. Найти асимптоты графика функций:
а) ; б) ;
в) ; г) y=-xarctgx.
Ответ: а) х=-2, у=3; б) х=1, х= -6, у=0; в) у=х-6;
г)
1.5.3. Исследовать функции и построить их графики:
а) ; б) ;
в) ; г) .
Ответ: а) уmin(2)=3; асимптоты у=х, х=0;
б)уmin(23)=33, уmax(-23)= -33; (0;0) – точка перегиба; х=2, у=х – асимптоты;
в) уmax(е2)=2/е, у=0 – асимптоты;
г) уmax(1)=е.
1.5.4. Найти промежутки выпуклости, вогнутости, точки перегиба:
а) ; б) ;
в) y=ln|x|; г) .
Ответ: а) (2;-8/3); б) ; в) точек перегиба нет;
г) .
1.5.5. Найти асимптоты графиков функций:
а) ; б) y=x-arctgx;
в) .
Ответ: а) х=0; у=1; б) ; в) у=2х; х=0.
1.5.6. Исследовать функции и построить графики:
а) ; б) .
Ответ: а) у=-х – наклонная асимптота; б) уmin(6)=13,5; (0;0) – точка перегиба; х=2; у=х+4 – асимптоты.