Тема №12. Исследование функции с помощью производной 1,2 порядков
Процесс исследования функции состоит из нескольких этапов. Для наиболее полного представления о поведении функции и характере ее графика необходимо отыскать:
1) Область существования функции.
Это понятие включает в себя и область значений и область определения функции.
2) Точки разрыва. (Если они имеются).
3) Интервалы возрастания и убывания.
4) Точки максимума и минимума.
5) Максимальное и минимальное значение функции на ее области определения.
6) Области выпуклости и вогнутости.
7) Точки перегиба (Если они имеются).
8) Асимптоты (Если они имеются).
9) Построение графика
1.Исследовать функцию и построить ее график.
Решение.
Исследование выполним по примерной схеме, имеющейся в учебниках и практических руководствах. График можно строить либо по ходу исследования, либо конце исследования (рис.2).
1) Область определения функции . 2) Найдем точки пересечения графика функции с осями координат. Пусть , тогда . Пусть , тогда или . Значит, график функции проходит через начало координат. 3) Проверить является ли функция четной, нечетной, общего вида. . Функция общего вида. 4) Найти асимптоты графика функции (вертикальные, наклонные, горизонтальные). |
Вертикальная асимптота может быть в точке разрыва или на границе области определения. Здесь вертикальная асимптота . , - предел слева в точке ; - предел справа. Наклонные асимптоты вида Найдем, если существуют конечные пределы и .
Здесь
Итак, - уравнение наклонной асимптоты.
5) Найти интервалы монотонности (возрастания и убывания) функции и точки экстремума.
Найдем производную первого порядка.
Найдем критические точки первого рода и выясним знаки на полученных интервалах в окрестности критических точек. Критические точки: х1 = 0, х2 = 3, х3 = 1 - последняя н входит в область определения функции. Используя достаточные признаки экстремума, выясним, как меняет знак при переходе через критические точки слева направо. Возьмем непрерывный интервал , содержащий точку .
; . Так как при переходе через точку производная знак не имеет, то функция монотонно возрастает и не является точкой экстремума.
Возьмем интервал , содержащий точку х = 3.
; . Здесь производная меняет знак с «-» на «+», значит, х =3 – точка минимума функции .
Итак, функция возрастает на интервалах и , убывает на интервале (1;3).
6) Найти интервалы выпуклости и вогнутости графика функции и точки перегиба.
Вычислим производную второго порядка и найдем критические точки второго рода.
Критические точки второго рода, при которых в нуль или существует, такие , , но эта последняя не входит в область определения функции. Остается точка х = 0. Проверим меняет ли знак при переходе через эту точку. Возьмем интервал (-1; ), содержащий точку х = 0. Вычислим , . Отсюда следует, что х = 0 – точка перегиба, . . Отсюда следует, что - интервал выпуклости; , - интервалы вогнутости кривой.
Тема №13.Неопределенный интеграл, его свойства, таблица основных интегралов.
Функция F(x) называется первообразной функциейфункции f(x) на отрезке [a, b], если в любой точке этого отрезка верно равенство:F¢(x) = f(x).
Надо отметить, что первообразных для одной и той же функции может быть бесконечно много. Они будут отличаться друг от друга на некоторое постоянное число.
F1(x) = F2(x) + C.
Неопределенным интеграломфункции f(x) называется совокупность первообразных функций, которые определены соотношением:
F(x) + C.
Записывают:
Условием существования неопределенного интеграла на некотором отрезке является непрерывность функции на этом отрезке.
Свойства:
1.
2.
3.
4. где u, v, w – некоторые функции от х.
5.
1.
Таблица интегралов.
Интеграл | Значение | Интеграл | Значение | ||
-ln½cosx½+C | ex + C | ||||
ln½sinx½+ C | sinx + C | ||||
-cosx + C | |||||
tgx + C | |||||
-ctgx + C | |||||
ln | arcsin + C | ||||
1. Найти неопределенный интеграл .
Решение.
Это интеграл от алгебраической суммы функций.
Применяя свойства интеграла, получим:
Проверим результат дифференцированием:
.
2. Найти неопределенный интеграл .
Решение.
Аналогично предыдущему примеру:
.
Проверка. Продифференцируем полученное выражение:
.
3. Найти неопределенный интеграл .
Решение.
Преобразуем дифференциал.
.
4. Найти неопределенный интеграл .
Решение.
Преобразуем дифференциал.
.
5. Найти неопределенный интеграл .
Решение.
Преобразуем дифференциал.
.