На Горох
Разбор упражнения

ГДЗ: Упражнение 826 - § 46 (Производная) - (Алгебра и начала математического анализа 10-11 классы, Алимов Шавкат Арифджанович, Колягин Юрий Михайлович, Ткачева Мария Владимировна)

Глава 8 Страницы: 243, 244, 245
А вы знали? Проект, реферат или доклад можно создать с помощью ИИ за 5 минут — и сразу скачать готовый файл Word. Попробовать

826 упражнение:

Выяснить, при каких значениях \( x \) производная функции принимает отрицательные значения:

1) \( y = (5 - 3x)^4 (3x - 1)^3 \)
Ответ

Шаг 1: Нахождение производной \( y' \)

  • Используем правило произведения \( (u v)' = u' v + u v' \), где \( u = (5 - 3x)^4 \) и \( v = (3x - 1)^3 \).

  • Находим производные \( u' \) и \( v' \):
    \( u' = 4 (5 - 3x)^3 \cdot (-3) = -12 (5 - 3x)^3 \).
    \( v' = 3 (3x - 1)^2 \cdot 3 = 9 (3x - 1)^2 \).

  • Собираем \( y' \):
    \( y' = -12 (5 - 3x)^3 (3x - 1)^3 + (5 - 3x)^4 \cdot 9 (3x - 1)^2 \).

  • Выносим общий множитель \( 3 (5 - 3x)^3 (3x - 1)^2 \):
    \( y' = 3 (5 - 3x)^3 (3x - 1)^2 \left[ -4 (3x - 1) + 3 (5 - 3x) \right] \).

  • Упрощаем выражение в скобках:
    \( -12x + 4 + 15 - 9x = -21x + 19 \).

  • Результат: \( y' = 3 (5 - 3x)^3 (3x - 1)^2 (19 - 21x) \).


Шаг 2: Решение неравенства \( y' < 0 \)

  • Требуется решить неравенство: \( 3 (5 - 3x)^3 (3x - 1)^2 (19 - 21x) < 0 \).

  • Замечаем, что \( (3x - 1)^2 \ge 0 \). Он может влиять только в точке, где равен нулю, но не меняет знак неравенства, если не равен нулю.
    Нули множителей:
    \( 5 - 3x = 0 \implies x_1 = \frac{5}{3} \). (Кратность 3, знак меняется)
    \( 3x - 1 = 0 \implies x_2 = \frac{1}{3} \). (Кратность 2, знак не меняется)
    \( 19 - 21x = 0 \implies x_3 = \frac{19}{21} \). (Кратность 1, знак меняется)

  • Расставляем точки на числовой прямой: \( \frac{1}{3} \), \( \frac{19}{21} \), \( \frac{5}{3} \). (Порядок: \( \frac{1}{3} \approx 0.33 \), \( \frac{19}{21} \approx 0.90 \), \( \frac{5}{3} \approx 1.67 \)).

  • Определяем знак при \( x > \frac{5}{3} \) (например, \( x = 2 \)):
    \( (5 - 6)^3 < 0 \), \( (3(2) - 1)^2 > 0 \), \( (19 - 21(2)) < 0 \).
    Общий знак: \( 3 \cdot (-) \cdot (+) \cdot (-) = (+) \).
    Начинаем справа со знака \( + \).
    Знаки интервалов: \( + \) (на \( (\frac{5}{3}; +\infty) \)) \( - \) (на \( (\frac{19}{21}; \frac{5}{3}) \)) \( - \) (на \( (\frac{1}{3}; \frac{19}{21}) \)) \( + \) (на \( (-\infty; \frac{1}{3}) \)).

  • Требуется найти интервалы, где знак \( - \).
    \( x \in (\frac{19}{21}; \frac{5}{3}) \).

Ответ: Производная функции отрицательна при \( x \in (\frac{19}{21}; \frac{5}{3}) \).

2) \( y = (2x - 3)^2 (3 - 2x)^3 \)
Ответ

Шаг 1: Упрощение функции

  • Заметим, что \( 3 - 2x = -(2x - 3) \).
    \( y = (2x - 3)^2 \left( -(2x - 3) \right)^3 = (2x - 3)^2 \cdot (-1)^3 (2x - 3)^3 \).
    \( y = - (2x - 3)^{2 + 3} = - (2x - 3)^5 \).


Шаг 2: Нахождение производной \( y' \)

  • Находим производную сложной функции:
    \( y' = \left( - (2x - 3)^5 \right)' = - 5 (2x - 3)^4 \cdot (2x - 3)' \).
    \( y' = - 5 (2x - 3)^4 \cdot 2 = -10 (2x - 3)^4 \).


Шаг 3: Решение неравенства \( y' < 0 \)

  • Требуется решить неравенство: \( -10 (2x - 3)^4 < 0 \).

  • Разделим на \( -10 \) и поменяем знак неравенства:
    \( (2x - 3)^4 > 0 \).

  • Четная степень положительна всегда, кроме случая, когда основание равно нулю:
    \( (2x - 3)^4 = 0 \implies 2x - 3 = 0 \implies x = \frac{3}{2} \).

  • Следовательно, неравенство выполняется для всех \( x \ne \frac{3}{2} \).

Ответ: Производная функции отрицательна при \( x \in (-\infty; \frac{3}{2}) \cup (\frac{3}{2}; +\infty) \).

3) \( y = \frac{3x^2 - 1}{1 - 2x} \)
Ответ

Шаг 1: Нахождение производной \( y' \) (Правило частного)

  • Используем правило частного: \( \left( \frac{u}{v} \right)' = \frac{u' v - u v'}{v^2} \), где \( u = 3x^2 - 1 \) и \( v = 1 - 2x \).

  • Находим производные \( u' = 6x \) и \( v' = -2 \).

  • Подставляем:
    \( y' = \frac{6x (1 - 2x) - (3x^2 - 1) (-2)}{(1 - 2x)^2} \).

  • Упрощаем числитель:
    \( 6x - 12x^2 - (-6x^2 + 2) = 6x - 12x^2 + 6x^2 - 2 \).
    \( = -6x^2 + 6x - 2 = -2(3x^2 - 3x + 1) \).

  • Результат: \( y' = -\frac{2(3x^2 - 3x + 1)}{(1 - 2x)^2} \).


Шаг 2: Решение неравенства \( y' < 0 \)

  • Требуется решить: \( -\frac{2(3x^2 - 3x + 1)}{(1 - 2x)^2} < 0 \).

  • Умножаем на \( -1 \) и меняем знак: \( \frac{2(3x^2 - 3x + 1)}{(1 - 2x)^2} > 0 \).

  • Рассмотрим числитель \( 3x^2 - 3x + 1 \):
    Дискриминант: \( D = (-3)^2 - 4(3)(1) = 9 - 12 = -3 \).
    Так как \( D < 0 \) и старший коэффициент \( 3 > 0 \), то \( 3x^2 - 3x + 1 > 0 \) для всех \( x \).

  • Знаменатель \( (1 - 2x)^2 \ge 0 \). Он равен нулю при \( 1 - 2x = 0 \implies x = \frac{1}{2} \).

  • Неравенство выполняется, когда числитель и знаменатель положительны, т.е. для всех \( x \), кроме точки, где знаменатель равен нулю.

Ответ: Производная функции отрицательна при \( x \in (-\infty; \frac{1}{2}) \cup (\frac{1}{2}; +\infty) \).

4) \( y = \frac{3x^3}{1 - 3x} \)
Ответ

Шаг 1: Нахождение производной \( y' \) (Правило частного)

  • Используем правило частного: \( \left( \frac{u}{v} \right)' = \frac{u' v - u v'}{v^2} \), где \( u = 3x^3 \) и \( v = 1 - 3x \).
    \( u' = 9x^2 \), \( v' = -3 \).

  • Подставляем:
    \( y' = \frac{9x^2 (1 - 3x) - 3x^3 (-3)}{(1 - 3x)^2} = \frac{9x^2 - 27x^3 + 9x^3}{(1 - 3x)^2} \).

  • Упрощаем числитель:
    \( 9x^2 - 18x^3 = 9x^2 (1 - 2x) \).

  • Результат: \( y' = \frac{9x^2 (1 - 2x)}{(1 - 3x)^2} \).


Шаг 2: Решение неравенства \( y' < 0 \)

  • Требуется решить: \( \frac{9x^2 (1 - 2x)}{(1 - 3x)^2} < 0 \).

  • Исследуем знаки множителей:
    \( 9x^2 \ge 0 \). Равно 0 при \( x = 0 \).
    \( (1 - 3x)^2 > 0 \). Равно 0 при \( x = \frac{1}{3} \).
    \( 1 - 2x \).

  • Неравенство эквивалентно \( 1 - 2x < 0 \) при \( x \ne 0 \) и \( x \ne \frac{1}{3} \).

  • Решаем \( 1 - 2x < 0 \):
    \( 1 < 2x \implies x > \frac{1}{2} \).

  • Учитываем исключения \( x \ne \frac{1}{3} \) (которое уже включено в \( x > \frac{1}{2} \)) и \( x \ne 0 \).

Ответ: Производная функции отрицательна при \( x \in (\frac{1}{2}; +\infty) \).

Что применять при решении

Определение производной

Производной функции \( f(x) \) в точке \( x_0 \) называется предел отношения приращения функции к приращению аргумента при стремлении приращения аргумента к нулю, при условии, что этот предел существует.
\( f'(x_0) = \lim_{\Delta x \to 0} \frac{f(x_0 + \Delta x) - f(x_0)}{\Delta x} \)

Производная степенной функции

Производная степенной функции \( f(x) = x^n \) вычисляется как произведение показателя степени на \( x \) в степени, уменьшенной на единицу. Это правило применимо для любого действительного числа \( n \).
\( (x^n)' = n x^{n-1} \)

Правила дифференцирования

Правила для нахождения производной суммы, разности, произведения и частного функций, а также правило для производной функции, умноженной на константу.
\( (f \pm g)' = f' \pm g' \); \( (c f)' = c f' \); \( (f g)' = f' g + f g' \); \( (\frac{f}{g})' = \frac{f' g - f g'}{g^2} \)

Производная сложной функции (Цепное правило)

Если функция \( F(x) \) является композицией функций, т.е. \( F(x) = f(g(x)) \), то её производная равна производной внешней функции, вычисленной в точке внутренней функции, умноженной на производную внутренней функции.
\( (f(g(x)))' = f'(g(x)) \cdot g'(x) \)

Условие дифференцируемости

Функция \( y = f(x) \) дифференцируема в точке \( x_0 \) тогда и только тогда, когда существует её производная \( f'(x_0) \). На практике для функции, заданной разными формулами на разных интервалах, это означает существование и равенство левой и правой производных в точке стыка, а также непрерывность функции в этой точке.
\( f'_{-}(x_0) = f'_{+}(x_0) \)

Физический смысл производной

Если \( s(t) \) - закон движения тела, то производная \( s'(t) \) является мгновенной скоростью \( v(t) \) тела в момент времени \( t \).
\( v(t) = s'(t) \)

Не сходится своя задача? Разберём по шагам

  • Формула, подстановка и расчёт
  • Числа считает калькулятор, а не нейросеть
  • Бесплатно и без регистрации
Решить задачу Разбор задачи бесплатный

Другие упражнения из параграфа § 46

Данные параграфа

К параграфу →
Глава
Глава 8
Параграф
§ 46 — Производная
Учебник
Алгебра и начала математического анализа 10-11 классы
Автор
Алимов Шавкат Арифджанович, Колягин Юрий Михайлович, Ткачева Мария Владимировна
Год
2025

Задали работу по этой теме?

Реферат, доклад или проект по параграфу: план, текст, таблицы и оформление по требованиям.

Создать проект Готовый файл Word. Оплата после того, как увидите работу.