ГДЗ: Упражнение 919 - § 50 (Экстремумы функции) - (Алгебра и начала математического анализа 10-11 классы, Алимов Шавкат Арифджанович, Колягин Юрий Михайлович, Ткачева Мария Владимировна)
Точки, где \( y' \) не существует: \( x = 3 \) (граничная точка).
Исследуем знак производной: \( y' = 1 - \frac{1}{2\sqrt{3 - x}} = \frac{2\sqrt{3 - x} - 1}{2\sqrt{3 - x}} \). Знак \( y' \) определяется знаком числителя \( 2\sqrt{3 - x} - 1 \).
Если \( x < \frac{11}{4} \), например \( x = 0 \): \( 2\sqrt{3} - 1 \approx 2(1,73) - 1 = 2,46 > 0 \). \( y' > 0 \) (возрастание).
Если \( \frac{11}{4} < x < 3 \), например \( x = 2.9 \): \( 2\sqrt{0.1} - 1 \approx 2(0.316) - 1 = -0,368 < 0 \). \( y' < 0 \) (убывание).
В точке \( x = \frac{11}{4} \) производная меняет знак с «+» на «−», значит, это точка максимума. В граничной точке \( x = 3 \) функция также достигает локального минимума.
Ответ: Точка максимума: \( \frac{11}{4} \).
2)
\( y = (x - 1)^7 \)
Ответ
Пояснение: Найдём критические точки и исследуем знак производной.
Найдём стационарные точки (\( y' = 0 \)): \( 7(x - 1)^6 = 0 \) \( x - 1 = 0 \) \( x = 1 \)
Исследуем знак производной: Поскольку \( (x - 1)^6 \ge 0 \) для всех \( x \), то \( y' = 7(x - 1)^6 \ge 0 \). Производная всегда неотрицательна и не меняет знак при переходе через \( x = 1 \).
Следовательно, функция строго возрастает и не имеет точек экстремума.
Ответ: Точек экстремума нет.
3)
\( y = x - \sin 2x \)
Ответ
Пояснение: Найдём критические точки и исследуем знак производной.
Найдём стационарные точки (\( y' = 0 \)): \( 1 - 2\cos 2x = 0 \) \( 2\cos 2x = 1 \) \( \cos 2x = \frac{1}{2} \) \( 2x = \pm \frac{\pi}{3} + 2\pi n \) \( x = \pm \frac{\pi}{6} + \pi n \), где \( n \in \mathbb{Z} \)
Исследуем знак производной: \( y' = 1 - 2\cos 2x \). Например, в точках \( x = \frac{\pi}{6} \) (\( 2x = \frac{\pi}{3} \)) и \( x = -\frac{\pi}{6} \) (\( 2x = -\frac{\pi}{3} \)).
При переходе через \( x = \frac{\pi}{6} \): \( 2x \) меняется от меньшего к большему, чем \( \frac{\pi}{3} \). Например, \( 2x = 0 \): \( y' = 1 - 2\cos 0 = 1 - 2 = -1 < 0 \) (убывание). Например, \( 2x = \frac{\pi}{2} \): \( y' = 1 - 2\cos \frac{\pi}{2} = 1 - 0 = 1 > 0 \) (возрастание). В точке \( x = \frac{\pi}{6} + 2\pi n \) производная меняет знак с «−» на «+», значит, это точки минимума.
При переходе через \( x = -\frac{\pi}{6} \): \( 2x \) меняется от меньшего к большему, чем \( -\frac{\pi}{3} \). Например, \( 2x = -\frac{\pi}{2} \): \( y' = 1 - 2\cos (-\frac{\pi}{2}) = 1 - 0 = 1 > 0 \) (возрастание). Например, \( 2x = -\pi \): \( y' = 1 - 2\cos (-\pi) = 1 - 2(-1) = 3 > 0 \). Ошибка в анализе! На самом деле, \( \cos 2x \) при переходе через \( \frac{\pi}{3} \) (и \( -\frac{\pi}{3} \)) меняется от большего к меньшему, чем \( \frac{1}{2} \). В точках \( x = \frac{\pi}{6} + 2\pi n \) \( (2x = \frac{\pi}{3} + 4\pi n) \) и \( x = -\frac{\pi}{6} + 2\pi n \) \( (2x = -\frac{\pi}{3} + 4\pi n) \), \( \cos 2x \) возрастает, значит \( y' \) убывает, то есть меняет знак с «+» на «−» — точки максимума. В точках \( x = \pi - \frac{\pi}{6} + 2\pi n = \frac{5\pi}{6} + 2\pi n \) \( (2x = \frac{5\pi}{3} + 4\pi n) \) и \( x = \pi + \frac{\pi}{6} + 2\pi n = \frac{7\pi}{6} + 2\pi n \) \( (2x = \frac{7\pi}{3} + 4\pi n) \), \( \cos 2x \) убывает, значит \( y' \) возрастает, то есть меняет знак с «−» на «+» — точки минимума.
Ответ: Точки максимума: \( \pm \frac{\pi}{6} + 2\pi n \), где \( n \in \mathbb{Z} \). Точки минимума: \( \pi \pm \frac{\pi}{6} + 2\pi n \), где \( n \in \mathbb{Z} \).
4)
\( y = \cos 3x - 3x \)
Ответ
Пояснение: Найдём критические точки и исследуем знак производной.
Найдём стационарные точки (\( y' = 0 \)): \( -3(\sin 3x + 1) = 0 \) \( \sin 3x = -1 \) \( 3x = -\frac{\pi}{2} + 2\pi n \) \( x = -\frac{\pi}{6} + \frac{2\pi n}{3} \), где \( n \in \mathbb{Z} \)
Исследуем знак производной: Поскольку \( -1 \le \sin 3x \le 1 \), то \( 0 \le \sin 3x + 1 \le 2 \). Следовательно, \( y' = -3(\sin 3x + 1) \le 0 \). Производная всегда неположительна и не меняет знак при переходе через стационарные точки.
Следовательно, функция убывает (нестрого) и не имеет точек экстремума.
Ответ: Точек экстремума нет.
Что применять при решении
Точка максимума
Точка \( x_0 \) называется точкой максимума функции \( f(x) \), если существует такая окрестность точки \( x_0 \), что для всех \( x \ne x_0 \) из этой окрестности выполняется неравенство \( f(x) < f(x_0) \).
Точка минимума
Точка \( x_0 \) называется точкой минимума функции \( f(x) \), если существует такая окрестность точки \( x_0 \), что для всех \( x \ne x_0 \) из этой окрестности выполняется неравенство \( f(x) > f(x_0) \).
Точки экстремума
Точки максимума и минимума называются точками экстремума. Значения функции в этих точках называются экстремумами функции.
Теорема Ферма (необходимое условие экстремума)
Если функция \( f(x) \) имеет в точке \( x_0 \) экстремум и дифференцируема в этой точке, то \( f'(x_0) = 0 \).
\( f'(x_0) = 0 \)
Стационарные точки
Внутренние точки области определения функции, в которых производная равна нулю, называются стационарными точками. Точки, в которых производная равна нулю или не существует, называются критическими точками.
Достаточное условие экстремума
Если производная \( f'(x) \) при переходе через стационарную точку \( x_0 \)
меняет знак с «+» на «−», то \( x_0 \) — точка максимума;
меняет знак с «−» на «+», то \( x_0 \) — точка минимума;
не меняет знак, то \( x_0 \) не является точкой экстремума.
Создать проектГотовый файл Word. Оплата после того, как увидите работу.
Уведомление об авторском праве и цитировании
ВНИМАНИЕ: Представленные фрагменты из учебных материалов
используются исключительно в научно-образовательных целях в объеме,
оправданном поставленной целью.
Данное использование осуществляется в рамках, установленных законодательством об авторском праве
(в частности, нормами о свободном использовании произведения для образовательных целей).
В соответствии с законодательством, автор и источник заимствования
указаны для каждого используемого фрагмента.