На Горох
Разбор упражнения

ГДЗ: Упражнение 939 - § 52 (Наибольшее и наименьшее значения функции) - (Алгебра и начала математического анализа 10-11 классы, Алимов Шавкат Арифджанович, Колягин Юрий Михайлович, Ткачева Мария Владимировна)

Глава 9 Страницы: 277, 280, 281, 282
А вы знали? Проект, реферат или доклад можно создать с помощью ИИ за 5 минут — и сразу скачать готовый файл Word. Попробовать

939 упражнение:

Найти наибольшее (или наименьшее) значение функции:

1) \( f(x) = x^2 + \frac{16}{x^2} \) на промежутке \( (0; +\infty) \);
Ответ

Решение:

Найдём наименьшее значение функции \( f(x) = x^2 + \frac{16}{x^2} \) на промежутке \( (0; +\infty) \).

Шаг 1: Находим производную функции.

Перепишем функцию: \( f(x) = x^2 + 16x^{-2} \).

\( f'(x) = (x^2 + 16x^{-2})' = 2x - 32x^{-3} = 2x - \frac{32}{x^3} = \frac{2x^4 - 32}{x^3} = \frac{2(x^4 - 16)}{x^3} \).

Шаг 2: Находим критические точки.

Критические точки: \( f'(x) = 0 \) или \( f'(x) \) не существует. \( f'(x) \) не существует при \( x = 0 \), что не входит в промежуток \( (0; +\infty) \).

\( 2(x^4 - 16) = 0 \implies x^4 = 16 \).

В области \( (0; +\infty) \) это даёт: \( x = 2 \).

Шаг 3: Исследуем знак производной.

Проверим знак \( f'(x) = \frac{2(x^4 - 16)}{x^3} \) вблизи \( x = 2 \), учитывая, что \( x > 0 \). Знаменатель \( x^3 \) всегда положительный, поэтому знак \( f'(x) \) совпадает со знаком числителя \( x^4 - 16 \).

  • Если \( 0 < x < 2 \), например \( x = 1 \): \( f'(1) = \frac{2(1^4 - 16)}{1^3} = -30 < 0 \). Функция убывает.
  • Если \( x > 2 \), например \( x = 3 \): \( f'(3) = \frac{2(3^4 - 16)}{3^3} = \frac{2(81 - 16)}{27} = \frac{130}{27} > 0 \). Функция возрастает.

Так как при переходе через \( x = 2 \) производная меняет знак с «−» на «+», то \( x = 2 \) является точкой минимума.

Шаг 4: Вычисляем значение функции в точке минимума.

\( f(2) = (2)^2 + \frac{16}{(2)^2} = 4 + \frac{16}{4} = 4 + 4 = 8 \).

Поскольку это единственная точка экстремума на промежутке, это и есть наименьшее значение функции. Наибольшего значения нет, так как \( \lim_{x \to 0^+} f(x) = +\infty \) и \( \lim_{x \to +\infty} f(x) = +\infty \).

Ответ: Наименьшее значение: \( 8 \) (при \( x = 2 \)). Наибольшего значения не существует.

2) \( f(x) = 2 - x^2 \) на промежутке \( (-\infty; 0) \).
Ответ

Решение:

Найдём наибольшее (или наименьшее) значение функции \( f(x) = 2 - x^2 \) на промежутке \( (-\infty; 0) \).

Шаг 1: Находим производную функции.

\( f'(x) = (2 - x^2)' = -2x \).

Шаг 2: Находим критические точки.

\( f'(x) = 0 \implies -2x = 0 \implies x = 0 \).

Критическая точка \( x = 0 \) не принадлежит промежутку \( (-\infty; 0) \).

Шаг 3: Исследуем знак производной на промежутке \( (-\infty; 0) \).

На промежутке \( (-\infty; 0) \) имеем \( x < 0 \). Тогда \( f'(x) = -2x \). Поскольку \( x < 0 \), то \( -2x > 0 \). Следовательно, на промежутке \( (-\infty; 0) \) функция \( f(x) \) возрастает.

Шаг 4: Находим наибольшее/наименьшее значения.

Поскольку функция возрастает на промежутке \( (-\infty; 0) \):

  • Наибольшее значение будет достигаться при приближении \( x \) к правому концу промежутка, т.е. к \( x = 0 \).
  • \( \lim_{x \to 0^-} f(x) = \lim_{x \to 0^-} (2 - x^2) = 2 - 0 = 2 \).

    Так как точка \( x = 0 \) не входит в промежуток, наибольшее значение не достигается, но стремится к 2.

  • Наименьшее значение будет достигаться при приближении \( x \) к левому концу промежутка, т.е. к \( x = -\infty \).
  • \( \lim_{x \to -\infty} f(x) = \lim_{x \to -\infty} (2 - x^2) = 2 - (+\infty) = -\infty \).

    Наименьшего значения не существует.

Ответ: Наибольшее значение не существует (стремится к 2). Наименьшее значение не существует.

Что применять при решении

Нахождение наибольшего и наименьшего значений непрерывной функции на отрезке

Пусть функция \(f(x)\) непрерывна на отрезке \([a; b]\). Для нахождения наибольшего и наименьшего значений функции на этом отрезке необходимо выполнить следующие шаги: 1) Найти значения функции на концах отрезка, т. е. числа \(f(a)\) и \(f(b)\). 2) Найти её значения в тех критических точках, которые принадлежат интервалу \((a; b)\). 3) Из всех найденных значений выбрать наибольшее и наименьшее.
Критические точки - это точки, где производная \(f'(x)\) равна нулю или не существует.

Нахождение экстремумов функции

Точки экстремума (минимума и максимума) функции могут быть найдены среди её критических точек. Если при переходе через критическую точку производная \(f'(x)\) меняет знак с «+» на «−», то это точка максимума; если с «−» на «+», то это точка минимума.
Точки экстремума \(x_0\): \(f'(x_0) = 0\) или \(f'(x_0)\) не существует.

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 § 52

Данные параграфа

К параграфу →
Глава
Глава 9
Параграф
§ 52 — Наибольшее и наименьшее значения функции
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.