Дифференциальное исчисление функций

10

Содержание

1. Введение в анализ и дифференциальное исчисление функции одного переменного

2. Дифференциальное исчисление функций и его приложение

3. Интегральное исчисление функции одного переменного

1. Введение в анализ и дифференциальное исчисление функции одного переменного

1. Вычислить предел: .

Решение.

При имеем

Следовательно,

2. Найти асимптоты функции: .

Решение.

Очевидно, что функция не определена при .

Отсюда получаем, что

Следовательно, - вертикальная асимптота.

Теперь найдем наклонные асимптоты.

Следовательно, - наклонная асимптота при .

3. Определить глобальные экстремумы: при .

Решение.

Известно, что глобальные экстремумы функции на отрезке достигаются или в критических точках, принадлежащих отрезку, или на концах отрезка. Поэтому сначала находим .

.

А затем находим критические точки.

Теперь найдем значение функции на концах отрезка.

.

Сравниваем значения и получаем:

4. Исследовать на монотонность, найти локальные экстремумы и построить эскиз графика функции: .

Решение.

Сначала находим .

.

Затем находим критические точки.

Отсюда следует, что функция

возрастает при ,

убывает при .

Точка - локальный минимум.

5. Найти промежутки выпуклости и точки перегиба функции: .

Решение

Чтобы найти промежутки выпуклости и точки перегиба, найдем вторую производную функции.

.

.

.

Отсюда следует, что функция

выпуклая при ,

вогнутая при .

Точки , - точки перегиба.

Решение.

1) Область определения функции

.

2) Функция не является четной или нечетной, так как

.

3) Теперь найдем точки пересечения с осями:

а) с оx: , б) с oy .

4) Теперь найдем асимптоты.

а)

А значит, является вертикальной асимптотой.

б) Теперь найдем наклонные асимптоты

Отсюда следует, что

является наклонной асимптотой при .

5) Теперь найдем критические точки

не существует при .

6)

не существует при

Построим эскиз графика функции

2. Найти локальные экстремумы функции .

Решение.

Сначала найдем частные производные

Известно, что необходимым условием существования экстремума является равенство нулю частных производных.

То есть мы получили одну критическую точку: . Исследуем ее.

Далее проведем исследование этой точки.

Для чего найдем предварительно частные производные второго порядка

Для точки :

.

Следовательно, точка не является точкой экстремума.

Это означает, что точек экстремума у функции

нет.

3. Определить экстремумы функции , если .

Решение.

Сначала запишем функцию Лагранжа

.

И исследуем ее

(Учитываем, что по условию )

То есть мы получили четыре критические точки.

В силу условия нам подходит только первая .

Исследуем эту точку.

Вычислим частные производные второго порядка:

Отсюда получаем, что

Теперь продифференцируем уравнение связи

.

Для точки

Далее получаем

То есть мы получили отрицательно определенную квадратичную форму.

Следовательно, - точка условного локального максимума.

.