Quins són els extrems de f (x) = (x ^ 2 -9) ^ 3 +10 a l'interval [-1,3]?

Quins són els extrems de f (x) = (x ^ 2 -9) ^ 3 +10 a l'interval [-1,3]?
Anonim

Resposta:

Tenim uns mínims a # x = 0 # i un punt d’inflexió a # x = 3 #

Explicació:

Un màxim és un punt alt al qual puja una funció i després torna a caure. Com a tal, el pendent de la tangent o el valor de la derivada en aquest punt serà zero.

A més, atès que les tangents a l'esquerra dels màxims es reduiran a la inclinació, llavors aplanar-se i llavors inclinar-se cap avall, la inclinació de la tangent es reduirà contínuament, és a dir, el valor de la segona derivada seria negatiu.

Un mínim d’altra banda és un punt baix al qual cau una funció i després s’eleva de nou. Com a tal, la tangent o el valor de la derivada en els mínims també serà zero.

Però, atès que les tangents a l’esquerra dels mínims es veuran inclinades cap avall, llavors aplanar-les i llavors inclinar-se cap amunt, el pendent de la tangent s’incrementarà contínuament o el valor de la segona derivada seria positiu.

Si la segona derivada és zero, tenim un punt de

No obstant això, aquests màxims i mínims poden ser universals, és a dir, màxims o mínims per a tot el rang o poden ser localitzats, és a dir, màxims o mínims en un rang limitat.

Vegem això fent referència a la funció que es descriu a la pregunta i, per a això, diferenciem primer #f (x) = (x ^ 2-9) ^ 3 + 10 #.

La seva primera derivada es dóna per #f '(x) = 3 (x ^ 2-9) ^ 2 * 2x

= # 6x (x ^ 4-18x ^ 2 + 81) = 6x ^ 5-108x ^ 3 + 486x #.

Això seria zero # x ^ 2-9 = 0 # o bé #x = + - 3 # o bé #0#. D'aquests només #{0,3}# estan dins del rang #-1,3}#.

Per tant, hi ha màxims o mínims en punts # x = 0 # i # x = 3 #.

Per veure si és màxim o mínim, vegem el segon diferencial que és #f '' (x) = 30x ^ 4-324x ^ 2 + 486 # i per tant mentre

a # x = 0 #, #f '' (x) = 486 # i és positiu

a # x = 3 #, #f '' (x) = 2430-2916 + 486 = 0 # i és un punt d'inflexió.

Per tant, tenim un mínim local a # x = 0 # i un punt d’inflexió a # x = 3 #

. gràfic {(x ^ 2-9) ^ 3 + 10 -5, 5, -892, 891}

Resposta:

El mínim absolut és #(-9)^3+10# (que es produeix a #0#), el màxim absolut en l’interval és #10#, (que es produeix a #3#)

Explicació:

La pregunta no especifica si hem de trobar extrems relatius o absoluts, així que trobarem els dos.

L’extrem relatiu només pot ocórrer amb números crítics. Els números crítics són valors de # x # que són al domini de # f # i en què #f '(x) = 0 # o #f '(x) no existeix. (Teorema de Fermat)

L’extrem absolut en un interval tancat pot ocórrer amb números crítics en l’interval o en punts de l’interval.

Perquè la funció que es pregunta aquí és contínua #-1,3#, el teorema del valor extrem ens assegura que # f # ha de tenir un màxim absolut i mínim absolut en l’interval.

Números crítics i extrems relatius.

Per #f (x) = (x ^ 2-9) ^ 3 + 10 #, trobem #f '(x) = 6x (x ^ 2-9) ^ 2 #.

Clarament, # f '# mai no falla, de manera que no hi ha números crítics d'aquest tipus.

Resoldre # 6x (x ^ 2-9) ^ 2 = 0 # Rendeix solucions #-3#, #0#, i #3#.

#-3# no està en el domini d’aquest problema, #-1,3# per tant, només necessitem comprovar #f (0) # i #f (3) #

Per #x <0 #, tenim #f '(x) <0 # i

per #x> 0 #, tenim #f '(x)> 0 #.

Així, per la primera prova derivada, #f (0) # és un mínim relatiu. #f (0) = -9 ^ 3 + 10 #.

L’altre nombre crític de l’interval és #3#. Si ignorem la restricció del domini, ho trobem #f '(x)> 0 # per a tot # x # a prop #3#. Per tant, la funció augmenta en petits intervals oberts que contenen #3#. Per tant, si ens aturem a #3# hem arribat al punt més alt al domini.

Hi ha no acord universal si es pot dir això #f (3) = 10 # és un màxim relatiu per a aquesta funció #-1,3#.

Alguns requereixen valor a ambdós costats per ser menys, altres requereixen que els valors del domini a cada costat siguin menys importants.

Absoluta Extrema

La situació de l’extrema absolut en un interval tancat # a, b # és molt més senzill.

Trobeu els números crítics en l’interval tancat. Truca al telèfon # c_1, c_2 # etcètera.

Calculeu els valors #f (a), f (b), f (c_1), f (c_2) # etcètera. El valor més gran és el maixmum absolut a l'interval i el valor mínim és el mínim absolut de l'interval.

En aquesta pregunta calculem #f (-1) = (-8) ^ 3 + 10 #, #f (-3) = 10 # i #f (0) = (-9) ^ 3 + 10 #.

El mínim és #f (0) = (-9) ^ 3 + 10 # i

el màxim és #f (-3) = 10 #.