解答:容易看出此题利用以前所学的法则是不易求解的,
不存在时,
了罗彼塔法则存在的条件破列。
因为它是未定式中的面所学的法则了。
也不存在,此时只是说明
型求解问题,因此我们就可以利用上
函数单调性的判定法
函数的单调性也就是函数的增减性,怎样才能判断函数的增减性呢?
例题:求
我们知道若函数在某区间上单调增(或减),则在此区间内
解答:此题为未定式中的则来求解
型求解问题,利用罗彼塔法
函数图形上切线的斜率均为正(或负),也就是函数的导数在此区间上均取正值(或负值).因此我们可通过判定函数导数的正负来判定函数的增减性.
另外,若遇到
、
、
判定方法:
、
、
等型,
设函数
通常是转化为
型后,在利用法则求解。
在[a,b]上连续,在(a,b)内可导.
>0,那末函数
在
a):如果在(a,b)内[a,b]上单调增加; b):如果在(a,b)内[a,b]上单调减少.
例题:求
解答:此题利用以前所学的法则是不好求解的,它为<0,那末函数在
型,故可先将其转化为
型后在求解,
例题:确定函数
的增减区间.
解答:容易确定此函数的定义域为(-∞,+∞)
其导数为:
,因此可以判出:
>0,故它的单调增区间为(0,
当x>0时,+∞);
当x<0时,
注:罗彼塔法则只是说明:对未定式来说,当
<0,故它的单调减区间为
存在,则存在且二者的极限相同;而并不是
(-∞,0);
注:此判定方法若反过来讲,则是不正确的。
右侧邻近值时, 则函数
<0,
在x0点取极大值。
<0,当x取x0
函数的极值及其求法
在学习函数的极值之前,我们先来看一例子: 设有函数
,容易知道点x=1
情况一:若当x取x0左侧邻近值时,右侧邻近值时, 则函数
>0,
在x0点取极小值。
及x=2是此函数单调区间的分界点,又可知在点x=1左侧附近,函数值是单调增加的,在点x=1右侧附近,函数值是单调减小的.因此存在着点x=1的一个邻域,对于这个邻域内,任何点x(x=1除外),
<
均成立,点x=2也有类似的
注:此判定方法也适用于导数在x0点不存在的情况。 用方法一求极值的一般步骤是: a):求 b):求 c):判断数的极值。 例题:求 解答:先求导数
极值点
;
的全部的解——驻点;
在驻点两侧的变化规律,即可判断出函
情况(在此不多说),为什么这些点有这些性质呢? 事实上,这就是我们将要学习的内容——函数的极值, 函数极值的定义 设函数
在区间(a,b)内有定义,x0是(a,b)内一点.
若存在着x0点的一个邻域,对于这个邻域内任何点x(x0点除外), 则说
<是函数
均成立,
的一个极大值;
再求出驻点:当
时,x=-2、1、-4/5
判定函数的极值,如下图所示
除外), 则说
>是函数
均成立,
的一个极小值.
若存在着x0点的一个邻域,对于这个邻域内任何点x(x0点
函数的极大值与极小值统称为函数的极值,使函数取得极值的点称为极值点。
我们知道了函数极值的定义了,怎样求函数的极值呢? 学习这个问题之前,我们再来学习一个概念——驻点 凡是使
的x点,称为函数
的驻点。
方法二: 设函数
.
设函数
在x0点的邻域可导,且
.
则:a):当
情况一:若当x取x0左侧邻近值时,
>0,当x取x0
b):当
>0,函数
在x0点取极小值;
<0,函数
在x0点取极大值;
在x0点具有二阶导数,且
时
判断极值点存在的方法有两种:如下 方法一:
c):当定.
=0,其情形不一定,可由方法一来判
解答:在此区间处处可导,
,故x=±1,
先来求函数的极值
例题:我们仍以例1为例,以比较这两种方法的区别。 解答:上面我们已求出了此函数的驻点,下面我们再来求它的二阶导数。
小值即为所求。
再来比较端点与极值点的函数值,取出最大值与最
因为
来判定;
。
<0,故此点为极大值点;
,故此时的情形不确定,我们可由方法一
,
故函数的最大值为
,,
,函数的最小值为
例题:圆柱形罐头,高度H与半径R应怎样配,使同样容
>0,故此点为极小值点。
积下材料最省? 解答:由题意可知: 面积
为一常数,
函数的最大值、最小值及其应用
在工农业生产、工程技术及科学实验中,常会遇到这样一类问题:在一定条件下,怎样使\产品最多\、\用料最省\、\
成本最低\等。
这类问题在数学上可归结为求某一函数的最大值、最小值的问题。
怎样求函数的最大值、最小值呢?前面我们已经知道了,函数的极值是局部的。要求
在[a,b]上的最大值、最小
故:
时,用料最省。
故在V不变的条件下,改变R使S取最小值。
值时,可求出开区间(a,b)内全部的极值点,加上端点
的值,从中取得最大值、最小值即为所求。
曲线的凹向与拐点
例题:求函数最大值、最小值。
,在区间[-3,3/2]的
通过前面的学习,我们知道由一阶导数的正负,可以判定出函数的单调区间与极值,但是还不能进一步研究曲线的性
态,为此我们还要了解曲线的凹性。 定义:
对区间I的曲线
作切线,如果曲线弧在所有切线
连续函数上,上凹弧与下凹弧的分界点称为此曲线上的拐点。
拐定的判定方法 如果列步骤来判定 (1):求
在区间(a,b)内具有二阶导数,我们可按下
的拐点。 ;
=0,解出此方程在区间(a,b)内实根;
在
的下面,则称曲线在区间I下凹,如果曲线在切线的上面,称曲线在区间I上凹。 曲线凹向的判定定理 定理一:设函数
在区间(a,b)上可导,它对应曲
(2):令
线是向上凹(或向下凹)的充分必要条件是: 导数减)。
定理二:设函数
在区间(a,b)上可导,并且具有在区间(a,b)上是单调增(或单调
(3):对于(2)中解出的每一个实根x0,检查
x0左、右两侧邻近的符号,若符号相反,则此点是拐点,若相同,则不是拐点。
例题:求曲线的拐点。
一阶导数和二阶导数;那末:
解答:由
若在(a,b)内,对应的曲线是下凹的;
判断
若在(a,b)内,对应的曲线是上凹的;
<0,则
在[a,b]
两点皆是曲线的拐点。
在0,2/3左、右两侧邻近的符号,可知此
>0,则
在[a,b]
令
=0,得x=0,2/3
,
四.不定积分
例题:判断函数
的凹向
不定积分的概念
解答:我们根据定理二来判定。
原函数的概念
因为义域(0,+∞)内,
<0,
,所以在函数
的定
已知函数f(x)是一个定义在某区间的函数,如果存在函数
F(x),使得在该区间内的任一点都有
dF'(x)=f(x)dx, 则在该区间内就称函数F(x)为函数f(x)的原函数。
故函数所对应的曲线时下凹的。 拐点的定义
例:sinx是cosx的原函数。
关于原函数的问题
函数f(x)满足什么条件是,才保证其原函数一定存在呢?这个问题我们以后来解决。若其存在原函数,那末原函数一共有多少个呢?
我们可以明显的看出来:若函数F(x)为函数f(x)的原函数,
即:F\, 则函数族F(x)+C(C为任一个常数)中的任一个函数一定是f(x)的原函数,
故:若函数f(x)有原函数,那末其原函数为无穷多个. 不定积分的概念
函数f(x)的全体原函数叫做函数f(x)的不定积分, 记作
。
换元法
换元法(一):设f(u)具有原函数F(u),u=g(x)可导,那末F[g(x)]是f[g(x)]g'(x)的原函数. 即有换元公式:
例题:求
解答:这个积分在基本积分表中是查不到的,故我们要利用换元法。
设u=2x,那末cos2x=cosu,du=2dx,因此:
换元法(二):设x=g(t)是单调的,可导的函数,并且g'(t)≠0,又设f[g(t)]g'(t)具有原函数φ(t), 则φ[g(x)]是f(x)的原函数.(其中g(x)是x=g(t)的反函数) 即有换元公式:
例题:求角公式来换元.
F(x)+C. 即: 例题:求:
.
=F(x)+C
设x=asint(-π/2 ,dx=acostdt,于是有: 由上面的定义我们可以知道:如果函数F(x)为函数f(x)的一个原函数,那末f(x)的不定积分 就是函数族 解答:这个积分的困难在于有根式,但是我们可以利用三 解答:由于不定积分的性质 1、函数的和的不定积分等于各个函数的不定积分的和; 即: ,故 = 关于换元法的问题 不定积分的换元法是在复合函数求导法则的基础上得来的,我们应根据具体实例来选择所用的方法,求不定积分不象求导那样有规则可依,因此要想熟练的求出某函数的不定积分,只有作大量的练习。 分部积分法 这种方法是利用两个函数乘积的求导法则得来的。 设函数u=u(x)及v=v(x)具有连续导数.我们知道,两个函 积分号外面来, 即: 数乘积的求导公式为: (uv)'=u'v+uv',移项,得 uv'=(uv)'-u'v,对其两边求不定积分得: 2、求不定积分时,被积函数中不为零的常数因子可以提到 求不定积分的方法 , 这就是分部积分公式