2.11

Экстремум функции. Наибольшее и наименьшее значения функции

[59/97%]
Показать
LaTeX
Задача 1414

Исследовать на экстремум следующую функцию: y=2+xx2y=2+x-x^{2}.

?
Задача 1415

Исследовать на экстремум следующую функцию: y=(x1)3y=(x-1)^{3}.

?
Задача 1416

Исследовать на экстремум следующую функцию: y=(x1)4y=(x-1)^{4}.

?
Задача 1417

Исследовать на экстремум следующую функцию: y=xm(1x)ny=x^{m}(1-x)^{n} (mm и nn — целые положительные числа).

?
Задача 1418

Исследовать на экстремум следующую функцию: y=cosx+chxy=\cos x+\ch x.

?
Задача 1419

Исследовать на экстремум следующую функцию: y=(x+1)10exy=(x+1)^{10}e^{-x}.

?
Задача 1420

Исследовать на экстремум следующую функцию: y=(1+x+x22!++xnn!)exy=\left(1+x+\dfrac {x^{2}}{2!}+\ldots +\dfrac {x^{n}}{n!}\right)e^{-x} (nn — натуральное число).

?
Задача 1421

Исследовать на экстремум следующую функцию: y=xy=\left|x\right|.

?
Задача 1422

Исследовать на экстремум следующую функцию: y=x1/3(1x)2/3y=x^{1/3}(1-x)^{2/3}.

?
Задача 1423

Исследовать на экстремум в точке x=x0x=x_{0} функцию

f(x)=(xx0)nφ(x) f(x)=(x-x_{0})^{n}\varphi (x)

(nn — натуральное число), где функция φ(x)\varphi (x) непрерывна при x=x0x=x_{0} и φ(x0)0\varphi (x_{0})\neq 0.

?
Задача 1424

Пусть f(x)=P(x)Q(x)f(x)=\dfrac {P(x)}{Q(x)}, f(x)=P1(x)Q2(x)f'(x)=\dfrac {P_{1}(x)}{Q^{2}(x)} и x0x_{0} — стационарная точка функции f(x)f(x), т.е. P1(x0)=0P_{1}(x_{0})=0, Q(x0)0Q(x_{0})\neq 0.

Доказать, что signf(x0)=signP1(x0)\operatorname {sign} f''(x_{0})=\operatorname {sign} P'_{1}(x_{0}).

?
Задача 1425

Можно ли утверждать, что если функция f(x)f(x) в точке x0x_{0} имеет максимум, то в некоторой достаточно малой окрестности этой точки слева от точки x0x_{0} функция f(x)f(x) возрастает, а справа от нее убывает? Рассмотреть пример:

f(x)=2x2(2+sin1x),если x0иf(0)=2. f(x)=2-x^{2}\left(2+\sin \frac{1}{x}\right), \quad \text{если } x\neq 0 \quad \text{и} \quad f(0)=2.
?
Задача 1426

Доказать, что функция

f(x)=e1/x2,если x0,иf(0)=0, f(x)=e^{-1/x^{2}}, \quad \text{если } x\neq 0, \quad \text{и} \quad f(0)=0,

имеет в точке x=0x=0 минимум, а функция

g(x)=xe1/x2,если x0,иg(0)=0 g(x)=xe^{-1/x^{2}}, \quad \text{если } x\neq 0, \quad \text{и} \quad g(0)=0

не имеет в точке x=0x=0 экстремума, хотя

f(n)(0)=0,g(n)(0)=0(n=1,2,). f^{(n)}(0)=0, \quad g^{(n)}(0)=0 \quad (n=1,2,\ldots ).

Построить графики этих функций.

?
Задача 1427

Исследовать на экстремум функции:

?
(а)

f(x)=e1/x(2+sin1x)f(x)=e^{-1/\left|x\right|}\left(\sqrt{2}+\sin \dfrac {1}{x}\right) при x0x\neq 0 и f(0)=0f(0)=0;

(б)

f(x)=e1/x(2+cos1x)f(x)=e^{-1/\left|x\right|}\left(\sqrt{2}+\cos \dfrac {1}{x}\right) при x0x\neq 0 и f(0)=0f(0)=0.

Построить графики этих функций.

Задача 1428

Исследовать на экстремум в точке x=0x=0 функцию

f(x)=x(2+cos1x),если x0иf(0)=0. f(x)=\left|x\right|\left(2+\cos \frac{1}{x}\right), \quad \text{если } x\neq 0 \quad \text{и} \quad f(0)=0.

Построить график этой функции.

?
Задача 1429

Найти экстремумы следующей функции: y=x36x2+9x4y=x^{3}-6x^{2}+9x-4.

?
Задача 1430

Найти экстремумы следующей функции: y=2x3x4y=2x^{3}-x^{4}.

?
Задача 1431

Найти экстремумы следующей функции: y=x(x1)2(x2)3y=x(x-1)^{2}(x-2)^{3}.

?
Задача 1432

Найти экстремумы следующей функции: y=x+1xy=x+\dfrac {1}{x}.

?
Задача 1433

Найти экстремумы следующей функции: y=2x1+x2y=\dfrac {2x}{1+x^{2}}.

?
Задача 1434

Найти экстремумы следующей функции: y=x23x+2x2+2x+1y=\dfrac {x^{2}-3x+2}{x^{2}+2x+1}.

?
Задача 1435

Найти экстремумы следующей функции: y=2xx2y=\sqrt{2x-x^{2}}.

?
Задача 1436

Найти экстремумы следующей функции: y=xx13y=x\sqrt[3]{x-1}.

?
Задача 1437

Найти экстремумы следующей функции: y=xexy=xe^{-x}.

?
Задача 1438

Найти экстремумы следующей функции: y=xlnxy=\sqrt{x}\ln x.

?
Задача 1439

Найти экстремумы следующей функции: y=ln2xxy=\dfrac {\ln^{2}x}{x}.

?
Задача 1440

Найти экстремумы следующей функции: y=cosx+12cos2xy=\cos x+\dfrac {1}{2}\cos 2x.

?
Задача 1441

Найти экстремумы следующей функции: y=101+sin2xy=\dfrac {10}{1+\sin^{2}x}.

?
Задача 1442

Найти экстремумы следующей функции: y=arctgx12ln(1+x2)y=\arctg x-\dfrac {1}{2}\ln (1+x^{2}).

?
Задача 1443

Найти экстремумы следующей функции: y=exsinxy=e^{x}\sin x.

?
Задача 1444

Найти экстремумы следующей функции: y=xex1y=\left|x\right|e^{-\left|x-1\right|}.

?
Задача 1445

Найти наименьшее и наибольшее значения следующей функции: f(x)=2xf(x)=2^{x} на сегменте [1,5][-1,5].

?
Задача 1446

Найти наименьшее и наибольшее значения следующей функции: f(x)=x24x+6f(x)=x^{2}-4x+6 на сегменте [3,10][-3,10].

?
Задача 1447

Найти наименьшее и наибольшее значения следующей функции: f(x)=x23x+2f(x)=\left|x^{2}-3x+2\right| на сегменте [10,10][-10,10].

?
Задача 1448

Найти наименьшее и наибольшее значения следующей функции: f(x)=x+1xf(x)=x+\dfrac {1}{x} на сегменте [0,01,100][0{,}01,100].

?
Задача 1449

Найти наименьшее и наибольшее значения следующей функции: f(x)=54xf(x)=\sqrt{5-4x} на сегменте [1,1][-1,1].

?
Задача 1450

Найти нижнюю грань (inf) и верхнюю грань (sup) следующей функции: f(x)=xe0,01xf(x)=xe^{-0{,}01x} на интервале (0,+)(0,+\infty ).

?
Задача 1451

Найти нижнюю грань (inf) и верхнюю грань (sup) следующей функции: f(x)=(1+x+x22!++xnn!)exf(x)=\left(1+x+\dfrac {x^{2}}{2!}+\ldots +\dfrac {x^{n}}{n!}\right)e^{-x} на интервале (0,+)(0,+\infty ).

?
Задача 1452

Найти нижнюю грань (inf) и верхнюю грань (sup) следующей функции: f(x)=1+x21+x4f(x)=\dfrac {1+x^{2}}{1+x^{4}} на интервале (0,+)(0,+\infty ).

?
Задача 1453

Найти нижнюю грань (inf) и верхнюю грань (sup) следующей функции: f(x)=ex2cosx2f(x)=e^{-x^{2}}\cos x^{2} на интервале (,+)(-\infty ,+\infty ).

?
Задача 1454

Определить нижнюю и верхнюю грани функции f(ξ)=1+ξ3+ξ2f(\xi )=\dfrac {1+\xi }{3+\xi^{2}} на интервале x<ξ<+x<\xi <+\infty.

Построить графики функций

M(x)=supx<ξ<+f(ξ)иm(x)=infx<ξ<+f(ξ). M(x)=\sup _{x<\xi <+\infty }f(\xi ) \quad \text{и} \quad m(x)=\inf _{x<\xi <+\infty }f(\xi ).
?
Задача 1454.1

Пусть

Mk=supxf(k)(x),k=0,1,2, M_{k}=\sup _{x}\left|f^{(k)}(x)\right|, \quad k=0,1,2,\ldots

Найти M0M_{0}, M1M_{1} и M2M_{2}, если f(x)=ex2f(x)=e^{-x^{2}}.

?
Задача 1455

Определить наибольший член последовательности:

?
(а)

n102n\dfrac {n^{10}}{2^{n}} (n=1,2,)(n=1,2,\ldots );

(б)

nn+10000\dfrac {\sqrt{n}}{n+10000} (n=1,2,)(n=1,2,\ldots );

(в)

nn\sqrt[n]{n} (n=1,2,)(n=1,2,\ldots ).

Задача 1456

Доказать неравенства:

?
(а)
(б)

12p1xp+(1x)p1\dfrac {1}{2^{p-1}} \leq x^{p}+(1-x)^{p} \leq 1, если 0x10 \leq x \leq 1 и p>1p>1;

(в)

xm(ax)nmmnn(m+n)m+nam+nx^{m}(a-x)^{n} \leq \dfrac {m^{m}n^{n}}{(m+n)^{m+n}}a^{m+n} при m>0m>0, n>0n>0 и 0xa0 \leq x \leq a;

(г)

x+a2(n1)/nxn+annx+a\dfrac {x+a}{2^{(n-1)/n}} \leq \sqrt[n]{x^{n}+a^{n}} \leq x+a (x>0, a>0, n>1)(x>0,\ a>0,\ n>1);

(д)

asinx+bcosxa2+b2\left|a\sin x+b\cos x\right| \leq \sqrt{a^{2}+b^{2}}.

Задача 1456.1

Доказать неравенство

23x2+1x2+x+12 \frac{2}{3} \leq \frac{x^{2}+1}{x^{2}+x+1} \leq 2

при <x<+-\infty <x<+\infty.

?
Задача 1457

Определить «отклонение от нуля» многочлена

P(x)=x(x1)2(x+2) P(x)=x(x-1)^{2}(x+2)

на сегменте [2,1][-2,1], т.е. найти

EP=sup2x1P(x). E_{P}=\sup _{-2 \leq x \leq 1}\left|P(x)\right|.
?
Задача 1458

При каком выборе коэффициента qq многочлен

P(x)=x2+q P(x)=x^{2}+q

наименее отклоняется от нуля на сегменте [1,1][-1,1], т.е.

EP=sup1x1P(x)=min? E_{P}=\sup _{-1 \leq x \leq 1}\left|P(x)\right|=\min ?
?
Задача 1459

Абсолютным отклонением двух функций f(x)f(x) и g(x)g(x) на сегменте [a,b][a,b] называется число

Δ=supaxbf(x)g(x). \Delta =\sup _{a \leq x \leq b}\left|f(x)-g(x)\right|.

Определить абсолютное отклонение функций f(x)=x2f(x)=x^{2} и g(x)=x3g(x)=x^{3} на сегменте [0,1][0,1].

?
Задача 1460

Функцию f(x)=x2f(x)=x^{2} на сегменте [x1,x2][x_{1},x_{2}] приближенно заменить линейной функцией

g(x)=(x1+x2)x+b g(x)=(x_{1}+x_{2})x+b

так, чтобы абсолютное отклонение функций f(x)f(x) и g(x)g(x) (см. предыдущую задачу) было наименьшим, и определить это наименьшее абсолютное отклонение.

?
Задача 1461

Определить минимум функции

f(x)=max{2x,1+x}. f(x)=\max \left\{ 2\left|x\right|,\left|1+x\right|\right\} .
?
Задача 1462

Определить число вещественных корней уравнения и отделить эти корни: x36x2+9x10=0x^{3}-6x^{2}+9x-10=0.

?
Задача 1463

Определить число вещественных корней уравнения и отделить эти корни: x33x29x+h=0x^{3}-3x^{2}-9x+h=0.

?
Задача 1464

Определить число вещественных корней уравнения и отделить эти корни: 3x44x36x2+12x20=03x^{4}-4x^{3}-6x^{2}+12x-20=0.

?
Задача 1465

Определить число вещественных корней уравнения и отделить эти корни: x55x=ax^{5}-5x=a.

?
Задача 1466

Определить число вещественных корней уравнения и отделить эти корни: lnx=kx\ln x=kx.

?
Задача 1467

Определить число вещественных корней уравнения и отделить эти корни: e=ax2e=ax^{2}.

?
Задача 1468

Определить число вещественных корней уравнения и отделить эти корни: sin3xcosx=a\sin^{3}x\cdot \cos x=a при 0xπ0 \leq x \leq \pi.

?
Задача 1469

Определить число вещественных корней уравнения и отделить эти корни: chx=kx\ch x=kx.

?
Задача 1470

При каком условии уравнение x3+px+q=0x^{3}+px+q=0 имеет:

?
(а)

один вещественный корень;

(б)

три вещественных корня.

Изобразить соответствующие области на плоскости (p,q)(p,q).