Для функции промежутками убывания являются и , промежутком возрастания — , точкой минимума — , точкой максимума — ; функция является возрастающей, так как её производная всегда положительна; искомые точки для функции — и . Шаг 1: Исследование первой функции на экстремумы и монотонность Для нахождения промежутков монотонности и точек экстремума функции вычислим её производную: Найдем критические точки, приравняв производную к нулю: Определим знаки производной на интервалах:
- На : — функция убывает. На : — функция возрастает. На : — функция убывает.
Точка является точкой минимума (смена знака с «-» на «+»), а — точкой максимума (смена знака с «+» на «-»).
Шаг 2: Доказательство возрастания функции на всей числовой прямой Функция определена и дифференцируема на . Найдем её производную: Проанализируем полученное выражение:
- Так как и для любого действительного , то и . Следовательно, для всех .
Так как производная строго положительна ( ) на всем множестве , то по достаточному признаку монотонности функция является возрастающей на .
Шаг 3: Нахождение точек касания Касательная к графику функции параллельна прямой , если их угловые коэффициенты равны. Угловой коэффициент прямой равен 1, следовательно, значение производной в искомых точках должно быть равно 1. Вычислим производную функции по правилу дифференцирования дроби: Приравняем производную к 1: Решим уравнение:
-
Найдем соответствующие ординаты точек:
Ответ:
- Возрастает на , убывает на . Точки экстремума: .
- Функция возрастает, так как при любых . Точки и .
Хотите ли вы разобрать геометрический смысл производной более подробно или перейти к вычислению второй производной для исследования выпуклости этих функций?