Найдите экстремумы функции y=3x^5-5x^3

Лебедев Дмитрий Сергеевич

Учитель математики

Проверено учителем

Для нахождения экстремумов функции y=3x55x3y equals 3 x to the fifth power minus 5 x cubed необходимо выполнить последовательное исследование функции с помощью производной. 1. Нахождение производной функции Сначала найдем первую производную функции, используя правило дифференцирования степенной функции: y=(3x55x3)=15x415x2y prime equals open paren 3 x to the fifth power minus 5 x cubed close paren prime equals 15 x to the fourth power minus 15 x squared2. Определение критических точек Критические точки — это значения xx, при которых производная равна нулю или не существует. Приравняем производную к нулю: 15x415x2=015 x to the fourth power minus 15 x squared equals 0Вынесем общий множитель за скобки: 15x2(x21)=015 x squared open paren x squared minus 1 close paren equals 0 15x2(x1)(x+1)=015 x squared open paren x minus 1 close paren open paren x plus 1 close paren equals 0Отсюда получаем три критические точки:

  • x1=0x sub 1 equals 0 x2=1x sub 2 equals 1 x3=-1x sub 3 equals negative 1

3. Исследование знаков производной Определим знаки производной на интервалах, разделенных критическими точками: (;-1)open paren negative infinity ; negative 1 close paren, (-1;0)open paren negative 1 ; 0 close paren, (0;1)open paren 0 ; 1 close paren и (1;+)open paren 1 ; positive infinity close paren.

  • Интервал (;-1)open paren negative infinity ; negative 1 close paren: Возьмем x=-2x equals negative 2. y(-2)=15(-2)2((-2)21)=60(3)>0y prime open paren negative 2 close paren equals 15 open paren negative 2 close paren squared open paren open paren negative 2 close paren squared minus 1 close paren equals 60 open paren 3 close paren is greater than 0. Функция возрастает. Интервал (-1;0)open paren negative 1 ; 0 close paren: Возьмем x=-0.5x equals negative 0.5. y(-0.5)=15(-0.5)2((-0.5)21)=3.75(0.251)<0y prime open paren negative 0.5 close paren equals 15 open paren negative 0.5 close paren squared open paren open paren negative 0.5 close paren squared minus 1 close paren equals 3.75 open paren 0.25 minus 1 close paren is less than 0. Функция убывает. Интервал (0;1)open paren 0 ; 1 close paren: Возьмем x=0.5x equals 0.5. y(0.5)=15(0.5)2((0.5)21)=3.75(0.251)<0y prime open paren 0.5 close paren equals 15 open paren 0.5 close paren squared open paren open paren 0.5 close paren squared minus 1 close paren equals 3.75 open paren 0.25 minus 1 close paren is less than 0. Функция убывает. Интервал (1;+)open paren 1 ; positive infinity close paren: Возьмем x=2x equals 2. y(2)=15(2)2((2)21)=60(3)>0y prime open paren 2 close paren equals 15 open paren 2 close paren squared open paren open paren 2 close paren squared minus 1 close paren equals 60 open paren 3 close paren is greater than 0. Функция возрастает.

4. Определение точек экстремума и их значений

  1. Точка максимума: В точке x=-1x equals negative 1 производная меняет знак с « +positive» на « negative».
    Вычислим значение функции:
    y(-1)=3(-1)55(-1)3=-3+5=2y open paren negative 1 close paren equals 3 open paren negative 1 close paren to the fifth power minus 5 open paren negative 1 close paren cubed equals negative 3 plus 5 equals 2Точка максимума: (-1;2)open paren negative 1 ; 2 close paren. Точка минимума: В точке x=1x equals 1 производная меняет знак с « negative» на « +positive».
    Вычислим значение функции:
    y(1)=3(1)55(1)3=35=-2y open paren 1 close paren equals 3 open paren 1 close paren to the fifth power minus 5 open paren 1 close paren cubed equals 3 minus 5 equals negative 2Точка минимума: (1;-2)open paren 1 ; negative 2 close paren. Точка x=0x equals 0: Производная не меняет знак (остается отрицательной). Это не экстремум, а точка перегиба.

Резюме

  • Локальный максимум: ymax=2y sub m a x end-sub equals 2 при x=-1x equals negative 1. Локальный минимум: ymin=-2y sub m i n end-sub equals negative 2 при x=1x equals 1.

Хотите, чтобы я рассчитал точки перегиба для этой функции через вторую производную?

Форма ответа

Ваш аватар