Найти точки экстремума y=x^2e^x

Лебедев Дмитрий Сергеевич

Учитель математики

Проверено учителем

Для нахождения точек экстремума функции y=x2exy equals x squared e to the x-th power необходимо выполнить последовательное исследование функции с помощью производной. 1. Нахождение производной функции Функция представляет собой произведение двух выражений: u=x2u equals x squared и v=exv equals e to the x-th power. Воспользуемся правилом дифференцирования произведения (uv)=uv+uvopen paren u v close paren prime equals u prime v plus u v prime: y=(x2)ex+x2(ex)y prime equals open paren x squared close paren prime center dot e to the x-th power plus x squared center dot open paren e to the x-th power close paren primeТак как (x2)=2xopen paren x squared close paren prime equals 2 x и (ex)=exopen paren e to the x-th power close paren prime equals e to the x-th power, получаем: y=2xex+x2exy prime equals 2 x e to the x-th power plus x squared e to the x-th powerДля удобства дальнейших вычислений вынесем общий множитель xexx e to the x-th power за скобки: y=xex(2+x)y prime equals x e to the x-th power open paren 2 plus x close paren2. Определение критических точек Точки экстремума могут находиться только там, где производная равна нулю или не существует. В данном случае производная определена на всей числовой прямой. Приравняем её к нулю: xex(2+x)=0x e to the x-th power open paren 2 plus x close paren equals 0Так как exe to the x-th power всегда больше нуля ( ex0e to the x-th power is not equal to 0), уравнение распадается на два множителя:

  1. x=0x equals 0 2+x=0x=-22 plus x equals 0 ⟹ x equals negative 2

Критические точки: x1=-2x sub 1 equals negative 2 и x2=0x sub 2 equals 0. 3. Определение знаков производной и характера экстремумов Разделим область определения на интервалы и определим знак yy prime на каждом из них:

  • Интервал (;-2)open paren negative infinity ; negative 2 close paren: Возьмем x=-3x equals negative 3.
    y(-3)=(-3)e-3(23)=(-3)(+)(-1)>0y prime open paren negative 3 close paren equals open paren negative 3 close paren center dot e to the negative 3 power center dot open paren 2 minus 3 close paren equals open paren negative 3 close paren center dot open paren positive close paren center dot open paren negative 1 close paren is greater than 0. Производная положительна, функция возрастает. Интервал (-2;0)open paren negative 2 ; 0 close paren: Возьмем x=-1x equals negative 1.
    y(-1)=(-1)e-1(21)=(-1)(+)(1)<0y prime open paren negative 1 close paren equals open paren negative 1 close paren center dot e to the negative 1 power center dot open paren 2 minus 1 close paren equals open paren negative 1 close paren center dot open paren positive close paren center dot open paren 1 close paren is less than 0. Производная отрицательна, функция убывает. Интервал (0;+)open paren 0 ; positive infinity close paren: Возьмем x=1x equals 1.
    y(1)=1e1(2+1)>0y prime open paren 1 close paren equals 1 center dot e to the first power center dot open paren 2 plus 1 close paren is greater than 0. Производная положительна, функция возрастает.

4. Вычисление значений функции в точках экстремума

Точка Смена знака производнойТип экстремумаЗначение функции y(x)y open paren x close paren
x=-2x equals negative 2с +positive на negativeМаксимум (max) y(-2)=(-2)2e-2=4e20.54y open paren negative 2 close paren equals open paren negative 2 close paren squared e to the negative 2 power equals the fraction with numerator 4 and denominator e squared end-fraction is approximately equal to 0.54
x=0x equals 0с negative на +positiveМинимум (min) y(0)=02e0=0y open paren 0 close paren equals 0 squared e to the 0 power equals 0

Ответ: Точка максимума: x=-2x equals negative 2 (значение y=4e2y equals the fraction with numerator 4 and denominator e squared end-fraction ). Точка минимума: x=0x equals 0 (значение y=0y equals 0). Хотите, чтобы я нашел точки перегиба для этой функции?

Форма ответа

Ваш аватар