Урок алгебры и начал анализа в 11 классе
Практическая работа
Тема: «Исследование функций с помощью производной»
Цели: научиться проводить исследование функции с помощью производной и строить графики функций; закрепить признаки возрастания (убывания ) функции, условия существования точек экстремума; проводить исследование функции по графику производной на примерах заданий ЕГЭ; отработать навыки нахождения наибольшего и наименьшего значения функции на отрезке.
Краткая теоретическая справка
1. Находим область определения D(f) функции y = f(x).
2. Проверяем функцию на четность.
Если f(-x) = f(x), то функция четная, график функции симметричен относительно оси OY.
Если f(-x) = - f(x), то функция нечетная, график нечетной функции симметричен относительно начала координат.
В противном случае функция является ни четной, ни нечетной.
3. Если функция периодическая, то находим период функции.
4. Находим точки пересечения графика с осями координат.
Находим нули функции - это точки пересечения графика функции с осью абсцисс (Ox).
Для этого мы решаем уравнение f(x) = 0.
Находим точку пересечения графика функции с осью ординат (Oy). Для этого ищем значение функции при x=0.
5. Находим промежутки знакопостоянства функции, то есть промежутки, на которых функция сохраняет знак. Это нам потребуется для контроля правильности построения графика.
Чтобы найти промежутки знакопостоянства функции, нам нужно решить неравенства f(x) 0 и f(x) .
6. Исследуем функцию с помощью производной: находим промежутки возрастания и убывания функции, а также точки максимума и минимума.
Для этого мы следуем привычному алгоритму.
а) Находим производную
б) Приравниваем производную к нулю и находим корни уравнения
- это стационарные точки.
в) Находим промежутки знакопостоянства производной. Промежутки, на которых производная положительна, являются промежутками возрастания функции.
Промежутки, на которых производная отрицательна, являются промежутками убывания функции.
Точки, в которых производная меняет знак с плюса на минус, являются точками максимума.
Точки, в которых производная меняет знак с минуса на плюс, являются точками минимума.
7. Найти значения функции в точках экстремума.
8. По данным исследования построить график функции.
Пример 1. Исследовать функцию и по результатам исследования построить график.
Решение.
1) D(f): R
2) Проверим функцию на чётность/нечётность:
, значит, данная функция не является чётной или нечётной.
3) Функция непериодическая.
4) Нули функции.
С осью Оy:
Чтобы найти точки пересечения с осью Ox (нули функции) требуется решить уравнение f(x) = 0:
5) Таким образом, на интервалах график расположен ниже оси абсцисс f(x), а на интервалах – выше данной оси f(x) 0.
6) Возрастание, убывание.
Найдём критические точки:
Отложим их на числовой прямой и определим знаки производной:
1
Следовательно, функция возрастает на и убывает на .
7). Экстремумы функции
точка максимума, так как при переходе через нее производная меняет знак с «+» на «-»
. точка минимума, так как при переходе через нее производная меняет знак с «-» на «+».
8).
: .
9) Строим график функции.
Пример 2. На рисунке изображен график производной функции , определенной на интервале . В какой точке отрезка принимает наибольшее значение.
Решение. На отрезке [-7;-3] график производной расположен ниже оси Ох, это означает, что , то есть сама функция на данном отрезке монотонно убывает. Таким образом, убывающая функция принимает наибольшего значения на левом конце промежутка, то есть в точке x=-7.
Ответ. -7.
Алгоритм нахождения наибольшего или наименьшего значения функции на отрезке:
Найти производную функции.
Определить критические точки (те точки, в которых производная функции обращается в ноль или не существует).
Выбрать из найденных точек те, которые принадлежат данному отрезку.
Вычислить значения функции (не производной!) в этих точках и на концах отрезка.
Среди полученных значений выбрать наибольшее или наименьшее, оно и будет искомым.
Пример 3. Найдите наименьшее значение функции y = x3 – 18x2 + 81x + 23 на отрезке [8; 13].
Решение: действуем по алгоритму нахождения наименьшего значения функции на отрезке:
y’ = 3x2 – 36x + 81.
y’ = 3x2 – 36x + 81 = 0
x2 – 12x + 27 = 0,
x = 3 и x = 9
x = 9 [8; 13].
y = x3 – 18x2 + 81x + 23 = x(x-9)2+23:
y(8) = 8 · (8-9)2+23 = 31;
y(9) = 9 · (9-9)2+23 = 23;
y(13) = 13 · (13-9)2+23 = 231.
Ответ. ;
Порядок выполнения работы.
Внимательно изучите теоретическую справку по теме.
Решите следующие задания по учебнику №9.40А(2в, 2г), №9.41Б(1в) , № 9.44А(2), №9.43А(6)
Выполните разбор примеров 3-7.
Пример 4. На рисунке изображен график производной функции , определенной на интервале . Найдите промежутки возрастания функции . В ответе укажите длину наибольшего из них.
Пример 5. На рисунке изображен график производной функции , определенной на интервале . Найдите количество точек экстремума функции на отрезке .
Пример 6. На рисунке изображен график производной функции , определенной на интервале . Найдите промежутки возрастания функции . В ответе укажите сумму целых точек, входящих в эти промежутки.
Пример 7. На рисунке изображен график функции , определенной на интервале . Определите количество целых точек, в которых производная функции отрицательна.
Пример 8. На рисунке изображен график производной функции , определенной на интервале . Найдите количество точек максимума функции на отрезке .
Пример 9. На рисунке изображен график функции , определенной на интервале . Определите количество целых точек, в которых производная функции положительна.
Задание на дом:
№9.40А(2а,2б), №9.44А(1) №9.41Б(1а,1б) , № 9.44А(2)
№9.43А(1-5), №9.44А(3) №9.45А(1-4) №9.44А(9)
Выполните самостоятельно по вариантам.
Самостоятельная работа.
Задание №1. Исследуйте функцию с помощью производной и постройте ее график |
1 | | 11 | |
2 | | 12 | |
3 | | 13 | |
4 | | 14 | |
5 | | 15 | |
6 | | 16 | |
7 | | 17 | |
8 | | 18 | |
9 | | 19 | |
10 | | 20 | |
Задание №2. Найдите наибольшее и наименьшее значение функции на отрезке |
1 | , | 11 | , |
2 | , | 12 | , |
3 | , | 13 | , |
4 | , | 14 | , |
5 | , | 15 | , |
6 | , | 16 | , |
7 | , | 17 | , |
8 | , | 18 | , |
9 | , | 19 | , |
10 | , | 20 | , |