高中数学:利用导数知识画函数图像(八十三)

吉禄学阁课程 2024-03-23 06:36:45

高中数学:利用导数知识画函数图像(八十三)

曲线10x³+y³=1的主要性质及其图像示意图

主要内容:

本文介绍曲线方程10x³+y³=1的定义域、单调性、凸凹性等性质,同时用导数的知识求解函数的单调区间和凸凹区间,并简洁表示函数的图像示意图。

曲线的定义域:

观察曲线10x³+y³=1的特征,可知该函数的自变量x可以取全体实数,即定义域为:(-∞,+∞)。

函数的单调性:

求出函数的一阶导数,如果函数y=f(x)在区间D内可导(可微),若x∈D时恒有f'(x)>0,则函数y=f(x)在区间D内单调增加;反之,若x∈D时,f'(x)<0,则称函数y=f(x)在区间D内单调减少。

对曲线方程10x³+y³=1两边同时对x求导,有:

30x^2+3y^2y’=0,即:

y’=-10x²/y²<0,

则该曲线方程在全体实数即定义域上为单调减函数。

函数的凸凹性:

计算函数的二阶导数,判断导数的符号,如果二阶导数>0,则函数在定义域上为凹函数,如果二阶导数<0,则函数在定义域上为凸函数。

y’=-10x²/y²,再次对x求导,有:

y’’=-10*(2xy²-2x²yy’)/y⁴,

=-20*x(y-xy’)/y³,

=-20*x(y+10x³/y²)/y³,

=-20*x(y³+10x³)/y⁵,

=-20x/y⁵,

又因为10x³+y³=1,则y=³√[(1-10x³)],

代入二阶导数,则:

y’’=20*x/³√[(1-10x³) ]⁵

=20x*³√[1/(10x³-1)]⁵,

令y’’=0,则x=0,

同时有无穷间断点x=³√(1/10),此时有:

(1)当x∈(-∞,0),(³√(1/10),∞)时,y’’>0,函数图像为凹函数。

(2)当x∈[0, ³√(1/10))时,y’’<0,函数图像为凸函数。

函数的五点图:

函数的示意图:

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