老黃最近都在分享畫函數圖像的一些例題。因此每次都會先介紹畫函數圖像的一般步驟。這次就不再贅述,直奔主題了。
練習:按函數作圖的一般步驟,作f(x)=3x^5-5x^3的圖像.
請自己先畫一畫這個函數的圖像。
分析:1、确定函數的定義域;
這個函數在R上可導,這裡不僅确定了它的定義域,同時還确定了函數沒有間斷點,也沒有不可導點。
2、考察函數的奇偶性、周期性;
這是一個奇函數。因為f(-x)=3(-x)^5-5(-x)^3=-3x^5 5x^3=-(3x^5-5x^3)=-f(x). 奇函數決定了,我們隻需要作出一半區間,再利用奇函數的圖像關于原點對稱,就可以作出另一半區間。另外,函數不存在周期性。
3、求函數的某些特殊點,如與兩個坐标軸的交點,不連續點,不可導點等;
對函數的解析式因式分解,得到f(x)=x^3(3x^2-5),就可以知道,當f(x)=0時,x=0或x=±根号15 /3. 即曲線與x軸有三個交點,包括原點和(0,±根号15 /3). 事實上,連續的奇函數就一定過原點。
4、确定函數的單調區間,極值點,凸性區間以及拐點;
當f'(x)=15x^4-15x^2=15x^2(x^2-1)=0時,求得函數有三個穩定點:x=0或x=±1.
函數的單調區間分别為:單調增區間(-∞,-1)U(1,∞),單調減區間(-1,1). 這是由導數的符号性質決定的。
由極值的第一充分條件,可以知道,函數有極大值點(-1,2)和極小值點(1,-2).
又f"(x)=30x(2x^2-1),可以得到曲線的上凸區間(-∞,-根号2/2)U(0,根号2/2),以及下凸區間(-根号2/2,0)U(根号2/2, ∞),這是二階導數的符号性質決定的。
由于函數在R上連續,所以有拐點(-根号2/2, 7根号2 /8), (0,0), (根号2 /2, -7根号2/8).
5、考察漸近線;
函數沒有漸近線,因為設函數有漸近線y=ax b,求得a,b都是無窮大。
6、畫出函數圖象。
現在歸納函數圖像的性态如表:
可以看到,上表隻歸納了函數在非正區間的性态。在這部分區間内,函數有三個關鍵點,極大值點x=-1, 以及拐點x=-根号2/2和x=0. 三個關鍵點将這部分區間又劃分成三個區間,左邊的區間上,函數圖像是單調遞增的上凸曲線;中間部分是單調遞減的上凸曲線;右邊區間是單調遞減的下凸曲線。按這個表,作出函數的部分圖像,然後再根據函數的奇函數性質,作出這部分圖像關于原點的對稱曲線就可以了。
函數的圖像如圖:
這個圖像,和你畫的圖像有什麼出入嗎?
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