老黃學高數系列視頻第210講是關于畫函數圖像的一般步驟的内容。為了鞏固這個知識,老黃對各類函數都舉出一些例子,以強化畫函數圖像的能力。這次老黃選擇的是一個帶有根式的函數。它的圖像仍可以用畫圖像的一般步驟來解決。
作函數圖像的一般步驟:1、确定函數的定義域;2、考察函數的奇偶性、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;4、确定函數的單調區間,極值點,凸性區間以及拐點;5、考察漸近線;6、畫出函數圖象。
練習:按函數作圖的一般步驟,作f(x)=(x-1)x^(2/3)的圖像.
請自己動手,按上面的一般步驟畫出這個函數的圖像。
分析:先觀察函數的定義域,顯然,這個函數在R上都有定義,不存在間斷點。如果有足夠的經驗的話,在這裡就可以判斷函數有不可導點x=0了,因為求導之後,發現導數在x=0沒有定義。
當f(x)=0時,直接可以得到函數的兩個零點x=1和x=0. 說明曲線過原點,且與x軸還有另一個交點(1,0). 這些都是很重要的特殊點,是畫函數圖像的基本依據,可以先在坐标系中标出這些點。
當x不等于0時,函數的導數為f’(x)=x^(2/3) 2(x-1)x^(-1/3)/3=(5x-2)x^(-1/3)/3,當f'(x)=0時,有函數唯一的穩定點x=2/5.
由f'(x)的符号性質可以知道,當x<0或x>2/5時, 函數單調增;當0<x<2/5時, 函數單調減. 又由極值第一充分條件可知,函數有極大值點(0,0),和極小值點(2/5,-3倍三次根号20 /25).
求函數的二階導數f”(x)=2x^(-1/3)/3 2x^(-1/3/3)-2(x-1)x^(-4/3)/9=(5x 1)x^(-4/3)/9, 由二階函數的符号性質可以知道,當x<-1/5時, 曲線上凸;當x>-1/5時, 曲線下凸,即是凹的.
又函數在x=-1/5連續,所以(-1/5,-6倍三次根号5/25)是函數唯一的拐點。
最後,函數并不存在漸近線。
根據上面推導所得的信息,将函數圖像的性态列表如下:
可以看到,函數在R上有三個關鍵點,一個拐點x=-1/5,一個極大值點x=0和一個極小值點x=2/5. 這三個關鍵點将函數的圖像劃分成四個區間。在最左邊的區間,函數是單調增且上凸的;在第二個區間,函數是單調增且下凸的;在第三個區間,函數是單調減且下凸的;在最右的區間上,函數是單調增且下凸的。
綜上,畫出函數的圖像如圖:
和你畫出來的圖像是否一緻呢?
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