用导数来求极大值和极小值(用导数来求极大值和极小值的区别)
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函数最高或最低在哪里?微积分可以帮到你!
平滑变化函数的低点(阶最小值)或高点(最大值)是它变平的地方:
(但并不是所有平坦的地方都是极大值或极小值,也可以有一个鞍点)
哪里变平了?其中斜率等于零。
斜率在哪里等于零?导数可以告诉我们!
你可能想先了解一下衍生品。)
例子:向上扔一个球。球离开手后T秒,它的高度是:H=3 14 T 5 T 2
那么球的最高高度是多少呢?
导数可以给出函数的斜率:
h=0 14 5(2t)=14 10t
对于这个例子,你可以在下面看到如何找到这个导数。)
找出斜率等于零的地方:
4 110t=0 10t=14t=14/10=1.4斜率在t=1.4秒时等于零。
此时球的高度是:
H=3 14 1.45 1.42h=3 19.6 9.8=12.8所以:
最大高度12.8m(t=1.4s时)。
简要回顾一下导数。本质上,导数就是函数的斜率。
在上面的例子中,我们使用:
h=3 14t 5t 2
要找到这个导数:
h=0 14 5(2t)=14 10t
它是函数在时间t的斜率。
一些规则可以帮助我们找到导数。
以下是一些规则:
常数t的导数(像3)是与0的直线,像2x,导数是2,14t的导数是14的平方函数,t2的导数是2t,所以5t2的导数是5(2t)=10t,导数是导数。在这里了解更多衍生规则。
我们如何知道最大值(或最小值)?看图就好!如果你不看照片.使用导数。
求斜率的导数(原函数的二阶导数):
110t的导数是10。
这意味着斜率继续减小(10):从左到右,斜率开始为正(函数上升),经过零(平点),然后变为负(函数下降):
下降的斜率(也超过0)代表最大值。
这是二阶导数检测。
上图显示了前斜率和后斜率,但在实际情况下,我们测试的斜率为零:
二阶导数测试如果函数在x处的导数等于零,并且在x处的二阶导数为:
如果小于0,局部最大值大于0,或者局部最小值等于0,检测失败(但也可能有其他方式)‘二阶导数:小于0为最大值,大于0为最小值’
举例:求下列函数的最大值和最小值:Y=5x3 2x2 3x
导数(斜率)为:
y=15x 2 4x 3
这是一个二次型,零点在:
x=3/5 x=1/3
这两点会是极大值还是极小值?(先不要看图!)
二阶导数是y=30x 4
在x=3/5时:
Y''=30 (3/5) 4=14小于0,因此3/5是x=1/3时的局部最大值:
Y''=30( 1/3) 4=14大于0,所以1/3是局部最小值(现在可以看到图片了。)
高点称为最大值。
低点称为最小值。
两者都叫极值。
如果一个函数在别的地方可能有更高(或更低)的值,但在这个点附近没有,我们称这个点为局部最大值(或最小值)。
再比如:求下式的最大值和最小值:Y=X3 6x2 12x5
衍生产品:
y=3 x2 12x 12
它是一个二次型,在x=2处只有一个零点。
是最大值还是最小值?
二阶导数是y=6x 12
x=2时:
Y''=6 (2) 12=0等于0,所以检测失败的原因是:
这是一个鞍点.斜率变为零,但不是最大值或最小值。
它必须是可微的。有一个重要的技术要点:
函数必须是可微的(导数存在于函数定义域中的每一点)。
例子:函数f(x)=|x|(绝对值)|x|的图像是这样的:在x=0处有一个急剧的变化!
在x=0时,这个函数是不可微的(见可微网页)。
因此,上述方法不能用于绝对值函数。
(函数也一定是连续的,但任何可微的函数都是连续的。)
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