Вопрос задан 23.07.2025 в 16:55. Предмет Математика. Спрашивает Шумакова Ирина.

Маленькое исследование функции y=x³-3x²+4. Надо найти промежутки возрастания и убывания, точки экстремума и сколько решений имеет при различных значениях а.

Перейти к ответам

Ответы на вопрос

Отвечает Бортник Віталій.

Для того чтобы исследовать функцию y=x3−3x2+4y = x^3 - 3x^2 + 4, нужно выполнить несколько шагов.

1. Найдем первую производную

Первая производная функции помогает найти промежутки возрастания и убывания, а также точки экстремума (когда производная равна нулю).

Для функции y=x3−3x2+4y = x^3 - 3x^2 + 4 первая производная будет:

y′=ddx(x3−3x2+4)=3x2−6xy' = \frac{d}{dx}(x^3 - 3x^2 + 4) = 3x^2 - 6x

Функция y′=3x2−6xy' = 3x^2 - 6x — это квадратичная функция.

2. Находим критические точки

Чтобы найти критические точки, при которых функция имеет экстремум (минимум или максимум), приравняем первую производную к нулю:

3x2−6x=03x^2 - 6x = 0

Вынесем 3x3x за скобки:

3x(x−2)=03x(x - 2) = 0

Таким образом, критические точки: x=0x = 0 и x=2x = 2.

3. Определим тип экстремума

Для этого вычислим вторую производную:

y′′=ddx(3x2−6x)=6x−6y'' = \frac{d}{dx}(3x^2 - 6x) = 6x - 6

Теперь подставим в неё найденные критические точки:

  • Для x=0x = 0:

    y′′(0)=6(0)−6=−6y''(0) = 6(0) - 6 = -6

    Так как вторая производная отрицательна, это означает, что в точке x=0x = 0 находится максимум.

  • Для x=2x = 2:

    y′′(2)=6(2)−6=6y''(2) = 6(2) - 6 = 6

    Положительная вторая производная указывает на то, что в точке x=2x = 2 находится минимум.

4. Промежутки возрастания и убывания

Для того чтобы определить промежутки возрастания и убывания функции, анализируем знак первой производной y′=3x(x−2)y' = 3x(x - 2) на интервалах, разделённых критическими точками:

  • На интервале (−∞,0)(-\infty, 0) подставляем точку, например, x=−1x = -1:

    y′(−1)=3(−1)(−1−2)=3(−1)(−3)=9>0y'(-1) = 3(-1)(-1 - 2) = 3(-1)(-3) = 9 > 0

    Здесь производная положительна, значит, функция возрастает.

  • На интервале (0,2)(0, 2) подставляем точку, например, x=1x = 1:

    y′(1)=3(1)(1−2)=3(1)(−1)=−3<0y'(1) = 3(1)(1 - 2) = 3(1)(-1) = -3 < 0

    Здесь производная отрицательна, значит, функция убывает.

  • На интервале (2,∞)(2, \infty) подставляем точку, например, x=3x = 3:

    y′(3)=3(3)(3−2)=3(3)(1)=9>0y'(3) = 3(3)(3 - 2) = 3(3)(1) = 9 > 0

    Здесь производная положительна, значит, функция возрастает.

Итак, промежутки возрастания и убывания следующие:

  • Функция возрастает на интервалах (−∞,0)(-\infty, 0) и (2,∞)(2, \infty).

  • Функция убывает на интервале (0,2)(0, 2).

5. Количество решений при различных значениях aa

Теперь, если рассматривать уравнение y=x3−3x2+4=ay = x^3 - 3x^2 + 4 = a, то можно определить количество решений в зависимости от значения aa.

Для этого нужно рассматривать график функции y=x3−3x2+4y = x^3 - 3x^2 + 4, который имеет одну точку максимума при x=0x = 0 и одну точку минимума при x=2x = 2.

  • Если a>a > максимум функции (то есть a>4a > 4), то уравнение y=ay = a не имеет решений, потому что функция не пересекает горизонтальную прямую выше 4.

  • Если a=4a = 4, то есть одно решение: x=0x = 0.

  • Если 4>a>−∞4 > a > -\infty (при этом a≠4a \neq 4), то у уравнения будет два решения, потому что кривая функции пересечет прямую дважды: один раз при x∈(−∞,0)x \in (-\infty, 0) и один раз при x∈(2,∞)x \in (2, \infty).

  • Если a<−∞a < -\infty, то решений тоже не будет, так как гра

Похожие вопросы

Топ вопросов за вчера в категории Математика

Последние заданные вопросы в категории Математика

Задать вопрос