Математика EN

Тренажёры · Глава 27

Экстремумы

Критические точки, максимумы и минимумы по знаку производной и наибольшее или наименьшее значение функции на отрезке — как в ЕГЭ и на первом курсе.

Как решать

В точке максимума функция перестаёт расти и начинает убывать, в точке минимума — наоборот. Рост и убывание видны по знаку производной, поэтому экстремумы ищут среди точек, где производная равна нулю или не существует, — критических точек.

По шагам

  1. Найдите производную и область определения функции.
  2. Критические точки: решите $f'(x) = 0$ и добавьте точки, где производная не существует (но функция определена).
  3. Определите знак производной на интервалах между ними. Плюс сменился на минус — максимум, минус на плюс — минимум.
  4. Наибольшее и наименьшее на отрезке: посчитайте значения функции в критических точках внутри отрезка и на концах и выберите нужное.
Необходимое условие: касательная горизонтальна. Достаточное: рост сменился убыванием. Смена $- \to +$ даёт минимум, без смены знака экстремума нет. Пример: $f(x) = x + \frac{9}{x}$, $f'(x) = 1 - \frac{9}{x^2} = 0$ при $x = \pm 3$. Слева от $-3$ производная положительна, справа — отрицательна: $x = -3$ — точка максимума.

Где ошибаются

  • Путают точку максимума и максимум функции: точка — это $x$, а значение — $f(x)$. Смотрите, что спрашивают.
  • На отрезке забывают сравнить значения на концах — наибольшее часто там.
  • Берут критические точки вне отрезка.
  • Не проверяют смену знака: у $f(x) = x^3$ производная равна нулю в нуле, но экстремума нет.

Пример

Главы курса