¿Cuáles son los extremos de f (x) = (x ^ 2 -9) ^ 3 +10 en el intervalo [-1,3]?

¿Cuáles son los extremos de f (x) = (x ^ 2 -9) ^ 3 +10 en el intervalo [-1,3]?
Anonim

Responder:

Tenemos un mínimo en # x = 0 # y un punto de inflexión en # x = 3 #

Explicación:

Un máximo es un punto alto al cual una función se eleva y luego vuelve a caer. Como tal, la pendiente de la tangente o el valor de la derivada en ese punto será cero.

Además, a medida que las tangentes a la izquierda de los máximos se inclinen hacia arriba, luego se aplanen y luego se inclinen hacia abajo, la pendiente de la tangente disminuirá continuamente, es decir, el valor de la segunda derivada sería negativo.

Por otro lado, un mínimo es un punto bajo en el que una función cae y luego vuelve a subir. Como tal, la tangente o el valor del derivado en los mínimos también será cero.

Pero, como las tangentes a la izquierda de los mínimos se inclinan hacia abajo, luego se aplanan y luego se inclinan hacia arriba, la pendiente de la tangente aumentará continuamente o el valor de la segunda derivada sería positivo.

Si la segunda derivada es cero tenemos un punto de

Sin embargo, estos máximos y mínimos pueden ser universales, es decir, máximos o mínimos para todo el rango, o pueden estar localizados, es decir, máximos o mínimos en un rango limitado.

Veamos esto con referencia a la función descrita en la pregunta y para esto primero debemos diferenciar #f (x) = (x ^ 2-9) ^ 3 + 10 #.

Su primer derivado está dado por #f '(x) = 3 (x ^ 2-9) ^ 2 * 2x #

= # 6x (x ^ 4-18x ^ 2 + 81) = 6x ^ 5-108x ^ 3 + 486x #.

Esto sería cero para # x ^ 2-9 = 0 # o #x = + - 3 # o #0#. De estos solo #{0,3}# están dentro del rango #-1,3}#.

Por lo tanto, los máximos o mínimos ocurren en puntos # x = 0 # y # x = 3 #.

Para saber si es máxima o mínima, veamos el segundo diferencial que es #f '' (x) = 30x ^ 4-324x ^ 2 + 486 # y por lo tanto mientras

a # x = 0 #, #f '' (x) = 486 # y es positivo

a # x = 3 #, #f '' (x) = 2430-2916 + 486 = 0 # Y es un punto de inflexión.

Por lo tanto, tenemos un mínimo local en # x = 0 # y un punto de inflexión en # x = 3 #

. gráfica {(x ^ 2-9) ^ 3 + 10 -5, 5, -892, 891}

Responder:

El mínimo absoluto es #(-9)^3+10# (que ocurre en #0#), el máximo absoluto en el intervalo es #10#, (que ocurre en #3#)

Explicación:

La pregunta no especifica si debemos encontrar extremos relativos o absolutos, por lo que encontraremos ambos.

Los extremos relativos solo pueden ocurrir en números críticos. Los números críticos son valores de #X# que estan en el dominio de #F# y en el que tampoco #f '(x) = 0 # o #f '(x) no existe. (Teorema de Fermat)

Los extremos absolutos en un intervalo cerrado pueden ocurrir en números críticos en el intervalo o en puntos del intervalo.

Porque la función que se pregunta aquí es continua. #-1,3#, el teorema del valor extremo nos asegura que #F# debe tener un mínimo absoluto y un máximo absoluto en el intervalo.

Números críticos y extremos relativos.

por #f (x) = (x ^ 2-9) ^ 3 + 10 #, encontramos #f '(x) = 6x (x ^ 2-9) ^ 2 #.

Claramente, #F'# Nunca deja de existir, por lo que no hay números críticos de ese tipo.

Resolviendo # 6x (x ^ 2-9) ^ 2 = 0 # produce soluciones #-3#, #0#y #3#.

#-3# no está en el dominio de este problema, #-1,3# por lo que sólo tenemos que comprobar #f (0) # y #f (3) #

por #x <0 #, tenemos #f '(x) <0 # y

para #x> 0 #, tenemos #f '(x)> 0 #.

Así, por la primera prueba derivada, #f (0) # Es un mínimo relativo. #f (0) = -9 ^ 3 + 10 #.

El otro número crítico en el intervalo es #3#. Si ignoramos la restricción de dominio, encontramos que #f '(x)> 0 # para todos #X# cerca #3#. Por lo tanto, la función aumenta en pequeños intervalos abiertos que contienen #3#. Por lo tanto, si nos detenemos a #3# hemos llegado al punto más alto en el dominio.

Ahi esta no acuerdo universal si decir que #f (3) = 10 # es un máximo relativo para esta función en #-1,3#.

Algunos requieren valor a ambos lados para ser menos, otros requieren que los valores en el dominio de cada lado sean menos.

Extrema Absoluta

La situación para los extremos absolutos en un intervalo cerrado. # a, b # es mucho mas simple

Encuentra números críticos en el intervalo cerrado. Llama a # c_1, c_2 # y así.

Calcula los valores #f (a), f (b), f (c_1), f (c_2) # y así. El mayor valor es el maixmum absoluto en el intervalo y el menor valor es el mínimo absoluto en el intervalo.

En esta pregunta calculamos #f (-1) = (-8) ^ 3 + 10 #, #f (-3) = 10 # y #f (0) = (-9) ^ 3 + 10 #.

El mínimo es #f (0) = (-9) ^ 3 + 10 # y

el máximo es #f (-3) = 10 #.