Math Problem Statement

Найти точку максимума функции y=x2(x−4)2y=x2(x−4)2.

Solution

Найдем точку максимума функции y=x2(x4)2y = x^2(x - 4)^2. Для этого проведем следующий анализ:

1. Найдем первую производную y(x)y'(x).

Функция y(x)=x2(x4)2y(x) = x^2 (x - 4)^2. Используем правило произведения и производную степенной функции:

[ y'(x) = \frac{d}{dx}[x^2] \cdot (x - 4)^2 + x^2 \cdot \frac{d}{dx}[(x - 4)^2]. ]

Рассчитаем каждую часть:

  • Производная x2x^2 равна 2x2x,
  • Производная (x4)2(x - 4)^2 равна 2(x4)2(x - 4).

Подставим их в формулу: y(x)=2x(x4)2+x22(x4).y'(x) = 2x(x - 4)^2 + x^2 \cdot 2(x - 4).

Сгруппируем: y(x)=2x(x4)[(x4)+x].y'(x) = 2x(x - 4)\left[(x - 4) + x\right].

Упростим выражение в скобках: y(x)=2x(x4)(2x4).y'(x) = 2x(x - 4)(2x - 4).

2. Найдем критические точки.

Критические точки находятся при y(x)=0y'(x) = 0: 2x(x4)(2x4)=0.2x(x - 4)(2x - 4) = 0.

Разложим:

  • 2x=02x = 0 x=0\Rightarrow x = 0,
  • x4=0x - 4 = 0 x=4\Rightarrow x = 4,
  • 2x4=02x - 4 = 0 x=2\Rightarrow x = 2.

Таким образом, критические точки: x=0x = 0, x=2x = 2, x=4x = 4.

3. Найдем вторую производную y(x)y''(x) для анализа.

Вторая производная вычисляется из y(x)=2x(x4)(2x4)y'(x) = 2x(x - 4)(2x - 4). Используем правило произведения и определяем поведение y(x)y''(x) в точках x=0x = 0, x=2x = 2, x=4x = 4.

После анализа второй производной или исследования знака y(x)y'(x) в интервалах (,0)(-\infty, 0), (0,2)(0, 2), (2,4)(2, 4), (4,)(4, \infty), мы определяем:

  • Максимум достигается в точке x=2x = 2.

4. Найдем значение функции в точке максимума.

Подставляем x=2x = 2 в y(x)y(x): y(2)=22(24)2=4(2)2=16.y(2) = 2^2(2 - 4)^2 = 4 \cdot (-2)^2 = 16.

Ответ:

Точка максимума функции: x=2,y=16x = 2, y = 16.

Если у вас есть вопросы или хотите узнать подробности, дайте знать!


5 вопросов для размышления:

  1. Как найти точки минимума функции аналогичным способом?
  2. Можно ли упростить процесс нахождения второй производной?
  3. Как влияет наличие симметрии на вид функции y(x)y(x)?
  4. Что можно сказать о поведении функции на бесконечности?
  5. Какие еще методы существуют для нахождения экстремумов, кроме производных?

Совет: Всегда проверяйте поведение функции на границах интервалов, чтобы исключить пропущенные экстремумы!

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Calculus
Critical Points
Optimization

Formulas

First derivative: y'(x) = 2x(x - 4)^2 + x^2 * 2(x - 4)
Factored derivative: y'(x) = 2x(x - 4)(2x - 4)
Second derivative for concavity analysis

Theorems

Critical Point Theorem: A function's critical points occur where the first derivative is zero or undefined.
Second Derivative Test: Determines whether a critical point is a maximum, minimum, or saddle point.

Suitable Grade Level

Grades 10-12