Math Problem Statement

Найти промежутки монотонности и экстремумы функции y = root(3)(1+x^(3))

Solution

Для нахождения промежутков монотонности и экстремумов функции y=1+x33y = \sqrt[3]{1 + x^3} нужно выполнить несколько шагов:

1. Найдем первую производную функции.

Функция имеет вид: y=1+x33=(1+x3)1/3y = \sqrt[3]{1 + x^3} = (1 + x^3)^{1/3}

Используем правило дифференцирования сложной функции для нахождения производной. Для функции вида (u(x))n(u(x))^n, где u(x)u(x) — это выражение, зависящее от xx, а nn — степень, производная будет вычисляться как: ddx[(u(x))n]=n(u(x))n1u(x)\frac{d}{dx}\left[ (u(x))^n \right] = n(u(x))^{n-1} \cdot u'(x) где u(x)=1+x3u(x) = 1 + x^3, а n=13n = \frac{1}{3}.

Теперь находим производную: y=13(1+x3)2/3ddx(1+x3)y' = \frac{1}{3} \cdot (1 + x^3)^{-2/3} \cdot \frac{d}{dx}(1 + x^3) Производная от 1+x31 + x^3 равна 3x23x^2. Подставляем это в выражение: y=13(1+x3)2/33x2y' = \frac{1}{3} \cdot (1 + x^3)^{-2/3} \cdot 3x^2 Упростим: y=x2(1+x3)2/3y' = x^2 \cdot (1 + x^3)^{-2/3}

2. Найдем критические точки.

Критические точки возникают, когда производная равна нулю или не существует.

  • Производная y=0y' = 0 при x2=0x^2 = 0, что дает x=0x = 0.
  • Производная не существует, когда знаменатель (1+x3)2/3(1 + x^3)^{-2/3} равен нулю, но это невозможно, так как 1+x301 + x^3 \neq 0 для всех действительных xx.

Таким образом, единственная критическая точка — это x=0x = 0.

3. Определим тип экстремума в точке x=0x = 0.

Для этого можно использовать знак производной на интервалах, разделенных точкой x=0x = 0.

  • Для x>0x > 0: x2>0x^2 > 0 и (1+x3)>0(1 + x^3) > 0, следовательно, y>0y' > 0. Функция возрастает.
  • Для x<0x < 0: x2>0x^2 > 0 и (1+x3)>0(1 + x^3) > 0, следовательно, y>0y' > 0. Функция также возрастает.

Так как производная не меняет знак, точка x=0x = 0 не является экстремумом.

4. Промежутки монотонности.

Так как производная положительна на всей оси xx (кроме точки x=0x = 0), функция возрастает на всей области (,)(-\infty, \infty).

Ответ:

  • Промежутки монотонности: функция возрастает на всей области (,)(-\infty, \infty).
  • Экстремумы: экстремумов нет.

Если вам нужны дополнительные разъяснения или хотите рассмотреть другие примеры, пожалуйста, сообщите! Вот несколько вопросов для углубления:

  1. Как найти промежутки монотонности для функции с другими видами степеней (например, x2x^2, xnx^n)?
  2. Что такое точка перегиба функции и как ее найти?
  3. Как использовать вторую производную для определения выпуклости и вогнутости графика функции?
  4. Как изменится монотонность функции при добавлении линейных или других сложных членов?
  5. Какие еще методы анализа функции существуют помимо анализа производных?

Совет: Всегда помните, что важно не только найти критические точки, но и проверить, не изменяется ли знак производной на соседних интервалах, чтобы точно определить тип экстремума.

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Calculus
Derivatives
Monotonicity
Extrema

Formulas

(u(x))^n derivative: d/dx[(u(x))^n] = n(u(x))^(n-1) * u'(x)
First derivative of y = (1 + x^3)^(1/3)

Theorems

Derivative test for monotonicity
Critical point test

Suitable Grade Level

Grades 11-12