Как доказать что функция является убывающей
Возрастание и убывание функций
1) Функция y=f(x) называется возрастающей на некотором промежутке, если бо́льшему значению аргумента из этого промежутка соответствует бо́льшее значение функции.
То есть для любых двух значений x1,x2 из этого промежутка выполняется условие
x_1 \Rightarrow f(x_2 ) > f(x_1 ). \]» title=»Rendered by QuickLaTeX.com»/>
2) Функция y=f(x) называется убывающей на некотором промежутке, если бо́льшему значению аргумента из этого промежутка соответствует меньшее значение функции.
То есть для любых двух значений x1,x2 из этого промежутка выполняется условие
x_1 \Rightarrow f(x_2 )
Предполагается, что промежуток принадлежит области определения функции y=f(x). Обычно промежуток — это отрезок, интервал или полуинтервал.
График функции на промежутках возрастания «идёт вверх» (чем правее x, тем выше y).
На промежутках убывания график «идёт вниз» (чем правее x, тем ниже y).
Пользуясь графиком, найти промежутки возрастания и убывания функции y=f(x), определённой на отрезке [x1;x5]:
Кратко это записывают так:
3) Функцию, возрастающую на промежутке либо убывающую на промежутке, называют монотонной функцией на этом промежутке (или строго монотонной).
4) Если функция возрастает на всей своей области определения, то её называют возрастающей.
Если функция убывает на всей своей области определения, то её называют убывающей.
Например, y=√x, y=x³ — возрастающие функции.
Линейная функция y=kx+b возрастающая при k>0 и убывающая при k 
x_1 \Rightarrow f(x_2 ) \ge f(x_1 ), \]» title=»Rendered by QuickLaTeX.com»/>
то функция y=f(x) называется неубывающей на этом промежутке.
6) Если для любых двух значений x1,x2 из некоторого промежутка выполняется условие
x_1 \Rightarrow f(x_2 ) \le f(x_1 ), \]» title=»Rendered by QuickLaTeX.com»/>
то функция y=f(x) называется невозрастающей на этом промежутке.
7) Функцию, невозрастающую на промежутке либо неубывающую на промежутке, называют не строго монотонной функцией на этом промежутке.
Пользуясь графиком, найти промежутки, на которых функции y=g(x), определённая на отрезке [x1;x3], является невозрастающей и неубывающей:
Функция y=g(x) является неубывающей на промежутке [x1;x2].
Функция y=g(x) является невозрастающей на промежутке [x2;x3].
Возрастание и убывание функции можно определять как с помощью графика, так и аналитически.
Как доказать, что функция возрастает или убывает, с помощью задающей эту функцию формулы?
группирует первое слагаемое с третьим, второе — с четвертым. В первых скобках — разность квадратов, из вторых выносим общий множитель 4 за скобки:
Теперь выносим общий множитель (x2-x1) за скобки:
Так как x2>x1, то x2-x1>0. Следовательно, знак произведения зависит от знака второго множителя.
Для x1, x2 ∈(-∞;-2) x2+x1+4 
возрастает на промежутке (2;+∞).
Функция определена при x∈(-∞;2) и (2;+∞).
0. \]» title=»Rendered by QuickLaTeX.com»/>
Отсюда y(x2)-y(x1)>0. Поэтому данная функция возрастает на промежутке (2;+∞).
Что и требовалось доказать.
Исследование функции на монотонность гораздо удобнее проводить с помощью производной (начала математического анализа — производную и её применение — проходят в школьном курсе алгебры в 10-11 классах).
Возрастание и убывание функции на интервале, экстремумы
Чтобы определить характер функции и говорить о ее поведении, необходимо находить промежутки возрастания и убывания. Этот процесс получил название исследования функции и построения графика. Точка экстремума используется при нахождении наибольшего и наименьшего значения функции, так как в них происходит возрастание или убывание функции из интервала.
Данная статья раскрывает определения, формулируем достаточный признак возрастания и убывания на интервале и условие существования экстремума. Это применимо к решению примеров и задач. Следует повторить раздел дифференцирования функций, потому как при решении необходимо будет использовать нахождение производной.
Возрастание и убывание функции на интервале
Точки экстремума, экстремумы функции
Окрестностями точки х 0 считаются точки экстремума, а значение функции, которое соответствует точкам экстремума. Рассмотрим рисунок, приведенный ниже.
Экстремумы функции с набольшим и с наименьшим значением функции. Рассмотрим рисунок, приведенный ниже.
Достаточные условия возрастания и убывания функции
Чтобы найти максимумы и минимумы функции, необходимо применять признаки экстремума в том случае, когда функция удовлетворяет этим условиям. Самым часто используемым считается первый признак.
Первое достаточное условие экстремума
Иначе говоря, получим их условия постановки знака:
Алгоритм для нахождения точек экстремума
Чтобы верно определить точки максимума и минимума функции, необходимо следовать алгоритму их нахождения:
Рассмотрим алгоритм на примере решения нескольких примеров на нахождение экстремумов функции.
Так как второй интервал получился меньше нуля, значит, производная на отрезке будет отрицательной. Третий с минусом, четвертый с плюсом. Для определения непрерывности необходимо обратить внимание на знак производной, если он меняется, тогда это точка экстремума.
Точка х = 5 указывает на то, что функция является непрерывной, а производная поменяет знак с – на +. Значит, х=-1 является точкой минимума, причем ее нахождение имеет вид
Область определения функции – это все действительные числа. Это можно записать в виде системы уравнений вида:
После чего необходимо найти производную:
Точка х = 0 не имеет производной, потому как значения односторонних пределов разные. Получим, что:
Необходимо произвести вычисления для нахождения значения аргумента, когда производная становится равной нулю:
Изображение на прямой имеет вид
Значит, приходим к тому, что необходимо прибегнуть к первому признаку экстремума. Вычислим и получим, что
Перейдем к вычислению минимумов:
Произведем вычисления максимумов функции. Получим, что
Второй признак экстремума функции
Для начала находим область определения. Получаем, что
Необходимо продифференцировать функцию, после чего получим
Третье достаточное условие экстремума
Исходная функция – целая рациональная, отсюда следует, что область определения – все действительные числа. Необходимо продифференцировать функцию. Получим, что
Из выше решенного делаем вывод, что x 3 = 3 является точкой минимума функции.
Как доказать что функция является убывающей
Разделы: Математика
В настоящее время существует противоречие между потребностью старшеклассников к проявлению творчества, активности, самостоятельности, самореализации и ограниченностью времени для этого на уроках математики. Начиная с 2006 года я использую учебники «Алгебра 7, 8, 9» с углубленным изучением математики Ю. Н. Макарычева, Н. Г. Миндюка, К. И. Нешкова для учащихся математических классов с целью совершения осознанного выбора учащимися профиля обучения, предоставления ученикам возможности работы на уровне повышенных математических требований, развития их учебной мотивации.
Как включить учеников в самостоятельную исследовательскую деятельность, чтобы они сами «открывали» новые свойства и отношения, а не получали их от учителя в готовом виде? Многолетний опыт работы и желание изменить в себе традиционные представления об обучении подтолкнули меня к применению исследовательской деятельности на своих уроках математики. Конечно, изменение метода работы, структуры урока и принятия на себя функции организатора процесса познания, функции обеспечивающего системное включение каждого ученика, независимо от интеллектуального уровня, в основные виды деятельности, потребовало от меня определенных знаний и готовности к саморазвитию.
Я думаю, что включение учащегося в деятельность влияет и на глубину и прочность усвоения ими знаний, и на формирование у него системы ценностей, то есть самовоспитание. Наличие у учеников способностей к саморазвитию и самовоспитанию позволит им успешно адаптироваться к постоянно изменяющимся внешним условиям, не вступая при этом в конфликт с обществом.
Тема раздела: «Свойства функций».
Тема урока: «Возрастание и убывание функций».
Тип урока: урок изучения и первичного применения нового материала.
Основные цели:
I. Актуализация опорных знаний
– Дайте определение функции.
– Какой формулой задаются функции, графики которых изображены на чертеже. (Приложение 2)
II. Формирование новых знаний
На рисунке 1 (Рисунок 1, Приложение 1) изображен график некоторой функции у = f (х), область определения которой – промежуток [–5; 4].
При возрастании значений X от –5 до 1 значения Y возрастают, а при возрастании значений X от 1 до 4 значения Y убывают. Говорят, что функция у = f (х) на промежутке [–5; 1] возрастает, а на промежутке [1; 4] – убывает.
Эталоны: (Приложение 3)
f(х2) – f(х1) = 
– 
= ( – ) ( +) / ( +) = 
.
Числитель и знаменатель дроби – положительные числа. Это следует из того, что х2 > х1 > 0, > 0 и > 0. Значит, f(х2) – f(х1) > 0, то есть f(х2) > f(х1). Поэтому функция f(х) возрастающая. (Приложение 5)
III. Работа в парах (карточки с элементами частично – поисковой деятельности):
Задания для работы в парах: (Приложение 12)
Определите характер монотонности функции:
Работая в парах учащиеся проговаривают друг другу какие свойства монотонных функций использовали. (Приложение 13)
Решите уравнение: х 5 + х 3 + х = – 42.
Решите систему уравнений:
 |  + (х – у) 3 = 2, х 2 – 6у + 1 = 0. |
V. Итог урока
Контрольные вопросы: (Приложение 14)
VI. Домашнее задание (Приложение 15)
1. Докажите, что функция g(х) является убывающей функцией:
а) g(х) =
, где х > –
б) g (х) =
, где х > – 
. 
.2. Докажите, что функция f(х) является возрастающей функцией:
3. Решите уравнение: х 2 + 
– 
= 15.
Чтобы определить характер функции и говорить о ее поведении, необходимо находить промежутки возрастания и убывания. Этот процесс получил название исследования функции и построения графика. Точка экстремума используется при нахождении наибольшего и наименьшего значения функции, так как в них происходит возрастание или убывание функции из интервала.
Данная статья раскрывает определения, формулируем достаточный признак возрастания и убывания на интервале и условие существования экстремума. Это применимо к решению примеров и задач. Следует повторить раздел дифференцирования функций, потому как при решении необходимо будет использовать нахождение производной.
Возрастание и убывание функции на интервале
Точки экстремума, экстремумы функции
Окрестностями точки х 0 считаются точки экстремума, а значение функции, которое соответствует точкам экстремума. Рассмотрим рисунок, приведенный ниже.
Экстремумы функции с набольшим и с наименьшим значением функции. Рассмотрим рисунок, приведенный ниже.
Достаточные условия возрастания и убывания функции
Чтобы найти максимумы и минимумы функции, необходимо применять признаки экстремума в том случае, когда функция удовлетворяет этим условиям. Самым часто используемым считается первый признак.
Первое достаточное условие экстремума
Иначе говоря, получим их условия постановки знака:
Алгоритм для нахождения точек экстремума
Чтобы верно определить точки максимума и минимума функции, необходимо следовать алгоритму их нахождения:
Рассмотрим алгоритм на примере решения нескольких примеров на нахождение экстремумов функции.
y ‘ = 2 x + 1 2 x — 2 ‘ = 2 · x + 1 2 ‘ · ( x — 2 ) — ( x + 1 ) 2 · ( x — 2 ) ‘ ( x — 2 ) 2 = = 2 · 2 · ( x + 1 ) · ( x + 1 ) ‘ · ( x — 2 ) — ( x + 1 ) 2 · 1 ( x — 2 ) 2 = 2 · 2 · ( x + 1 ) · ( x — 2 ) — ( x + 2 ) 2 ( x — 2 ) 2 = = 2 · ( x + 1 ) · ( x — 5 ) ( x — 2 ) 2
y ‘ ( 0 ) = 2 · ( 0 + 1 ) · 0 — 5 0 — 2 2 = 2 · — 5 4 = — 5 2 0 y ‘ ( 3 ) = 2 · ( 3 + 1 ) · ( 3 — 5 ) ( 3 — 2 ) 2 = 2 · — 8 1 = — 16 0 y ‘ ( 6 ) = 2 · ( 6 + 1 ) · ( 6 — 5 ) ( 6 — 2 ) 2 = 2 · 7 16 = 7 8 > 0
Так как второй интервал получился меньше нуля, значит, производная на отрезке будет отрицательной. Третий с минусом, четвертый с плюсом. Для определения непрерывности необходимо обратить внимание на знак производной, если он меняется, тогда это точка экстремума.
y m a x = y ( — 1 ) = 2 · ( x + 1 ) 2 x — 2 x = — 1 = 2 · ( — 1 + 1 ) 2 — 1 — 2 = 0
Точка х = 5 указывает на то, что функция является непрерывной, а производная поменяет знак с – на +. Значит, х=-1 является точкой минимума, причем ее нахождение имеет вид
y m i n = y ( 5 ) = 2 · ( x + 1 ) 2 x — 2 x = 5 = 2 · ( 5 + 1 ) 2 5 — 2 = 24
Область определения функции – это все действительные числа. Это можно записать в виде системы уравнений вида:
После чего необходимо найти производную:
Точка х = 0 не имеет производной, потому как значения односторонних пределов разные. Получим, что:
lim y ‘ x → 0 — 0 = lim y x → 0 — 0 — 1 2 x 2 — 4 x — 22 3 = — 1 2 · ( 0 — 0 ) 2 — 4 · ( 0 — 0 ) — 22 3 = — 22 3 lim y ‘ x → 0 + 0 = lim y x → 0 — 0 1 2 x 2 — 4 x + 22 3 = 1 2 · ( 0 + 0 ) 2 — 4 · ( 0 + 0 ) + 22 3 = + 22 3
lim y x → 0 — 0 = lim x → 0 — 0 — 1 6 x 3 — 2 x 2 — 22 3 x — 8 = = — 1 6 · ( 0 — 0 ) 3 — 2 · ( 0 — 0 ) 2 — 22 3 · ( 0 — 0 ) — 8 = — 8 lim y x → 0 + 0 = lim x → 0 — 0 1 6 x 3 — 2 x 2 + 22 3 x — 8 = = 1 6 · ( 0 + 0 ) 3 — 2 · ( 0 + 0 ) 2 + 22 3 · ( 0 + 0 ) — 8 = — 8 y ( 0 ) = 1 6 x 3 — 2 x 2 + 22 3 x — 8 x = 0 = 1 6 · 0 3 — 2 · 0 2 + 22 3 · 0 — 8 = — 8
Необходимо произвести вычисления для нахождения значения аргумента, когда производная становится равной нулю:
y ‘ ( — 6 ) = — 1 2 x 2 — 4 x — 22 3 x = — 6 = — 1 2 · — 6 2 — 4 · ( — 6 ) — 22 3 = — 4 3 0 y ‘ ( — 4 ) = — 1 2 x 2 — 4 x — 22 3 x = — 4 = — 1 2 · ( — 4 ) 2 — 4 · ( — 4 ) — 22 3 = 2 3 > 0 y ‘ ( — 1 ) = — 1 2 x 2 — 4 x — 22 3 x = — 1 = — 1 2 · ( — 1 ) 2 — 4 · ( — 1 ) — 22 3 = 23 6 0 y ‘ ( 1 ) = 1 2 x 2 — 4 x + 22 3 x = 1 = 1 2 · 1 2 — 4 · 1 + 22 3 = 23 6 > 0 y ‘ ( 4 ) = 1 2 x 2 — 4 x + 22 3 x = 4 = 1 2 · 4 2 — 4 · 4 + 22 3 = — 2 3 0 y ‘ ( 6 ) = 1 2 x 2 — 4 x + 22 3 x = 6 = 1 2 · 6 2 — 4 · 6 + 22 3 = 4 3 > 0
Изображение на прямой имеет вид
Значит, приходим к тому, что необходимо прибегнуть к первому признаку экстремума. Вычислим и получим, что
Перейдем к вычислению минимумов:
y m i n = y — 4 — 2 3 3 = 1 6 x 3 — 2 2 + 22 3 x — 8 x = — 4 — 2 3 3 = — 8 27 3 y m i n = y ( 0 ) = 1 6 x 3 — 2 2 + 22 3 x — 8 x = 0 = — 8 y m i n = y 4 + 2 3 3 = 1 6 x 3 — 2 2 + 22 3 x — 8 x = 4 + 2 3 3 = — 8 27 3
Произведем вычисления максимумов функции. Получим, что
y m a x = y — 4 + 2 3 3 = 1 6 x 3 — 2 2 + 22 3 x — 8 x = — 4 + 2 3 3 = 8 27 3 y m a x = y 4 — 2 3 3 = 1 6 x 3 — 2 2 + 22 3 x — 8 x = 4 — 2 3 3 = 8 27 3
y m i n = y — 4 — 2 3 3 = — 8 27 3 y m i n = y ( 0 ) = — 8 y m i n = y 4 + 2 3 3 = — 8 27 3 y m a x = y — 4 + 2 3 3 = 8 27 3 y m a x = y 4 — 2 3 3 = 8 27 3
Второй признак экстремума функции
Для начала находим область определения. Получаем, что
D ( y ) : x ≥ 0 x ≠ — 1 ⇔ x ≥ 0
Необходимо продифференцировать функцию, после чего получим
y ‘ = 8 x x + 1 ‘ = 8 · x ‘ · ( x + 1 ) — x · ( x + 1 ) ‘ ( x + 1 ) 2 = = 8 · 1 2 x · ( x + 1 ) — x · 1 ( x + 1 ) 2 = 4 · x + 1 — 2 x ( x + 1 ) 2 · x = 4 · — x + 1 ( x + 1 ) 2 · x
y » = 4 · — x + 1 ( x + 1 ) 2 · x ‘ = = 4 · ( — x + 1 ) ‘ · ( x + 1 ) 2 · x — ( — x + 1 ) · x + 1 2 · x ‘ ( x + 1 ) 4 · x = = 4 · ( — 1 ) · ( x + 1 ) 2 · x — ( — x + 1 ) · x + 1 2 ‘ · x + ( x + 1 ) 2 · x ‘ ( x + 1 ) 4 · x = = 4 · — ( x + 1 ) 2 x — ( — x + 1 ) · 2 x + 1 ( x + 1 ) ‘ x + ( x + 1 ) 2 2 x ( x + 1 ) 4 · x = = — ( x + 1 ) 2 x — ( — x + 1 ) · x + 1 · 2 x + x + 1 2 x ( x + 1 ) 4 · x = = 2 · 3 x 2 — 6 x — 1 x + 1 3 · x 3 ⇒ y » ( 1 ) = 2 · 3 · 1 2 — 6 · 1 — 1 ( 1 + 1 ) 3 · ( 1 ) 3 = 2 · — 4 8 = — 1 0
Третье достаточное условие экстремума
Исходная функция – целая рациональная, отсюда следует, что область определения – все действительные числа. Необходимо продифференцировать функцию. Получим, что
y ‘ = 1 16 x + 1 3 ‘ ( x — 3 ) 4 + ( x + 1 ) 3 x — 3 4 ‘ = = 1 16 ( 3 ( x + 1 ) 2 ( x — 3 ) 4 + ( x + 1 ) 3 4 ( x — 3 ) 3 ) = = 1 16 ( x + 1 ) 2 ( x — 3 ) 3 ( 3 x — 9 + 4 x + 4 ) = 1 16 ( x + 1 ) 2 ( x — 3 ) 3 ( 7 x — 5 )
y » = 1 16 x + 1 2 ( x — 3 ) 3 ( 7 x — 5 ) ‘ = 1 8 ( x + 1 ) ( x — 3 ) 2 ( 21 x 2 — 30 x — 3 ) y » ( — 1 ) = 0 y » 5 7 = — 36864 2401 0 y » ( 3 ) = 0
y ‘ ‘ ‘ = 1 8 ( x + 1 ) ( x — 3 ) 2 ( 21 x 2 — 30 x — 3 ) ‘ = = 1 8 ( x — 3 ) ( 105 x 3 — 225 x 2 — 45 x + 93 ) y ‘ ‘ ‘ ( — 1 ) = 96 ≠ 0 y ‘ ‘ ‘ ( 3 ) = 0
y ( 4 ) = 1 8 ( x — 3 ) ( 105 x 3 — 225 x 2 — 45 x + 93 ) ‘ = = 1 2 ( 105 x 3 — 405 x 2 + 315 x + 57 ) y ( 4 ) ( 3 ) = 96 > 0
Из выше решенного делаем вывод, что x 3 = 3 является точкой минимума функции.
Ответ: x 2 = 5 7 является точкой максимума, x 3 = 3 — точкой минимума заданной функции.
При исследовании заданной функции особое внимание уделяется характеру ее поведения: возрастает, не возрастает, убывает, не убывает.
Монотонная функция — это функция, которая меняется в одном и том же направлении.
Примеры монотонных функций приведены на рисунках:
Рисунок 1. Возрастающая функция
Рисунок 2. Убывающая функция
Монотонные функции делят на:
Функция является возрастающей, если для большего значения аргумента соответствует большее значение заданной функции. Другими словами, если при возрастании значений аргумента значения заданной функции тоже возрастают, то заданная функция возрастает.
Функция является убывающей, если для большего значения аргумента соответствует меньшее значение заданной функции. Другими словами, если при возрастании значений аргумента значения заданной функции убывают, то заданная функция убывает.
Попробуй обратиться за помощью к преподавателям
Функция является не возрастающей, если для большего значения аргумента соответствует большее или равное значение заданной функции.
Функция является не убывающей, если для большего значения аргумента соответствует меньшее или равное значение заданной функции.
Задай вопрос специалистам и получи
ответ уже через 15 минут!
Постоянная функция — это функция, которая не возрастает и не убывает.
Не возрастающая, не убывающая и постоянная функции не являются монотонными.
Монотонные функции обладают следующими свойствами:
Между монотонностью заданной функции и ее производной существует определенная связь, которая описывается следующими теоремами:
Сформулируем обратные теоремы.
Теорема, обратная к теореме 1.
Если заданная функция является возрастающей на некотором промежутке, то производная данной функции неотрицательна или не существует.
Теорема, обратная к теореме 2.
Если заданная функция является убывающей на некотором промежутке, то производная данной функции неположительная или не существует.
Для постоянной функции имеет место следующая теорема:
Алгоритм исследования функции на возрастание и убывание включает следующие этапы:
[y'(0)=-frac > =-frac =-frac
Определим характер поведения функции.
Следовательно, заданная функция убывает на всей области определения
$x=pm 2$ — стационарные точки
Так и не нашли ответ
на свой вопрос?
Просто напиши с чем тебе
нужна помощь