Як обчислити кривину функції

Кривина функцiї — це властивiсть, яка описує вигин функцiї. Якщо функцiя має максимум, то вигинається вниз, i ми називаємо її угнутою. Якщо ж функцiя має мiнiмум, то її графiк вигинається вгору, i ми називаємо її опуклою.

Щоб знайти кривину графiка, потрiбно поглянути на дiаграму знакiв другої похiдної f(x). Загалом маємо таке:

Правило

Кривина графiка

Мiж другою похiдною та кривиною графiка iснує такий зв’язок.

  • f(x) > 0 опукла, 

  • f(x) < 0 угнута, 

  • f(x) = 0 точка перегину (ТП), у якiй графiк зростає або спадає найшвидше.

Зверни увагу!

Якщо друга похiдна функцiї додатна, графiк додатний (нагадує усмiхнене обличчя). Якщо друга похiдна функцiї вiд’ємна, графiк вiд’ємний (нагадує сумне обличчя).

Графiк функцiї з позначеними на ньому точкою перегину та кривиною

Приклад 1

Опиши кривину графiка, заданого формулою

f(x) = x3 + x2 2x

Спочатку двiчi диференцiюємо функцiю:

f(x) = 3x2 + 2x 2, f(x) = 6x + 2.

Пiдставивши f(x) = 0, отримуємо 6x + 2 = 0, що дає x = 1 3. Це координата x точки перегину. Оскiльки це точка перегину, ми знаємо, що графiк вигинається в один бiк лiворуч вiд точки перегину i в iнший бiк праворуч вiд неї. Отже, для того, щоб з’ясувати, чи є значення додатним чи вiд’ємним, достатньо пiдставити його в f(x). Виберемо розумнi значення на кшталт x = 10 i x = 10. Тодi знаходимо

f(10) = 6(10) + 2 = 58 f(10) = 6(10) + 2 = 62

Оскiльки f(10) = 58 < 0, графiк є угнутим у iнтервалi (,1 3 ). Оскiльки f(10) = 62 > 0, графiк є опуклим у iнтервалi (1 3,).

Варто пам’ятати, що f(x) є похiдною вiд f(x), а f(x) є другою похiдною вiд f(x). Це означає, що f(x) i f(x) пов’язанi одне з одним так само, як пов’язанi f(x) i f(x).

Правило

Зв’язок мiж f(x), f(x) i f(x)

Маємо суцiльну лiнiю на дiаграмi знакiв, якщо:

1.
f(x) > 0 i якщо f(x) знаходиться вище осi x f(x) є опуклою.
2.
f(x) > 0 i якщо f(x) знаходиться вище осi x f(x) зростає.
3.
f(x) > 0 i якщо f(x) знаходиться вище осi x f(x) є додатною.

Маємо пунктирну лiнiю, якщо:

1.
f(x) < 0 i якщо f(x) знаходиться нижче осi x f(x) є угнутою.
2.
f(x) < 0 i якщо f(x) знаходиться нижче осi x f(x) спадає.
3.
f(x) < 0 i якщо f(x) знаходиться нижче осi x f(x) є вiд’ємною.

Зв’язок мiж f(x), f’(x) i f”(x)

Бажаєш дізнатися більше?ЗареєструйсяЦе безплатно!