1. Найти область определения .
2. Исследовать функцию на четность – нечетность.
3. Найти вертикальные асимптоты и точки разрыва (если есть).
4. Исследовать поведение функции в бесконечности; найти горизонтальные и наклонные асимптоты (если есть).
5. Найти экстремумы и интервалы монотонности функции.
6. Найти точки пересечения графика с осями координат и, если это нужно для схематического построения графика, найти дополнительные точки.
7. Схематично построить график.
Подробная схема исследования функции и построения графика.
1. Найти область определения .
a. Если у есть знаменатель, он не должен обращаться в 0.
b. Подкоренное выражение корня четной степени должно быть неотрицательным (больше либо равно нулю).
c. Подлогарифмическое выражение должно быть положительным.
2. Исследовать функцию на четность – нечетность.
a. Если , то функция четная.
b. Если , то функция нечетная.
c. Если не выполнено ни , ни , то – функция общего вида.
3. Найти вертикальные асимптоты и точки разрыва (если есть).
a. Вертикальная асимптота может возникнуть только на границе области определения функции.
b. Если ( или ), то – вертикальная асимптота графика .
4. Исследовать поведение функции в бесконечности; найти горизонтальные и наклонные асимптоты (если есть).
a. Если , то – горизонтальная асимптота графика .
b. Если и , то прямая является наклонной асимптотой графика .
c. Если пределы, указанные в п. a, b, существуют только при одностороннем стремлении к бесконечности ( или ), то полученные асимптоты будут односторонними: левосторонними при и правосторонними при .
5. Найти экстремумы и интервалы монотонности функции.
a. Найти производную .
b. Найти критические точки (те точки, где или где не существует).
c. На числовой оси отметить область определения и ее критические точки.
d. На каждом из полученных числовых интервалов определить знак производной .
e. По знакам производной сделать вывод о наличии экстремумов у и их типе.
f. Найти экстремальные значения .
g. По знакам производной сделать вывод о возрастании и убывании .
6. Найти точки пересечения графика с осями координат и, если это нужно для схематического построения графика, найти дополнительные точки.
a. Для того, чтобы найти точки пересечения графика с осью , надо решить уравнение . Точки , где – нули , будут точками пересечения графика с осью .
b. Точка пересечения графика с осью имеет вид . Она существует, только если точка входит в область определения функции .
8. Схематично построить график.
a. Построить систему координат и асимптоты.
b. Отметить экстремальные точки.
c. Отметить точки пересечения графика с осями координат.
d. Схематично построить график так, чтобы он проходил через отмеченные точки и приближался к асимптотам.
Пример. Исследовать функцию и схематично построить ее график.
1. .
2. – функция общего вида.
3. Поскольку и , то прямые и являются вертикальными асимптотами; точки и являются точками разрыва.
4. Поскольку , прямая – горизонтальная асимптота графика .
5. ; при . На числовой оси отмечаем точки , (не входят в область определения ) и (критическая точка ). На каждом из полученных числовых интервалов определяем знак производной : при , при , при , при . Делаем выводы: – точка максимума (в этой точке производная меняет знак с «+» на «–»), ; при и при возрастает; при и при убывает.
6. Точка пересечения графика с осью : . Точка пересечения графика с осью отсутствует, так как точка не входит в область определения функции .
7. См. рис. 7.
16. Функции нескольких переменных. Примеры. Частные производные (определение). Экстремум функции нескольких переменных и его необходимые условия.
Основные понятия. Частные производные
Определение. Пусть имеется переменных величин и каждому набору их значений из некоторого множества соответствует одно вполне определенное значение переменной величины из множества . тогда говорят, что задана функция нескольких переменных .
Переменные называются независимыми переменными или аргументами, - зависимая переменная. Множество называется областью определения функции, множество - областью значений функции.
Функцию двух переменных будем обозначать как .
Определение. Графиком функции двух переменных называется множество точек трехмерного пространства (), аппликата которых связана с абсциссой и ординатой функциональным соотношением . График представляет собой некоторую поверхность в трехмерном пространстве.