Возрастание и убывание функции характеризуется знаком ее производной. Если внутри некоторого промежутка , то функция возрастает. Если , то в этом промежутке функция убывает.
При практическом исследовании функции на возрастание и убывание находят точки, в которых производная равна нулю или не существует. Все эти точки вместе с возможными точками разрыва функции разбивают область существования функции на ряд промежутков, на каждом из которых вопрос о возрастании или убывании функции определяется знаком производной.
Определить промежутки монотонности функций:
Пример 1. .
Решение: Функция определена для всех значений . Производная при любом . Следовательно, функция возрастает на всей числовой оси.
Пример 2. .
Решение: Функция существует для всех . Производная . Если , то и для всех . Следовательно, функция убывает .
Пример 3. .
Решение: Функция определена для всех . В точке она терпит разрыв. Находим производную и приравниваем ее к нулю: . Это уравнение имеет два корня: . Учитывая точку разрыва , разбиваем числовую ось на промежутки и определяем знак производной на каждом из них.
+ - - +
.
Следовательно, функция возрастает на промежутках и убывает - .
Пример 4. .
Решение: Функция определена на всей числовой оси. Находим нули производной: и определяем промежутки и знаки функции в каждом из них: .
- - +
.
При переходе через корень производная не меняет знака. Если и , , и функция убывает. Если , производная , и функция возрастает.
Пример 5. .
Решение: Функция определена на всей числовой оси. Находим ее производную: Отсюда следует, что если , функция убывает, если , функция возрастает.
Найти интервалы возрастания и убывания функции:
1. .
Ответ: - интервалы возрастания,
- интервалы убывания.
2. . Ответ: - интервалы возрастания,
- интервалы убывания.
3. .
Ответ: интервалы возрастания,
- интервалы убывания.
4. . Ответ: - интервал возрастания,
- интервал убывания.
5. . Ответ: - интервалы возрастания,
- интервалы убывания.
6. . Ответ: - интервал убывания.
7. . Ответ: - интервалы убывания.
8. . Ответ: - интервалы возрастания,
- интервалы убывания.
9. . Ответ: - интервалы возрастания,
- интервалы убывания.
10. . Ответ: - интервал возрастания,
- интервалы убывания.
11. Функция задана неявно: .
Ответ: - интервал возрастания, - интервал убывания.
12. Функция задана неявно: .
Ответ: - интервал возрастания, - интервал убывания.
13. Функция задана параметрически: .
Ответ: - интервал возрастания,
- интервал убывания.
Выяснить, при каких значениях параметра функция возрастает на всей числовой оси:
14. . Ответ: .
15. . Ответ: .
16. . Ответ: .
17. . Ответ: .
18. . Ответ: .
19. . Ответ: .