如何判断函数极值点与拐点

一、极值点

  • 极值的必要条件:f'(a)=0
  • 极值的第一充分条件:f'(a)=0f'(x)x=a两侧变号
  • 极值的第二充分条件:f'(a)=0f''(a)\neq 0(f''(a)>0为极小值,f''(a)<0为极大值)
  • 极值的第三充分条件:设f(x)x=a处最低阶不为零的导数的阶为n,若n为偶数x=a是极值点。若n为奇数x=a是不是极值点

二、拐点

函数f(x)的拐点可理解为导数f'(x)的极值点,因此上述关于极值点的结论都可“稍加改变”后用于判断拐点,下面是一些常用结论:

  • 拐点的必要条件:f''(a)=0
  • 拐点的充分条件:f''(a)=0f'(x)x=a左右两侧变号
  • 利用三阶导数的判别法:f'(a)=f''(a)=0f'''(a)\neq 0

三、情形分析

情形一:f'(a)\neq 0f''(a)=0

  • x=a既不是f(x)的极值点也不是拐点。例如一次函数f(x)=2x,有f'(0)=2f''(0)=0,但显然x=0既不是f(x)的极值点也不是拐点
  • x=af(x)的拐点,例如f(x)=x^3+x,由于f'(0)=1f''(0)=0f'''(0)=6,故x=0f(x)的拐点

情形二:f'(a)=0f''(a)\not\equiv 0

  • x=af(x)的极值点,例如f(x)=x^2,满足f'(0)=0f''(0)=2,显然x=0f(x)的极(小)值点

情形三:f'(a)=0f''(a)=0

  • x=af(x)的极值点。例如f(x)=x^4满足f'(0)=f''(0)=0,显然x=0f(x)的极小值点
  • x=af(x)的拐点。例如f(x)=x^3,满足f'(0)=f''(0)=0,显然x=0f(x)的拐点
  • x=a既不是f(x)的极值点也不是拐点。例如f(x)=C(常值函数),显然任意点处一、二阶导数都等于0,但f(x)既无极值点也无拐点

情形四:f'(a)\neq 0f''(a)\neq 0

  • 这是平凡的情形,显然x=a既不是f(x)的极值点也不是拐点。

 

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