Найти точки экстремума для функции: \( y = x^4 - 2x^2 + 2 \).
Найдем производную функции:
\[ y' = (x^4 - 2x^2 + 2)' = 4x^3 - 4x \]
Приравняем производную к нулю, чтобы найти критические точки:
\[ 4x^3 - 4x = 0 \]
\[ 4x(x^2 - 1) = 0 \]
\[ 4x(x - 1)(x + 1) = 0 \]
Критические точки: \( x_1 = 0, x_2 = 1, x_3 = -1 \).
Исследуем знак производной на интервалах:
- При \( x < -1 \), например \( x = -2 \): \( y' = 4(-2)((-2)^2 - 1) = -8(4 - 1) = -8 · 3 = -24 < 0 \) (функция убывает).
- При \( -1 < x < 0 \), например \( x = -0.5 \): \( y' = 4(-0.5)((-0.5)^2 - 1) = -2(0.25 - 1) = -2(-0.75) = 1.5 > 0 \) (функция возрастает).
- При \( 0 < x < 1 \), например \( x = 0.5 \): \( y' = 4(0.5)((0.5)^2 - 1) = 2(0.25 - 1) = 2(-0.75) = -1.5 < 0 \) (функция убывает).
- При \( x > 1 \), например \( x = 2 \): \( y' = 4(2)(2^2 - 1) = 8(4 - 1) = 8 · 3 = 24 > 0 \) (функция возрастает).
Точки минимума: \( x = -1 \) и \( x = 1 \) (производная меняет знак с минуса на плюс).
Точка максимума: \( x = 0 \) (производная меняет знак с плюса на минус).
Найдем значения функции в этих точках:
При \( x = -1 \): \( y = (-1)^4 - 2(-1)^2 + 2 = 1 - 2 + 2 = 1 \).
При \( x = 1 \): \( y = (1)^4 - 2(1)^2 + 2 = 1 - 2 + 2 = 1 \).
При \( x = 0 \): \( y = (0)^4 - 2(0)^2 + 2 = 0 - 0 + 2 = 2 \).