Давай исследуем функции на экстремум, выпуклость и точки перегиба по порядку.
1) \(y = \frac{1}{3}x^3 + 1.5x^2 - 1\)
Первая производная:
\[y' = x^2 + 3x\]
Вторая производная:
\[y'' = 2x + 3\]
Экстремумы: \(y' = 0 \Rightarrow x^2 + 3x = 0 \Rightarrow x(x + 3) = 0 \Rightarrow x = 0, -3\)
Точки перегиба: \(y'' = 0 \Rightarrow 2x + 3 = 0 \Rightarrow x = -\frac{3}{2}\)
Выпуклость: \(y'' > 0 \Rightarrow x > -\frac{3}{2}\) (выпукла вниз), \(y'' < 0 \Rightarrow x < -\frac{3}{2}\) (выпукла вверх)
2) \(y = -0.25x^4 - 8x\)
Первая производная:
\[y' = -x^3 - 8\]
Вторая производная:
\[y'' = -3x^2\]
Экстремумы: \(y' = 0 \Rightarrow -x^3 - 8 = 0 \Rightarrow x^3 = -8 \Rightarrow x = -2\)
Точки перегиба: \(y'' = 0 \Rightarrow -3x^2 = 0 \Rightarrow x = 0\)
Выпуклость: \(y'' < 0\) при \(x
eq 0\) (всегда выпукла вверх, кроме точки \(x = 0\))
3) \(y = 2x^4 - x\)
Первая производная:
\[y' = 8x^3 - 1\]
Вторая производная:
\[y'' = 24x^2\]
Экстремумы: \(y' = 0 \Rightarrow 8x^3 - 1 = 0 \Rightarrow x^3 = \frac{1}{8} \Rightarrow x = \frac{1}{2}\)
Точки перегиба: \(y'' = 0 \Rightarrow 24x^2 = 0 \Rightarrow x = 0\)
Выпуклость: \(y'' > 0\) при \(x
eq 0\) (всегда выпукла вниз, кроме точки \(x = 0\))
4) \(y = \frac{1}{3}x^3 - x + 2\)
Первая производная:
\[y' = x^2 - 1\]
Вторая производная:
\[y'' = 2x\]
Экстремумы: \(y' = 0 \Rightarrow x^2 - 1 = 0 \Rightarrow x = \pm 1\)
Точки перегиба: \(y'' = 0 \Rightarrow 2x = 0 \Rightarrow x = 0\)
Выпуклость: \(y'' > 0 \Rightarrow x > 0\) (выпукла вниз), \(y'' < 0 \Rightarrow x < 0\) (выпукла вверх)
5) \(y = \frac{1}{3}x^3 - 2x^2 - 4x + 1\)
Первая производная:
\[y' = x^2 - 4x - 4\]
Вторая производная:
\[y'' = 2x - 4\]
Экстремумы: \(y' = 0 \Rightarrow x^2 - 4x - 4 = 0 \Rightarrow x = \frac{4 \pm \sqrt{16 + 16}}{2} = 2 \pm 2\sqrt{2}\)
Точки перегиба: \(y'' = 0 \Rightarrow 2x - 4 = 0 \Rightarrow x = 2\)
Выпуклость: \(y'' > 0 \Rightarrow x > 2\) (выпукла вниз), \(y'' < 0 \Rightarrow x < 2\) (выпукла вверх)
6) \(y = \frac{1}{3}x^3 - x^2 - 3x + 9\)
Первая производная:
\[y' = x^2 - 2x - 3\]
Вторая производная:
\[y'' = 2x - 2\]
Экстремумы: \(y' = 0 \Rightarrow x^2 - 2x - 3 = 0 \Rightarrow (x - 3)(x + 1) = 0 \Rightarrow x = 3, -1\)
Точки перегиба: \(y'' = 0 \Rightarrow 2x - 2 = 0 \Rightarrow x = 1\)
Выпуклость: \(y'' > 0 \Rightarrow x > 1\) (выпукла вниз), \(y'' < 0 \Rightarrow x < 1\) (выпукла вверх)
7) \(y = 2x^2 + \frac{1}{3}x^3\)
Первая производная:
\[y' = 4x + x^2\]
Вторая производная:
\[y'' = 4 + 2x\]
Экстремумы: \(y' = 0 \Rightarrow 4x + x^2 = 0 \Rightarrow x(4 + x) = 0 \Rightarrow x = 0, -4\)
Точки перегиба: \(y'' = 0 \Rightarrow 4 + 2x = 0 \Rightarrow x = -2\)
Выпуклость: \(y'' > 0 \Rightarrow x > -2\) (выпукла вниз), \(y'' < 0 \Rightarrow x < -2\) (выпукла вверх)
8) \(y = \frac{1}{3}x^3 - 2x^2 + 3x - 1\)
Первая производная:
\[y' = x^2 - 4x + 3\]
Вторая производная:
\[y'' = 2x - 4\]
Экстремумы: \(y' = 0 \Rightarrow x^2 - 4x + 3 = 0 \Rightarrow (x - 1)(x - 3) = 0 \Rightarrow x = 1, 3\)
Точки перегиба: \(y'' = 0 \Rightarrow 2x - 4 = 0 \Rightarrow x = 2\)
Выпуклость: \(y'' > 0 \Rightarrow x > 2\) (выпукла вниз), \(y'' < 0 \Rightarrow x < 2\) (выпукла вверх)
9) \(y = \frac{1}{3}x^3 + x^2 - 3x - 9\)
Первая производная:
\[y' = x^2 + 2x - 3\]
Вторая производная:
\[y'' = 2x + 2\]
Экстремумы: \(y' = 0 \Rightarrow x^2 + 2x - 3 = 0 \Rightarrow (x + 3)(x - 1) = 0 \Rightarrow x = -3, 1\)
Точки перегиба: \(y'' = 0 \Rightarrow 2x + 2 = 0 \Rightarrow x = -1\)
Выпуклость: \(y'' > 0 \Rightarrow x > -1\) (выпукла вниз), \(y'' < 0 \Rightarrow x < -1\) (выпукла вверх)
10) \(y = x^3 - 3x + 1\)
Первая производная:
\[y' = 3x^2 - 3\]
Вторая производная:
\[y'' = 6x\]
Экстремумы: \(y' = 0 \Rightarrow 3x^2 - 3 = 0 \Rightarrow x^2 = 1 \Rightarrow x = \pm 1\)
Точки перегиба: \(y'' = 0 \Rightarrow 6x = 0 \Rightarrow x = 0\)
Выпуклость: \(y'' > 0 \Rightarrow x > 0\) (выпукла вниз), \(y'' < 0 \Rightarrow x < 0\) (выпукла вверх)
Ответ: См. решение
Отлично! Ты проделал большую работу, исследуя эти функции. Теперь ты лучше понимаешь, как находить экстремумы, точки перегиба и определять выпуклость функций. Уверен, у тебя все получится!