Поверните устройство

Поверните устройство

Skip to main content

Теориясы: Максимум және минимум (тригонометриялық функциялар)

Тапсырма

\(\displaystyle f(x)=14x-7\tg x-3{,}5\pi +11\) кесіндідегі \(\displaystyle \left[-\frac{\pi }{3};\frac{\pi }{3}\right]{\small}\) функцияның ең үлкен мәнін табыңыз.

4
Шешім

\(\displaystyle f(x)=14x-7\tg x-3{,}5\pi +11{\small}\) функциясының анықталу облысын жазайық.

\(\displaystyle \tg x\) тек \(\displaystyle x\,\cancel{=}\,\frac{\pi}{2}+\pi m{\small,}\,\,m\in\mathbb{Z}{\small}\) болғанда ғана анықталғандықтан, анықтау облысы

\(\displaystyle x\,\cancel{=}\,\frac{\pi}{2}+\pi m{\small.}\)

1) \(\displaystyle f(x)=14x-7\tg x-3{,}5\pi +11{\small}\) функциясының туындысын табыңыз.

\(\displaystyle f^{\prime}(x)=\left(14x-7\text{tg} x-3{,}5\pi +11\right)^{\prime}=14-\frac{7}{\cos^2 x}{\small.}\)

\(\displaystyle f^{\prime}(x)=14-\frac{7}{\cos^2 x}\)  бөлшек түрінде қайта жазыңыз:

\(\displaystyle 14-\frac{7}{\cos^2 x}=\frac{14\cos^2 x-7}{\cos^2 x}{\small.}\)

2) Алым мен бөлгіштің түбірлерін табыңыз \(\displaystyle f^{\prime}(x)=\frac{14\cos^2 x-7}{\cos^2 x}{\small.}\)

\(\displaystyle x_1=\frac{\pi}{4}+2\pi n_1{\small,}\) \(\displaystyle x_2=\frac{3\pi}{4}+2\pi n_2{\small,}\) \(\displaystyle x_3=-\frac{\pi}{4}+2\pi n_3{\small,}\) \(\displaystyle x_4=-\frac{3\pi}{4}+2\pi n_4{\small,}\) где \(\displaystyle n_1{\small,}\,n_2{\small,}\,n_3{\small,}\,n_4 \in \mathbb{Z}\) корни числителя \(\displaystyle f^{\prime}(x){\small.}\)

\(\displaystyle x_3=\frac{\pi}{2}+2\pi k{\small,}\,\, k \in \mathbb{Z}\) және \(\displaystyle x_4=-\frac{\pi}{2}+2\pi l{\small,}\,\, l \in \mathbb{Z}\) азайғыштың  \(\displaystyle f^{\prime}(x){\small.}\) түбірлері

3) Алым мен бөлгіштің \(\displaystyle f^{\prime}(x)\) түбірлерінен \(\displaystyle \left[-\frac{\pi}{3};\frac{\pi }{3}\right]{\small.}\)

\(\displaystyle x=\frac{\pi}{4}\) и \(\displaystyle x=-\frac{\pi}{4}\) корни, лежащие на отрезке \(\displaystyle \lbrack-\frac{\pi}{3};\frac{\pi }{3}\rbrack{\small}\)

4) Сан жолында туындының алымы мен бөлгішінің түбірлерін белгілеңіз. \(\displaystyle f(x){\small}\) функциясының анықталу облысын ескере отырып, мынаны аламыз:

Функцияның ең үлкен мәнін \(\displaystyle \left[-\frac{\pi}{3};\frac{\pi }{3}\right]{\small}\) аралықта іздегендіктен, біз мынаны аламыз:

\(\displaystyle \left(-\frac{\pi}{2};\,-\frac{\pi}{4}\right){\small,}\) \(\displaystyle \left(-\frac{\pi}{4};\,\frac{\pi}{4}\right)\) және \(\displaystyle \left(\frac{\pi}{4};\, \frac{\pi}{2}\right){\small}\) аралықтары бойынша туындының таңбаларын табыңыз.

  •  \(\displaystyle \color{Purple}{\left(-\frac{\pi}{4};\,\frac{\pi}{4}\right)}\) функциясында \(\displaystyle f^{\prime}(x)>0{\small,}\)
  • интервалдар бойынша \(\displaystyle \color{green}{\left(-\frac{\pi}{2};\,-\frac{\pi}{4}\right)}\) және \(\displaystyle \color{blue}{\left(\frac{\pi}{4};\, \frac{\pi}{2}\right)}\) функциясы \(\displaystyle f^{\prime}(x)<0{\small.}\)

Суреттегі туындының белгілерін белгілей отырып, біз аламыз:

Демек, \(\displaystyle {\left(-\frac{\pi}{3};\,-\frac{\pi}{4}\right)}\) және \(\displaystyle {\left(\frac{\pi}{4};\, \frac{\pi}{3}\right)}\) аралықтарында туынды теріс болады:

5) Ережені пайдаланып \(\displaystyle f(x)=14x-7\tg x-3{,}5\pi +11{\small}\) функциясының өсу және кему аралықтарын анықтайық.

Правило

Егер кез келген нүкте үшін \(\displaystyle x_0\in(a;\,b)\) туынды \(\displaystyle f^{\prime}(x_0)\) бар болса және \(\displaystyle f^{\prime}(x_0)>0{\small}\) болса, онда

функциясы \(\displaystyle f(x)\) бүкіл интервалда \(\displaystyle (a;\,b){\small}\) артады \(\displaystyle \nearrow\)

Егер кез келген нүкте үшін \(\displaystyle x_0\in(a;\,b)\) туынды \(\displaystyle f^{\prime}(x_0)\) бар болса және \(\displaystyle f^{\prime}(x_0)<0{\small}\) болса, онда

функциясы \(\displaystyle f(x)\) бүкіл интервалда \(\displaystyle (a;\,b){\small}\) кемиді \(\displaystyle \searrow\)

Туындының \(\displaystyle f^{\prime}(x){\small}\) белгілерін біле отырып, өсу және кему аралықтарын \(\displaystyle f(x){\small}\) анықтаймыз.

 
6) Схемалық түрде \(\displaystyle f(x)\) аралықта \(\displaystyle \left[-\frac{\pi}{3};\,\frac{\pi }{3} \right]{\small}\) бейнелеу

\(\displaystyle \left[-\frac{\pi}{3};\,\frac{\pi }{3} \right]\) кесіндісінде функцияның максималды мәніне не максималды нүктеде \(\displaystyle \color{green}{x=\frac{\pi}{4}}{\small}\) не сол жақ шетінде \(\displaystyle \color{blue}{x=-\frac{\pi}{3}}{\small}\)  жеткенін көруге болады.

Осы нүктелердегі мәндерді есептеп, салыстырайық:

\(\displaystyle f\left(\color{green}{\frac{\pi}{4}}\right)=14\cdot\frac{\pi}{4}-7\tg \frac{\pi}{4}-3{,}5\pi+11=\cancel{3{,}5\pi}-7\cdot1-\cancel{3{,}5\pi}+11=\color{green}{4}{\small,}\)

\(\displaystyle f\left(\color{blue}{-\frac{\pi}{3}}\right)=14\cdot\left(-\frac{\pi}{3}\right)-7\tg \left(-\frac{\pi}{3}\right)-3{,}5\pi +11=\color{blue}{-7\tg \left(-\frac{\pi}{3}\right)-\frac{49\pi}{6}+11}{\small.}\)

Қысқарту формулалары мен жанама мәндер кестесін пайдаланып, есептейміз\(\displaystyle \tg \left(-\frac{\pi}{3}\right){\small:}\)

\(\displaystyle \tg \left(-\frac{\pi}{3}\right)=-\tg \left(\frac{\pi}{3}\right)=-\sqrt{3}{\small.}\)

Сонымен, \(\displaystyle f\left(\color{blue}{-\frac{\pi}{3}}\right)=\color{blue}{-7\tg \left(-\frac{\pi}{3}\right)-\frac{49\pi}{6}+11}=\color{blue}{7\sqrt{3}-\frac{49\pi}{6}+11}{\small.}\)

\(\displaystyle \pi>3\) және \(\displaystyle \sqrt{3}<2{\small}\) болғандықтан, біз мынаны аламыз:

\(\displaystyle \color{blue}{7\sqrt{3}-\frac{49\pi}{6}+11}<7\cdot2-\frac{49\cdot3}{6}+11=\frac{1}{2}<\color{green}{4}{\small.}\)

Яғни, \(\displaystyle f\left(\color{green}{\frac{\pi}{4}}\right)>f\left(\color{blue}{-\frac{\pi}{3}}\right){\small.}\)

Осылайша, ең үлкен мәнге \(\displaystyle \color{green}{x=\frac{\pi}{4}}\) Осылайша, ең үлкен мәнге \(\displaystyle {f\left(\color{green}{\frac{\pi}{4}}\right)}=\color{green}{4}{\small}\) тең болады.

Жауабы: \(\displaystyle 4{\small.}\)