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一、怎么判断函数的凹凸性


二阶导数大于零 原函数的凹凸性是凹的。

证明设f(x)在[a,b]上连续,在(a,b)内具有一阶和二阶导数,那么若在(a,b)内f"(x)>0,则f(x)在[a,b]上的图形是凹的。

设x1和x2是[a,b]内任意两点,且x1

由拉格朗日中值公式得f(x0+h)-f(x0)=f'(x0+θ1h)h,f(x0)-f(x0-h)=f'(x0-θ2h)h,其中0<θ1<1,0<θ2<1.

两式相减,得f(x0+h)+f(x0-h)-2f(x0)=[f'(x0+θ1h)-f'(x0-θ2h)]h。

对f'(x)在区间[x0-θ2h,x0+θ1h]上再利用拉格朗日中值公式,得[f'(x0+θ1h)-f'(x0-θ2h)]h=f"(ξ)(θ1+θ2)h^2,其中x0-θ2h<ξ

因为f"(ξ)>0,所以f(x0+h)+f(x0-h)-2f(x0)>0,即[f(x0+h)+f(x0-h)]/2>f(x0),亦即[f(x1)+f(x2)]/2>f[(x1+x2)/2],所以f(x)在[a,b]上的图形是凹的。

扩展资料:

在函数f(x)的图象上取任意两点,如果函数图象在这两点之间的部分总在连接这两点的线段的下方,那么这个函数就是凹函数。同理可知,如果函数图像在这两点之间的部分总在连接这两点线段的上方,那么这个函数就是凸函数。

如果函数f(x)在区间I上二阶可导,则f(x)在区间I上是凸函数的充要条件是f''(x)≤0;f(x)在区间I上是凹函数的充要条件是f''(x)≥0.



二、函数的凹凸性怎么判断


讨论二阶导数的正负,若在某区间为正则为凹区间,若在某区间为负则为凸区间。

一般地,把满足[f(x1)+f(x2)]/2>f[(x1+x2)/2]的区间称为函数f(x)的凹区间;反之为凸区间;凹凸性改变的点叫做拐点。

通常凹凸性由二阶导数确定:满足f''(x)>0的区间为f(x)的凹区间,反之为凸区间;

例:求y=x^3-x^4的凸凹区间和拐点。

解:y'=3x2-4x3,y''=6x-12x2;

y''>0,得:0

所以,凹区间为(0,1/2);凸区间为(-∞,0),(1/2,+∞);拐点为(0,0),(1/2,1/16);

拓展资料:

函数的定义:

给定一个数集A,假设其中的元素为x。现对A中的元素x施加对应法则f,记作f(x),得到另一数集B。假设B中的元素为y。则y与x之间的等量关系可以用y=f(x)表示。我们把这个关系式就叫函数关系式,简称函数。函数概念含有三个要素:定义域A、值域C和对应法则f。其中核心是对应法则f,它是函数关系的本质特征。

函数最早由中国清朝数学家李善兰翻译,出于其著作《代数学》。之所以这么翻译,他给出的原因是“凡此变数中函彼变数者,则此为彼之函数”,也即函数指一个量随着另一个量的变化而变化,或者说一个量中包含另一个量。

函数的定义通常分为传统定义和近代定义,函数的两个定义本质是相同的,只是叙述概念的出发点不同,传统定义是从运动变化的观点出发,而近代定义是从集合、映射的观点出发。



三、如何判断一个函数的凹凸性


这几天看高数的时候也碰到了这个问题,查阅资料之后来作答一下。

首先这个问题要明确一下函数的可导性,于是有以下两种情况:

  1. 对于一个函数f(x),是否存在一个点(x0,f(x0)),既是极值点,又是拐点。

  2. 对于一个函数f(x),是否存在一个点(x0,f(x0)),既是极值点,又是拐点,并且f(x)在x0处可导。

分析1:

对于第一种情况,如果一个点是极值点,并且f(x)在此处可导的话,必有f'(x)=0,如果f(x)在这一点不可导,并且f(x)在这一点连续的话,那么也可以是极值点。

如果一个点是拐点,只需要满足f(x)在这一点两侧凹凸性不一致即可,至于在该点是否可导都可以。拐点处二阶导数如果存在,f''(x)=0,且f''(x)在该点两侧异号,如果拐点处二阶导数不存在,同时f''(x)在该点两侧异号,这一点也是拐点。

考虑极值点与拐点问题的时候,要搞清楚充分条件和必要条件,也就是哪个条件能推出哪个结论,不能颠倒。

通过以上分析,可以知道:如果f(x)在x0处不可导,且连续,而且在这一点的某邻域内,f(x0)小于等于(或者大于等于)f(x)恒成立,就满足了这一点是最值点,同时如果f(x)在x0点两侧凹凸性不一致,那么这一点就是拐点。

也就是说,你提问里面附件图片的那种情况下,x=0确实是极小值点,并且也是拐点,而且x=0这一点不可导,你提问附图的那个分段函数存在x=0,既是极值点,又是拐点。 图片右侧关于拐点说明文字有误,如果一个点是拐点,f''(x)存在的话,则为0,f''(x)不存在的话,并且同时f''(x)在该点两侧异号,这一点也可以是拐点,你觉得例子就是这种情况。

分析2:

对于第二种情况,存不存在一个点,这一点可导,并且既是极值点,又是拐点呢,答案是不存在,具体证明过程涉及到数学分析内容,可以直接记住结论,有兴趣了解证明过程的同学可以看下图内容。