前面讨论了函数的各种性态,我们就能够比较准确地描绘函数的图形.
利用导数描绘函数图形的一般步骤如下:
(1)确定函数y=f(x)的定义域,考察函数的奇偶性与周期性;
(2)求函数的一阶导数f′(x)和二阶导数f″(x);
(3)令f′(x)=0和f″(x)=0,求出方程在定义域内的全部实根,用这些根把函数的定义域划分成几个部分区间(函数的间断点或导数不存在的点,也要作为分点);
(4)列表讨论在各个部分区间上f′(x)和f″(x)的符号,从而确定函数f(x)的单调性、极值、凹凸性和拐点;
(5)确定函数的水平、垂直渐近线及其他变化趋势;
(6)确定曲线上一些重要点的坐标,如曲线与坐标轴的交点等,连接这些点画出函数y=f(x)的图形.
例7 描绘函数y=4x-x3的图形.
解 (1)函数y的定义域为(-∞,+∞).因为f(-x)=-f(x),所以它是奇函数,图形关于原点对称.
(2)y′=4-3x2,y″=-6x.
(4)列表讨论如下:
(5)该曲线无渐近线.
(6)当x=0时,y=0,曲线过点(0,0);当y=0时,x(4-x2)=0,得曲线与坐标轴交点
图3-29
f,再根据上表描绘出函数y=4x-x3的图形,如图3-29所示.(www.daowen.com)
例8 描绘函数y=e-x2的图像.
解 (1)函数y的定义域为(-∞,+∞),因为f(-x)=f(x),所以它是偶函数,图形关于y轴对称,因此,只要作出它在[0,+∞)内的图形,再根据对称性即可得到它的全部图形.
(2)
(3)域划分成四个部分区间
(4)列表讨论如下:
(5)由于=0,所以函数图形有一条水平渐近线y=0.
(6)当x=0时,y=1,曲线过点(0,1);f,根据上表描绘函数在(0,+∞)内的图形,再由对称性得函数y=e-x2的图形,如图3-30所示.
图3-30
习题3-5
1.求下列曲线的凹凸区间与拐点.
2.求下列曲线的渐近线.
3.问:a,b为何值时,点(1,4)是曲线y=ax3+bx2的拐点?4.描绘下列函数的图形.
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