题目
曲线 y = 2 ln x + x ^ 2 + 5 的凸区间是
曲线 y = 2 ln x + x ^ 2 + 5 的凸区间是
题目解答
答案
解:∵
∴ 
∵
∴-1<x<1
∵x>0
∴0<x<1
∴曲线的凸区间为0<x<1
解析
考查要点:本题主要考查函数凹凸区间的判断方法,需要掌握二阶导数的计算及不等式求解。
解题核心思路:
- 求二阶导数:先对函数求一阶导数,再对一阶导数求导得到二阶导数。
- 解不等式:根据凹凸性定义,找到二阶导数小于0的区间。
- 结合定义域:注意原函数中$\ln x$的存在,确定$x>0$的限制。
破题关键点:
- 正确计算二阶导数,尤其注意分式项的导数符号。
- 解不等式时注意不等号方向变化,并结合定义域筛选最终区间。
步骤1:求一阶导数
函数为$y = 2\ln x + x^2 + 5$,对$x$求导:
$y' = \frac{2}{x} + 2x$
步骤2:求二阶导数
对一阶导数再次求导:
$y'' = -\frac{2}{x^2} + 2$
步骤3:解不等式$y'' < 0$
令$-\frac{2}{x^2} + 2 < 0$,整理得:
$-\frac{2}{x^2} < -2 \quad \Rightarrow \quad \frac{2}{x^2} > 2 \quad \Rightarrow \quad \frac{1}{x^2} > 1$
步骤4:解$\frac{1}{x^2} > 1$
两边取倒数(注意不等号方向变化):
$x^2 < 1 \quad \Rightarrow \quad -1 < x < 1$
步骤5:结合定义域
原函数$\ln x$要求$x > 0$,因此取交集:
$0 < x < 1$