题目
简答题(共5题,60.0分)19. (10.0分) 求函数y=2x-3x^(2)/(3)的单调区间与极值.
简答题(共5题,60.0分)
19. (10.0分) 求函数$y=2x-3x^{\frac{2}{3}}$的单调区间与极值.
题目解答
答案
求导得:
\[ y' = 2 - 2x^{-\frac{1}{3}} = \frac{2(x^{\frac{1}{3}} - 1)}{x^{\frac{1}{3}}} \]
**单调区间:**
- 当 $ x > 1 $ 时,$ y' > 0 $,函数递增;
- 当 $ 0 < x < 1 $ 时,$ y' < 0 $,函数递减;
- 当 $ x < 0 $ 时,$ y' > 0 $,函数递增。
**极值:**
- $ x = 1 $ 处,$ y' $ 变号(负到正),为极小值点,$ y(1) = -1 $;
- $ x = 0 $ 处,导数不存在,两侧单调性不同,为极大值点,$ y(0) = 0 $。
**答案:**
单调递增:$ (-\infty, 0) $ 和 $ (1, +\infty) $;
单调递减:$ (0, 1) $;
极大值:$ 0 $($ x = 0 $ 处);
极小值:$ -1 $($ x = 1 $ 处)。
\[
\boxed{
\begin{array}{ll}
\text{单调递增区间:} & (-\infty, 0) \text{ 和 } (1, +\infty) \\
\text{单调递减区间:} & (0, 1) \\
\text{极大值:} & 0 \text{(在 } x = 0 \text{ 处)} \\
\text{极小值:} & -1 \text{(在 } x = 1 \text{ 处)}
\end{array}
}
\]
解析
考查要点:本题主要考查利用导数求函数的单调区间与极值,涉及分式导数、导数不存在点的分析,以及极值的判定。
解题核心思路:
- 求导:正确计算函数的导数,注意处理分数指数幂的导数。
- 确定临界点:找到导数为零的点(驻点)和导数不存在的点。
- 划分区间:根据临界点将定义域划分为若干区间,分析导数在各区间的符号。
- 判断单调性与极值:根据导数的符号变化确定单调区间,并结合极值的定义判断极值点。
破题关键点:
- 导数的化简:将导数表达式通分,便于分析符号。
- 导数不存在点的处理:特别注意$x=0$处导数不存在,但可能为极值点。
- 符号分析:分区间讨论$x>0$和$x<0$时$x^{\frac{1}{3}}$的符号对导数的影响。
步骤1:求导数
函数为$y=2x-3x^{\frac{2}{3}}$,求导得:
$y' = 2 - 2x^{-\frac{1}{3}} = \frac{2(x^{\frac{1}{3}} - 1)}{x^{\frac{1}{3}}}$
步骤2:确定临界点
- 导数为零的点:分子$2(x^{\frac{1}{3}} - 1)=0$,解得$x=1$。
- 导数不存在的点:分母$x^{\frac{1}{3}}=0$,解得$x=0$。
步骤3:划分区间并分析导数符号
将定义域分为$(-\infty, 0)$、$(0, 1)$、$(1, +\infty)$:
- 当$x < 0$时:$x^{\frac{1}{3}} < 0$,分子$x^{\frac{1}{3}} - 1 < 0$,分母$x^{\frac{1}{3}} < 0$,整体$y' > 0$,函数递增。
- 当$0 < x < 1$时:$x^{\frac{1}{3}} > 0$,分子$x^{\frac{1}{3}} - 1 < 0$,分母$x^{\frac{1}{3}} > 0$,整体$y' < 0$,函数递减。
- 当$x > 1$时:$x^{\frac{1}{3}} > 0$,分子$x^{\frac{1}{3}} - 1 > 0$,分母$x^{\frac{1}{3}} > 0$,整体$y' > 0$,函数递增。
步骤4:判断极值
- $x=0$处:导数不存在,左侧递增($y' > 0$),右侧递减($y' < 0$),故为极大值点,极大值$y(0)=0$。
- $x=1$处:导数由负变正,故为极小值点,极小值$y(1)=2(1)-3(1)^{\frac{2}{3}}=-1$。