题目
7.曲线y=(x)/(e^x)的拐点为()A. (1,(2)/(e^2))B. (2,(1)/(e^2))C. (1,(1)/(e^2))D. (2,(2)/(e^2))
7.曲线$y=\frac{x}{e^{x}}$的拐点为()
A. $(1,\frac{2}{e^{2}})$
B. $(2,\frac{1}{e^{2}})$
C. $(1,\frac{1}{e^{2}})$
D. $(2,\frac{2}{e^{2}})$
题目解答
答案
D. $(2,\frac{2}{e^{2}})$
解析
拐点是曲线凹凸性发生改变的点,其求解核心在于二阶导数的变号点。解题步骤如下:
- 求一阶导数:使用乘积法则对函数$y = x e^{-x}$求导;
- 求二阶导数:对一阶导数再次求导,注意符号处理;
- 解方程$y'' = 0$:找到可能的拐点横坐标;
- 判断二阶导数符号变化:验证该点是否为拐点;
- 计算拐点坐标:代入原函数求纵坐标。
求一阶导数
函数$y = x e^{-x}$,由乘积法则得:
$y' = \frac{d}{dx}(x) \cdot e^{-x} + x \cdot \frac{d}{dx}(e^{-x}) = e^{-x} - x e^{-x} = e^{-x}(1 - x)$
求二阶导数
对$y' = e^{-x}(1 - x)$再次求导:
$y'' = \frac{d}{dx}(e^{-x}) \cdot (1 - x) + e^{-x} \cdot \frac{d}{dx}(1 - x) = -e^{-x}(1 - x) - e^{-x} = -e^{-x}(2 - x)$
整理得:
$y'' = e^{-x}(x - 2)$
求二阶导数为零的点
令$y'' = 0$,因$e^{-x} > 0$,故解方程$x - 2 = 0$,得$x = 2$。
判断凹凸性变化
- 当$x < 2$时,$x - 2 < 0$,故$y'' < 0$,曲线向下凹;
- 当$x > 2$时,$x - 2 > 0$,故$y'' > 0$,曲线向上凹;
- 二阶导数在$x=2$处变号,因此$(2, y(2))$为拐点。
计算拐点坐标
将$x=2$代入原函数:
$y = \frac{2}{e^{2}} = \frac{2}{e^{2}}$
故拐点为$(2, \frac{2}{e^{2}})$,对应选项D。