题目
[例3]曲线 =x(e)^-x 的拐点为 ()

题目解答
答案

解析
本题考察利用导数求曲线的拐点,解题思路如下:
步骤1:明确拐点的定义
拐点是函数二阶导数变号的点(或二阶导数为0且两侧导数符号相反的点),需先求二阶导数,再找导数变号的点。
步骤2:计算一阶导数
给定曲线 $y = x e^{-x}$,根据乘积法则求导:
$y' = \frac{d}{dx}(x e^{-x}) = e^{-x} + x \cdot (-e^{-x}) = e^{-x}(1 - x)$
步骤3:计算二阶导数
对一阶导数 $y' = e^{-x}(1 - x)$ 再次求导(仍用乘积法则):
$y'' = \frac{d}{dx}\left[ e^{-x}(1 - x) \right] = -e^{-x}(1 - x) + e^{-x}(-1) = e^{-x}\left[ -(1 - x) - 1 \right] = e^{-x}(x - 2)$
(注:$e^{-x} > 0$ 恒成立,二阶导数的符号由 $x - 2$ 决定)
步骤4:分析二阶导数的符号
- 当 $x < 2$ 时,$x - 2 < 0$,故 $y'' < 0$,曲线下凸;
- 当 $x > 2$ 时,$x - 2 > 0$,故 $y'' > 0$,曲线上凸;
- 在 $x = 2$ 处,$y'' = 0$,且两侧二阶导数符号相反。
步骤5:求拐点坐标
将 $x = 2$ 代入原函数得 $y = 2e^{-2} = \frac{2}{e^2}$,故拐点为 $(2, \frac{2}{e^2})$。