Проверка правдоподобия эскиза функции по производной: примеры и объяснения для 11 класса

Содержание статьи8 разделов

Как проверить эскиз, не зная формулу функции

Эскиз — рисунок возможного графика. Его можно оценить по знакам производной, не восстанавливая саму функцию: f′ > 0 означает возрастание, f′ < 0 — убывание. Точка f′ = 0 не обязана быть экстремумом. Если производная известна, вертикальный сдвиг графика не меняет её; поэтому абсолютные значения f(x) без дополнительных условий восстановить нельзя.

Рабочий алгоритм: найти нули f′; разбить ось ими на промежутки; проверить знаки; сопоставить с заявленным ходом графика. При записи экстремума проверяйте перемену знака, а не только нуль производной.

Вариант А — печатный рабочий лист

Для каждого эскиза впишите «верно» или «неверно», укажите интервалы знаков производной и поясните вывод. Место для записи решения: _________________________________.

№ Исходные данные Описание эскиза Оценка и обоснование
А1 f′(x) = 2x На эскизе минимум в x = 0. ________________
А2 f′(x) = −4x На эскизе максимум в x = 0. ________________
А3 f′(x) = x² + 1 На эскизе минимум в x = 0. ________________
А4 f′(x) = 4 − x² На эскизе максимум в x = 2. ________________
А5 f′(x) = (x − 1)² На эскизе максимум в x = 1. ________________
А6 f′(x) = x(x − 4) На эскизе минимум в x = 4. ________________
А7 f′(x) = −3 На эскизе функция везде возрастает. ________________
А8 f′(x) = 3x² На эскизе горизонтальная касательная при x = 0, но функция возрастает и слева, и справа. ________________

Вариант Б — печатный рабочий лист

Для каждого эскиза впишите «верно» или «неверно», укажите интервалы знаков производной и поясните вывод. Место для записи решения: _________________________________.

№ Исходные данные Описание эскиза Оценка и обоснование
Б1 f′(x) = 1 − x² На эскизе минимум в x = −1. ________________
Б2 f′(x) = (x + 2)(x − 2) На эскизе максимум в x = 2. ________________
Б3 f′(x) = −(x − 3)² На эскизе минимум в x = 3. ________________
Б4 f′(x) = 5 На эскизе функция убывает между x = 0 и x = 2. ________________
Б5 f′(x) = −x(x + 2) На эскизе минимум в x = −2. ________________
Б6 f′(x) = x² − 9 На эскизе максимум в x = −3. ________________
Б7 f′(x) = 2(x − 1) На эскизе максимум в x = 1. ________________
Б8 f′(x) = −(x + 4) На эскизе максимум в x = −4. ________________

Ключ с пояснениями

Вариант А

  1. А1. Верно. Слева от нуля f′ отрицательна, справа положительна: убывание сменяется возрастанием.
  2. А2. Верно. Производная меняет знак с плюса на минус.
  3. А3. Неверно. Производная строго положительна при всех x: функция везде возрастает.
  4. А4. Верно. На (−2; 2) производная положительна, при x > 2 отрицательна.
  5. А5. Неверно. Слева и справа от 1 функция возрастает, в самой точке касательная горизонтальна.
  6. А6. Верно. В интервале (0; 4) знак минус, после 4 — плюс.
  7. А7. Неверно. Наклон отрицателен при каждом x; функция строго убывает.
  8. А8. Верно. Производная неотрицательна и обращается в нуль только в 0; экстремума нет.

Вариант Б

  1. Б1. Верно. Производная при переходе через −1 меняет знак с минуса на плюс.
  2. Б2. Неверно. Знак меняется с минуса на плюс: при 2 минимум; при −2 максимум.
  3. Б3. Неверно. Функция убывает с обеих сторон; в 3 горизонтальная касательная без экстремума.
  4. Б4. Неверно. Производная положительна везде.
  5. Б5. Верно. Знак f′ меняется с минуса на плюс при −2.
  6. Б6. Верно. До −3 f′ положительна, после −3 отрицательна.
  7. Б7. Неверно. Это минимум: производная с минуса переходит в плюс.
  8. Б8. Верно. f′ положительна слева и отрицательна справа от −4.

Как выставить отметку

В каждом варианте 8 заданий: за каждый правильный вердикт — 1 балл, за верное обоснование знаком производной — ещё 1 балл; всего 16 баллов. 14–16 — «5», 11–13 — «4», 8–10 — «3», 0–7 — требуется повторение. Ошибочно считать любую горизонтальную касательную экстремумом. Для построения полного графика по одной производной нужна также исходная точка, например f(0).

Разбор двух ловушек перед проверкой

Сравним варианты А5 и А8. В обоих случаях производная в особой точке равна нулю, поэтому там горизонтальная касательная. Однако знак производной по обе стороны не меняется. Значит, нет локального максимума или минимума. Это важное различие между стационарной точкой и точкой экстремума: условия f′(a)=0 одного недостаточно.

Совсем иначе устроены А4 и Б1. Для f′(x)=4−x² полезно поставить рядом три промежутка: x<−2 — «минус», −2<x<2 — «плюс», x>2 — «минус». График сначала спускается, затем поднимается, затем снова спускается. В точках −2 и 2 соответственно минимум и максимум. При f′(x)=1−x² такие промежутки устроены похожим образом, но критические точки находятся в −1 и 1. Нельзя переносить найденные координаты экстремумов из одного задания в другое: сначала надо найти собственные нули производной.

Справедлив и обратный вопрос: если два рисунка имеют одинаковые промежутки возрастания и убывания, обязательно ли они изображают одну и ту же функцию? Нет. Производная определяет ход графика с точностью до вертикального сдвига, если сама производная полностью задана на промежутке; таблица одних её знаков определяет ещё меньше. Поэтому рабочий лист проверяет только совместимость описания с производной, а не точное положение всей кривой относительно осей.

Поделиться

Сохраните материал или отправьте тому, кому он пригодится.

Поставить оценку

Была ли статья полезной и понятной?

Пока нет оценок — будьте первым