Страница 140 - гдз по алгебре 11 класс учебник Никольский, Потапов

Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета

Авторы: Никольский С. М., Потапов М. К., Решетников Н. Н., Шевкин А. В.

Тип: Учебник

Серия: мгу - школе

Издательство: Просвещение

Год издания: 2014 - 2025

Уровень обучения: базовый и углублённый

Цвет обложки: голубой в сеточку

ISBN: 978-5-09-087641-4

Допущено Министерством просвещения Российской Федерации

Математика: алгебра и начала математического анализа, геометрия

Популярные ГДЗ в 11 классе

Cтраница 140

№5.72 (с. 140)
Условие. №5.72 (с. 140)
ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.72, Условие

5.72° В каком случае график функции $y = f(x)$ на интервале $(a; b)$ называют:

а) выпуклым вниз;

б) выпуклым вверх?

Решение 1. №5.72 (с. 140)
ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.72, Решение 1 ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.72, Решение 1 (продолжение 2)
Решение 2. №5.72 (с. 140)
ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.72, Решение 2
Решение 4. №5.72 (с. 140)

а)

График функции $y = f(x)$ на интервале $(a; b)$ называют выпуклым вниз (также говорят «вогнутым»), если он расположен не ниже любой своей касательной на этом интервале. Это означает, что для любой точки $x_0 \in (a; b)$ касательная, проведенная к графику в точке $(x_0, f(x_0))$, лежит под графиком функции.

Если функция $f(x)$ дважды дифференцируема на интервале $(a; b)$, то это условие эквивалентно тому, что ее вторая производная неотрицательна на этом интервале. Математически это выражается неравенством:

$f''(x) \ge 0$ для всех $x \in (a; b)$.

Геометрически такая кривая изгибается вверх, напоминая по форме чашу.

Ответ: График функции $y = f(x)$ на интервале $(a; b)$ называют выпуклым вниз, если он расположен не ниже любой своей касательной на этом интервале, что для дважды дифференцируемой функции соответствует условию $f''(x) \ge 0$.

б)

График функции $y = f(x)$ на интервале $(a; b)$ называют выпуклым вверх (также говорят «выпуклым»), если он расположен не выше любой своей касательной на этом интервале. Это означает, что для любой точки $x_0 \in (a; b)$ касательная, проведенная к графику в точке $(x_0, f(x_0))$, лежит над графиком функции.

Если функция $f(x)$ дважды дифференцируема на интервале $(a; b)$, то это условие эквивалентно тому, что ее вторая производная неположительна на этом интервале. Математически это выражается неравенством:

$f''(x) \le 0$ для всех $x \in (a; b)$.

Геометрически такая кривая изгибается вниз, напоминая по форме холм или купол.

Ответ: График функции $y = f(x)$ на интервале $(a; b)$ называют выпуклым вверх, если он расположен не выше любой своей касательной на этом интервале, что для дважды дифференцируемой функции соответствует условию $f''(x) \le 0$.

№5.73 (с. 140)
Условие. №5.73 (с. 140)
ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.73, Условие

5.73° Объясните, как по знаку второй производной функции $y = f(x)$ на интервале $(a; b)$ определить выпуклость вверх (вниз) графика этой функции на интервале $(a; b)$.

Решение 1. №5.73 (с. 140)
ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.73, Решение 1
Решение 2. №5.73 (с. 140)
ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.73, Решение 2
Решение 4. №5.73 (с. 140)

Для определения направления выпуклости графика функции $y = f(x)$, которая является дважды дифференцируемой на интервале $(a; b)$, используется знак ее второй производной $f''(x)$. Существует прямая связь между знаком второй производной и формой графика функции на данном интервале.

Выпуклость вверх

График функции $y=f(x)$ называется выпуклым вверх (или вогнутым) на интервале $(a; b)$, если он на всем этом интервале расположен не выше любой своей касательной (за исключением точки касания). Геометрически это означает, что кривая изгибается в направлении отрицательной части оси $Oy$, образуя форму, похожую на арку (∩).

Правило для определения выпуклости вверх следующее: если вторая производная функции отрицательна для всех значений $x$ из интервала $(a; b)$, то есть $f''(x) < 0$ при $x \in (a; b)$, то график функции на этом интервале является выпуклым вверх.

Это объясняется тем, что отрицательность второй производной $f''(x)$ означает, что первая производная $f'(x)$ (которая характеризует угловой коэффициент касательной к графику) является убывающей функцией. По мере увеличения $x$ наклон касательной уменьшается, то есть касательная поворачивается по часовой стрелке, что и приводит к изгибу графика вверх.

Ответ: Если для всех $x \in (a; b)$ выполняется условие $f''(x) < 0$, то график функции $y=f(x)$ на интервале $(a; b)$ выпуклый вверх.

Выпуклость вниз

График функции $y=f(x)$ называется выпуклым вниз (или просто выпуклым) на интервале $(a; b)$, если он на всем этом интервале расположен не ниже любой своей касательной (за исключением точки касания). Геометрически это означает, что кривая изгибается в направлении положительной части оси $Oy$, образуя форму, похожую на чашу (∪).

Правило для определения выпуклости вниз следующее: если вторая производная функции положительна для всех значений $x$ из интервала $(a; b)$, то есть $f''(x) > 0$ при $x \in (a; b)$, то график функции на этом интервале является выпуклым вниз.

Это объясняется тем, что положительность второй производной $f''(x)$ означает, что первая производная $f'(x)$ является возрастающей функцией. По мере увеличения $x$ наклон касательной увеличивается, то есть касательная поворачивается против часовой стрелки, что и приводит к изгибу графика вниз.

Ответ: Если для всех $x \in (a; b)$ выполняется условие $f''(x) > 0$, то график функции $y=f(x)$ на интервале $(a; b)$ выпуклый вниз.

№5.74 (с. 140)
Условие. №5.74 (с. 140)
ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.74, Условие

5.74° Объясните, как по знаку второй производной функции $y = f(x)$ в точке $x_0$, в которой $f'(x_0) = 0$, определить вид локального экстремума этой функции в точке $x_0$.

Решение 1. №5.74 (с. 140)
ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.74, Решение 1
Решение 2. №5.74 (с. 140)
ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.74, Решение 2
Решение 4. №5.74 (с. 140)

Для определения вида локального экстремума функции $y = f(x)$ в стационарной точке $x_0$ (то есть в точке, где первая производная равна нулю, $f'(x_0) = 0$), используется так называемый второй достаточный признак (или тест) локального экстремума. Этот метод основан на анализе знака второй производной функции в данной точке.

Предполагается, что функция $f(x)$ является дважды дифференцируемой в некоторой окрестности точки $x_0$ и её вторая производная $f''(x)$ непрерывна в самой точке $x_0$. Алгоритм определения вида экстремума следующий:

  1. Находится вторая производная функции, $f''(x)$.
  2. Вычисляется значение второй производной в стационарной точке $x_0$, то есть находится $f''(x_0)$.
  3. Анализируется знак полученного значения $f''(x_0)$:
    • Если $f''(x_0) > 0$, то в точке $x_0$ функция имеет локальный минимум.
      Объяснение: Положительный знак второй производной означает, что график функции в окрестности точки $x_0$ является выпуклым вниз (вогнутым). Так как в этой точке касательная к графику горизонтальна ($f'(x_0) = 0$), то точка $x_0$ является точкой локального минимума. Иными словами, вторая производная $f''(x)$ показывает скорость изменения первой производной $f'(x)$. Если $f''(x_0) > 0$, то первая производная $f'(x)$ возрастает в точке $x_0$. Поскольку $f'(x_0) = 0$, это означает, что при переходе через точку $x_0$ знак $f'(x)$ меняется с «-» на «+», что является признаком точки минимума.
    • Если $f''(x_0) < 0$, то в точке $x_0$ функция имеет локальный максимум.
      Объяснение: Отрицательный знак второй производной означает, что график функции в окрестности точки $x_0$ является выпуклым вверх (выпуклым). При наличии горизонтальной касательной ($f'(x_0) = 0$) это соответствует точке локального максимума. Аналогично, если $f''(x_0) < 0$, то первая производная $f'(x)$ убывает в точке $x_0$. Следовательно, при переходе через точку $x_0$ знак $f'(x)$ меняется с «+» на «-», что является признаком точки максимума.
    • Если $f''(x_0) = 0$, то данный тест не позволяет сделать вывод о наличии или отсутствии экстремума. В этой ситуации точка $x_0$ может быть как точкой экстремума, так и точкой перегиба. Для выяснения характера точки $x_0$ необходимо провести дополнительное исследование (например, проанализировать знаки первой производной слева и справа от $x_0$ или исследовать производные более высоких порядков).

Таким образом, знак второй производной в стационарной точке, если он отличен от нуля, напрямую указывает на вид локального экстремума (направление выпуклости графика в этой точке).

Ответ: Если в точке $x_0$, для которой выполнено условие $f'(x_0)=0$, вторая производная $f''(x_0) > 0$, то $x_0$ является точкой локального минимума. Если $f''(x_0) < 0$, то $x_0$ является точкой локального максимума. Если $f''(x_0) = 0$, то на основании второй производной вывод о характере точки $x_0$ сделать нельзя.

№5.75 (с. 140)
Условие. №5.75 (с. 140)
ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.75, Условие

5.75° Какую точку называют точкой перегиба кривой — графика функции $y=f(x)$? Как найти точку перегиба графика функции $y=f(x)$?

Решение 1. №5.75 (с. 140)
ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.75, Решение 1
Решение 2. №5.75 (с. 140)
ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.75, Решение 2
Решение 4. №5.75 (с. 140)

Какую точку называют точкой перегиба кривой — графика функции y = f(x)?

Точкой перегиба графика функции $y = f(x)$ называют точку $(x_0, f(x_0))$, которая отделяет участок выпуклости графика от участка вогнутости. Для того чтобы точка была точкой перегиба, функция $f(x)$ должна быть непрерывной в этой точке, и в ней должна существовать касательная к графику функции.

Геометрически это означает, что в точке перегиба кривая переходит с одной стороны своей касательной на другую. Направление выпуклости графика функции связано со знаком её второй производной $f''(x)$:

  • Если на интервале $(a, b)$ выполнено условие $f''(x) > 0$, то график функции на этом интервале является вогнутым (или выпуклым вниз).
  • Если на интервале $(a, b)$ выполнено условие $f''(x) < 0$, то график функции на этом интервале является выпуклым (или выпуклым вверх).

Таким образом, точка перегиба — это точка, при переходе через которую вторая производная $f''(x)$ меняет свой знак. В самой точке перегиба вторая производная либо равна нулю, либо не существует.

Ответ: Точкой перегиба графика функции называют точку, в которой происходит смена направления выпуклости кривой (с выпуклости вверх на выпуклость вниз или наоборот) и существует касательная.

Как найти точку перегиба графика функции y = f(x)?

Нахождение точек перегиба графика функции проводится с помощью исследования знака второй производной. Для этого используется следующий алгоритм:

  1. Найти область определения функции $f(x)$.
  2. Найти первую производную $f'(x)$, а затем вторую производную $f''(x)$.
  3. Найти точки, в которых вторая производная равна нулю или не существует. Эти точки называются критическими точками второго рода и являются «подозреваемыми» на перегиб. Пусть это будут точки $x_1, x_2, \ldots, x_n$.
  4. Определить знаки второй производной $f''(x)$ на интервалах, на которые критические точки разбивают область определения функции.
  5. Проверить, меняется ли знак $f''(x)$ при переходе через каждую критическую точку. Если в точке $x_0$ функция $f(x)$ непрерывна и ее вторая производная $f''(x)$ меняет знак при переходе через $x_0$, то $x_0$ — абсцисса точки перегиба.
  6. Вычислить ординаты точек перегиба, подставив найденные абсциссы $x_0$ в исходное уравнение функции: $y_0 = f(x_0)$.
  7. Записать координаты точки (или точек) перегиба в виде $(x_0, y_0)$.

Это является достаточным условием для существования точки перегиба. Необходимое условие заключается в том, что если в точке $x_0$ существует непрерывная вторая производная и $x_0$ — точка перегиба, то $f''(x_0) = 0$.

Ответ: Для нахождения точек перегиба необходимо: 1) найти вторую производную функции $f''(x)$; 2) найти точки, в которых $f''(x)=0$ или не существует; 3) проверить смену знака второй производной при переходе через эти точки; 4) если знак меняется, вычислить координаты точки $(x_0, f(x_0))$, которая и будет точкой перегиба.

№5.76 (с. 140)
Условие. №5.76 (с. 140)
ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.76, Условие

5.76 Определите промежутки выпуклости вверх (вниз), точки перегиба (если они есть) графика функции $y = f(x)$, если:

а) $f(x) = x^3 + 3x^2$;

б) $f(x) = x^3 - 3x^2 + 5x - 4$;

в) $f(x) = -2x^3 + 3x^2$;

г) $f(x) = -4x^3 - 6x^2 + 7x$;

д) $f(x) = 5^x$;

е) $f(x) = (0,5)^x$;

ж) $f(x) = \log_2 x$;

з) $f(x) = \log_{0,7} x$;

и) $f(x) = \sin x$;

к) $f(x) = \cos x$;

л) $f(x) = \operatorname{tg} x$;

м) $f(x) = \operatorname{ctg} x$.

Решение 1. №5.76 (с. 140)
ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.76, Решение 1 ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.76, Решение 1 (продолжение 2) ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.76, Решение 1 (продолжение 3) ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.76, Решение 1 (продолжение 4) ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.76, Решение 1 (продолжение 5) ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.76, Решение 1 (продолжение 6) ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.76, Решение 1 (продолжение 7) ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.76, Решение 1 (продолжение 8) ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.76, Решение 1 (продолжение 9) ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.76, Решение 1 (продолжение 10) ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.76, Решение 1 (продолжение 11) ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.76, Решение 1 (продолжение 12)
Решение 2. №5.76 (с. 140)
ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.76, Решение 2 ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.76, Решение 2 (продолжение 2) ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.76, Решение 2 (продолжение 3) ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.76, Решение 2 (продолжение 4) ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.76, Решение 2 (продолжение 5) ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.76, Решение 2 (продолжение 6)
Решение 4. №5.76 (с. 140)

Для определения промежутков выпуклости и точек перегиба графика функции необходимо исследовать знак ее второй производной $f''(x)$. Если на некотором интервале $f''(x) > 0$, то на этом интервале функция выпукла вниз (вогнута). Если $f''(x) < 0$, то функция выпукла вверх (выпукла). Точка, в которой вторая производная меняет знак (и функция непрерывна), является точкой перегиба.

а) $f(x) = x^3 + 3x^2$

1. Находим первую и вторую производные:
$f'(x) = (x^3 + 3x^2)' = 3x^2 + 6x$
$f''(x) = (3x^2 + 6x)' = 6x + 6$

2. Находим точки, в которых вторая производная равна нулю или не существует.
$f''(x) = 0 \implies 6x + 6 = 0 \implies x = -1$.

3. Определяем знаки второй производной на интервалах $(-\infty; -1)$ и $(-1; +\infty)$.
При $x < -1$, $f''(x) < 0$, следовательно, график функции выпуклый вверх.
При $x > -1$, $f''(x) > 0$, следовательно, график функции выпуклый вниз.

4. В точке $x = -1$ вторая производная меняет знак, значит, это точка перегиба.
$f(-1) = (-1)^3 + 3(-1)^2 = -1 + 3 = 2$.
Точка перегиба: $(-1, 2)$.
Ответ: график функции выпуклый вверх на промежутке $(-\infty; -1)$, выпуклый вниз на промежутке $(-1; +\infty)$; точка перегиба $(-1; 2)$.

б) $f(x) = x^3 - 3x^2 + 5x - 4$

1. Находим производные:
$f'(x) = 3x^2 - 6x + 5$
$f''(x) = 6x - 6$

2. $f''(x) = 0 \implies 6x - 6 = 0 \implies x = 1$.

3. Знаки $f''(x)$:
При $x < 1$, $f''(x) < 0$ (выпуклость вверх).
При $x > 1$, $f''(x) > 0$ (выпуклость вниз).

4. $x = 1$ — точка перегиба.
$f(1) = 1^3 - 3(1)^2 + 5(1) - 4 = 1 - 3 + 5 - 4 = -1$.
Точка перегиба: $(1, -1)$.
Ответ: график функции выпуклый вверх на $(-\infty; 1)$, выпуклый вниз на $(1; +\infty)$; точка перегиба $(1; -1)$.

в) $f(x) = -2x^3 + 3x^2$

1. Находим производные:
$f'(x) = -6x^2 + 6x$
$f''(x) = -12x + 6$

2. $f''(x) = 0 \implies -12x + 6 = 0 \implies x = 1/2$.

3. Знаки $f''(x)$:
При $x < 1/2$, $f''(x) > 0$ (выпуклость вниз).
При $x > 1/2$, $f''(x) < 0$ (выпуклость вверх).

4. $x = 1/2$ — точка перегиба.
$f(1/2) = -2(1/2)^3 + 3(1/2)^2 = -2(1/8) + 3(1/4) = -1/4 + 3/4 = 1/2$.
Точка перегиба: $(1/2, 1/2)$.
Ответ: график функции выпуклый вниз на $(-\infty; 1/2)$, выпуклый вверх на $(1/2; +\infty)$; точка перегиба $(1/2; 1/2)$.

г) $f(x) = -4x^3 - 6x^2 + 7x$

1. Находим производные:
$f'(x) = -12x^2 - 12x + 7$
$f''(x) = -24x - 12$

2. $f''(x) = 0 \implies -24x - 12 = 0 \implies x = -1/2$.

3. Знаки $f''(x)$:
При $x < -1/2$, $f''(x) > 0$ (выпуклость вниз).
При $x > -1/2$, $f''(x) < 0$ (выпуклость вверх).

4. $x = -1/2$ — точка перегиба.
$f(-1/2) = -4(-1/2)^3 - 6(-1/2)^2 + 7(-1/2) = -4(-1/8) - 6(1/4) - 7/2 = 1/2 - 3/2 - 7/2 = -9/2$.
Точка перегиба: $(-1/2, -9/2)$.
Ответ: график функции выпуклый вниз на $(-\infty; -1/2)$, выпуклый вверх на $(-1/2; +\infty)$; точка перегиба $(-1/2; -9/2)$.

д) $f(x) = 5^x$

1. Находим производные:
$f'(x) = 5^x \ln 5$
$f''(x) = 5^x (\ln 5)^2$

2. Поскольку $5^x > 0$ и $(\ln 5)^2 > 0$ для любого $x$, то $f''(x) > 0$ на всей области определения $(-\infty; +\infty)$.
Ответ: график функции выпуклый вниз на всей числовой прямой, точек перегиба нет.

е) $f(x) = (0,5)^x$

1. Находим производные:
$f'(x) = (0,5)^x \ln(0,5)$
$f''(x) = (0,5)^x (\ln(0,5))^2$

2. Поскольку $(0,5)^x > 0$ и $(\ln(0,5))^2 > 0$ для любого $x$, то $f''(x) > 0$ на всей области определения $(-\infty; +\infty)$.
Ответ: график функции выпуклый вниз на всей числовой прямой, точек перегиба нет.

ж) $f(x) = \log_2 x$

1. Область определения функции $D(f) = (0; +\infty)$.
2. Находим производные:
$f(x) = \frac{\ln x}{\ln 2}$
$f'(x) = \frac{1}{x \ln 2}$
$f''(x) = -\frac{1}{x^2 \ln 2}$

3. Для $x > 0$, $x^2 > 0$ и $\ln 2 > 0$, следовательно $f''(x) < 0$ на всей области определения.
Ответ: график функции выпуклый вверх на всем промежутке $(0; +\infty)$, точек перегиба нет.

з) $f(x) = \log_{0,7} x$

1. Область определения функции $D(f) = (0; +\infty)$.
2. Находим производные:
$f(x) = \frac{\ln x}{\ln 0,7}$
$f'(x) = \frac{1}{x \ln 0,7}$
$f''(x) = -\frac{1}{x^2 \ln 0,7}$

3. Для $x > 0$, $x^2 > 0$. Поскольку $0 < 0,7 < 1$, то $\ln 0,7 < 0$. Значит, знаменатель $x^2 \ln 0,7$ отрицательный, и $f''(x) = -\frac{1}{x^2 \ln 0,7} > 0$ на всей области определения.
Ответ: график функции выпуклый вниз на всем промежутке $(0; +\infty)$, точек перегиба нет.

и) $f(x) = \sin x$

1. Находим производные:
$f'(x) = \cos x$
$f''(x) = -\sin x$

2. $f''(x) = 0 \implies -\sin x = 0 \implies x = \pi n$, где $n \in \mathbb{Z}$.

3. Знаки $f''(x)$:
На интервалах $(2\pi n, \pi + 2\pi n)$, $\sin x > 0$, поэтому $f''(x) < 0$ (выпуклость вверх).
На интервалах $(\pi + 2\pi n, 2\pi(n+1))$, $\sin x < 0$, поэтому $f''(x) > 0$ (выпуклость вниз).

4. В точках $x = \pi n$ вторая производная меняет знак. $f(\pi n) = \sin(\pi n) = 0$.
Точки перегиба: $(\pi n, 0)$, $n \in \mathbb{Z}$.
Ответ: график функции выпуклый вверх на промежутках $(2\pi n, \pi + 2\pi n)$, выпуклый вниз на промежутках $(\pi + 2\pi n, 2\pi(n+1))$, $n \in \mathbb{Z}$; точки перегиба $(\pi n, 0)$, $n \in \mathbb{Z}$.

к) $f(x) = \cos x$

1. Находим производные:
$f'(x) = -\sin x$
$f''(x) = -\cos x$

2. $f''(x) = 0 \implies -\cos x = 0 \implies x = \frac{\pi}{2} + \pi n$, где $n \in \mathbb{Z}$.

3. Знаки $f''(x)$:
На интервалах $(-\frac{\pi}{2} + 2\pi n, \frac{\pi}{2} + 2\pi n)$, $\cos x > 0$, поэтому $f''(x) < 0$ (выпуклость вверх).
На интервалах $(\frac{\pi}{2} + 2\pi n, \frac{3\pi}{2} + 2\pi n)$, $\cos x < 0$, поэтому $f''(x) > 0$ (выпуклость вниз).

4. В точках $x = \frac{\pi}{2} + \pi n$ вторая производная меняет знак. $f(\frac{\pi}{2} + \pi n) = \cos(\frac{\pi}{2} + \pi n) = 0$.
Точки перегиба: $(\frac{\pi}{2} + \pi n, 0)$, $n \in \mathbb{Z}$.
Ответ: график функции выпуклый вверх на промежутках $(-\frac{\pi}{2} + 2\pi n, \frac{\pi}{2} + 2\pi n)$, выпуклый вниз на промежутках $(\frac{\pi}{2} + 2\pi n, \frac{3\pi}{2} + 2\pi n)$, $n \in \mathbb{Z}$; точки перегиба $(\frac{\pi}{2} + \pi n, 0)$, $n \in \mathbb{Z}$.

л) $f(x) = \operatorname{tg} x$

1. Область определения: $x \neq \frac{\pi}{2} + \pi n$, $n \in \mathbb{Z}$.
2. Находим производные:
$f'(x) = \frac{1}{\cos^2 x}$
$f''(x) = \frac{2\sin x}{\cos^3 x}$

3. $f''(x) = 0 \implies 2\sin x = 0 \implies x = \pi n$, $n \in \mathbb{Z}$.

4. Знаки $f''(x)$:
На интервалах $(-\frac{\pi}{2} + \pi n, \pi n)$, $f''(x) < 0$ (выпуклость вверх).
На интервалах $(\pi n, \frac{\pi}{2} + \pi n)$, $f''(x) > 0$ (выпуклость вниз).

5. В точках $x = \pi n$ вторая производная меняет знак. $f(\pi n) = \operatorname{tg}(\pi n) = 0$.
Точки перегиба: $(\pi n, 0)$, $n \in \mathbb{Z}$.
Ответ: график функции выпуклый вверх на промежутках $(-\frac{\pi}{2} + \pi n, \pi n)$, выпуклый вниз на промежутках $(\pi n, \frac{\pi}{2} + \pi n)$, $n \in \mathbb{Z}$; точки перегиба $(\pi n, 0)$, $n \in \mathbb{Z}$.

м) $f(x) = \operatorname{ctg} x$

1. Область определения: $x \neq \pi n$, $n \in \mathbb{Z}$.
2. Находим производные:
$f'(x) = -\frac{1}{\sin^2 x}$
$f''(x) = \frac{2\cos x}{\sin^3 x}$

3. $f''(x) = 0 \implies 2\cos x = 0 \implies x = \frac{\pi}{2} + \pi n$, $n \in \mathbb{Z}$.

4. Знаки $f''(x)$:
На интервалах $(\pi n, \frac{\pi}{2} + \pi n)$, $f''(x) > 0$ (выпуклость вниз).
На интервалах $(\frac{\pi}{2} + \pi n, \pi(n+1))$, $f''(x) < 0$ (выпуклость вверх).

5. В точках $x = \frac{\pi}{2} + \pi n$ вторая производная меняет знак. $f(\frac{\pi}{2} + \pi n) = \operatorname{ctg}(\frac{\pi}{2} + \pi n) = 0$.
Точки перегиба: $(\frac{\pi}{2} + \pi n, 0)$, $n \in \mathbb{Z}$.
Ответ: график функции выпуклый вниз на промежутках $(\pi n, \frac{\pi}{2} + \pi n)$, выпуклый вверх на промежутках $(\frac{\pi}{2} + \pi n, \pi(n+1))$, $n \in \mathbb{Z}$; точки перегиба $(\frac{\pi}{2} + \pi n, 0)$, $n \in \mathbb{Z}$.

№5.77 (с. 140)
Условие. №5.77 (с. 140)
ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.77, Условие

5.77 Верно ли, что если в некоторой точке вторая производная функции $y = f(x)$ равна нулю, то эта точка является точкой перегиба графика функции $y = f(x)$?

Решение 1. №5.77 (с. 140)
ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.77, Решение 1
Решение 2. №5.77 (с. 140)
ГДЗ Алгебра, 11 класс Учебник, авторы: Никольский Сергей Михайлович, Потапов Михаил Константинович, Решетников Николай Николаевич, Шевкин Александр Владимирович, издательство Просвещение, Москва, 2014, голубого цвета, страница 140, номер 5.77, Решение 2
Решение 4. №5.77 (с. 140)

Нет, данное утверждение неверно.

Равенство второй производной нулю в некоторой точке является необходимым, но не достаточным условием для того, чтобы эта точка была точкой перегиба.

Точка перегиба – это точка на графике функции, в которой меняется направление выпуклости (с выпуклости вверх на выпуклость вниз или наоборот). Для того чтобы точка $x_0$ была точкой перегиба, необходимо, чтобы вторая производная $f''(x)$ в этой точке была равна нулю (или не существовала) и, что самое главное, меняла свой знак при переходе через эту точку.

Рассмотрим контрпример: функцию $y = f(x) = x^4$.

1. Найдем первую и вторую производные этой функции:
Первая производная: $f'(x) = (x^4)' = 4x^3$.
Вторая производная: $f''(x) = (4x^3)' = 12x^2$.

2. Найдем точку, в которой вторая производная равна нулю:
$f''(x) = 0 \implies 12x^2 = 0 \implies x = 0$.

3. Исследуем знак второй производной в окрестности точки $x = 0$:
При $x < 0$, например, $x = -1$, имеем $f''(-1) = 12(-1)^2 = 12 > 0$. Следовательно, на интервале $(-\infty, 0)$ график функции выпуклый вниз (вогнутый).
При $x > 0$, например, $x = 1$, имеем $f''(1) = 12(1)^2 = 12 > 0$. Следовательно, на интервале $(0, \infty)$ график функции также выпуклый вниз (вогнутый).

Поскольку при переходе через точку $x = 0$ вторая производная не меняет свой знак ($f''(x) \ge 0$ для всех $x$), направление выпуклости графика не изменяется. Таким образом, точка $x = 0$ не является точкой перегиба для функции $y = x^4$, хотя вторая производная в этой точке равна нулю. В этой точке функция имеет минимум.

Ответ: Нет, неверно.

Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.

Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz

Присоединиться