介绍函数y=x^4-2x^2 1的定义域、取值范围、单调性、奇偶性、极限和凸性,通过导数的知识计算函数的单调区间和凸凹区间 的功能。
根据函数的特点,函数参数x可以取全实数,即函数的定义域为:(-∞, ∞)。
因为y=x^4-2x^2 1,则:
x^4-2x^2 1-y=0,x^2的二次方程有解, 然后:
判别式△=4-4(1-y)≥0,即:
4y≥4-4,解y≥0。
因此,函数的取值范围为:[0, ∞]。
函数的单调性:
∵y=x^4-2x^2 1,
∴dy/dx=4x^3-4x, 设dy/dx=0,则:
4x^3-4x=0,
x(2x^2-2)=0,即x1=0,或者 x^2 =1.
进一步发现:
x1=-1,x2=0,x3=1,
三点划分实数区间 分为四个小区域之间,则:
(1) 当x∈(-∞,-1], (0,1),
dy/dx<0时,则 此时的函数是一个递减函数,这个区间是一个递减区间。
(2) 当x∈[-1, 0],[1, ∞),
dy/dx>0,则此时函数为递增函数,这个区间为递增区间。
从单调性可以看出:
当x0=±1时,函数y有最小值:
ymin=f(±1)
=(±1)^4-2*(±1)^2 1
=0.
函数的奇偶性:
∵f(x)=y=x^4-2x^2 1,
∴ f(-x)=(-x)^2-2*(-x)^2 1
=x^4-2x^2 1=f(x)。
即函数f(x)为偶函数,图像关于 y 轴。
函数的极限:
lim(x→0)x^4-2x^2 1=1;
lim(x→-∞ )x ^4-2x^2 1= ∞;
lim(x→ ∞)x^4-2x^2 1= ∞.
函数的凸性
∵dy/dx=4x^3-4x,
∴d^2y/dx^2=12x^2-4,设d^2y/dx^2=0,则:
x^2=1/3,求x1=-√3/3,
x2=√3/3; 则:
(1) 当x∈(-∞,-√3/3), (√3/3, ∞),
d^2y/dx^2> 0,则此时函数为凹函数,区间为凹区间。
(2) 当x∈[-√3/3, √3/3],
d^2y/dx^2<0时,函数在此凸 时间函数,区间为凸区间。