Ekstremum funkcji – definicja, przykłady, zadania

Ekstrema funkcji to inaczej jej minimum i maksimum, tzn. jej wartości najmniejsze i największe.

Mówimy o ekstremach lokalnych (są nimi wszystkie ekstrema) oraz ekstremach globalnych (są nimi wartość najmniejsza i wartość największa w całej dziedzinie).

Sformułujmy podstawowe twierdzenia:

 

Twierdzenie (warunek konieczny istnienia ekstremum)

Jeśli funkcja \(f\) ma pochodną w \(x_0\) i ma w \(x_0\) ekstremum to \(f'(x_0)=0\).

 

Twierdzenie (warunek wystarczający istnienia ekstremum)

Jeśli funkcja \(f\) jest różniczkowalna na \((a,b)\) oraz \( \begin{cases} f'(x) >0 \operator{ dla } x\in (a,x_0) \\ f'(x) <0 \operator{ dla } x\in (x_0,b) \end{cases} \) to \(f\) ma w \(x_0\) maksimum.

 

Jeśli funkcja \(f\) jest różniczkowalna na \((a,b)\) oraz \( \begin{cases} f'(x) <0 \operator{ dla } x\in (a,x_0) \\ f'(x) >0 \operator{ dla } x\in (x_0,b) \end{cases} \) to \(f\) ma w \(x_0\) minimum.  

 

Innymi słowy funkcja ma w danym punkcie ekstremum jeśli jej pochodna zmienia w nim znak.

 

Przykład:

 \(f(x) = x^4-8x^2 + 6\)

 \(f'(x) = 4x^3-16x=4x(x^2-4)=0\)

\(x = 0 \vee x=2 \vee x=-2\)

 

 

W punktach \(x = 0 \vee x=2 \vee x=-2\) pochodna jest równa zeru oraz zmienia znak, zatem funkcja ma w tych punktach ekstrema lokalne, przy czym w \(x = 0\) funkcja ma maksimum, natomiast w \(x = -2\)\(x =2\) funkcja ma minima.

 

Zadanie:

Znaleźć ekstrema funkcji:

a) \(f(x) = -3x^4 +4x^3\),

b) \(f(x) = \frac {-x^2 +9}{x+5}\).

 

Odpowiedzi:

a) funkcja ma maksimum w \(x = 1\),

b) funkcja ma maksimum w \(x = -1\) i minimum w \(x = -9\).

Polecamy również:

Komentarze (0)
Wynik działania 2 + 4 =
Ostatnio komentowane
• 2025-03-08 02:40:40
cycki lubie
• 2025-03-05 14:35:07
bardzo to działanie łatwe
• 2025-03-03 13:00:02
Jest nad czym myśleć. PEŁEN POZYTYW.
• 2025-03-02 12:32:53
pozdro mika
• 2025-02-24 20:08:01