VCE高数最难、最重要话题【导数”的超干货解析,仔细看完11月考试不慌啦
 
同学们,中秋快乐!
中秋假期是VCE高数总复习的好时机哦

大家一边吃月饼一边来看这期的干货分享吧~
今天我们主要来讲一下
VCE高数中的导数章节
最重要也是最难的部分:
First derivative 和Second derivative
在函数图像上的应用

VCE高数这一章节主要是Differentiation and rational functions。即如何通过一阶导数和二阶导数判断函数的增减性,凹凸性,驻点(stationary point)与拐点(point of inflection)的位置和类型,进而画出完整的图像
 

一、一阶导数和二阶导数的关系

1、一阶导数>0

我们可以从这个表格上清晰地了解到,当一阶导数大于0,二阶导数也大于0的时候,图像是一个增函数,并且增长率越来越大(即图像越来越);反之,当一阶导数大于0,二阶导数小于0的时候,图像是仍然是一个递增的趋势,但是增长得比较缓慢

2、一阶导数<0

同理,当一阶导数小于0的时候,无论二阶导数大于还是小于0,图像的整体趋势是一个递减的,只不过是递减的速率不同
 
那么,我们可以用简单的话来记住:一阶导数决定函数图像的增减性,二阶导数决定函数图像增减的速率(即,凹凸性)。在物理层面的意义上可以理解为,一阶导数代表速度,二阶导数则为加速度

3、一阶导数=0

我们依旧可以从这个图中看出,当一阶导数为0,如果二阶导数大于0,则该点为local minimum(极小值),图像是凹下去的;反之,如果二阶导数小于0,则该点为local maximum(极大值),图像是凸出来的。
 
这就印证了前面提到过的,二阶导数决定函数图像的凹凸性

4、二阶导数=0

二阶导数为0的点是函数图像增长(减小)率变化的点,即图像凹凸性变化的点。
 
我们可以从表格看出,当一阶导数大于0,二阶导数等于0时,图像整体为一个增长趋势,但是在二阶导数为0的那个点时,图像的增长率发生了变化,可以是从缓慢增长到陡然增长,也可以是从陡然增长变到缓慢增长
 
同理,当一阶导数小于0,二阶导数为0时也是这样,只不过是图像整体是一个递减的趋势。
 
这是因为,一阶导数决定图像的增减性,二阶导数决定图像的凹凸性

5、一阶导数=0;二阶导数=0

那么,再请同学们想一想,当一阶导数和二阶导数都为0的时候呢?
 
这个点被称为Stationary point of inflection,平稳的拐点。因为当一阶导数为0时,图像在该点处的斜率为0,图像在此处周围呈一个相对平缓的趋势
 

二、什么是驻点,极值点,拐点?

1、驻点(stationary point):一阶导数为0的点,即f’(x)=0
2、极值点:函数图像的某段子区间内上极大值或者极小值的点。
3、拐点(point of inflection):函数图像凹凸性改变的点

 
注意:
(1)极值点不一定是驻点。如y=|x|,在x=0点处不可导,故不是驻点,但是极(小)值点。
(2)驻点也不一定是极值点。如y=x³,在x=0处导数为0,是驻点,但没有极值,故不是极值点。
 

三、如何判断驻点的类型?


一阶导数为0的时候,二阶导数大于0即为local minimum,小于0即为local maximum,这一点我们上面已经介绍过,此处我们着重讲第三点,即一阶导数和二阶导数都为0时,该点到底是个什么点呢
 
我们来看两道VCE高数例题,理解一下:

这是一个非常经典的例子,f(x)=x^4。我们很简单地可以得出f’(x)=0时,x为0。f”(x)=0时,x也为0。那么此刻我们无法判断x=0这个点是个什么点,我们需要进一步的计算。我们x=0周围的两个点,即1和-1这两个点,我们通过计算发现f(-1)=1,f(1)也等于1,而f(0)=0,它显然被夹在中间,那么这个点就不是拐点,而是极小值点
 
我们再看另外一个VCE高数例题

一阶导数为0的点分别是-1/2和1,那么通过计算该两个点的二阶导,我们发现f”(-1/2)=10>0, 通过上面的表格我们可以得出,该点为local minimum。
 
但是,另一个点f”(1)=0,我们无法判断,需要进一步计算,我们1周围的两个点,0和2,通过计算f(0)与f(2)的值,发现f(0),那么该点就是拐点
 
通过上述两个例子我们可以得出一个很重要的结论就是:二阶导数为0的点不一定是拐点
判断该点的类型时,取它左右两个临近的点,计算这两个点的函数值,进而判断这个点的类型。
 
今天的VCE高数分享就到这里啦!
希望对大家的导数图像部分有所帮助!
学好这个章节就是需要牢记概念与定义
对函数图像有清晰的认识
如果有任何问题,欢迎联系我们~
 
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