导数工具解析y=3x⁴-x²+8的函数单调凸凹性质

介绍函数y=3x⁴-x²+8的定义域、值域、单调性、奇偶性、极限和凸凹性,并通过函数的导数知识计算函数的单调区间和凸凹区间。

方法/步骤

1、函数的定义域:

根据函数的特征,函数自变量x可以取全体实数,即函数的定义域为:(-∞,+∞)。

 

2、函数的值域:

因为y=3x⁴-x²+8,则:

3x⁴-x²+8-y=0,对x²的二次方程有解,则:

判别式△=4-12(8-y)≥0,即:

12y≥96-4,解得y≥23/3.

故函数的值域为:[23/3,+∞]。

3、函数的单调性:

∵y=3x⁴-x²+8,

∴dy/dx=12x³-4x,令dy/dx=0,则:

12x³-4x=0,

x(6x²-2)=0,即x1=0,或者x²=1/3.

进一步求出:

x1=-√3/3,x2=0,x3=√3/3,

三个点将实数区间分成四个小区间,则:

4、(1)当x∈(-∞,-√3/3],(0,√3/3)时,

dy/dx<0,则此时函数为减函数,该区间为减区间。

(2)当x∈[-√3/3],[√3/3,+∞)时,

dy/dx>0,则此时函数为增函数,该区间为增区间。

通过单调性性可知:

当x0=±√3/3时,函数y有最小值:

ymin=f(±√3/3)

=3*(±√3/3)⁴-2*(±√3/3)²+8

=23/3.

 

5、函数的奇偶性:

∵f(x)=y=3x⁴-x²+8,

∴f(-x)=3*(-x)²-(-x)²+8

=3x⁴-x²+8=f(x).

即函数f(x)为偶函数,图像关于y轴对称。

 

 

 

6、函数的极限:

lim(x→0)3x⁴-x²+8=8;

lim(x→-∞)3x⁴-x²+8=+∞;

lim(x→+∞)3x⁴-x²+8=+∞.

 

7、函数的凸凹性

∵dy/dx=12x³-4x,

∴d²y/dx²=36x²-4,令d²y/dx²=0,则:

x²=1/9,求出x1=-1/3,

x2=1/3;则:

(1)当x∈(-∞,-1/3),(1/3,+∞)时,

d²y/dx²>0,则此时函数为凹函数,该区间为凹区间。

(2)当x∈[-1/3,1/3]时,

d²y/dx²<0,则此时函数为凸函数,该区间为凸区间。

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