請問如何根據二階導判斷函式凹凸性

時間 2021-06-06 13:48:46

1樓:趙易達

還記得初中學過的二次函式 嗎?

當 0" eeimg="1"/>時,開口向上,是「凹下去」的形狀(類似山谷);

當 時,開口向下,是「凸出來」的形狀(類似山峰)。

把二階導看成二次函式的係數(其實對二次函式求二階導,得到的就是 )

你就可以很直觀地記住:

二階導》0,開口向上,是凹的;二階導<0,開口向下,是凸的。

同時,也能很直觀地看出

二階導》0,有極小值;二階導<0,有極大值。

反過來,根據開口朝向,可以直接判斷二階導是否大於0。比如在下圖中,把曲線拐彎的地方,想象成二次函式的拋物線,開口向上,就是 0" eeimg="1"/>,即此處二階導大於0。開口向下,就是 ,此處二階導小於0。

可能你感覺,我這是強行把二階導和二次函式扯上關係。非也!我並沒有生拉硬套

我前面所說的,並不僅僅是一種關聯記憶的方法,二階導和二次函式在數學上是有關係的,類似一階導和一次函式的關係。

求函式 在某一點 處的二階導 ,實際上是在求什麼呢?

簡單點說:

把函式在很小的範圍內泰勒展開,可以忽略高次項,保留低次項,近似為二次函式。因此,求函式在某點的二階導,等價於求該近似函式在此點的二階導。也就是說,你求出的二階導,就是那個近似二次函式的二次項係數

詳細點說:

把函式在點 處泰勒展開,有

我們知道,如果把函式在 附近很小的範圍內作泰勒展開,可以忽略高次項,保留低次項。

對上面這句話的簡單理解:當逐漸接近 時, 的絕對值會越來越小。只要 的絕對值小到一定程度,肯定會小於1。

絕對值小於1的數,有個性質,其高次冪會越來越趨近於0,比如 ; ; 。這樣 在n比較大時,會非常接近於0。分母上 也會很大,所以整體上n越大高次項越。

如果我們做乙個比較粗糙的近似,忽略3次及以上的項,保留低次項(其實在 較為接近 時,這個近似也足夠精確了,因為高次項非常接近於0,幾乎對最終的函式值沒影響),

原來的函式就可以近似為類似 的形式,如下

對上式兩邊求二階導可知,求 在 處的二階導,約等於求近似二次函式的二次項係數。

稍微總結一下:求一階導,得到了斜率,代表切線的傾斜程度;求二階導,得到了「彎曲率」,代表曲線的「彎曲程度」。

以上是個人的一點看法,沒在其他地方見過嚴格的推導但看到過乙個公開課的教授確實是這樣用的(網易公開課),不知是否嚴謹(但定性的結論應該沒問題),僅供參考。

關於二階導的理解,可以看看這兩個答案,結合本答案加深理解

為什麼函式的凹凸性可以用二次導判斷?

請問函式在某一點處的二階導數的幾何意義是什麼? 之前聽人說是曲線在這一點的曲率,但是我感覺不太對啊?

另外,關於泰勒展開,可以看看這個答案的動畫

怎樣更好地理解並記憶泰勒展開式?

2樓:zoomen

二階導等於0,且三階導不等於0,是函式的拐點

二階導大於0,那麼一階導遞增,函式增長趨勢由慢變快(如果一階導大於0),故這個函式是凹的(由負變正的一階導,函式是下降再上公升,也是凹的)

二階導小於0,同理

函式有界,三階導有界,一階導和二階導有界嗎?怎麼證明?

用帶拉格朗日餘值的泰勒公式 f x 1 f x和f x 1 f x這兩個式子加上f x 及其三階導數有界的條件和x的任意性即可證明。這應該是北師大的一道考研題,華東師大也考過。 齊昱 反設二階導無界,取點列xn趨於x0,x0是二階導的發散點。Lim f xm f xn xm xn 當m,n趨於無窮的...

引數方程怎麼求的二階導?

學習使我快樂 這句話說對也不對,說錯也不錯 你要說它錯,可你要是這樣理解二階導數 一階的導數 x的導數,這是對的但你說它對,二階導數 一階的導數 x 的導數,這是錯的。咬死了獵人的狗,是狗咬死了獵人,還是獵人的狗被咬死了。二階引數求導書上重點提過 先是一階引數導數dy dx dy dt dt dx ...

可以用一階導數和二階導數的正負判斷函式凹凸嘛嗎?

Zwei 直接將一階導對應曲線遞增還是遞減的關係搬到二階導對應一階導 曲線斜率 的上面來就好了 即 一階導大於 小於 0,F X 遞增 遞減 二階導大於 小於 0,曲線斜率遞增 遞減 這樣就能解釋 f 0,f 0時,他是凸函式 而f 0,f 0時,他是凹函式 了 柯柯柯柯帥 關於函式的凹凸性,不同的...