किसी फ़ंक्शन का सबसे बड़ा मान क्या है. किसी अंतराल पर किसी फ़ंक्शन का सबसे बड़ा और सबसे छोटा मान कैसे ज्ञात करें
व्यवहार में, किसी फ़ंक्शन के सबसे बड़े और सबसे छोटे मान की गणना करने के लिए व्युत्पन्न का उपयोग करना काफी आम है। हम यह क्रिया तब करते हैं जब हम यह पता लगाते हैं कि लागत को कैसे कम किया जाए, मुनाफा कैसे बढ़ाया जाए, उत्पादन पर इष्टतम भार की गणना कैसे की जाए, आदि, अर्थात, ऐसे मामलों में जहां हमें किसी पैरामीटर का इष्टतम मूल्य निर्धारित करने की आवश्यकता होती है। ऐसी समस्याओं को सही ढंग से हल करने के लिए, आपको इस बात की अच्छी समझ होनी चाहिए कि किसी फ़ंक्शन के सबसे बड़े और सबसे छोटे मान क्या हैं।
Yandex.RTB R-A-339285-1
आमतौर पर हम इन मानों को एक निश्चित अंतराल x के भीतर परिभाषित करते हैं, जो बदले में फ़ंक्शन के संपूर्ण डोमेन या उसके भाग के अनुरूप हो सकता है। यह एक खंड की तरह हो सकता है [ए; b ] , और खुला अंतराल (a ; b), (a ; b ], [ a ; b), अनंत अंतराल (a ; b), (a ; b ], [ a ; b) या अनंत अंतराल - ∞ ; ए , (- ∞ ; ए ] , [ ए ; + ∞) , (- ∞ ; + ∞) .
इस सामग्री में हम आपको बताएंगे कि एक चर y=f(x) y = f (x) के साथ स्पष्ट रूप से परिभाषित फ़ंक्शन के सबसे बड़े और सबसे छोटे मानों की गणना कैसे करें।
बुनियादी परिभाषाएँ
आइए, हमेशा की तरह, बुनियादी परिभाषाओं के निर्माण के साथ शुरुआत करें।
परिभाषा 1
एक निश्चित अंतराल x पर फ़ंक्शन y = f (x) का सबसे बड़ा मान m a x y = f (x 0) x ∈ X है, जो किसी भी मान x x ∈ X, x ≠ x 0 के लिए असमानता f (x) बनाता है ≤ f (x) वैध 0) .
परिभाषा 2
एक निश्चित अंतराल x पर फ़ंक्शन y = f (x) का सबसे छोटा मान m i n x ∈ X y = f (x 0) का मान है, जो किसी भी मान x ∈ X, x ≠ x 0 के लिए असमानता f(X f) बनाता है (एक्स) ≥ एफ (एक्स 0) .
ये परिभाषाएँ बिल्कुल स्पष्ट हैं। और भी सरलता से, हम यह कह सकते हैं: किसी फ़ंक्शन का सबसे बड़ा मान एब्सिस्सा x 0 पर ज्ञात अंतराल पर इसका सबसे बड़ा मान है, और सबसे छोटा x 0 पर समान अंतराल पर सबसे छोटा स्वीकृत मान है।
परिभाषा 3
स्थिर बिंदु किसी फ़ंक्शन के तर्क के वे मान हैं जिन पर इसका व्युत्पन्न 0 हो जाता है।
हमें यह जानने की आवश्यकता क्यों है कि स्थिर बिंदु क्या हैं? इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए हमें फ़र्मेट के प्रमेय को याद रखना होगा। इससे यह निष्कर्ष निकलता है कि एक स्थिर बिंदु वह बिंदु है जिस पर अवकलनीय फलन का चरम स्थित होता है (अर्थात, इसका स्थानीय न्यूनतम या अधिकतम)। नतीजतन, फ़ंक्शन निश्चित अंतराल पर किसी स्थिर बिंदु पर सबसे छोटा या सबसे बड़ा मान लेगा।
एक फ़ंक्शन उन बिंदुओं पर सबसे बड़ा या सबसे छोटा मान भी ले सकता है, जहां फ़ंक्शन स्वयं परिभाषित है और इसका पहला व्युत्पन्न मौजूद नहीं है।
इस विषय का अध्ययन करते समय पहला प्रश्न यह उठता है: क्या सभी मामलों में हम किसी दिए गए अंतराल पर किसी फ़ंक्शन का सबसे बड़ा या सबसे छोटा मान निर्धारित कर सकते हैं? नहीं, हम ऐसा तब नहीं कर सकते जब किसी दिए गए अंतराल की सीमाएँ परिभाषा क्षेत्र की सीमाओं से मेल खाती हों, या यदि हम एक अनंत अंतराल से निपट रहे हों। ऐसा भी होता है कि किसी दिए गए खंड में या अनंत पर कोई फ़ंक्शन अनंत रूप से छोटे या असीम रूप से बड़े मान लेगा। इन मामलों में, सबसे बड़ा और/या सबसे छोटा मूल्य निर्धारित करना संभव नहीं है।
ग्राफ़ पर दर्शाए जाने के बाद ये बिंदु स्पष्ट हो जाएंगे:
पहला आंकड़ा हमें एक फ़ंक्शन दिखाता है जो खंड पर स्थित स्थिर बिंदुओं पर सबसे बड़ा और सबसे छोटा मान (एम ए एक्स वाई और एम आई एन वाई) लेता है [ - 6 ; 6].
आइए दूसरे ग्राफ़ में दर्शाए गए मामले की विस्तार से जाँच करें। आइए खंड का मान बदलकर [ 1 ; 6 ] और हम पाते हैं कि फ़ंक्शन का सबसे बड़ा मूल्य अंतराल की दाहिनी सीमा पर भुज के साथ बिंदु पर प्राप्त किया जाएगा, और सबसे छोटा - स्थिर बिंदु पर।
तीसरी आकृति में, बिंदुओं के भुज खंड के सीमा बिंदुओं का प्रतिनिधित्व करते हैं [-3; 2]. वे किसी दिए गए फ़ंक्शन के सबसे बड़े और सबसे छोटे मान के अनुरूप होते हैं।
अब चौथी तस्वीर पर नजर डालते हैं. इसमें, फ़ंक्शन खुले अंतराल (- 6; 6) पर स्थिर बिंदुओं पर m a x y (सबसे बड़ा मान) और m i n y (सबसे छोटा मान) लेता है।
यदि हम अंतराल लें [ 1 ; 6), तो हम कह सकते हैं कि इस पर फ़ंक्शन का सबसे छोटा मान एक स्थिर बिंदु पर प्राप्त किया जाएगा। सबसे बड़ा मूल्य हमारे लिए अज्ञात होगा। यदि x = 6 अंतराल से संबंधित है तो फ़ंक्शन x पर अपना अधिकतम मान 6 के बराबर ले सकता है। यह बिल्कुल वैसा ही मामला है जैसा ग्राफ़ 5 में दिखाया गया है।
ग्राफ़ 6 में, यह फ़ंक्शन अंतराल (- 3; 2 ] की दाहिनी सीमा पर अपना सबसे छोटा मान प्राप्त करता है, और हम सबसे बड़े मान के बारे में निश्चित निष्कर्ष नहीं निकाल सकते हैं।
चित्र 7 में हम देखते हैं कि फलन में एक स्थिर बिंदु पर m a x y होगा जिसका भुज 1 के बराबर होगा। फ़ंक्शन अंतराल c की सीमा पर अपने न्यूनतम मान तक पहुंच जाएगा दाहिनी ओर. माइनस इनफिनिटी पर, फ़ंक्शन मान स्पर्शोन्मुख रूप से y = 3 तक पहुंच जाएगा।
यदि हम अंतराल x ∈ 2 लेते हैं; + ∞ , तो हम देखेंगे कि दिया गया फ़ंक्शन न तो सबसे छोटा और न ही सबसे बड़ा मान लेगा। यदि x 2 की ओर प्रवृत्त होता है, तो फ़ंक्शन का मान शून्य से अनंत की ओर प्रवृत्त होगा, क्योंकि सीधी रेखा x = 2 एक ऊर्ध्वाधर अनंतस्पर्शी है। यदि एब्सिस्सा प्लस इनफिनिटी की ओर जाता है, तो फ़ंक्शन मान असम्बद्ध रूप से y = 3 तक पहुंच जाएगा। यह बिल्कुल वैसा ही है जैसा चित्र 8 में दिखाया गया है।
इस पैराग्राफ में हम उन क्रियाओं का क्रम प्रस्तुत करेंगे जिन्हें एक निश्चित खंड पर किसी फ़ंक्शन का सबसे बड़ा या सबसे छोटा मान खोजने के लिए निष्पादित करने की आवश्यकता है।
- सबसे पहले, आइए फ़ंक्शन की परिभाषा का क्षेत्र खोजें। आइए जांचें कि शर्त में निर्दिष्ट खंड इसमें शामिल है या नहीं।
- आइए अब इस खंड में शामिल उन बिंदुओं की गणना करें जिन पर पहला व्युत्पन्न मौजूद नहीं है। अक्सर वे उन फ़ंक्शंस में पाए जा सकते हैं जिनका तर्क मापांक चिह्न के तहत लिखा जाता है, या पावर फ़ंक्शंस में जिनका घातांक एक भिन्नात्मक तर्कसंगत संख्या है।
- इसके बाद, हम यह पता लगाएंगे कि दिए गए खंड में कौन से स्थिर बिंदु आएंगे। ऐसा करने के लिए, आपको फ़ंक्शन के व्युत्पन्न की गणना करने की आवश्यकता है, फिर इसे 0 के बराबर करें और परिणामी समीकरण को हल करें, और फिर उचित जड़ों का चयन करें। यदि हमें एक भी स्थिर बिंदु नहीं मिलता है या वे दिए गए खंड में नहीं आते हैं, तो हम अगले चरण पर आगे बढ़ते हैं।
- हम यह निर्धारित करते हैं कि दिए गए स्थिर बिंदुओं (यदि कोई हो) पर फ़ंक्शन कौन से मान लेगा, या उन बिंदुओं पर जहां पहला व्युत्पन्न मौजूद नहीं है (यदि कोई है), या हम x = a और के मानों की गणना करते हैं एक्स = बी.
- 5. हमारे पास कई फ़ंक्शन मान हैं, जिनमें से अब हमें सबसे बड़े और सबसे छोटे का चयन करने की आवश्यकता है। ये फ़ंक्शन के सबसे बड़े और सबसे छोटे मान होंगे जिन्हें हमें ढूंढना होगा।
आइए देखें कि समस्याओं को हल करते समय इस एल्गोरिदम को सही ढंग से कैसे लागू किया जाए।
उदाहरण 1
स्थिति:फलन y = x 3 + 4 x 2 दिया गया है। खंडों पर इसका सबसे बड़ा और सबसे छोटा मान निर्धारित करें [ 1 ; 4 ] और [-4 ; - 1 ] .
समाधान:
आइए किसी दिए गए फ़ंक्शन की परिभाषा का क्षेत्र ढूंढकर शुरुआत करें। इस स्थिति में, यह 0 को छोड़कर सभी वास्तविक संख्याओं का समुच्चय होगा। दूसरे शब्दों में, D (y) : x ∈ (- ∞ ; 0) ∪ 0 ; + ∞ . शर्त में निर्दिष्ट दोनों खंड परिभाषा क्षेत्र के अंदर होंगे।
अब हम भिन्न विभेदन के नियम के अनुसार फ़ंक्शन के व्युत्पन्न की गणना करते हैं:
y " = x 3 + 4 x 2 " = x 3 + 4 " x 2 - x 3 + 4 x 2 " x 4 = = 3 x 2 x 2 - (x 3 - 4) 2 x x 4 = x 3 - 8 एक्स 3
हमने सीखा कि किसी फ़ंक्शन का व्युत्पन्न खंडों के सभी बिंदुओं पर मौजूद होगा [ 1 ; 4 ] और [-4 ; - 1 ] .
अब हमें फ़ंक्शन के स्थिर बिंदु निर्धारित करने की आवश्यकता है। आइए इसे समीकरण x 3 - 8 x 3 = 0 का उपयोग करके करें। इसकी केवल एक ही वास्तविक जड़ है, जो कि 2 है। यह फ़ंक्शन का एक स्थिर बिंदु होगा और पहले खंड में आएगा [1; 4 ] .
आइए पहले खंड के अंत में और इस बिंदु पर फ़ंक्शन के मानों की गणना करें, अर्थात। x = 1, x = 2 और x = 4 के लिए:
y (1) = 1 3 + 4 1 2 = 5 y (2) = 2 3 + 4 2 2 = 3 y (4) = 4 3 + 4 4 2 = 4 1 4
हमने पाया कि फ़ंक्शन का सबसे बड़ा मान m a x y x ∈ [ 1 ; 4 ] = y (2) = 3 x = 1 पर प्राप्त किया जाएगा, और सबसे छोटा m i n y x ∈ [ 1 ; 4 ] = y (2) = 3 - x = 2 पर।
दूसरे खंड में एक भी स्थिर बिंदु शामिल नहीं है, इसलिए हमें केवल दिए गए खंड के अंत में फ़ंक्शन मानों की गणना करने की आवश्यकता है:
y (- 1) = (- 1) 3 + 4 (- 1) 2 = 3
इसका मतलब है m a x y x ∈ [ - 4 ; - 1 ] = y (- 1) = 3 , m i n y x ∈ [ - 4 ; - 1 ] = y (- 4) = - 3 3 4 .
उत्तर:खंड के लिए [1 ; 4 ] - एम ए एक्स वाई एक्स ∈ [ 1 ; 4 ] = वाई (2) = 3 , एम आई एन वाई एक्स ∈ [ 1 ; 4 ] = y (2) = 3 , खंड के लिए [ - 4 ; - 1 ] - एम ए एक्स वाई एक्स ∈ [ - 4 ; - 1 ] = y (- 1) = 3 , m i n y x ∈ [ - 4 ; - 1 ] = y (- 4) = - 3 3 4 .
तस्वीर देखने:
इस विधि का अध्ययन करने से पहले, हम आपको यह समीक्षा करने की सलाह देते हैं कि एक तरफा सीमा और अनंत पर सीमा की सही गणना कैसे करें, साथ ही उन्हें खोजने के लिए बुनियादी तरीकों को भी सीखें। किसी खुले या अनंत अंतराल पर किसी फ़ंक्शन का सबसे बड़ा और/या सबसे छोटा मान खोजने के लिए, निम्नलिखित चरणों का क्रमिक रूप से पालन करें।
- सबसे पहले, आपको यह जांचना होगा कि क्या दिया गया अंतराल दिए गए फ़ंक्शन के डोमेन का सबसेट होगा।
- आइए हम उन सभी बिंदुओं को निर्धारित करें जो आवश्यक अंतराल में शामिल हैं और जिन पर पहला व्युत्पन्न मौजूद नहीं है। वे आम तौर पर उन कार्यों के लिए होते हैं जहां तर्क मापांक चिह्न में संलग्न होता है, और आंशिक रूप से तर्कसंगत घातांक के साथ शक्ति कार्यों के लिए होता है। यदि ये बिंदु गायब हैं, तो आप अगले चरण पर आगे बढ़ सकते हैं।
- अब आइए निर्धारित करें कि दिए गए अंतराल में कौन से स्थिर बिंदु आएंगे। सबसे पहले, हम अवकलज को 0 के बराबर करते हैं, समीकरण को हल करते हैं और उपयुक्त मूलों का चयन करते हैं। यदि हमारे पास एक भी स्थिर बिंदु नहीं है या वे निर्दिष्ट अंतराल के भीतर नहीं आते हैं, तो हम तुरंत आगे की कार्रवाई के लिए आगे बढ़ते हैं। वे अंतराल के प्रकार से निर्धारित होते हैं।
- यदि अंतराल फॉर्म का है [ ए ; बी) , तो हमें बिंदु x = a और एक तरफा सीमा lim x → b - 0 f (x) पर फ़ंक्शन के मान की गणना करने की आवश्यकता है।
- यदि अंतराल का रूप (a; b ] है, तो हमें बिंदु x = b और एक तरफा सीमा lim x → a + 0 f (x) पर फ़ंक्शन के मान की गणना करने की आवश्यकता है।
- यदि अंतराल का रूप (ए; बी) है, तो हमें एक तरफा सीमा लिम एक्स → बी - 0 एफ (एक्स), लिम एक्स → ए + 0 एफ (एक्स) की गणना करने की आवश्यकता है।
- यदि अंतराल फॉर्म का है [ ए ; + ∞), तो हमें बिंदु x = a पर मान और प्लस अनंत lim x → + ∞ f (x) पर सीमा की गणना करने की आवश्यकता है।
- यदि अंतराल (- ∞ ; b ] जैसा दिखता है, तो हम बिंदु x = b पर मान और शून्य से अनंत सीमा x → - ∞ f (x) पर सीमा की गणना करते हैं।
- यदि - ∞ ; b , तो हम एक तरफा सीमा lim x → b - 0 f (x) और शून्य से अनंत lim x → - ∞ f (x) पर सीमा पर विचार करते हैं
- अगर - ∞; + ∞ , फिर हम माइनस और प्लस अनंत lim x → + ∞ f (x) , lim x → - ∞ f (x) पर सीमा पर विचार करते हैं।
- अंत में, आपको प्राप्त फ़ंक्शन मानों और सीमाओं के आधार पर निष्कर्ष निकालना होगा। यहां कई विकल्प उपलब्ध हैं. इसलिए, यदि एकतरफा सीमा माइनस इनफिनिटी या प्लस इनफिनिटी के बराबर है, तो यह तुरंत स्पष्ट है कि फ़ंक्शन के सबसे छोटे और सबसे बड़े मूल्यों के बारे में कुछ भी नहीं कहा जा सकता है। नीचे हम एक विशिष्ट उदाहरण देखेंगे. विस्तृत विवरण आपको यह समझने में मदद करेंगे कि क्या है। यदि आवश्यक हो, तो आप सामग्री के पहले भाग में चित्र 4 - 8 पर लौट सकते हैं।
शर्त: दिया गया फलन y = 3 e 1 x 2 + x - 6 - 4। अंतरालों में इसके सबसे बड़े और सबसे छोटे मान की गणना करें - ∞ ; - 4, - ∞; - 3 , (- 3 ; 1 ] , (- 3 ; 2) , [1 ; 2) , 2 ; + ∞ , [4 ; + ∞) .
समाधान
सबसे पहले, हम फ़ंक्शन की परिभाषा का क्षेत्र ढूंढते हैं। भिन्न के हर में एक द्विघात त्रिपद होता है, जिसे 0 में नहीं बदलना चाहिए:
x 2 + x - 6 = 0 D = 1 2 - 4 1 (- 6) = 25 x 1 = - 1 - 5 2 = - 3 x 2 = - 1 + 5 2 = 2 ⇒ D (y) : x ∈ (- ∞ ; - 3) ∪ (- 3 ; 2) ∪ (2 ; + ∞)
हमने फ़ंक्शन की परिभाषा का डोमेन प्राप्त कर लिया है जिससे स्थिति में निर्दिष्ट सभी अंतराल संबंधित हैं।
आइए अब फ़ंक्शन को अलग करें और प्राप्त करें:
y" = 3 e 1 x 2 + x - 6 - 4 " = 3 e 1 x 2 + x - 6 " = 3 e 1 x 2 + x - 6 1 x 2 + x - 6 " = = 3 · e 1 x 2 + x - 6 · 1 " · x 2 + x - 6 - 1 · x 2 + x - 6 " (x 2 + x - 6) 2 = - 3 · (2 x + 1) · ई 1 एक्स 2 + एक्स - 6 एक्स 2 + एक्स - 6 2
नतीजतन, किसी फ़ंक्शन के व्युत्पन्न उसकी परिभाषा के संपूर्ण क्षेत्र में मौजूद होते हैं।
आइए स्थिर बिंदुओं को खोजने की ओर आगे बढ़ें। फ़ंक्शन का अवकलज x = - 1 2 पर 0 हो जाता है। यह एक स्थिर बिंदु है जो अंतराल (- 3 ; 1 ] और (- 3 ; 2) में स्थित है।
आइए अंतराल (- ∞ ; - 4 ] के लिए x = - 4 पर फ़ंक्शन के मान की गणना करें, साथ ही शून्य से अनंत पर सीमा की गणना करें:
y (- 4) = 3 e 1 (- 4) 2 + (- 4) - 6 - 4 = 3 e 1 6 - 4 ≈ - 0। 456 लिम x → - ∞ 3 e 1 x 2 + x - 6 = 3 e 0 - 4 = - 1
चूँकि 3 e 1 6 - 4 > - 1, इसका मतलब है कि m a x y x ∈ (- ∞ ; - 4 ] = y (- 4) = 3 e 1 6 - 4. यह हमें विशिष्ट रूप से न्यूनतम मान निर्धारित करने की अनुमति नहीं देता है फ़ंक्शन। हम केवल यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि -1 के नीचे एक बाधा है, क्योंकि यह इस मान पर है कि फ़ंक्शन माइनस इनफिनिटी पर स्पर्शोन्मुख रूप से आता है।
दूसरे अंतराल की ख़ासियत यह है कि इसमें एक भी स्थिर बिंदु और एक भी सख्त सीमा नहीं है। परिणामस्वरूप, हम फ़ंक्शन के सबसे बड़े या सबसे छोटे मान की गणना नहीं कर पाएंगे। माइनस इनफिनिटी पर सीमा को परिभाषित करने और बाईं ओर -3 की ओर झुकाव वाले तर्क के साथ, हमें केवल मानों का अंतराल मिलता है:
lim x → - 3 - 0 3 e 1 x 2 + x - 6 - 4 = lim x → - 3 - 0 3 e 1 (x + 3) (x - 3) - 4 = 3 e 1 (- 3 - 0 + 3) (- 3 - 0 - 2) - 4 = = 3 ई 1 (+ 0) - 4 = 3 ई + ∞ - 4 = + ∞ लिम एक्स → - ∞ 3 ई 1 एक्स 2 + एक्स - 6 - 4 = 3 ई 0 - 4 = - 1
इसका मतलब है कि फ़ंक्शन मान अंतराल - 1 में स्थित होंगे; +∞
तीसरे अंतराल में फ़ंक्शन का सबसे बड़ा मान खोजने के लिए, हम स्थिर बिंदु x = - 1 2 पर इसका मान निर्धारित करते हैं यदि x = 1 है। हमें उस मामले के लिए एकतरफ़ा सीमा जानने की भी आवश्यकता होगी जब तर्क दाहिनी ओर -3 पर हो:
y - 1 2 = 3 e 1 - 1 2 2 + - 1 2 - 6 - 4 = 3 e 4 25 - 4 ≈ - 1। 444 y (1) = 3 e 1 1 2 + 1 - 6 - 4 ≈ - 1। 644 लिम एक्स → - 3 + 0 3 ई 1 एक्स 2 + एक्स - 6 - 4 = लिम एक्स → - 3 + 0 3 ई 1 (एक्स + 3) (एक्स - 2) - 4 = 3 ई 1 - 3 + 0 + 3 (- 3 + 0 - 2) - 4 = = 3 ई 1 (- 0) - 4 = 3 ई - ∞ - 4 = 3 0 - 4 = - 4
यह पता चला कि फ़ंक्शन एक स्थिर बिंदु m a x y x ∈ (3; 1 ] = y - 1 2 = 3 e - 4 25 - 4 पर सबसे बड़ा मान लेगा। सबसे छोटे मान के लिए, हम इसे निर्धारित नहीं कर सकते। हम जो कुछ भी जानते हैं , - 4 की निचली सीमा की उपस्थिति है।
अंतराल (- 3; 2) के लिए, पिछली गणना के परिणाम लें और एक बार फिर से गणना करें कि बाईं ओर 2 की ओर रुझान होने पर एक तरफा सीमा किसके बराबर है:
y - 1 2 = 3 e 1 - 1 2 2 + - 1 2 - 6 - 4 = 3 e - 4 25 - 4 ≈ - 1। 444 लिम एक्स → - 3 + 0 3 ई 1 एक्स 2 + एक्स - 6 - 4 = - 4 लिम एक्स → 2 - 0 3 ई 1 एक्स 2 + एक्स - 6 - 4 = लिम एक्स → - 3 + 0 3 ई 1 (x + 3) (x - 2) - 4 = 3 e 1 (2 - 0 + 3) (2 - 0 - 2) - 4 = = 3 e 1 - 0 - 4 = 3 e - ∞ - 4 = 3 · 0 - 4 = - 4
इसका मतलब यह है कि m a x y x ∈ (- 3 ; 2) = y - 1 2 = 3 e - 4 25 - 4, और सबसे छोटा मान निर्धारित नहीं किया जा सकता है, और फ़ंक्शन के मान नीचे से संख्या - 4 द्वारा सीमित हैं .
पिछली दो गणनाओं में हमें जो मिला, उसके आधार पर हम कह सकते हैं कि अंतराल पर [ 1 ; 2) फ़ंक्शन x = 1 पर अपना सबसे बड़ा मान लेगा, लेकिन सबसे छोटा मान पाना असंभव है।
अंतराल (2 ; + ∞) पर फ़ंक्शन या तो सबसे बड़े या सबसे छोटे मान तक नहीं पहुंचेगा, यानी। यह अंतराल से मान लेगा - 1 ; + ∞ .
lim x → 2 + 0 3 e 1 x 2 + x - 6 - 4 = lim x → - 3 + 0 3 e 1 (x + 3) (x - 2) - 4 = 3 e 1 (2 + 0 + 3 ) (2 + 0 - 2) - 4 = = 3 ई 1 (+ 0) - 4 = 3 ई + ∞ - 4 = + ∞ लिम एक्स → + ∞ 3 ई 1 एक्स 2 + एक्स - 6 - 4 = 3 ई 0 - 4 = - 1
यह गणना करने पर कि x = 4 पर फ़ंक्शन का मान किसके बराबर होगा, हमें पता चलता है कि m a x y x ∈ [ 4 ; + ∞) = y (4) = 3 e 1 14 - 4, और प्लस इनफिनिटी पर दिया गया फ़ंक्शन स्पर्शोन्मुख रूप से सीधी रेखा y = - 1 तक पहुंचेगा।
आइए प्रत्येक गणना में हमें जो मिला उसकी तुलना दिए गए फ़ंक्शन के ग्राफ़ से करें। चित्र में, अनंतस्पर्शियों को बिंदीदार रेखाओं द्वारा दिखाया गया है।
किसी फ़ंक्शन के सबसे बड़े और सबसे छोटे मान खोजने के बारे में हम आपको बस इतना ही बताना चाहते थे। हमारे द्वारा दिए गए कार्यों का क्रम आपको आवश्यक गणना यथासंभव शीघ्र और सरलता से करने में मदद करेगा। लेकिन याद रखें कि पहले यह पता लगाना अक्सर उपयोगी होता है कि फ़ंक्शन किस अंतराल पर घटेगा और किस अंतराल पर बढ़ेगा, जिसके बाद आप आगे निष्कर्ष निकाल सकते हैं। इस तरह आप फ़ंक्शन के सबसे बड़े और सबसे छोटे मूल्यों को अधिक सटीक रूप से निर्धारित कर सकते हैं और प्राप्त परिणामों को सही ठहरा सकते हैं।
यदि आपको पाठ में कोई त्रुटि दिखाई देती है, तो कृपया उसे हाइलाइट करें और Ctrl+Enter दबाएँ
समस्या कथन 2:
एक ऐसा फ़ंक्शन दिया गया है जो एक निश्चित अंतराल पर परिभाषित और निरंतर है। आपको इस अंतराल पर फ़ंक्शन का सबसे बड़ा (सबसे छोटा) मान ढूंढना होगा।
सैद्धांतिक आधार।
प्रमेय (दूसरा वीयरस्ट्रैस प्रमेय):
यदि किसी फ़ंक्शन को एक बंद अंतराल में परिभाषित और निरंतर किया जाता है, तो वह इस अंतराल में अपने अधिकतम और न्यूनतम मान तक पहुंच जाता है।
फ़ंक्शन अंतराल के आंतरिक बिंदुओं पर या उसकी सीमाओं पर अपने सबसे बड़े और सबसे छोटे मान तक पहुंच सकता है। आइए सभी संभावित विकल्पों का वर्णन करें।
स्पष्टीकरण:
1) फ़ंक्शन बिंदु पर अंतराल की बाईं सीमा पर अपने उच्चतम मूल्य तक पहुंचता है, और बिंदु पर अंतराल की दाईं सीमा पर इसका न्यूनतम मूल्य होता है।
2) फ़ंक्शन बिंदु पर अपने सबसे बड़े मूल्य (यह अधिकतम बिंदु है) तक पहुंचता है, और बिंदु पर अंतराल की सही सीमा पर इसका न्यूनतम मूल्य होता है।
3) फ़ंक्शन बिंदु पर अंतराल की बाईं सीमा पर अपने अधिकतम मूल्य तक पहुंचता है, और बिंदु पर इसका न्यूनतम मूल्य (यह न्यूनतम बिंदु है)।
4) फलन अंतराल पर स्थिर है, अर्थात। यह अंतराल के किसी भी बिंदु पर अपने न्यूनतम और अधिकतम मूल्यों तक पहुंचता है, और न्यूनतम और अधिकतम मूल्य एक दूसरे के बराबर होते हैं।
5) फ़ंक्शन बिंदु पर अपने सबसे बड़े मूल्य तक पहुंचता है, और बिंदु पर इसका न्यूनतम मूल्य (इस तथ्य के बावजूद कि इस अंतराल पर फ़ंक्शन में अधिकतम और न्यूनतम दोनों हैं)।
6) फ़ंक्शन एक बिंदु पर अपने सबसे बड़े मूल्य (यह अधिकतम बिंदु है) तक पहुंचता है, और एक बिंदु पर इसका न्यूनतम मूल्य (यह न्यूनतम बिंदु है)।
टिप्पणी:
"अधिकतम" और "अधिकतम मूल्य" अलग-अलग चीजें हैं। यह अधिकतम की परिभाषा और वाक्यांश "अधिकतम मूल्य" की सहज समझ से अनुसरण करता है।
समस्या को हल करने के लिए एल्गोरिदम 2.
4) प्राप्त मानों में से सबसे बड़े (सबसे छोटे) का चयन करें और उत्तर लिखें।
उदाहरण 4:
किसी फ़ंक्शन का सबसे बड़ा और सबसे छोटा मान निर्धारित करें खंड पर.
समाधान:
1) फ़ंक्शन का व्युत्पन्न खोजें।
2) समीकरण को हल करके स्थिर बिंदु (और चरम सीमा के संदिग्ध बिंदु) खोजें। उन बिंदुओं पर ध्यान दें जहां कोई दो-तरफा परिमित व्युत्पन्न नहीं है।
3) स्थिर बिंदुओं और अंतराल की सीमाओं पर फ़ंक्शन के मूल्यों की गणना करें।
4) प्राप्त मानों में से सबसे बड़े (सबसे छोटे) का चयन करें और उत्तर लिखें।
इस खंड पर फ़ंक्शन निर्देशांक वाले बिंदु पर अपने उच्चतम मूल्य तक पहुंचता है।
इस खंड पर फ़ंक्शन निर्देशांक वाले बिंदु पर अपने न्यूनतम मान तक पहुंचता है।
आप अध्ययन के तहत फ़ंक्शन के ग्राफ़ को देखकर गणना की शुद्धता को सत्यापित कर सकते हैं।
टिप्पणी:फ़ंक्शन अधिकतम बिंदु पर अपने सबसे बड़े मूल्य तक पहुंचता है, और खंड की सीमा पर इसका न्यूनतम मूल्य होता है।
एक विशेष मामला.
मान लीजिए आपको किसी सेगमेंट पर किसी फ़ंक्शन के अधिकतम और न्यूनतम मान खोजने की आवश्यकता है। एल्गोरिथम का पहला बिंदु पूरा करने के बाद, यानी व्युत्पन्न की गणना करने पर, यह स्पष्ट हो जाता है कि, उदाहरण के लिए, यह विचाराधीन संपूर्ण अंतराल में केवल नकारात्मक मान लेता है। याद रखें कि यदि व्युत्पन्न ऋणात्मक है, तो फलन घट जाता है। हमने पाया कि पूरे खंड में फ़ंक्शन घटता जाता है। यह स्थिति लेख की शुरुआत में ग्राफ़ नंबर 1 में दिखाई गई है।
खंड पर फ़ंक्शन घटता है, अर्थात। इसका कोई चरम बिंदु नहीं है। चित्र से आप देख सकते हैं कि फ़ंक्शन खंड की दाहिनी सीमा पर सबसे छोटा मान लेगा, और बाईं ओर सबसे बड़ा मान लेगा। यदि खंड पर व्युत्पन्न हर जगह सकारात्मक है, तो फ़ंक्शन बढ़ जाता है। सबसे छोटा मान खंड की बाईं सीमा पर है, सबसे बड़ा दाईं ओर है।