Для полного исследования функции ( y = x^3 - 12x ) рассмотрим следующие аспекты: область определения, четность/нечетность, пересечения с осями координат, экстремумы, интервалы монотонности, точки перегиба и интервалы выпуклости/вогнутости, асимптоты.
Область определения функции
Функция ( y = x^3 - 12x ) определена для всех ( x ) из множества действительных чисел, т.е. ( D(f) = (-\infty, +\infty) ).
Четность/нечетность функции
Функция нечетная, так как ( f(-x) = (-x)^3 - 12(-x) = -x^3 + 12x = -(x^3 - 12x) = -f(x) ). Это означает, что график функции симметричен относительно начала координат.
Пересечения с осями координат
- Ось X (найдем корни уравнения ( x^3 - 12x = 0 )):
[
x(x^2 - 12) = 0 \Rightarrow x = 0, x = \sqrt{12}, x = -\sqrt{12} \Rightarrow x = 0, x = 2\sqrt{3}, x = -2\sqrt{3}
]
- Ось Y: при ( x = 0 ), ( y = 0 ). Точка (0, 0) — единственная точка пересечения с осью Y.
Экстремумы и интервалы монотонности
- Найдем производную функции:
[
y' = 3x^2 - 12
]
- Найдем критические точки, решив уравнение ( y' = 0 ):
[
3x^2 - 12 = 0 \Rightarrow x^2 = 4 \Rightarrow x = \pm 2
]
- Используем вторую производную для определения типа экстремумов:
[
y'' = 6x
]
При ( x = 2 ), ( y''(2) = 12 > 0 ) — минимум, при ( x = -2 ), ( y''(-2) = -12 < 0 ) — максимум.
Таким образом, ( y(-2) = -8 + 24 = 16 ) и ( y(2) = 8 - 24 = -16 ).
- Интервалы монотонности: функция возрастает на ( (-\infty, -2] ) и на ( [2, \infty) ), убывает на ( [-2, 2] ).
Точки перегиба и интервалы выпуклости/вогнутости
- Исследуем знак второй производной:
[
y'' = 6x
]
( y'' > 0 ) при ( x > 0 ) (выпуклость вверх), ( y'' < 0 ) при ( x < 0 ) (выпуклость вниз).
- Точка перегиба: ( x = 0 ), так как здесь происходит изменение знака второй производной.
Асимптоты
У функции нет вертикальных или горизонтальных асимптот, так как функция ведет себя как ( x^3 ) при ( x \to \pm\infty ).
График функции
Из описания видно, что график проходит через точки (-2,16), (0,0), (2,-16), имеет три нуля, изменяет направление выпуклости в точке (0,0) и имеет симметрию относительно начала координат.