Уравнение касательной к кривой y=f(x), проходящей через точку M0(x0; y0), имеет вид y-y0=f'(x0)*(x-x0). В данном случае составим функцию F(x,y)=y-x-1/π*arccos(y)=0. Так как эта функция равна нулю при любых значениях x и y, то есть не изменяется, то её полный дифференциал равен нулю. Но dF=dF/dx*dx+dF/dy*dy, где dF/dx и dF/dy - частные производные функции F(x,y) соответственно по x и по y. Найдём их: dF/dx=-1, dF/dy=1+1/[π*√(1-y²)] Из равенства dF=0 следует равенство dF/dy*dy=-dF/dx*dx, а из него - равенство dy/dx=y'(x)=-(dF/dx)/(dF/dy). В нашем случае dy/dx=[π*√(1-y²)]/[1+π*√(1-y²)]. Поэтому f'(x0)=[π*√(1-y0²)]/[1+π*√(1-y0²)], где y0 определяется из трансцендентного уравнения y0=x0+1/π*arccos(y0). Тогда уравнение касательной принимает вид y-y0=[π*√(1-y0²)]/[1+π*√(1-y0²)]*(x-x0). А так нормаль перпендикулярна касательной, то её уравнение имеет вид y-y0=-1/f'(x0)*(x-x0), и в нашем случае это уравнение принимает вид y-y0=-[1+π*√(1-y0²)]/[π*√(1-y0²)]*(x-x0).
Для поиска и отсеивание экстремумов приравняем производную к нулю:
Мы нашли 2 точки возможного экстремума. Проверим, действительно ли они являются точками экстремума. Для этого возьмём по точке в окрестностях этих, и подставим в g(x), чтобы определить знак производной.
1) Подставим в g(x) точку -1, которая < 0:
Так как g(-1) < 0, то функция в окрестности точки -1 спадает;
2) Подставим в g(x) точку 0.5, которая лежит между 0 и 3/4:
Так как g(0.5) < 0, то функция в окрестности 0.5 спадает;
3) Подставим в g(x) точку 1, которая > 3/4:
Так как g(1) >0, то функция в окрестности точки 1 возрастает.
Имеем:
На промежутке хє(-∞;0) функция спадает; хє(0;3/4) – функция спадает; хє(3/4;+∞) – функция возрастает. Значит у данной функции существует единственная точка экстремума – 3/4.
Но так как в окрестности точки 3/4 функция производная функции меняет свой знак с "-" на "+", то эта точка является локальным минимумом функции. Тогда локальный максимум функции – 0.
ответ: y-y0=[π*√(1-y0²)]/[1+π*√(1-y0²)]*(x-x0), y-y0=-[1+π*√(1-y0²)]/[π*√(1-y0²)]*(x-x0).
Объяснение:
Уравнение касательной к кривой y=f(x), проходящей через точку M0(x0; y0), имеет вид y-y0=f'(x0)*(x-x0). В данном случае составим функцию F(x,y)=y-x-1/π*arccos(y)=0. Так как эта функция равна нулю при любых значениях x и y, то есть не изменяется, то её полный дифференциал равен нулю. Но dF=dF/dx*dx+dF/dy*dy, где dF/dx и dF/dy - частные производные функции F(x,y) соответственно по x и по y. Найдём их: dF/dx=-1, dF/dy=1+1/[π*√(1-y²)] Из равенства dF=0 следует равенство dF/dy*dy=-dF/dx*dx, а из него - равенство dy/dx=y'(x)=-(dF/dx)/(dF/dy). В нашем случае dy/dx=[π*√(1-y²)]/[1+π*√(1-y²)]. Поэтому f'(x0)=[π*√(1-y0²)]/[1+π*√(1-y0²)], где y0 определяется из трансцендентного уравнения y0=x0+1/π*arccos(y0). Тогда уравнение касательной принимает вид y-y0=[π*√(1-y0²)]/[1+π*√(1-y0²)]*(x-x0). А так нормаль перпендикулярна касательной, то её уравнение имеет вид y-y0=-1/f'(x0)*(x-x0), и в нашем случае это уравнение принимает вид y-y0=-[1+π*√(1-y0²)]/[π*√(1-y0²)]*(x-x0).
Дана функция:
Найдём её производную ( f'(x) = g(x) ):
Для поиска и отсеивание экстремумов приравняем производную к нулю:
Мы нашли 2 точки возможного экстремума. Проверим, действительно ли они являются точками экстремума. Для этого возьмём по точке в окрестностях этих, и подставим в g(x), чтобы определить знак производной.
1) Подставим в g(x) точку -1, которая < 0:
Так как g(-1) < 0, то функция в окрестности точки -1 спадает;
2) Подставим в g(x) точку 0.5, которая лежит между 0 и 3/4:
Так как g(0.5) < 0, то функция в окрестности 0.5 спадает;
3) Подставим в g(x) точку 1, которая > 3/4:
Так как g(1) >0, то функция в окрестности точки 1 возрастает.
Имеем:
На промежутке хє(-∞;0) функция спадает; хє(0;3/4) – функция спадает; хє(3/4;+∞) – функция возрастает. Значит у данной функции существует единственная точка экстремума – 3/4.
Но так как в окрестности точки 3/4 функция производная функции меняет свой знак с "-" на "+", то эта точка является локальным минимумом функции. Тогда локальный максимум функции – 0.
Это и есть ответ.