Экстремумы функции - алгоритм нахождения максимального и минимального значения функции
\( \frac{U}{R} \)
Экстремумы представляют собой точки минимума и максимума на графике функции. Работа с функциями представляет собой один из базовых навыков математики, необходимый для дальнейшего развития знаний. Поэтому перед непосредственно переходом к вычислениям рассмотрим вкратце сами функции.

Рис.1. График y=x

Рис.2. График y=x2
Подставляя вместо конкретные числа, находим конкретные точки на координатной сетке, через которые проходит график. Отметим, что видов функций великое множество, среди них тригонометрические, логарифмические и так далее. О них подробнее в соответствующих статьях.
Также часто вместо y встречается знак ƒ(x), что означает “функция”. Соответственно - можно встретить выражения типа:
Чем t2 меньше, тем v(t2) ближе к vср, ⇒ v(t) можно обозначить как предел \( \frac{S(t2)}{t2} \) при стремлении t2 к нулю. Выразим это формулой:
В итоге по указанной формуле через S(x) можно вычислить расстояние, пройденное в x момент времени.
Теперь вспомним формулу касательной к графику (подробнее в отдельной статье). Она выглядит так:
Сравнив обе формулы, видим, что в обоих случаях применялось нахождение предела отношения приращения функции и приращения аргумента при условии, что приращение аргумента стремится к нулю. Обобщив эту информацию, получаем, что для любой ƒ(x) величина
является производной функции в точке x0. Она обозначается как ƒ(x0).
Для работы с производными существуют специальные формулы, подробнее о которых в соответствующей статье.
Понятие экстремума связано с решением соответствующих задач. На самом деле подобные задачи часто встречаются в нашей жизни. Например: найти наименьшую возможную площадь прямоугольного треугольника, если известна сумма длин его катетов.
Это пример задачи на поиск минимума (min). Соответственно, если нужно найти максимальную площадь, мы будем искать максимум (max).
Оба этих понятия объединяются термином экстремум. Задачи на поиск экстремумов называются экстремальными.
Подобные задания известны еще с Древней Греции, но лишь с XVII в. начали вырабатываться универсальные алгоритмы их решения.

Рис.3. Точки экстремума
Что такое функция
Возьмем знаменитую формулу силы тока:I = Здесь I - собственно сила тока, U - напряжение и R - сопротивление. Налицо зависимость значения силы тока от показателя напряжения. Функция — это общенаучное понятие, выражающее посредством формул зависимость между объектами. Примеры некоторых распространенных формул:
y = x
y = x2
Способом наглядного изображения характера зависимости является график функции. Например, рис.1 и 2.

ƒ(x) = x
или
y = ƒ(x) = x
Можно сказать, что они синонимичны друг с другом.Несколько слов о производной
Точки экстремума тесно связаны с производной. Это очень важное понятие как для математики, так и для естественных наук. Поясним, что это, на примере. Представьте себе пешехода, преодолевшего за время t расстояние S(t). Затем представим некое время t2, прошедшее после момента t. Суммарный путь обозначим S(t + t2). Тогда S(t2) = S(t + t2) – S(t). Если t2 невелико, то скорость движения пешехода в этот момент примерно равна средней скорости. Тогда
Важно! Если в x0 функция имеет производную, она называется дифференцированной.
Экстремальные задачи
Решение заданий на поиск экстремума
Допустим, что имеется некая функция ƒ(x). Она ограничена определенным интервалом (a, b), который содержит в себе точку x0. Ее часто называют локальным экстремумом функции ƒ(x). Если найдется интервал (a0, b0), который принадлежит (a, b) и также содержащий x0, что условия ƒ(x) ≥ ƒ(x0), или ƒ(x) ≤ ƒ(x0), будет выполняться для всех x из подынтервала (a0, b0). Другими словами, в точке функция достигает своего экстремального (минимального или максимального) значения. Чтобы найти экстремумы функции, необходимо найти производную исследуемой функции. Экстремумами будут точки, при которых производная обратится в 0.Пример решения
Дано: ƒ(x) = x3 - 3x, соответственно,ƒ′(x) = 3x2 − 3
приравниваем к 03x2 − 3 = 0
сокращаемx2 − 1 = 0
x2 = 1
Получаем ответ: x1 = 1; x2 = –1. Эти точки и являются экстремумами. - min, - max. Изобразим это на графике (рис.3) оригинальной функции ƒ(x) = x3 - 3x
Важно! Как видно, после точек экстремума график продолжается. Таким образом, можно заключить, что указанные точки являются экстремумами на отрезке [–1, 1] по оси x. Поэтому указанные точки будут локальными экстремумами.Но как тогда найти глобальные точки экстремума? Для этого обратимся к задаче из начала текста. Обозначим площадь треугольника как S, сумму длин катетов как a и как x - длину одного из катетов. Получаем формулу:
S(x) = x(a−x)2
x - не может быть отрицательным, поэтому его диапазон [0, a]. Следовательно функция дифференцируема на интервале (0, a). Находим производнуюS′(x) = 0,5 − x
решаем как уравнение0,5 − x = 0
x = 0,5a = \( \frac{a}{2} \)
Эта точка будет локальным максимумом. Далее среди чисел S(0) = 0, S(\( \frac{a}{2} \)) = \( \frac{a2}{8} \), S(a) = 0 максимальной будет S(\( \frac{a}{2} \)), следовательно - в точке x = \( \frac{a}{2} \) функция достигает глобального максимума на отрезке [0, a]. Таким образом заключаем, что при заданной сумме длин катетов наибольшей площадью обладает равнобедренный треугольник. Тема экстремумов функции безусловно сложна, поэтому нет ничего постыдного, если вы что-то не поняли с первого раза. Перечитайте статью несколько раз, “переварите” информацию у себя в голове, и все получится. Для лучшего усвоения материала рекомендуем ознакомиться с видео.Школьная программа без скуки: смысл произведений за 3 минуты, тесты на знание классики и ловушки русского языка. Короткие статьи, которых нет на сайте.
Перемена: игры на пять минут
Все тесты
- Английский язык
- Биология
- Химия
- География
- Окружающий мир
- История
- Русский язык
- Литература
- Биографии
- Краткие содержания
- Анализ стихотворений
- Орфография
- Правоведение
- Пунктуация
- Математика
- Подготовка к ЕГЭ
- Помощь студенту
- Физкультура
- Экономика
- ОБЖ
- Сочинения
- Обществознание
- Стихи
- Физика
- Информатика
- Религия
- Фонетический разбор
- Тест на тему To be going to: значение, правила употребления 5 вопросов
- Тест на тему Конструкция go on: значения, правила употребления, примеры 5 вопросов
- Тест на тему Be familiar with: значение и правила употребления 5 вопросов
- Тест на тему Британский vs американский английский: в чем разница? 5 вопросов
- Тест на тему Be mad about - как переводится и как использовать в речи 5 вопросов
- Тест на тему Be hooked on в английском языке: значение и примеры предложений 5 вопросов
- Тест на тему История сибирской язвы и как она стала оружием 5 вопросов
- Тест на тему Что такое “железное легкое” и как жилось узникам аппарата 5 вопросов
- Тест на тему Суть и методы клеточной инженерии 5 вопросов
- Тест на тему Злаковые растения - общая характеристика, признаки и список представителей 7 вопросов
- Тест на тему Семейство бобовые - общая характеристика, строение и представители 7 вопросов
- Тест на тему Суровый климат тайги: особенности, влияние на природу 10 вопросов
- Тест на тему Острова и полуострова Зарубежной Европы 10 вопросов
- Тест на тему Уровень урбанизации Африки: города растут, вызовы множатся 5 вопросов
- Тест на тему Уровень и особенности урбанизации Канады 5 вопросов
- Тест на тему Как найти полярную звезду и зачем ее искать? 5 вопросов
- Тест на тему Что нужно знать про контурные карты 5 вопросов
- Тест на тему Сколько в нашем мире языков? 10 вопросов
- Тест на тему Золото: сколько его осталось на планете и что это значит для нас? 10 вопросов
- Тест на тему Русские по всему земному шару: сколько нас на самом деле? 10 вопросов
- Тест на тему Сколько всего в мире фамилий? 10 вопросов
- Тест на тему Сколько всего в мире самолетов? 10 вопросов
- Тест на тему Сколько всего в мире денег? 10 вопросов
- Тест на тему Команда реформ: сподвижники Петра I 10 вопросов
- Тест на тему Экономика и управление: реформы Афанасия Ордина-Нащокина 10 вопросов
- Тест на тему Положение крестьян и указ Павла I о трехдневной барщине 10 вопросов
- Тест на тему Программа Южного общества и декабрист П. И. Пестель 10 вопросов
- Тест на тему Комитет общественного блага или Негласный комитет 10 вопросов
- Тест на тему Планы переустройства России: «Конституция» Муравьева 10 вопросов
- Тест на тему Как выполнить разбор наречия по составу 5 вопросов
- Тест на тему Правила правописания суффиксов наречий 5 вопросов
- Тест на тему Морфологический признак наречий: неизменяемость 5 вопросов
- Тест на тему Чем отличаются и как найти тему и рему в тексте? 5 вопросов
- Тест на тему Способы и примеры образования наречий 5 вопросов
- Тест на тему Особенности и применение составных предлогов 5 вопросов
- Тест на тему История создания рассказа «Матренин двор» А. Солженицына 5 вопросов
- Тест на тему История создания песни «Смуглянка» 5 вопросов
- Тест на тему История создания поэмы “Кому на Руси жить хорошо” Н. Некрасова 5 вопросов
- Тест на тему История создания романа “Как закалялась сталь” Н. Островского 5 вопросов
- Тест на тему История создания оперы М. Глинки «Иван Сусанин» 5 вопросов
- Тест на тему История создания знаменитой песни “Катюша” 5 вопросов
- Тест на тему Биография Владимира Вольфовича Жириновского 5 вопросов
- Тест на тему Биография поэта и писателя Льва Рубинштейна 5 вопросов
- Тест на тему Биография президента Белоруссии Александра Лукашенко 5 вопросов
- Тест на тему 10 интересных фактов про Афанасия Фета 5 вопросов
- Тест на тему 10 интересных фактов про Ивана Тургенева 5 вопросов
- Тест на тему Биография писателя и поэта Вячеслава Урюпина 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание повести «А тем временем где-то» А. Алексина 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание комедии «Мнимый больной» Жана-Батиста Мольера 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание комедии “Доходное место” А. Островского 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание новеллы “Падение дома Ашеров” Эдгара По 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание рассказа “Крепкий мужик” В. Шукшина 5 вопросов
- Тест на тему Краткое содержание пьесы «Золотая карета» Л. Леонова 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения “Каким бы малым ни был...” К. Кулиева 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения «Цицерон» Ф. Тютчева 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения “Поэт” М. Лермонтова 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения “Пора, мой друг, пора” А. Пушкина 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения «Шестое чувство» Н. Гумилева 5 вопросов
- Тест на тему Анализ стихотворения “Юбилейное” В. Маяковского 5 вопросов
- Тест на тему Особенности раздельного написания местоимений с предлогами 5 вопросов
- Тест на тему Правописание падежных окончаний прилагательных 5 вопросов
- Тест на тему Правописание слов с непроверяемой безударной гласной в корне 5 вопросов
- Тест на тему Нужно ли ставить запятую к фразе - "с уважением"? 5 вопросов
- Тест на тему «Во-вторых» или «во вторых» – как правильно пишется? 5 вопросов
- Тест на тему "Нету" или "нет" - как правильно писать и говорить? 5 вопросов
- Тест на тему Что нужно сдавать на бухгалтера? 5 вопросов
- Тест на тему Какие предметы нужно сдавать на пилота 5 вопросов
- Тест на тему Какие экзамены нужно сдавать на фотографа? 5 вопросов
- Тест на тему Какие предметы нужно сдавать на хореографа? 5 вопросов
- Тест на тему Какие предметы нужно сдавать на актера? 5 вопросов
- Тест на тему Какие предметы нужно сдавать на режиссера? 5 вопросов
- Тест на тему Реферат по физкультуре на тему: «Здоровое питание» 5 вопросов
- Тест на тему История развития лыжного спорта в разных странах - классификация и интересные факты 6 вопросов
- Тест на тему Важность самоконтроля при занятиях спортом 5 вопросов
- Тест на тему Как выполняются прыжки через козла? 5 вопросов
- Тест на тему Что такое здоровый образ жизни? 5 вопросов
- Тест на тему Как правильно выполнять кувырки? 5 вопросов
- Тест на тему Образ Шарикова в повести «Собачье сердце» М. Булгакова 5 вопросов
- Тест на тему Образы героев в повести «Невский проспект» Н. Гоголя 5 вопросов
- Тест на тему Московские главы в романе «Мастер и Маргарита» Булгакова 7 вопросов
- Тест на тему Описание образа бирюка из рассказа И. Тургенева 7 вопросов
- Тест на тему Образы героев в романе «Отцы и дети» И. Тургенева 7 вопросов
- Тест на тему Образы героев в повести «Котлован» А. Платонова 7 вопросов
- Тест на тему "Банты" - как правильно ставить ударение в слове? 5 вопросов
- Тест на тему «Конечно же» - выделяется ли слово запятыми? 5 вопросов
- Тест на тему «Подчеркивать» – как правильно ставить ударение в слове? 5 вопросов
- Тест на тему «Лифты» – как правильно ставить ударение в слове? 5 вопросов
- Тест на тему «Строку» – как правильно ставить ударение в слове? 5 вопросов
- Тест на тему «Апостроф» – как правильно ставить ударение в слове? 5 вопросов
