第248章 函式之妙--xe^x (第1/6頁)
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《函式之妙——xe^x》
一日,眾學子齊聚,戴浩文先生輕捋鬍鬚,微笑道:“今日,吾與汝等探討新之函式,f(x)=xe^x。”
學子們皆面露好奇之色,靜候先生講解。
“先觀此函式之定義域。因指數函式e^x恒大於零,故x可取任意實數,此函式之定義域為全體實數。”
“再論其漸近線。當x趨向於正無窮時,e^x增長速度遠快於x,故此時f(x)=xe^x趨近於零。此表明函式有水平漸近線y=0。至於垂直漸近線,因函式在整個定義域內皆有定義,故不存在垂直漸近線。”
學子甲問道:“先生,此漸近線之意義何在?”
戴浩文先生答曰:“漸近線可助吾等理解函式在無窮遠處及特殊點附近之行為。水平漸近線顯示函式在無窮大時之趨勢,為吾等提供對其長遠變化之直觀認識。於實際問題中,可藉此判斷函式之增長或衰減是否有極限。”
“且看其導數。令g(x)=f(x)之導數,則g(x)=(e^x-x*e^x)(e^x)^2=(1-x)e^x。”
“分析導數之正負,可判函式之單調性。當1-x>0,即x<1時,g(x)>0,f(x)單調遞增;當x>1時,g(x)<0,f(x)單調遞減。故函式在(-∞,1)單調遞增,在(1,+∞)單調遞減。”
學子乙疑惑道:“先生,此單調性有何用處?”
先生曰:“知其單調性,可助吾等了解函式值之變化規律。於實際問題中,若函式代表某種變化過程,如經濟增長、物理現象等,單調性可揭示該過程是遞增還是遞減,進而為決策提供依據。”
“又因函式在x=1處由增變減,故x=1為函式之極大值點。將x=1代入函式f(x),可得極大值為f(1)=1e。”
學子丙問道:“先生,此極大值意義何在?”
先生答曰:“極大值可視為函式在一定範圍內所能達到之最大值。於實際問題中,若函式代表某種效益或效能,極大值點則對應最佳狀態。如在工程設計中,可透過求函式極大值來確定最優引數,以實現最佳效果。”
“今論函式之影象變換。設h(x)=xe^x+a(a為常數),此乃對函式f(x)進行垂直平移。當a>0時,函式影象整體向上平移a個單位;當a<0時,函式影象整體向下平移|a|個單位。其導數與f(x)相同,故單調性與極大值皆不變,僅