拐点是函数图像上的一个特殊点,它标志着函数凹凸性改变的位置。求拐点坐标的步骤如下:
求二阶导数
首先,需要求出给定函数的一阶导数和二阶导数。
二阶导数 $f''(x)$ 用于判断函数的凹凸性。
令二阶导数等于零
将二阶导数 $f''(x)$ 设为零,解出方程 $f''(x) = 0$,得到可能的拐点横坐标 $x_0$。
同时,需要考虑二阶导数不存在的点,这些点也可能是拐点。
检查二阶导数的符号变化
对于每一个解出的 $x_0$ 或二阶导数不存在的点,检查 $f''(x)$ 在 $x_0$ 左右两侧的符号。
如果 $f''(x)$ 在 $x_0$ 左侧和右侧的符号相反,则点 $(x_0, f(x_0))$ 是拐点。
如果 $f''(x)$ 在 $x_0$ 左右两侧的符号相同,则点 $(x_0, f(x_0))$ 不是拐点。
求拐点坐标
将求得的 $x_0$ 代入原函数 $f(x)$,计算出对应的 $y$ 值 $f(x_0)$。
最终,拐点坐标为 $(x_0, f(x_0))$。
示例
假设函数为 $f(x) = x^3 - 3x$,求其拐点坐标。
求一阶导数和二阶导数
$f'(x) = 3x^2 - 3$
$f''(x) = 6x$
令二阶导数等于零
$6x = 0$
解得 $x = 0$
检查二阶导数的符号变化
当 $x < 0$ 时,$f''(x) = 6x < 0$,函数是凸的。
当 $x > 0$ 时,$f''(x) = 6x > 0$,函数是凹的。
因此,$x = 0$ 是拐点。
求拐点坐标
$f(0) = 0^3 - 3 \cdot 0 = 0$
拐点坐标为 $(0, 0)$。
通过以上步骤,我们可以求得函数 $f(x) = x^3 - 3x$ 的拐点坐标为 $(0, 0)$。