测试f的凹度?

测试f的凹度?
Anonim

回答:

#F# 是凸的 #RR#

说明:

我认为解决了它。

#F# 是2倍可微分的 #RR# 所以 #F##F'# 是连续的 #RR#

我们有 #(F '(X))^ 3 + 3F'(X)= E ^ X + cosx + X ^ 3 + 2X + 7#

区分我们得到的两个部分

#3 *(F '(X))^ 2F' '(X)+ 3F''(X)= E ^ X-sinx的+ 3×^ 2 + 2# #<=>#

#3F ''(X)((F'(X))^ 2 + 1)= E ^ X-sinx的+ 3×^ 2 + 2#

  • #F'(x)的^ 2> = 0# 所以 #F'(X)^ 2 + 1> 0#

#<=># #F ''(X)=(E ^ X-sinx的+ 3×^ 2 + 2)/(3((F'(X))^ 2 + 1)> 0)#

我们需要分子的符号,所以我们考虑一个新的函数

#G(X)= E ^ X-sinx的+ 3×^ 2 + 2# , #X##在##RR#

#G'(X)= E ^ X-cosx + 6X#

我们注意到了 #G'(0)= E ^ 0-COS0 + 6 * 0 = 1-1 + 0 = 0#

对于 #X =π# #=># #G'(π)= E ^π-cosπ+6π= E ^π+ 1 +6π> 0#

对于 #X =-π# #G'( - π)= E ^( - π)-cos(-π)-6π= 1 / E ^π+cosπ-6π= 1 / E ^π-1-6π<0#

我们终于得到了这张显示单调的表 #G#

应该 #I_1 =( - OO,0##I_2 = 0,+ )#

#G(I_1)=克(( - OO,0)= G(0),lim_(xrarr- )G(X))= 3,+ )#

#G(I_2)= G(0,+ ))= G(0),lim_(xrarr + )G(X))= 3,+ )#

因为

  • #lim_(xrarr- )G(X)= lim_(xrarr- )(E ^ X-sinx的+ 3×^ 2 + 2)#

#| sinx的| <= 1# #<=># #-1 <= - sinx的<= 1# #<=>#

#E 1 X + 3×^ 2 + 2-1 <= E ^ X + 3×^ 2 + 2-sinx的<= E ^ X + 3×^ 2 + 2 + 1# #<=>#

#e ^ x + 3x ^ 2 + 1 <= e ^ x-sinx + 3x ^ 2 + 2 <= e ^ x + 3x ^ 2 + 3 <=>#

#E 1 X + 3×^ 2 + 1 <= G(X)<= E ^ X + 3×^ 2 + 3#

  • 使用挤压/夹层定理我们有

#lim_(xrarr- )(E ^ X + 3×^ 2 + 1)= + 600 = lim_(xrarr- )(E ^ X + 3×^ 2 + 3×)#

因此, #lim_(xrarr- )G(X)= + OO#

  • #lim_(xrarr + )G(X)= lim_(xrarr + )(E ^ X-sinx的+ 3×^ 2 + 2)#

通过相同的过程,我们最终会

#E 1 X + 3×^ 2 + 1 <= G(X)<= E ^ X + 3×^ 2 + 3#

然而, #lim_(xrarr + )(E ^ X + 3×^ 2 + 1)= + 600 = E 1 X + 3×^ 2 + 3#

因此, #lim_(xrarr + )G(X)= + OO#

范围 #G# 将会:

#R_g =克(D_G)= G(I_1)UUG(I_2)= 3,+ )#

  • #0!inR_g = 3,+ )# 所以 #G# 没有根源 #RR#

    #G# 是连续的 #RR# 并没有解决方案。因此, #G# 登录 #RR#

这意味着

#{(g(x)> 0“,”x RR),(g(x)<0“,”x RR):}#

从而, #G(π)= E ^π-sinπ+3π^ 2 + 2 = E ^π+3π^ 2 + 2> 0#

结果是 #G(X)> 0#, #X##在##RR#

#F ''(X)> 0#, #X##在##RR#

#-># #F# 是凸的 #RR#

回答:

见下文。

说明:

特定 #y = f(x)# 曲线曲率半径由下式给出

#rho =(1+(f')^ 2)^(3/2)/(f'')# 如此给定

#(f')^ 3 + 3f'= e ^ x + cosx + x ^ 3 + 2 x + 7# 我们有

#3(f')^ 2f''+ 3f''= e ^ x + 3x ^ 3-sinx + 2# 要么

#f''(1+(f')^ 2)= 1/3(e ^ x + 3x ^ 3-sinx + 2)# 要么

#1 /(F ''(1+(F')^ 2))= 3 /(E ^ X + 3×^ 3-sinx的+ 2)# 要么

#rho =(1+(f')^ 2)^(3/2)/(f'')=(3(1+(f')^ 2)^(5/2))/(e ^ x + 3×^ 3-sinx的+ 2)#

现在分析 #g(x)= e ^ x + 3x ^ 3-sinx + 2# 我们有

#min g(x)= 0# 对于 RR中的#x# 所以 #g(x)ge 0# 然后是曲率

#rho =(3(1+(f')^ 2)^(5/2))/(e ^ x + 3x ^ 3-sinx + 2)# 不改变符号所以我们得出结论 #F(x)的# 题词是凸的 #RR#