那些如何画出函数y=2^(5x^2+5x+5)的示意图

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吉禄学阁 2021-06-30 09:13:07
本经验通过函数的定义域、值域、单调性、凸凹性等,介绍函数y=2^(5x^2+5x+5)的图像的主要步骤。

工具/原料

函数的相关知识函数的图像

主要方法与步骤

1/10分步阅读

指数复合函数,可得函数自变量x可以取全体实数,由函数特征知函数的自变量x可以取全体实数,即定义域为:(-∞,+∞)。

[图]2/10

通过一阶导数,求出函数的驻点,判断驻点的符号,进而求出函数的单调区间。

[图]3/10

对于本题,该复合函数可由以下两个函数复合而成:

y=2^u,u=2^(5x^2+5x+5),

其中y=2^u,是指数函数,在定义域上为增函数。

则当u为增函数时,y为增函数,反之亦然。

对于u=5x^2+5x+5为二次函数,单调性与开口和对称轴有关,其中开口向上,对称轴为x=-1/2,则:

(1)当x∈(-∞,-1/2)时,函数为减函数;

(2)当x∈(-1/2,+∞)时,函数为增函数。

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计算函数的二阶导数,再根据二阶导数的符号,判断函数的凸凹性,进而解析函数的凸凹区间。

[图]5/10

dy/dx=2^(5x^2+5x+5)*ln2*(10x+5)

d^2y/dx^2

=ln2*[2^(5x^2+5x+5)(10x+5)^2*ln2+2^(5x^2+5x+5)*10]

=ln2*2^(5x^2+5x+5)[(10x+5)^2*ln2+10]

∵(10x+5)^2>0,∴(10x+5)^2*ln2+10>0,

即d^2y/dx^2>0,则函数的图像为凹函数。

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求出函数在正负无穷大处和不定义点处的极限。

[图]7/10

计算列出函数上部分点,以解析表列表如下:

[图]8/10

函数示意图,综合以上性质,函数的示意图如下:

[图]9/10

函数一阶导数的应用:

举例求点A(0,2^5)处的切线和法线方程。

在点A(0,2^5)处,有:dy/dx=5*2^5*ln2,即为切线的斜率,

则切线方程为:y-2^5=5ln2*2^5*x,

法线的斜率与切线的斜率乘积为-1,即可求出法线方程为:

y-2^5=-x/(5ln2*2^5).

[图]10/10

举例求点B(-1/2, 2^(15/4))处的切线和法线方程。

在点B(-1/2,2^(15/4))处,有:

dy/dx=ln2*0=0,即为切线的斜率,

则切线方程为:y=2^(15/4),

此时法线的斜率不存在,则法线方程为:

x=-1/2.

[图]

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