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由导数求驻点

导数求得没错,却因为题目要的是一个点而你只给了一个数,白白丢分。

本页内容
  1. 什么样的点是驻点?
  2. 怎样一步步找出驻点
  3. 例题
  4. 要留意的错误
  5. 自我检测
  6. 接下来学什么

求驻点的方法是:求导,令 dy/dx = 0,解出 x,再把每个 x 代入原方程求 y。答案是一对坐标,而不只是 x 的值。

这项技能是驻点与最优化的起点,之后每一课都会用到。它依赖求导技巧中的法则。

什么样的点是驻点?

导数 dy/dx 衡量曲线的梯度。梯度为零时,切线是水平的,曲线在那一瞬间既不上升也不下降。

想象山顶或谷底,那一刻你走在平地上。最优化题最终要的就是那里的高度。

怎样一步步找出驻点

  1. 对 x 求导,如有负指数或分数指数,先写成指数形式。
  2. 令 dy/dx = 0 并因式分解或求解。三次函数的导数是二次式,通常可以因式分解。
  3. 解出所有 x。二次导数可能给出两个值。
  4. 把每个 x 代入 y,也就是原方程。
  5. 把每个答案写成点,例如 (1, 6)。

例题

求 y = x³ − 6x² + 9x + 2 的驻点。

**第 1 步,求导:**dy/dx = 3x² − 12x + 9。

**第 2 步,令其为零:**3x² − 12x + 9 = 0。两边除以 3,得 x² − 4x + 3 = 0。

第 3 步,求解:(x − 1)(x − 3) = 0,所以 x = 1 或 x = 3。

第 4 步,代入 y:

x = 1 时:y = 1 − 6 + 9 + 2 = 6。

x = 3 时:y = 27 − 54 + 27 + 2 = 2。

**第 5 步,答案:**驻点是 (1, 6) 和 (3, 2)。

快速检查:x³ 项为正的三次函数先上升、再下降、再上升,所以第一个点 (1, 6) 是局部高点,第二个点 (3, 2) 是局部低点,6 > 2 正好吻合。

要留意的错误

常见的失误是把 x 值代入 dy/dx,或一开始就令 y = 0。

**错误做法:**x = 1 时 3(1) − 12 + 9 = 0,所以点是 (1, 0)。

学生重新用了导数,而导数按构造本来就是零,却把它当成 y 坐标。

纠正的办法是记住每个方程衡量什么:导数给出梯度,原方程给出高度。解出 dy/dx = 0 之后,每个 x 都要代回 y。

自我检测

不用计算器做下面的题,再打开答案。

1. 求 y = x² − 8x + 3 的驻点。

显示答案

dy/dx = 2x − 8 = 0,所以 x = 4。于是 y = 16 − 32 + 3 = −13。

(4, −13)

2. 求 y = 2x³ − 3x² − 12x 的驻点。

显示答案

dy/dx = 6x² − 6x − 12 = 6(x² − x − 2) = 6(x − 2)(x + 1),所以 x = 2 或 x = −1。

x = 2 时:y = 16 − 12 − 24 = −20。x = −1 时:y = −2 − 3 + 12 = 7。

(2, −20) 和 (−1, 7)

3. 求 y = x + 4/x(x ≠ 0)的驻点。

显示答案

写成 y = x + 4x⁻¹,则 dy/dx = 1 − 4x⁻² = 1 − 4/x²。令其为零得 x² = 4,所以 x = 2 或 x = −2。

x = 2 时:y = 2 + 2 = 4。x = −2 时:y = −2 − 2 = −4。

(2, 4) 和 (−2, −4)

接下来学什么

找到点只完成了一半。下一步用合适的方法判断驻点类型,确定每个点是最大值、最小值还是都不是。免计算器演算训练器有助于保持代入运算的准确。

有些学生每一步都看得懂,但导数不是整齐的二次式时就卡住了。一对一线上附加数学补习的老师可以看出你究竟在哪一步犹豫。

常见问题

什么是驻点?

驻点是曲线上梯度为零的点,即 dy/dx = 0,此处的切线是水平的。它可能是最大值、最小值或驻拐点,要再多一步才能判断是哪一种。

为什么要代入 y,而不是 dy/dx?

导数只告诉你梯度在哪里为零。曲线在该处的高度来自原方程,所以每个 x 值要代回 y。再代入 dy/dx 只会得到零。

曲线可以没有驻点吗?

可以。如果 dy/dx = 0 没有实数解,梯度就永远不为零。例如 y = x³ + 3x 的 dy/dx = 3x² + 3 恒为正,所以曲线从不转折,也不会变平。

更新于:

下一步

如果你能正确解出 dy/dx = 0,却总漏掉 y 坐标或最后的写法,一对一的老师可以看你的书写格式,逐行纠正这个习惯。

一小时付费试听课,按所安排老师确认的收费,RM80 起。

补习由家长或监护人安排。用 WhatsApp 把这页发给他们,他们就可以替你咨询。

家长:在这里咨询

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