一、凹凸性
(一) 定义:
y=f(x),(x∈D)y=f(x),(x\in D)y=f(x),(x∈D)
1.if ∀x1,x2∈D且x1≠x2.有f(x1+x22)<f(x1)+f(x2)2则称y=f(x)在D内为凹函数if\ \forall x_1,x_2 \in D且x_1 \neq x_2.有f(\frac{x_1+x_2}{2})<\frac{f(x_1)+f(x_2)}{2}则称y=f(x)在D内为凹函数if ∀x1,x2∈D且x1̸=x2.有f(2x1+x2)<2f(x1)+f(x2)则称y=f(x)在D内为凹函数
2.if ∀x1,x2∈D且x1≠x2.有f(x1+x22)>f(x1)+f(x2)2则称y=f(x)在D内为凸函数if\ \forall x_1,x_2 \in D且x_1 \neq x_2.有f(\frac{x_1+x_2}{2})>\frac{f(x_1)+f(x_2)}{2}则称y=f(x)在D内为凸函数if ∀x1,x2∈D且x1̸=x2.有f(2x1+x2)>2f(x1)+f(x2)则称y=f(x)在D内为凸函数
(二)判别法
y=f(x)(x∈D)y=f(x)(x\in D)y=f(x)(x∈D)
1.if∀x∈I,f′′>0则y=f(x)在I内是凹的if \forall x\in I,f''>0则y=f(x)在I内是凹的if∀x∈I,f′′>0则y=f(x)在I内是凹的
2.if∀x∈I,f′′<0则y=f(x)在I内是凸的if \forall x\in I,f''<0则y=f(x)在I内是凸的if∀x∈I,f′′<0则y=f(x)在I内是凸的
如:y=x3y=x^3y=x3
令y′′=6x=0⇒x=0y''=6x=0\Rightarrow x=0y′′=6x=0⇒x=0
当x∈(−∞,0)时y′′<0.∴y=x3在(−∞,0)内是凸的x\in (-\infty,0)时y''<0.\therefore y=x^3在(-\infty,0)内是凸的x∈(−∞,0)时y′′<0.∴y=x3在(−∞,0)内是凸的
当x∈(0,+∞)时y′′>0.∴y=x3在(0,+∞)内是凹的x\in (0,+\infty)时y''>0.\therefore y=x^3在(0,+\infty)内是凹的x∈(0,+∞)时y′′>0.∴y=x3在(0,+∞)内是凹的
二、渐近线
1.水平渐近线
iflimx→∞f(x)=A,y=A为y=f(x)的水平渐近线if \underset{x\to \infty}{\lim}f(x)=A,y=A为y=f(x)的水平渐近线ifx→∞limf(x)=A,y=A为y=f(x)的水平渐近线
2.铅直渐近线
if{f(a−0)=∞f(a+0)=∞limx→af(x)=∞if \begin{cases}
f(a-0)=\infty \\ f(a+0)=\infty \\ \underset{x\to a}{\lim}f(x)=\infty
\end{cases}if⎩⎪⎨⎪⎧f(a−0)=∞f(a+0)=∞x→alimf(x)=∞
称x=a为y=f(x)的铅直渐近线
3.斜渐近线
if{limx→∞f(x)x=a(a≠0/∞)limx→∞[f(x)−ax]=bif \begin{cases} \underset{x\to \infty}{\lim}\frac{f(x)}{x}=a(a\neq 0/\infty) \\ \underset{x\to \infty}{\lim}[f(x)-ax]=b \end{cases}if⎩⎨⎧x→∞limxf(x)=a(a̸=0/∞)x→∞lim[f(x)−ax]=b
称y=ax+b为斜渐近线y=ax+b为斜渐近线y=ax+b为斜渐近线
三、弧微分、曲率、曲率半径
基本公式:
弧微分基本公式:
(ds)2=(dx)2+(dy)2(ds)^2=(dx)^2+(dy)^2(ds)2=(dx)2+(dy)2
其中:
- 设L:y=f(x),则ds=1+f′2(x)dxL:y=f(x),则ds=\sqrt{1+f'^2(x)}dxL:y=f(x),则ds=1+f′2(x)dx
- 设L:{x=φ(t)y=ψ(t),则ds=φ′2(t)+ψ′2(t)dxL:\begin{cases}x=\varphi(t)\\y=\psi(t) \end{cases},则ds=\sqrt{\varphi '^2(t)+\psi '^2(t)}dxL:{x=φ(t)y=ψ(t),则ds=φ′2(t)+ψ′2(t)dx
- 设L:r=r(θ),则ds=r2(θ)+r′2(θ)dxL:r=r(\theta),则ds=\sqrt{r^2(\theta)+r'^2(\theta)}dxL:r=r(θ),则ds=r2(θ)+r′2(θ)dx
曲率计算公式:
k=∣y′′∣(1+y′2)32\LARGE k=\frac{|y''|}{(1+y'^2)^{\frac{3}{2}}}k=(1+y′2)23∣y′′∣
曲率半径计算公式:
R=1kR=\frac{1}{k}R=k1