某点导数大于零,含此点开区间内却非单调增函数

本文探讨了一个可导但导函数不连续的例子:$f(x)=\epsilonx+x^{2}

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我们曾在帖子讨论过,一个连续函数可导但是导函数不连续的一个例子:

http://www.cnblogs.com/zhangwenbiao/p/5426699.html

此函数为$g(x)=x^{2}\sin \left(\frac{1}{x}\right)$,补充定义$g(0)=0$. 可计算得$g'(0)=0$

我们定义函数

$$f(x)=\epsilon x+x^{2}\sin \left(\frac{1}{x}\right)$$

补充定义$f(0)=0$.则

$$f'(0)=\epsilon$$

取$1>\epsilon>0$, 当$x\neq 0$时,

$$f'(x)=\epsilon+2x\sin \left(\frac{1}{x}\right)-\cos \left(\frac{1}{x}\right)$$

取$x_{k}=\frac{1}{k\pi}$,

$$f'(x_{k})=\epsilon-(-1)^{k}, k=1,2,3,\cdots$$

因此, 包含零的区间导数符号无法取得一致,非单调函数。

问题:此函数极值点如何?

 

转载于:https://www.cnblogs.com/zhangwenbiao/p/5631731.html

### 使用 MATLAB 计算和绘制函数的单调区间 为了确定并可视化给定函数的单调增加或减少区间,在 MATLAB 中通常采用导数分析法。具体来说,通过求取目标函数的一阶导数来判断其正负变化情况。 对于一元连续可微分函数 \(f(x)\),如果在其定义域内的某个子区间上满足: - 当 \(\frac{df}{dx} > 0\) 时,则该区间的函数呈现单调递增趋势; - 反之当 \(\frac{df}{dx}<0\) 则表示此部分为单调递减特性; 因此可以通过如下方式实现上述需求[^1]: #### 定义待研究的目标函数及其导数表达式 ```matlab syms x; % 假设要分析的是 sin(x)+cos(2*x) 这样的复合三角函数作为例子 fun = @(x)sin(x)+cos(2*x); diff_fun = matlabFunction(diff(fun(x), 'x')); ``` #### 找到所有可能改变符号的位置即驻 ```matlab critical_points = solve(diff(fun(x),'x')==0,'MaxDegree',3); % 寻找临界 real_critical_points = double(critical_points(imag(critical_points)==0)); % 筛选出实根 sorted_real_cps = sort(real_critical_points); % 对找到的实际按升序排列 disp('Critical Points:'); disp(sorted_real_cps); ``` #### 绘制原函数图像以及标记出各个单调性转换位置 ```matlab figure(); ezplot(fun,[min(sorted_real_cps)-pi,max(sorted_real_cps)+pi]); hold on; for i=1:length(sorted_real_cps) plot([sorted_real_cps(i)], fun(sorted_real_cps(i)), '*r'); end title(['Plot of ',char(fun)]); xlabel('X Axis'); ylabel('Y=f(X)'); legend({'Original Function','Turning Points'},'Location','BestOutside'); grid minor; hold off; ``` #### 分析各段之间的单调性质 遍历相邻两个关键之间形成的开区间,并测试这些小区间内部任意一导数值的符号即可得知对应区间单调特征。 ```matlab intervals_signs=[]; for k=1:(length(sorted_real_cps)-1) test_point=(sorted_real_cps(k)+sorted_real_cps(k+1))/2; intervals_signs=[intervals_signs sign(diff_fun(test_point))]; end if length(intervals_signs)>0 && (isempty(find(isnan(intervals_signs))) || all(~isnan(intervals_signs))) disp('Intervals Sign Analysis Result:'); disp(arrayfun(@(n)sprintf('%+.0f', n), intervals_signs, 'UniformOutput', false)); else warning('Failed to perform interval signs analysis.'); end ``` 以上过程能够帮助理解指定范围内函数的变化规律,并直观展示出来。值得注意的是实际应用过程中还需要考虑边界条件以及其他特殊情况处理等问题。
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