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    2020高考100問之002:駐點、極值點和拐點有啥區別?

     昵稱47813312 2020-05-15
    在1月28日,中國工程院院士聞玉梅接受采訪時認為,疑似感染數下降、發病數下降是拐點出現的標志,2月6日王辰院士也表示了相同的觀點,這個拐點和數學上的拐點是吻合的(后面會介紹為啥吻合)。




    所以在2月16日,中南醫院院長王行環根據上面的標準,覺得拐點已經到來。
    但是在2月21日,中共中央政治局會議表示,拐點尚未到來,既然中央發話了,那我們必須保持警惕,不能有絲毫松懈。
    然后在26號,復旦大學專家盧洪洲表示,從臨床的角度,不講拐點,只講疫情結束。
    所以這個疫情的拐點我們也不糾結了,其實我有個判斷拐點的精準辦法,就是哪天教育局通知我們去上班,通知你們去上學,那就表示拐點到了,疫情已經妥妥的控制住了。
    現在我們回到數學上,到底什么叫拐點,為了方便,我們下面介紹的函數都是在一個開區間的上的可導函數,有的函數比如y=|x|在x=0處不可導,但是取極小值;y=x^(1/3)在x=0處不可導,但是原點是它的拐點,這些我們都先不考慮。
    拐點其實大家在初中就接觸過,比如數學五大奇人之一的小明,早上上學的時候發現快遲到了,開始加速跑,跑累了又降速,他從最高速度開始降速的時候就是拐點,和上面的院士所介紹的疑似感染數下降、發病數下降是一個道理,如下圖:

    直觀感知,拐點就是函數的凸凹分界點,具體什么叫凸函數什么叫凹函數,大家也不用去管,大學會詳細介紹,但是我們可以很形象的看到,函數在拐點兩側附近的切線斜率(導數)一個逐漸變大,一個逐漸變小,所以拐點處的橫坐標是函數的導函數的極值點,是函數的二階導數的變號零點。
    那么我們學過的基本初等函數哪些有拐點呢?我們從頭捋一捋,一次函數、二次函數、反比例函數、指數函數、對數函數都沒有拐點,冪函數中很多有拐點,最經典的就是y=x^3,原點是其拐點,拓展到一般的三次函數,其導函數都有極值點,所以三次函數都有拐點,其實該拐點是其對稱中心,在2018高考數學100彈之第26彈:三次函數的圖象與性質中作過介紹,在此就不贅述了。
    我們可以發現函數在其拐點處的切線在拐點的附近是穿過該函數的,比如下面這道題:

           這道題的正常解答如下:

           但是如果這是一道小題,大家得瞬間知道x=1是f(x)導函數的對稱軸。

    基本初等函數中,三角函數具有無數個拐點,y=sinx與x軸的交點都是它的拐點,y=cosx和y=tanx也一樣。
    我們知道函數f(x)的的極值點是其導函數f'(x)的變號零點,而其拐點的橫坐標是其導函數的極值點,所以如果f'(x)在其零點處取到極值,那么該零點一定不是其變號零點,所以我們知道函數f(x)在其拐點處不可能取極值。
    還是以y=x^3為例,其在x=0時一階導數為零,但不是一階導數的變號零點,二階導數為0,且是二階導數的變號零點,所以原點是y=x^3的拐點,0不是其極值點。
    那么什么叫駐點呢?這個很簡單很形象,駐就是歇一會,比如我們去爬下面的山,大家會在哪個地方駐一會呢?你想駐的地方就是駐點。

    其實駐點就是函數f(x)的一階導數的零點,如果是變號零點,那么駐點就是原函數的極值點,如果不是變號零點,那么駐點就是原函數的一個拐點的橫坐標(常函數除外)。但是一定要注意,拐點的橫坐標不一定是駐點。
    綜上:
    一個可導函數(常函數除外),駐點分兩種情況,第一種就是極值點,第二種是拐點的橫坐標。
    拐點橫坐標是原函數的二階導數的變號零點,是一階導數的極值點,不一定是原函數的駐點,一定不是原函數的極值點,原函數在拐點處的凸凹發生變化,拐點處的切線在拐點附近穿過原函數的圖象。

    預告:函數的凸凹和拐點聯系很密切,和函數的切線聯系更密切,那么一個函數的某點處切線與該函數的公共點只有一個嗎?,該切線繞該點旋轉,與該函數的交點怎么變化呢?

    明日的題目:2020高考100問之003:函數上某點處的切線與該函數的公共點只有一個嗎?

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