Знаходження найбільшого і найменшого значень функції

1. Нехай на відрізку задана неперервна функція , яка за теоремою Вейерштрасса на даному відрізку сягає свого найбільшого і свого найменшого значення. Проте теорема Вейерштрасса не дає способу знаходження тих точок відрізка , в яких функція дорівнює своєму найбільшому (найменшому) значенню. Теорема тільки стверджує, що такі точки існують. Це можуть бути як внутрішні точки відрізка, так і його кінці.

Щоб знайти найбільше (найменше) значення неперервної функції на відрізку , треба знайти максимуми і мінімуми і порівняти їх із значеннями функції, яких вона набуває на кінцях відрізка. Найбільше (найменше) число серед утвореної множини і буде найбільшим (найменшим) значенням функції, заданої на відрізку .

Приклад. Знайти найбільше і найменше значення функції на відрізку .

Р о з в ’я з о к. Знаходимо стаціонарні точки. Для цього обчислимо похідну Прирівнюючи цю похідну до нуля і розв’язуючи рівняння

,

дістаємо стаціонарні точки .

Точок, в яких похідна не існує, немає.

Обчислимо значення функції в точках (ці точки належать відрізку ), а також на кінцях відрізка, тобто в точках . Маємо

Отже, найбільше значення становить , найменше -

Щоб знайти найбільше (найменше) значення функції замкненій області , потрібно знайти значення функції у всіх критичних точках і порівняти їх з найбільшими (найменшими) значеннями функції на границях області: найбільше і найменше із цих значень і буде найбільшим і найменшим значенням функції в даній області.

Приклад. Знайти найбільше і найменше значення функції в трикутнику (рис. 6.14), обмеженому прямими .

Р о з в ’ я з о к.

Знайдемо критичні точки функції:

;

;

Оскільки в даній області , то

У критичній точці функція приймає значення

.

Рис.6.12

Дослідимо поведінку функції на границях області.

На прямих і . На прямій ця функція є функцією однієї змінної , оскільки ;

.

Знайдемо найбільше і найменше значення функції на відрізку :

Критична точка . В цій точці . На кінцях відрізка . Отже, функція досягає найбільшого значення в точці , а найменшого – в точці . Найбільше значення , найменше значення .

Зауваження. До знаходження відповідно найбільшого чи найменшого значення певної функції зводиться цілий ряд практичних задач.