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《246函数之妙——lnxx(续)》
夫函数lnxx,其魅力无穷,如璀璨之星,照亮数学之苍穹。前文已详述其特性、应用及意义,今当更进一步,深入探索其更为深邃之奥秘。
且说有一智者,名曰文,常游于学林之间,与诸学子共探数学之妙。文善启学子之智,引其深入思考,学子们亦对文敬重有加,常围而请教。
一、函数的高阶导数
1。一阶导数的再审视
回顾f(x)=lnxx的一阶导数f(x)=(1-lnx)x2,其在确定函数单调性方面发挥了关键作用。当0<x<e时,f(x)>0,函数单调递增;当x>e时,f(x)<0,函数单调递减。此乃函数变化之根本规律,然仅止于此,尚不足以尽显其精妙。
学子甲曰:“先生,此一阶导数之变化,吾辈已明了,然其深意何在?”文笑而答曰:“此一阶导数,乃函数变化之关键。如行军之帅,引领函数之增减。当f(x)>0时,函数如勇进之师,气势如虹;当f(x)<0时,函数似退避之卒,渐趋平缓。汝等当细思其变,方能悟函数之真谛。”
2。二阶导数的推导与分析
求f(x)的二阶导数f(x)。对f(x)=(1-lnx)x2求导,根据求导法则可得:
f(x)=[(1-lnx)x2-(1-lnx)(x2)]x?
=(1x*x2-(1-lnx)*2x)x?
=(x-(1-lnx)*2x)x?
=(x-2x+2xlnx)x?
=(2xlnx-x)x?
=(2lnx-1)x3。
分析二阶导数的意义:二阶导数反映了函数的凹凸性。当f(x)>0时,函数图像为凹;当f(x)<0时,函数图像为凸。
令f(x)=(2lnx-1)x3>0,即2lnx-1>0,2lnx>1,lnx>12,解得x>√e。
故当x>√e时,函数f(x)=lnxx为凹函数;当0<x<√e时,函数为凸函数。
学子乙疑惑道:“先生,此凹凸之性,于实际有何用焉?”文曰:“此凹凸之性,用处甚广。如在工程设计中,可依此判断结构之稳定性;在经济领域,可借此分析市场之走势。汝等当结合实际,深思其用。”
3。高阶导数的探索
继续求函数的三阶导数、四阶导数…