拐点(数学用语)

2023-10-28 27阅读

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拐点

数学用语

拐点,又称反曲点,在数学上指改变曲线向上或向下方向的点,直观地说拐点是使切线穿越曲线的点(即曲线的凹凸分界点)。

在数学领域是指,凸曲线与凹曲线的连接点。一般的,设y=f(x)在区间I上连续,x0是I的内点(除端点外的I内的点)。如果曲线y=f(x)在经过点(x0,f(x0))时,曲线的凹凸性改变了,那么就称点(x0,f(x0))为这曲线的拐点。

中文名 拐点
别名 反曲点
意思 是事物发展过程中运行趋势或运行速率的变化
拼音 guaidian

基本定义

拐点在数学上指改变曲线向上或向下方向的点,直观地说拐点是使切线穿越曲线的点。若该曲线图形的函数在拐点有二次导数,则二次导数必为零或不存在。

在生活中借指事物的发展趋势开始改变的地方(例如:经济运行出现回升拐点)

数学含义

在数学领域是指,凸曲线与凹曲线的连接点。

拐点定义(根据高等数学同济6版上册第151页)

一般的,设y=f(x)在区间I上连续,x0是I的内点(除端点外的I内的点)。如果曲线y=f(x)在经过点(x0,f(x0))时,曲线的凹凸性改变了,那么就称点(x0,f(x0))为这曲线的拐点。

拐点的必要条件:设f(x)在(a,b)内二阶可导,x0∈(a,b),若(x0,f(x0))是曲线y=f(x)的一个拐点,则f‘’(x0)=0。

拐点的充分条件:设f(x)在(a,b)内二阶可导,x0∈(a,b),则f‘’(x0)=0,若在x0两侧附近f‘’(x0)异号,则点(x0,f(x0))为曲线的拐点。否则(即f‘’(x0)保持同号,(x0,f(x0))不是拐点。

拐点

当函数图像上的某点使函数的二阶导数为零,且三阶导数不为零时,这点即为函数的拐点。

若函数y=f(x)在c点可导,且在点c一侧是凸,另一侧是凹,则称c是函数y=f(x)的拐点。另外,如果c是拐点,必然有f''(c)=0或者f''(c)不存在;反之则不成立;比如,f(x)=x^4,有f''(0)=0,但是0两侧全是凸,所以0不是函数f(x)=x^4的拐点。

拐点的求法

(摘录自高等数学同济5版上册第149页)

可以按下列步骤来判断区间I上的连续曲线y=f(x)的拐点:

⑴求f''(x);

⑵令f''(x)=0,解出此方程在区间I内的实根,并求出在区间I内f''(x)不存在的点;

⑶对于⑵中求出的每一个实根或二阶导数不存在的点x0,检查f''(x)在x0左右两侧邻近的符号,那么当两侧的符号相反时,点(x0,f(x0))是拐点,当两侧的符号相同时,点(x0,f(x0))不是拐点。

例如,y=x^3,y'=3x^2,y''=6x,解出x=0时,y'=0,y''=0:y在(负无穷大,0)上为增函数,y''<0,函数曲线为凸函数;y在(0,正无穷大)上为增函数,函数y''>0,函数曲线为凹函数。但y全区间函数为增函数,拐点在这里说明的只是函数曲线凹凸分界点。

参考资料

1.曲线拐点·中国知网

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