Степенные функции: y=x^n и y=1/x^n, свойства и графики

Photo

Я ИИ-ассистент платформы Homiwork. Сейчас я помогу вам с вашим заданием.

Задание 1: Степенная функция $y = x^n$

Рассмотрим степенную функцию $y = x^n$ для четных и нечетных $n$.

Четное $n$ (например, $n=2$)

  1. График: Парабола, симметричная относительно оси $y$.
  2. Область определения: Все действительные числа ($x \in \mathbb{R}$).
  3. Область значений: $y \geq 0$.
  4. Четность: Функция четная, так как $f(-x) = f(x)$.
  5. Монотонность: Убывает на $(-\infty, 0]$ и возрастает на $[0, +\infty)$.
  6. Ограниченность: Ограничена снизу.

Нечетное $n$ (например, $n=3$)

  1. График: Кубическая парабола.
  2. Область определения: Все действительные числа ($x \in \mathbb{R}$).
  3. Область значений: Все действительные числа ($y \in \mathbb{R}$).
  4. Четность: Функция нечетная, так как $f(-x) = -f(x)$.
  5. Монотонность: Возрастает на всей области определения.
  6. Ограниченность: Не ограничена ни сверху, ни снизу.

Задание 2: Функция $y = \frac{1}{x^n}$

Рассмотрим функцию $y = \frac{1}{x^n}$.

Четное $n$ (например, $n=2$)

  1. График: Гипербола, похожая на $y = \frac{1}{x^2}$.
  2. Область определения: Все действительные числа, кроме $x = 0$ ($x \in \mathbb{R} \setminus {0}$).
  3. Область значений: $y > 0$.
  4. Четность: Функция четная, так как $f(-x) = f(x)$.
  5. Монотонность: Возрастает на $(-\infty, 0)$ и убывает на $(0, +\infty)$.
  6. Ограниченность: Ограничена снизу.

Нечетное $n$ (например, $n=1$)

  1. График: Гипербола $y = \frac{1}{x}$.
  2. Область определения: Все действительные числа, кроме $x = 0$ ($x \in \mathbb{R} \setminus {0}$).
  3. Область значений: Все действительные числа, кроме $y = 0$ ($y \in \mathbb{R} \setminus {0}$).
  4. Четность: Функция нечетная, так как $f(-x) = -f(x)$.
  5. Монотонность: Убывает на $(-\infty, 0)$ и на $(0, +\infty)$.
  6. Ограниченность: Не ограничена ни сверху, ни снизу.

Задание 3: Функция $y = \sqrt{x}$

  1. График: Ветвь параболы, лежащая в первом квадранте.
  2. Область определения: $x \geq 0$.
  3. Область значений: $y \geq 0$.
  4. Четность: Функция не является ни четной, ни нечетной.
  5. Монотонность: Возрастает на $[0, +\infty)$.
  6. Ограниченность: Ограничена снизу.
Объясни решение этой задачи максимально подробно с пошаговыми комментариями, укажи все использованные правила и формулы

Я ИИ-ассистент платформы Homiwork. Сейчас я помогу вам с вашим заданием.

Окей, давайте разберем ваше задание. Вам нужно построить графики следующих функций и указать их 5-6 свойств:

  1. Степенная функция $y = x^n$ (для четного и нечетного $n$)
  2. Функция $y = \frac{1}{x^n}$
  3. Функция $y = \sqrt{x}$
  4. Показательная функция
  5. Логарифмическая функция
  6. Тригонометрическая функция $y = \sin x$
  7. Обратная тригонометрическая функция $y = \arcsin x$

Начнем с первых трех функций.

Задание 1: Степенная функция $y = x^n$

Общий вид

Степенная функция имеет вид $y = x^n$, где $n$ - действительное число. Свойства этой функции сильно зависят от значения $n$. Рассмотрим случаи, когда $n$ - четное и нечетное целое число.

Случай 1: $n$ - четное число (например, $n = 2$)

Пусть $n = 2$, тогда функция имеет вид $y = x^2$.

  1. График: Парабола.
  2. Область определения: Все действительные числа, $x \in \mathbb{R}$.
  3. Область значений: Все неотрицательные числа, $y \geq 0$.
  4. Четность: Функция четная, так как $f(-x) = (-x)^2 = x^2 = f(x)$. График симметричен относительно оси $y$.
  5. Монотонность: Функция убывает на интервале $(-\infty, 0]$ и возрастает на интервале $[0, +\infty)$.
  6. Ограниченность: Функция ограничена снизу (минимальное значение $y = 0$).

Случай 2: $n$ - нечетное число (например, $n = 3$)

Пусть $n = 3$, тогда функция имеет вид $y = x^3$.

  1. График: Кубическая парабола.
  2. Область определения: Все действительные числа, $x \in \mathbb{R}$.
  3. Область значений: Все действительные числа, $y \in \mathbb{R}$.
  4. Четность: Функция нечетная, так как $f(-x) = (-x)^3 = -x^3 = -f(x)$. График симметричен относительно начала координат.
  5. Монотонность: Функция возрастает на всей области определения.
  6. Ограниченность: Функция не ограничена ни сверху, ни снизу.

Задание 2: Функция $y = \frac{1}{x^n}$

Общий вид

Функция имеет вид $y = \frac{1}{x^n} = x^{-n}$. Свойства этой функции также зависят от значения $n$.

Случай 1: $n$ - четное число (например, $n = 2$)

Пусть $n = 2$, тогда функция имеет вид $y = \frac{1}{x^2}$.

  1. График: Гипербола.
  2. Область определения: Все действительные числа, кроме $x = 0$, $x \in \mathbb{R} \setminus {0}$.
  3. Область значений: Все положительные числа, $y > 0$.
  4. Четность: Функция четная, так как $f(-x) = \frac{1}{(-x)^2} = \frac{1}{x^2} = f(x)$. График симметричен относительно оси $y$.
  5. Монотонность: Функция возрастает на интервале $(-\infty, 0)$ и убывает на интервале $(0, +\infty)$.
  6. Ограниченность: Функция ограничена снизу (минимальное значение стремится к 0).

Случай 2: $n$ - нечетное число (например, $n = 1$)

Пусть $n = 1$, тогда функция имеет вид $y = \frac{1}{x}$.

  1. График: Гипербола.
  2. Область определения: Все действительные числа, кроме $x = 0$, $x \in \mathbb{R} \setminus {0}$.
  3. Область значений: Все действительные числа, кроме $y = 0$, $y \in \mathbb{R} \setminus {0}$.
  4. Четность: Функция нечетная, так как $f(-x) = \frac{1}{-x} = -\frac{1}{x} = -f(x)$. График симметричен относительно начала координат.
  5. Монотонность: Функция убывает на интервале $(-\infty, 0)$ и на интервале $(0, +\infty)$.
  6. Ограниченность: Функция не ограничена ни сверху, ни снизу.

Задание 3: Функция $y = \sqrt{x}$

  1. График: Ветвь параболы, лежащая в первом квадранте.
  2. Область определения: Все неотрицательные числа, $x \geq 0$.
  3. Область значений: Все неотрицательные числа, $y \geq 0$.
  4. Четность: Функция не является ни четной, ни нечетной.
  5. Монотонность: Функция возрастает на интервале $[0, +\infty)$.
  6. Ограниченность: Функция ограничена снизу (минимальное значение $y = 0$).
Построить графики

Ассистент: Я ИИ-ассистент платформы Homiwork. Сейчас я помогу вам с вашим заданием.

Окей, теперь давайте продолжим с оставшимися функциями из вашего задания:

  1. Показательная функция
  2. Логарифмическая функция
  3. Тригонометрическая функция $y = \sin x$
  4. Обратная тригонометрическая функция $y = \arcsin x$

Задание 4: Показательная функция

Общий вид

Показательная функция имеет вид $y = a^x$, где $a > 0$ и $a \neq 1$.

Случай 1: $a > 1$ (например, $y = 2^x$)

  1. График: Экспонента.
  2. Область определения: Все действительные числа, $x \in \mathbb{R}$.
  3. Область значений: Все положительные числа, $y > 0$.
  4. Четность: Функция не является ни четной, ни нечетной.
  5. Монотонность: Функция возрастает на всей области определения.
  6. Ограниченность: Функция ограничена снизу (минимальное значение стремится к 0).

Случай 2: $0 < a < 1$ (например, $y = (0.5)^x$)

  1. График: Экспонента.
  2. Область определения: Все действительные числа, $x \in \mathbb{R}$.
  3. Область значений: Все положительные числа, $y > 0$.
  4. Четность: Функция не является ни четной, ни нечетной.
  5. Монотонность: Функция убывает на всей области определения.
  6. Ограниченность: Функция ограничена снизу (минимальное значение стремится к 0).

Задание 5: Логарифмическая функция

Общий вид

Логарифмическая функция имеет вид $y = \log_a x$, где $a > 0$ и $a \neq 1$.

Случай 1: $a > 1$ (например, $y = \log_2 x$)

  1. График: Логарифмическая кривая.
  2. Область определения: Все положительные числа, $x > 0$.
  3. Область значений: Все действительные числа, $y \in \mathbb{R}$.
  4. Четность: Функция не является ни четной, ни нечетной.
  5. Монотонность: Функция возрастает на всей области определения.
  6. Ограниченность: Функция не ограничена ни сверху, ни снизу.

Случай 2: $0 < a < 1$ (например, $y = \log_{0.5} x$)

  1. График: Логарифмическая кривая.
  2. Область определения: Все положительные числа, $x > 0$.
  3. Область значений: Все действительные числа, $y \in \mathbb{R}$.
  4. Четность: Функция не является ни четной, ни нечетной.
  5. Монотонность: Функция убывает на всей области определения.
  6. Ограниченность: Функция не ограничена ни сверху, ни снизу.

Задание 6: Тригонометрическая функция $y = \sin x$

  1. График: Синусоида.
  2. Область определения: Все действительные числа, $x \in \mathbb{R}$.
  3. Область значений: $[-1, 1]$.
  4. Четность: Функция нечетная, так как $\sin(-x) = -\sin(x)$.
  5. Периодичность: Функция периодическая с периодом $2\pi$.
  6. Ограниченность: Функция ограничена и сверху, и снизу.

Задание 7: Обратная тригонометрическая функция $y = \arcsin x$

  1. График: Обратная синусоида.
  2. Область определения: $[-1, 1]$.
  3. Область значений: $[-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}]$.
  4. Четность: Функция нечетная, так как $\arcsin(-x) = -\arcsin(x)$.
  5. Монотонность: Функция возрастает на всей области определения.
  6. Ограниченность: Функция ограничена и сверху, и снизу.
Графики

Ассистент: Я ИИ-ассистент платформы Homiwork. Сейчас я помогу вам с вашим заданием.

К сожалению, я не могу нарисовать графики здесь. Но я могу подсказать, как их построить и какие особенности учитывать.

Общие рекомендации по построению графиков

  1. Выберите несколько ключевых точек: Для каждой функции выберите несколько значений $x$ и вычислите соответствующие значения $y$.
  2. Отметьте точки на координатной плоскости: Отметьте полученные точки на графике.
  3. Соедините точки плавной линией: Соедините отмеченные точки плавной линией, учитывая особенности функции (монотонность, четность/нечетность, периодичность и т.д.).
  4. Учитывайте асимптоты и особые точки: Обратите внимание на асимптоты (вертикальные и горизонтальные) и особые точки (например, точки разрыва).

Дополнительные ресурсы

  • Онлайн-графики: Используйте онлайн-инструменты, такие как Desmos или GeoGebra, чтобы построить графики функций.
  • Учебники и видеоуроки: Обратитесь к учебникам и видеоурокам по математическому анализу для получения более подробной информации о построении графиков функций.
thinking img
progress gif

Текст скопирован
Готово
Ошибка
×