已知函数,试求其单调区间、极值点及图形的凹凸性、拐点和渐近线,并画出函数的图形。
答案
递减区间为和,递增区间为。极小值点为,无极大值点。在上向下弯曲(凸),在和上向上弯曲(凹)。;垂直渐近线为,水平渐近线为。图形分为与两支:左支由下方趋近,经后上升并趋于;右支从正无穷递减并由上方趋于。
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定义域为 ,且
由其符号可知函数在 与 上递减,在 上递增。
在 两侧, 由负变正,因此 是极小值点;定义域内没有导数由正变负的点,故无极大值点。
二阶导数为
分母在定义域内恒正,故 时 ,图形向下弯曲(凸); 时 ,但须在 处分段,所以图形在 与 上向上弯曲(凹)。
在 处二阶导数变号,且函数连续。代入得 ,故拐点为 。
当 或 时,,故 是垂直渐近线。
当 时,,故 是水平渐近线。
左支在 时从 下方趋近,先递减,经过拐点 后到达极小值点 ,再递增;它在 处与水平渐近线 相交,并在 时趋于 。
右支在 时趋于 ,随后始终递减,并在 时从上方趋近 。据此连接各特征即可得到图形。