Рассмотрим функцию ( f(x) = x^2 - 9 ).
- Нахождение промежутков, где функция положительна и отрицательна:
Сначала найдем нули функции, решив уравнение:
[
x^2 - 9 = 0
]
[
x^2 = 9
]
[
x = 3 \quad \text{и} \quad x = -3
]
Теперь мы знаем, что функции ( f(x) ) равно нулю в точках ( x = -3 ) и ( x = 3 ). Теперь нужно определить знак функции на интервалах ( (-\infty, -3) ), ( (-3, 3) ) и ( (3, +\infty) ).
- Для ( x < -3 ), например, подставим ( x = -4 ):
[
f(-4) = (-4)^2 - 9 = 16 - 9 = 7 > 0
]
- Для ( -3 < x < 3 ), например, подставим ( x = 0 ):
[
f(0) = 0^2 - 9 = -9 < 0
]
- Для ( x > 3 ), например, подставим ( x = 4 ):
[
f(4) = 4^2 - 9 = 16 - 9 = 7 > 0
]
Таким образом, функция положительна на интервалах ( (-\infty, -3) ) и ( (3, +\infty) ), а отрицательна на интервале ( (-3, 3) ).
Результат:
- ( f(x) > 0 ) на интервалах ( (-\infty, -3) ) и ( (3, +\infty) )
- ( f(x) < 0 ) на интервале ( (-3, 3) )
- Нахождение промежутков возрастания и убывания:
Для нахождения промежутков возрастания и убывания найдем производную функции:
[
f'(x) = 2x
]
Теперь найдём, где производная равна нулю:
[
2x = 0 \implies x = 0
]
Теперь определим знак производной на интервалах ( (-\infty, 0) ) и ( (0, +\infty) ):
- Для ( x < 0 ), например, ( x = -1 ):
[
f'(-1) = 2 \cdot (-1) = -2 < 0 \quad (\text{функция убывает})
]
- Для ( x > 0 ), например, ( x = 1 ):
[
f'(1) = 2 \cdot 1 = 2 > 0 \quad (\text{функция возрастает})
]
Таким образом, функция убывает на интервале ( (-\infty, 0) ) и возрастает на интервале ( (0, +\infty) ).
Результат:
- Функция убывает на интервале ( (-\infty, 0) )
- Функция возрастает на интервале ( (0, +\infty) )