@gth-other

Почему функция y=x^x начинает возрастать, начиная с аргумента 1/e?

Возьмем e за 2,71828. Тогда 1/e приблизительно равно 0,3679.

Считаем функцию для значений, близких к 1/e (точность 16 знаков после запятой):
0,3677^0,3677 = 0,6922006578531607
0,3678^0,3678 = 0,6922006334930569
0,3679^0,3679 = 0,6922006279529818
0,3680^0,3680 = 0,6922006412278196
0,3681^0,3681 = 0,6922006733124585

Выходит, что до 1/e функция убывает, а после - возрастает. Откуда берется такая связь?
  • Вопрос задан
  • 141 просмотр
Решения вопроса 1
Maksim_64
@Maksim_64
Data Analyst
Потому что точка (1/e, f(1/e)), это критическая точка. Критическая точкой называется точки где функция либо не дифференцируема, либо производная функции равна нулю.
Соответственно наша функция, y = x^x, ее производная будет x^x*(ln(x) + 1). далее приравниваем производную к нулю x^x*(ln(x) + 1) = 0 и решаем для x. Решением данного уравнения будет 1/e Подставляем 1/e в исходное функцию и получаем это вы уже нашли округленно 0.692. (1/e,0.692) - Критическая точка. А в критических точках функция меняет свое направление, то есть если до этого шла на убавление проходя через критическую точку она пойдет на возрастание и наоборот.
И так ответ Потому что (1/e, f(1/e)) Является критической точкой.
Также далее посредством тестов можно найти является ли критическая точка локальным минимумом или максимум в нашем случае глобальным потому что она одна. В данном случае тест легко покажет что это точка глобальный минимум. А минимум слева убывает проходит через критическую точку и начинает возрастать.
ДОПОЛНЕНИЕ К ответу.
Выходит, что до 1/e функция убывает, а после - возрастает. Откуда берется такая связь?

Здесь дело в том что данная критическая точка как указал выше является минимумом в контексте вашего вопроса даже не важно глобальным или локальным. Что бы критическая точка называлась минимум производная функции должна быть отрицательной слева от критической точки и положительной справа от критической точки если подставим в производную (ее я привел в самом начале) число не много меньшее чем критическая точка то мы получим отрицательное значение (что значит функция убывает) а если не много большее то положительное значит (функция возрастает). Поскольку функция убывает слева от критической точки и возрастает после нее это и есть определение минимума. Мы сейчас математическим методом нашли минимум. То есть ваша функция убывает до критической точки и возрастает после нее. Потому что точка является минимумом (в данном случае глобальным). Так будет не много точнее.
Ответ написан
Комментировать
Пригласить эксперта
Ответы на вопрос 1
wataru
@wataru Куратор тега Математика
Разработчик на С++, экс-олимпиадник.
В смысле почему? Почему y=x^2 имеет минимум в 0, почему синус имеет период в 2 пи? Ну вот просто такое свойство у данной функции. Так получилось. Это свойство можно вывести, например, посчитав производную заданной функции.

Хочется какую-то интуицию? При маленьких x вы маленькое число возводите в маленькую степень при увеличении x вы увеличиваете и основание и степень. Увеличивая основание, вы увеличиваете результат. Ведь если большее число возвести в ту же степень, то результат увеличится. С другой стороны, основание-то меньше 1. Если увеличивать степень, то вы больше домножаете на маленькое число и результат должен уменьшатся. Для каких-то чисел основание перевешивает степень и результат при изменении x увеличивается. Для каких-то - наоборот.
Ответ написан
Комментировать
Ваш ответ на вопрос

Войдите, чтобы написать ответ

Войти через центр авторизации
Похожие вопросы