исследовать функцию на интервалы выпуклости/вогнутости, зная, что х=-1/5- точка перегиба : y=x^(2/3)(1-x) . Построить график , чтобы было видно точку перегиба и интервалы выпуклости/вогнутости
Для исследования функции на интервалы выпуклости/вогнутости найдем ее вторую производную и определим знак этой производной в окрестности точки перегиба.
Первая производная функции y'=2/3*x^−1/3-1/3−1/31−x1-x1−x-x^2/32/32/3.
Вторая производная функции y''=2/32/32/3−1/3-1/3−1/3x^−4/3-4/3−4/31−x1-x1−x-2/32/32/3x^−1/3-1/3−1/3-2/3x^−1/3-1/3−1/3=-2/92/92/9x^−4/3-4/3−4/31−x1-x1−x-2/3x^−1/3-1/3−1/3. Подставим значение x=-1/5 вторую производную: y''=−2/9-2/9−2/9−5/1-5/1−5/1^4/34/34/32/52/52/5-2/3−5/1-5/1−5/1^1/31/31/3=−2/9-2/9−2/952/52/52/5-2/3−5-5−5=-102/92/92/9+10=-20/9+10=−20+90-20+90−20+90/9=70/9>0.
Таким образом, в точке перегиба x=-1/5 функция выпукла вниз.
Построим график функции y=x^2/32/32/31−x1-x1−x:
import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt
x = np.linspace−1,1,100-1, 1, 100−1,1,100
y = x*2/32/32/31−x1-x1−x
Для исследования функции на интервалы выпуклости/вогнутости найдем ее вторую производную и определим знак этой производной в окрестности точки перегиба.
Первая производная функции y'=2/3*x^−1/3-1/3−1/31−x1-x1−x-x^2/32/32/3.
Вторая производная функции y''=2/32/32/3−1/3-1/3−1/3x^−4/3-4/3−4/31−x1-x1−x-2/32/32/3x^−1/3-1/3−1/3-2/3x^−1/3-1/3−1/3=-2/92/92/9x^−4/3-4/3−4/31−x1-x1−x-2/3x^−1/3-1/3−1/3.
Подставим значение x=-1/5 вторую производную:
y''=−2/9-2/9−2/9−5/1-5/1−5/1^4/34/34/32/52/52/5-2/3−5/1-5/1−5/1^1/31/31/3=−2/9-2/9−2/952/52/52/5-2/3−5-5−5=-102/92/92/9+10=-20/9+10=−20+90-20+90−20+90/9=70/9>0.
Таким образом, в точке перегиба x=-1/5 функция выпукла вниз.
Построим график функции y=x^2/32/32/31−x1-x1−x:
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
x = np.linspace−1,1,100-1, 1, 100−1,1,100 y = x*2/32/32/3 1−x1-x1−x
plt.figurefigsize=(10,6)figsize=(10, 6)figsize=(10,6) plt.plotx,y,label=′y=x(2/3)(1−x)′x, y, label='y=x^(2/3)(1-x)'x,y,label=′y=x(2/3)(1−x)′ plt.scatter−1/5,(−1/5)∗<em>(2/3)</em>(1−(−1/5)),color=′red′,label=′Точкаперегиба(−1/5,(−1/5)(2/3)∗(1−(−1/5)))′-1/5, (-1/5)*<em>(2/3)</em>(1-(-1/5)), color='red', label='Точка перегиба (-1/5, (-1/5)^(2/3)*(1-(-1/5)))'−1/5,(−1/5)∗<em>(2/3)</em>(1−(−1/5)),color=′red′,label=′Точкаперегиба(−1/5,(−1/5)(2/3)∗(1−(−1/5)))′
plt.xlabel′x′'x'′x′ plt.ylabel′y′'y'′y′ plt.legend plt.gridTrueTrueTrue plt.show
На графике видно, что функция y=x^2/32/32/31−x1-x1−x имеет точку перегиба при x=-1/5 и в этой точке функция выпукла вниз.