函数的拐点与其一阶导数的极值点的关系

如题所述

你的问题。
设函数f(x)在某U(x0)邻域二阶可导,且x0为拐点。
第一个。拐点就是f
‘(x)极值点。
按照拐点定义,拐点两侧的函数凹凸性不同。
设在U-(x0)(即x0左邻域)函数是凸函数,在U+(x0)(即x0右邻域)函数为凹函数。
因为函数二阶可导,所以根据凹凸性充分必要条件
对于x∈U-(x0),f
"(x)=[f
'(x)]
'≥0.(在左邻域是凸函数)
对于x∈U+(x0),f
"(x)=[f
'(x)]
'≤0.(在右邻域是凹函数)
所以由极值第一充分条件得到函数f
'(x)在x0取得极大值。
类似可以讨论在U-(x0)(即x0左邻域)函数是凹函数,在U+(x0)(即x0右邻域)函数为凸函数的情况。
所以f(x)拐点就是f
'(x)极值点。
而f
'(x)极值点是否是f(x)拐点呢?我觉得不是。对于一次多项式函数。它们的导函数显然有极值点(导函数是常函数,每个点都是极值点),但是这种函数却没有拐点,既然连拐点都没有那当然不能说极值点就是拐点了。
另外对于你图片里面最上面的红线所画出的部分。因为根据拐点定义,如果某点是函数的拐点,那么函数在该点的切线与这个函数必相交于这个拐点,也就是说函数在该点的切线在这个点穿过曲线(这个是直观的说法)。这样就要求曲线在该点有切线,既然要求有切线,如果切线不是垂直切线,那么函数在该点可导,则函数必在该点连续,如果切线是垂直切线那么虽然函数在该点不可导,但是连续。(本段内容请参看任意一本数学分析,推荐华东师大的《数学分析》或者Walter
Rudin的《Principle
of
Mathematical
Analysis》)
而你第三条红线下面的那一段,就是那个”注“。实际上是极值第三充分条件。
以上内容可参考华东师范大学数学系编著的《数学分析》,”微分中值定理及其应用“这一章
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