Kalkulus appletek

Előző Kezdőlap Következő

Függvénygörbe vizsgálata: globális szélsőérték

Ebben az appletben a globális szélsőértéket járjuk körül. A dolgok ugyanúgy mennek, mint a lokális szélsőérték esetében, csak épp meg kell találni a legnagyobb/legkisebb szélsőértéket, továbbá ellenőrizni kell a végpontokat.

Próbálja ki a következőket:

  1. Az első példa egy közönséges parabola. Mi a globális minimuma? A válaszhoz meg kell keresni az összes lokális minimumhelyet és meg kell nézni, melyeikhez tartozik a legkisebb függvényérték. Ezt a grafikonra pillantva könnyű eldönteni, de megadhatja a választ úgy is, hogy deriválja a függvényt, a deriváltat egyenlővé teszi nullával és megoldja az egyenletet. Ezután ellenőriznie kell, hogy mely pontok a minimumhelyek, ki kell számolnia a hozzájuk tartozó értékeket, s végül ki kell választania a legkisebbet. Példánkban a globális minimumhely az x= 0 pont, és a minimumérték f (0) = 0.

  2. Válassza ki a második példát a legördülő menüből. Ez egy másik függvény, több lokális szélsőértékkel. Most három lokális szélsőértékünk van, két minimum és egy maximum. Ha deriválja a függvényt, a deriváltat egyenlővé teszi nullával és megoldja az egyenletet mindhármat megtalálja. Ezután ellenőriznie kell, melyikük minimum, melyikük maximum (akár úgy, hogy megnézi a második deriváltat, akár úgy, hogy megnézi, mit csinál az első derivált a pont bal- és jobboldalán). Ha a maximumot kirostálta, helyettesítse be a lokális minimumhely x értékét a függvény képletébe, hogy megtudja, melyikük adja a kisebb értéket. Jelen esetben a globális minimumhely x = 2, a minimumérték f (2) = -8/3.

  3. Válassza ki a harmadik példát a legördülő menüből. Ez az előbbi függvény, csak a [-2,1] zárt intervallumra leszűkítve. Most csupán két lokális szélsőérték van és csak egy lokális minimum. De mivel az intervallum zárt, ezért ellenőrizni kell a végpontokat is, hiszen azok adhatnak a lokális minimumnál kisebb értékeket. Jelen esetben a jobboldali végpont kisebb értéket ad, ezért ez a globális minimumhely.

  4. Válassza ki a negyedik példát a legördülő menüből. Ez ugyanaz a példa, de nyílt intervallummal (azaz a (-2,1) intervallummal). Mi a globális minimumhely? Világos, hogy a függvénynek vannak az x = -1 lokális minimumhelyen felvett értéknél kisebb értékei, de az x = 1 nem lehet a globális minimumhely, mivel ez a pont nem része az értelmezési tartománynak. Mi van a "közvetlenül mellette lévő" ponttal? Sajnálatos módon nincsen ilyen pont: bármilyen x = 1-hez közel eső pontot választ is ki, mindig van ennél még közelebbi! Így ebben a példában nem létezik globális minimumhely, amint globális maximumhely sem. Figyelje meg, hogy ha az intervallum (-2,0) volna, akkor az x = -1 helyen a lokális minimum globális minimummá válna, mivel most az itteni függvényérték kisebb, mint a végpontokhoz közeli pontokban.

Creative Commons License
Szerző: Thomas S. Downey. Szerzői jog: Creative Commons Attribution 3.0 License.

Előző Kezdőlap Következő