題目
10. (18%) (本大題請標出底下各小題的編號)
f(x)=∫0xt2+t+1tdt,回答下列問題,並作圖:
(A) (6%) 此函數圖形遞減凹向下(concave down)的範圍在 **__**。
(B) (6%) 此函數圖形是否有漸近線?若有,請寫出漸近線方程式:**__**。
(C) (6%) 請在答案本作 y=f(x) 的略圖。
解答
解法一
思路
- 由微積分基本定理,先把積分定義直接微分,從 f′ 的正負找遞增遞減,再由 f′′ 的正負找凹凸性。
- 漸近線除了檢查分母是否為零,也要看 x→±∞ 時函數本身的行為;最後將這些資訊合併成略圖。
答題過程
展開
由微積分基本定理,
f′(x)=x2+x+1x.
因為 x2+x+1=(x+21)2+43>0,所以 f′(x) 的正負與 x 相同:f 在 (−∞,0) 遞減,在 (0,∞) 遞增,且 f(0)=0 是極小值。
再微分得
f′′(x)=(x2+x+1)21−x2.
(A) 要同時遞減且凹向下,故需 x<0 且 1−x2<0,範圍是
(−∞,−1).
(B) 分母永遠不為零,沒有垂直漸近線。又因被積函數在絕對值很大時近似 1/t,故 f(x) 在 x→±∞ 時都會趨向 +∞;因此沒有水平漸近線,也沒有斜漸近線。
(C) 略圖應通過 (0,0),左側遞減、右側遞增;在 x=±1 處為反曲點,凹向下的區間為 (−∞,−1)∪(1,∞),凹向上的區間為 (−1,1)。兩端皆向上延伸。