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拐點

數理科學術語

拐點,又稱反曲點,在數學上指改變曲線向上或向下方向的點,直觀地說拐點是使切線穿越曲線的點(即曲線的凹凸分界點)。若該曲線圖形的函數在拐點有二階導數,則二階導數在拐點處異號(由正變負或由負變正)或不存在。

定義


設函數在點的某鄰域內連續,若(,)是曲線凹與凸的分界點,則稱(,)為曲線的拐點。
註:拐點(,)是曲線上的一點,它有橫坐標和縱坐標,不要只把橫坐標當成拐點。

存在條件


必要條件

設函數f(x)在點的某鄰域內具有二階連續導數,若(,)是曲線的拐點,則,但反之不成立。

第一充分條件

直接根據拐點的定義,可以得到曲線存在拐點的第一充分條件。
設函數f(x)在點的某鄰域內具有二階連續導數,若的兩側異號,則(,)是曲線的一個拐點;若的兩側同號,則(,)不是曲線的拐點。

第二充分條件

設函數在點處,但,那麼存在的一個領域,在該領域內或,根據函數單調性判定定理,則在該鄰域內單調遞增或單調遞減,而,故存在點的一個鄰域,在點的兩側異號,從而判定為曲線的拐點的橫坐標。根據以上分析,可以得到曲線存在拐點的第二充分條件。
若,且,則(,)是曲線的拐點。
除上述情況外,f(x)的二階導數不存在的點也有可能是的符號發生變化的分界點。

拐點的求法


可以按下列步驟來判斷區間I上的連續曲線的拐點:
⑴求;
⑵令,解出此方程在區間I內的實根,並求出在區間I內不存在的點;
⑶對於⑵中求出的每一個實根或二階導數不存在的點,檢查在左右兩側鄰近的符號,那麼當兩側的符號相反時,點(,)是拐點,當兩側的符號相同時,點(,)不是拐點。