題目
Problem
5. Let f(x) = rac{x}{(x-1)^2}. Find the intervals on which is increasing and the intervals on which is decreasing. (10%)
解答
解法一
思路
展開
- 本題要求判斷函數 f(x) = rac{x}{(x-1)^2} 的單調增減區間。
- 函數的定義域為 。
- 第一步:求導函數 : 使用商的求導法則 (Quotient Rule) 對 求導並進行因式分解。
- 第二步:尋找臨界點 (Critical Points): 令 解出 。同時注意定義域不連續點 。
- 第三步:分析 在各區間的正負號:
- 當 時,函數遞增。
- 當 時,函數遞減。
答題過程
展開
給定函數為:
f(x) = rac{x}{(x-1)^2} \,, \quad x e 1我們使用商的求導法則對其求導:
egin{align*} f'(x) =&\, rac{(1) \cdot (x-1)^2 - x \cdot 2(x-1)}{(x-1)^4} \[4mm] =&\, rac{(x-1)[(x-1) - 2x]}{(x-1)^4} \[4mm] =&\, rac{-x - 1}{(x-1)^3} = -rac{x+1}{(x-1)^3} \end{align*}令 (此為函數的唯一臨界點)。 定義域在 處不連續。我們以 與 將實數軸劃分為三個區間,分析 的正負號:
-
當 時: 且 ,故:
f'(x) = -rac{(-)}{(-)} < 0 \implies f(x) ext{ 遞減} -
當 時: 且 ,故:
f'(x) = -rac{(+)}{(-)} > 0 \implies f(x) ext{ 遞增} -
當 時: 且 ,故:
f'(x) = -rac{(+)}{(+)} < 0 \implies f(x) ext{ 遞減}
綜合上述分析,我們可以得到:
- 遞增區間為: (或寫作 )
- 遞減區間為: 及 (或寫作 及 )