主要内容:
本文主要介绍正弦函数的四则复合函数y=40sin^2x-83sinx+12的定义域、值域、单调性和凸凹性等性质。
函数定义域:
由于函数为正弦函数的四则复合函数,根据函数特征,函数的自变量x可以取任意实数,所以函数的定义域为:(-∞,+∞)。
函数的单调性及值域:
∵y=40sin^2x-83sinx+12,
∴y=40(sin^2x-83sinx/40)+12
=40(sin^2x-83sinx/40+6889/6400)-4969/160.
=40(sinx-83/80)^2-4969/160,由于|sinx|≤1,可知,
函数在定义域上为增函数。其值域如下:
(1)当sinx=1时,y有最小值,即:
ymin=40(1-83/80)^2-4969/160=-31。
或者直接代入函数有ymin=40-83+12=-31。
(2)当sinx=-1时,y有最大值,即:
ymax=40(-1-83/80)^2-4969/160=135。
或者直接代入函数有ymax=40+83+12=135。
即函数的值域为:[-31,135]。
函数的凸凹性:
∵y=40sin^2x-83sinx+12,
∴dy/dx=80sinxcosx-83cosx,
d^2y/dx^2=80cosxcosx-80sinxsinx+83sinx
=80cos^2x-80sin^2x+83sinx
=80(1-sin^2x)-80sin^2x+83sinx
=-160sin^2x+83sinx+80
=-160(sin^2x-83sinx/160)+80
=-160(sin^2x-83sinx/160+6889/102400)+80+6889/640
=-160(sinx-83/320)^2+58089/640,可知:
当sinx=83/320时,d^2y/dx^2有最大值,且:
(d^2y/dx^2)max=58089/640;
当sinx=-1时,d^2y/dx^2有最小值,且:
(d^2y/dx^2)min=-163。
所以(d^2y/dx^2)的取值范围为:[-163/1,58089/640]。
令d^2y/dx^2=0时,则160(sinx-83/320)^2=58089/640,此时有:
sinx=83/320±17√201/320,
即sinx≈-0.49或sinx≈1.01>1,后者舍去。
综上可知,函数y的凸凹性如下:
(1)当sinx∈[-1,-0.49]时,d^2y/dx^2<0,此时函数为凸函数;
(2)当sinx∈(-0.49,1]时,d^2y/dx^2≥0,此时函数为凹函数。