נקודת קיצון – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף
מ clean up, replaced: [[תחום ההגדרה ← [[תחום של פונקציה#תחום ההגדרה
הסרת קישורים עודפים
שורה 1:
[[קובץ:Extrema example he.svg|250px|ממוזער|שמאל|נקודות קיצון מקומיות וגלובליות עבור הפונקציה cos(3πx)/x, 0.1≤x≤1.1]]
ב[[מתמטיקה]], '''נקודת קיצון''' (נקודת אקסטרמום) של [[פונקציה סקלרית]] היא נקודה שבה ערכה הוא גבוה ביותר או נמוך ביותר. יש להבדיל בין נקודות קיצון '''מקומיות''' ובין נקודות קיצון '''מוחלטות''' (גלובליות). נקודת קיצון גלובלית היא כזו שהערך בה הוא הגדול ביותר (או הנמוך ביותר) בכל [[תחום של פונקציה#תחום ההגדרה|תחום ההגדרה]] של הפונקציה. לעומת זאת, נקודת קיצון מקומית היא כזו שקיימת [[סביבה (טופולוגיה)|סביבה]] של הפונקציה שבה ערכה של הפונקציה באותה נקודה הוא הגבוה או הנמוך ביותר.
 
הדרך היעילה ביותר למציאת נקודות קיצון של פונקציה היא באמצעות שימוש ב[[נגזרת]].
שורה 15:
נשים לב כי הגדרה זו מתבססת על כך שהפונקציה היא סקלרית, כלומר תמונתה היא [[מספר ממשי]]. אם הפונקציה הייתה מחזירה [[וקטור (אלגברה)|וקטור]], למשל, היה טבעי פחות לדבר על נקודות קיצון שכן אין לווקטורים יחס סדר כמו זה של המספרים הממשיים.
 
[[משפט פרמה (לנקודות קיצון)|משפט פרמה]] קובע כי אם פונקציה גזירה בנקודה מסוימת, ובאותה הנקודה יש לה נקודת קיצון (מקסימום מקומי או מינימום מקומי), ה[[נגזרת]] שווה לאפס באותה נקודה. כלומר שיפוע ה[[משיק]] לפונקציה בנקודה זו הוא אפס. ההפך לא תמיד נכון - [[נגזרת]] יכולה להיות שווה לאפס גם בנקודה שאינה מקסימום או מינימום, אלא [[נקודת פיתול]] או אחרת.
 
נשים לב כי יכולה להיות נקודת קיצון גם במקרה בו ה[[נגזרת]]הנגזרת לא מוגדרת, כלומר בנקודה בה שיפוע ה[[משיק]], אם קיים, אינו מוגדר. לדוגמה, הפונקציה: <math> f(x)=\sqrt[3]{x^2} \!</math> שנגזרתה: <math>f'(x)=\frac{2}{3\sqrt[3]{x}}</math>. ניתן לראות כי הפונקציה מוגדרת ורציפה לכל <math>\ x</math>, אך אינה גזירה בנקודה <math>\ x=0</math> שהיא למעשה נקודת קיצון (מינימום מקומי וגלובלי) של הפונקציה. כלומר לא מוגדר שיפוע ל[[משיק]] בנקודה זו. היות שה[[גבול (מתמטיקה)|גבול]] החד צדדי של הנגזרת כאשר <math>\ x</math> שואף לאפס מימין ומשמאל הוא אינסופי, קיים בנקודה זו [[משיק אנכי]] לפונקציה.
 
נשים לב כי יכולה להיות נקודת קיצון גם במקרה בו ה[[נגזרת]] לא מוגדרת, כלומר בנקודה בה שיפוע ה[[משיק]], אם קיים, אינו מוגדר. לדוגמה, הפונקציה: <math> f(x)=\sqrt[3]{x^2} \!</math> שנגזרתה: <math>f'(x)=\frac{2}{3\sqrt[3]{x}}</math>. ניתן לראות כי הפונקציה מוגדרת ורציפה לכל <math>\ x</math>, אך אינה גזירה בנקודה <math>\ x=0</math> שהיא למעשה נקודת קיצון (מינימום מקומי וגלובלי) של הפונקציה. כלומר לא מוגדר שיפוע ל[[משיק]] בנקודה זו. היות שה[[גבול (מתמטיקה)|גבול]] החד צדדי של הנגזרת כאשר <math>\ x</math> שואף לאפס מימין ומשמאל הוא אינסופי, קיים בנקודה זו [[משיק אנכי]] לפונקציה.
==סיווג נקודות קיצון==
ניתן לקבוע את סוג נקודת הקיצון (מינימום או מקסימום) על ידי אחת מהדרכים הבאות:
שורה 23 ⟵ 24:
ניתן לקבוע את סוג נקודת הקיצון על ידי הצבת ערכים בנגזרת משני צידי הפונקציה וכך לקבוע האם הנגזרת היא חיובית או שלילית, כלומר האם הפונקציה המקורית היא עולה או יורדת. נקודת מינימום היא נקודה בה הפונקציה יורדת לפניה ועולה אחריה, ונקודת מקסימום, להפך.
בדרך דומה ניתן להציב לפחות שני ערכים בפונקציה המקורית ולבדוק בצורה זו האם הפונקציה עולה או יורדת באזור מסוים.
 
===הצבה בנגזרת השנייה===
דרך נוספת לקביעת סוג נקודת הקיצון היא להציב את ערך נקודת הקיצון בנגזרת השנייה. כך שאם הנגזרת השנייה חיובית, אזי הפונקציה [[פונקציה קמורה|קמורה]] כך שנקודת הקיצון היא נקודת מינימום. ואם הנגזרת השנייה שלילית אזי הפונקציה [[פונקציה קעורה|קעורה]], כך שנקודת הקיצון היא נקודת מקסימום.
 
== ראו גם ==
* [[נקודת פיתול]]