Как построить график квадратного корня
Описание графика
График функции квадратного корня — это кривая, которая начинается в начале координат (точка 0; 0) и плавно поднимается вправо, постепенно замедляя свой рост. Визуально она напоминает верхнюю половину параболы, повёрнутой набок. Функция определена только для неотрицательных значений аргумента и всегда возвращает неотрицательный результат.
Кривая является монотонно возрастающей: с увеличением x значение функции тоже увеличивается, но всё медленнее. Это свойство называется вогнутостью — график выпуклый вверх на всей области определения.
Формула функции:
$$y = \sqrt{x}$$
Эквивалентная степенная запись:
$$y = x^{\,1/2}$$
Значение переменных
| Переменная | Описание | Допустимые значения |
|---|---|---|
| x | Независимая переменная (аргумент функции). Подкоренное выражение, значение которого подаётся на вход. | x ≥ 0 |
| y | Зависимая переменная (значение функции). Результат извлечения квадратного корня из x. | y ≥ 0 |
Связь между переменными: если y = √x, то обратное соотношение — x = y², что подтверждает, что квадратный корень является обратной функцией к параболе при y ≥ 0.
Область определения
Квадратный корень определён только для неотрицательных чисел, поскольку в множестве действительных чисел невозможно извлечь корень из отрицательного значения.
$$D(f) = [0;\; +\infty)$$
Иными словами, аргумент x может принимать любое значение от нуля (включительно) до бесконечности. При x < 0 функция не существует в области действительных чисел.
Область значений
Поскольку квадратный корень из неотрицательного числа всегда неотрицателен, область значений совпадает по структуре с областью определения:
$$E(f) = [0;\; +\infty)$$
Минимальное значение функции равно нулю (при x = 0), а верхней границы не существует — функция неограниченно возрастает.
Максимум и минимум функции
Глобальный минимум
Функция достигает своего наименьшего значения в начале области определения:
$$f_{\min} = f(0) = \sqrt{0} = 0$$
Глобальный максимум
Глобального максимума не существует. Функция является монотонно возрастающей и стремится к бесконечности:
$$\lim_{x \to +\infty} \sqrt{x} = +\infty$$
Локальные экстремумы
Локальных максимумов и минимумов нет, так как функция строго возрастает на всей области определения — у неё нет точек перегиба направления роста.
Производная функции квадратного корня
Производная показывает скорость изменения функции. Для квадратного корня она вычисляется по правилу дифференцирования степенной функции:
$$\frac{d}{dx}\,\sqrt{x} = \frac{1}{2\sqrt{x}}$$
Вывод через степенную запись
Представим функцию в степенной форме и применим стандартное правило:
$$\frac{d}{dx}\,x^{1/2} = \frac{1}{2}\,x^{-1/2} = \frac{1}{2\sqrt{x}}$$
Свойства производной
- Производная определена при x > 0 (в нуле производная не существует — касательная вертикальна).
- Производная всегда положительна: 1 / (2√x) > 0, что подтверждает монотонное возрастание.
- С ростом x производная убывает — скорость роста функции замедляется.
Первообразная (интеграл) функции квадратного корня
Неопределённый интеграл квадратного корня находится по формуле интегрирования степенной функции:
$$\int \sqrt{x}\;dx = \frac{2}{3}\,x^{3/2} + C$$
Вывод
Запишем подынтегральное выражение в степенной форме и применим правило:
$$\int x^{1/2}\;dx = \frac{x^{1/2 + 1}}{1/2 + 1} + C = \frac{x^{3/2}}{3/2} + C = \frac{2}{3}\,x^{3/2} + C$$
Здесь C — произвольная постоянная интегрирования. Результат можно также записать как (2/3) · x · √x + C.
Пример: таблица значений функции квадратного корня
Рассмотрим конкретные значения функции y = √x для наглядного понимания того, как ведёт себя график. Ниже приведена таблица с характерными точками:
| x | y = √x | Вычисление |
|---|---|---|
| 0 | 0 | √0 = 0 |
| 0.25 | 0.5 | √0.25 = 0.5 |
| 1 | 1 | √1 = 1 |
| 2 | ≈ 1.414 | √2 ≈ 1.414 |
| 4 | 2 | √4 = 2 |
| 9 | 3 | √9 = 3 |
| 16 | 4 | √16 = 4 |
| 25 | 5 | √25 = 5 |
| 100 | 10 | √100 = 10 |
Как читать таблицу
Обратите внимание на закономерность: чтобы значение функции увеличилось вдвое (например, с 1 до 2), аргумент должен увеличиться в четыре раза (с 1 до 4). Это наглядно демонстрирует замедление роста квадратного корня.
Пример вычисления
Найдём значение функции при x = 50:
$$y = \sqrt{50} = \sqrt{25 \cdot 2} = 5\sqrt{2} \approx 7.071$$
Ключевые свойства — сводная таблица
| Свойство | Значение |
|---|---|
| Формула | y = √x |
| Область определения | [0; +∞) |
| Область значений | [0; +∞) |
| Монотонность | Возрастает на всей области определения |
| Минимум | y = 0 при x = 0 |
| Максимум | Не существует (стремится к +∞) |
| Производная | 1 / (2√x) |
| Первообразная | (2/3) · x^(3/2) + C |
| Чётность | Не является ни чётной, ни нечётной |
| Обратная функция | y = x² (при x ≥ 0) |