Minimo
Qui si cercano i punti di massimo e di minimo di una funzione: lo strumento calcola f′(x), trova dove si annulla nell'intervallo indicato e classifica ogni punto stazionario con il segno di f″(x).
Il tuo calcolo
Modifica i dati e confronta2 punti stazionari trovati
massimo
x = -1
f(x) = 2 · f″(x) = -6
minimo
x = 1
f(x) = -2 · f″(x) = 6
f′(x)
3 · x² − 3
f″(x)
6 · x
Minimo assoluto su [-4; 4]
f(-4) = -52
raggiunto sul bordo dell'intervallo, non in un punto stazionario
Massimo assoluto su [-4; 4]
f(4) = 52
raggiunto sul bordo dell'intervallo, non in un punto stazionario
| Intervallo | Segno di f′(x) | Andamento |
|---|---|---|
| (-4 ; -1) | positivo | f cresce ↗ |
| (-1 ; 1) | negativo | f decresce ↘ |
| (1 ; 4) | positivo | f cresce ↗ |
| Intervallo | Segno di f″(x) | Concavità |
|---|---|---|
| (-4 ; 0) | negativo | rivolta verso il basso ∩ |
| (0 ; 4) | positivo | rivolta verso l'alto ∪ |
Punti di flesso: x = 0 (f = 0, pendenza -3)
| f(x) | f′(x) |
|---|---|
| k (costante) | 0 |
| x | 1 |
| xⁿ | n · xⁿ⁻¹ |
| √x | 1 / (2√x) |
| 1/x | −1 / x² |
| eˣ | eˣ |
| aˣ | aˣ · ln a |
| ln x | 1 / x |
| log x (base 10) | 1 / (x · ln 10) |
| sin x | cos x |
| cos x | −sin x |
| tan x | 1 / cos²x |
| arcsin x | 1 / √(1 − x²) |
| arctan x | 1 / (1 + x²) |
Massimi e minimi di una funzione: il metodo completo
Trovare i punti di massimo e di minimo di una funzione è il cuore di ogni problema di ottimizzazione: il costo più basso, il ricavo più alto, la traiettoria più corta. Il metodo standard è in tre mosse — si deriva, si annulla la derivata, si studia la natura dei punti trovati — e questo strumento le esegue tutte e tre mostrando i risultati intermedi.
I tre passaggi
- Calcola f′(x). Sono i punti in cui la tangente è orizzontale a interessarci.
- Risolvi f′(x) = 0: le soluzioni sono i punti stazionari (o critici). Lo strumento li cerca numericamente nell'intervallo che indichi, per cambio di segno e successiva bisezione: funziona anche quando l'equazione non si risolve a mano.
- Classifica ogni punto con f″(x): se f″(x₀) > 0 il punto è un minimo (concavità verso l'alto), se f″(x₀) < 0 è un massimo. Se f″(x₀) = 0 il test non decide e si guarda il segno di f′ prima e dopo il punto: se non cambia, è un flesso a tangente orizzontale — è il caso di x³ in 0.
Stazionario non vuol dire estremo
Tutti i punti di massimo o minimo interni a un intervallo, per una funzione derivabile, sono stazionari; ma non tutti i punti stazionari sono estremi. x³ ha f′(0) = 0 e in 0 non ha né massimo né minimo. È la ragione per cui il secondo passaggio non basta mai da solo e il terzo non si può saltare.
Estremi relativi ed estremi assoluti
Un massimo relativo è il punto più alto del suo vicinato; il massimo assoluto è il punto più alto di tutto l'intervallo considerato. Su un intervallo chiuso [a, b] il teorema di Weierstrass garantisce che entrambi esistano, e i candidati sono soltanto due categorie: i punti stazionari interni e i due estremi a e b. Lo strumento confronta tutti i candidati e dice esplicitamente quando il record è sul bordo — la svista più frequente nei compiti di ottimizzazione.
Crescita, decrescita e segno di f′
Fra due punti stazionari consecutivi il segno di f′ non cambia: basta un valore di prova per stabilire se la funzione cresce o decresce su tutto l'intervallo. La tabella della monotonia qui sopra è costruita così, ed è la stessa che si chiede in un classico studio di funzione.
Punti non derivabili e bordi
Il metodo di f′ = 0 vede solo i punti in cui la derivata esiste e vale zero. Una funzione come |x| ha il minimo in 0, dove la derivata non esiste: un punto angoloso non compare fra i punti stazionari. Se il grafico mostra un minimo evidente che non è nell'elenco, quasi sempre la spiegazione è questa. Lo stesso vale per i punti esclusi dal dominio: 1/x non ha estremi, ma cambia comportamento attorno a 0.
Esempi da verificare
x² − 4x + 3: f′ = 2x − 4 si annulla in x = 2, f″ = 2 > 0 → minimo, f(2) = −1.x³ − 3x: f′ = 3x² − 3 si annulla in ±1; f″ = 6x dà massimo in −1 (y = 2) e minimo in +1 (y = −2).x + 1/xper x > 0: minimo in x = 1 con f(1) = 2, risultato che compare in molti problemi di costo medio minimo.e^(−x²): massimo in 0 con f(0) = 1, la campana di Gauss.
Oltre agli estremi relativi ottieni la tabella di crescita e decrescita, la concavità con gli eventuali flessi e il minimo e il massimo assoluti sull'intervallo chiuso, con l'avviso esplicito quando il record cade su un estremo dell'intervallo invece che in un punto stazionario.
Come si trovano il minimo e il massimo di una funzione?
In tre passaggi. Primo: si calcola la derivata f′(x). Secondo: si risolve l'equazione f′(x) = 0, le cui soluzioni sono i punti stazionari, quelli in cui la tangente al grafico è orizzontale. Terzo: si stabilisce la natura di ciascuno con la derivata seconda, perché f″(x₀) > 0 significa minimo (concavità verso l'alto), f″(x₀) < 0 significa massimo e f″(x₀) = 0 obbliga a guardare come cambia il segno di f′ attorno al punto — è il caso di x³ in 0, che non è né l'uno né l'altro. Se l'intervallo è chiuso vanno confrontati anche i valori agli estremi: il massimo assoluto può cadere sul bordo senza essere un punto stazionario.
Come calcolare il limite di una funzione
Inserire l'espressione f(x) e il punto di tendenza per ottenere il valore numerico del limite e i limiti laterali.
- 1
Inserire l'espressione f(x)
Nel campo «f(x) =» digitare la funzione in notazione matematica, ad esempio sin(x)/x oppure (exp(x)-1)/x. Usare ^ per le potenze e le funzioni sin, cos, tan, exp, ln, sqrt, abs, arcsin, arctan.
- 2
Specificare il punto di tendenza
Nel campo «x →» inserire il valore di tendenza: un numero finito (es. 0, 2.5, -1), inf per +∞ oppure -inf per −∞. La virgola viene accettata come separatore decimale.
- 3
Leggere il risultato e i limiti laterali
Il calcolatore mostra il valore stimato del limite. Per punti finiti visualizza anche limite sinistro e destro separatamente; se differiscono di più di 0,001 segnala che il limite bilatero non esiste.
- 4
Verificare con i limiti notevoli
Cliccare una riga nella tabella dei limiti notevoli — sin(x)/x, (1-cos(x))/x², (eˣ-1)/x, ln(1+x)/x, (1+1/x)ˣ e altri — per caricare automaticamente formula e punto nel calcolatore e vedere la sequenza di convergenza.
Domande frequenti
Un punto in cui f′(x) = 0 è sempre un massimo o un minimo?
Che differenza c'è fra minimo relativo e minimo assoluto?
Perché un minimo che vedo nel grafico non compare fra i punti trovati?
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