2025年考研数二第02题解析:极值点、拐点、求导运算

一、题目

二、解析

考研数学常用的泰勒公式,可得:

$$
\begin{aligned}
f(x) & = \int_{0}^{x} \mathrm{e}^{t^{2}} \sin t \mathrm{~d} t \\ \\
& = \int_{0}^{x} (1+t^{2}+\cdots)(t+\cdots) \mathrm{~d} t \\ \\
& = \int_{0}^{x} (t + \cdots) \mathrm{~d} t \\ \\
& = \frac{1}{2}x^{2} + \cdots
\end{aligned}
$$

于是可知:

$$
\begin{aligned}
f ^{\prime} (0) & = 0 \\ \\
f ^{\prime \prime} (0) & = 1
\end{aligned}
$$

所以 $x=0$ 为函数 $f(x)$ 的极值点.

同样地,由考研数学常用的泰勒公式,可得:

$$
\begin{aligned}
g(x) & = \left(\int_{0}^{x} \mathrm{e}^{t^{2}}\mathrm{d}t\right) \cdot \sin^{2} x \\ \\
& = \left(\int_{0}^{x} (1+t^{2}+\cdots)\mathrm{d}t\right) \cdot \sin^{2} x \\ \\
& = (x+\cdots)(x^{2}+\cdots) \\ \\
& = x^{3}+\cdots
\end{aligned}
$$

于是可知:

$$
\begin{aligned}
g ^{\prime \prime} (0) & = 0 \\ \\
g ^{\prime \prime \prime} (0) & = 6 \neq 0
\end{aligned}
$$

所以,$(0,0)$ 是曲线 $y = g(x)$ 的拐点.

综上可知, B 荒原之梦考研数学 | 本文结束

要判断 $x = 0$ 是否是函数 $f(x)$ 的极值点,或者判断 $(0, 0)$ 是否是函数 $f(x)$ 的拐点,首先需要对 $f(x)$ 求一阶导和二阶导,即:

$$
\begin{aligned}
\begin{aligned}
& \ f(x) = \int_{0}^{x} \mathrm{e}^{t^{2}} \sin t \mathrm{~d} t \\ \\
\textcolor{lightgreen}{ \leadsto } & \ f ^{\prime} (x) = \mathrm{e}^{x^{2}} \sin x \\ \\
\textcolor{lightgreen}{ \leadsto } & \ f ^{\prime \prime} (x) = 2x \mathrm{e}^{x^{2}} \sin x + \mathrm{e}^{x^{2}} \cos x
\end{aligned}
\end{aligned}
$$

又因为:

$$
\begin{aligned}
f ^{\prime} (0) & = 0 \\ \\
f ^{\prime \prime} (0) & = 1 \neq 0
\end{aligned}
$$

于是,根据极值点的定义可知,$x = 0$ 是函数 $f(x)$ 的极值点,而且是极小值点,但由于 $f ^{\prime \prime} (x)$ 是一个偶函数:

$$
\begin{aligned}
f ^{\prime \prime} (x) & = 2x \mathrm{e}^{x^{2}} \sin x + \mathrm{e}^{x^{2}} \cos x \\ \\
& \textcolor{lightgreen}{ \leadsto } \text{奇} \cdot \text{偶} \cdot \text{奇} + \text{偶} \cdot \text{偶} \\ \\
& \textcolor{lightgreen}{ \leadsto } \text{偶}
\end{aligned}
$$

而偶函数在 $x = 0$ 的左右两侧一般不异号,所以,$(0, 0)$ 不是曲线 $y = f(x)$ 的拐点.

要判断 $x = 0$ 是否是函数 $g(x)$ 的极值点,或者判断 $(0, 0)$ 是否是函数 $g(x)$ 的拐点,首先需要对 $g(x)$ 求一阶导和二阶导,即:

$$
\begin{aligned}
& \ g(x) = \int_{0}^{x} \mathrm{e}^{t^{2}} \mathrm{~d} t \cdot \sin^{2} x \\ \\
\textcolor{lightgreen}{ \leadsto } & \ g ^{\prime} (x) = \mathrm{e}^{x^{2}} \sin^{2} x + \sin 2x \int_{0}^{x} \mathrm{e}^{t^{2}} \mathrm{~d} t \\ \\
\textcolor{lightgreen}{ \leadsto } & \ g ^{\prime \prime} (x) = \mathrm{e}^{x^{2}} \sin 2x + 2x \mathrm{e}^{x^{2}} \sin^{2} x + \mathrm{e}^{x^{2}} \sin 2x + 2 \cos 2x \int_{0}^{x} \mathrm{e}^{t^{2}} \mathrm{~d} t
\end{aligned}
$$

又因为:

$$
\begin{aligned}
g ^{\prime} (0) & = 0 \\ \\
g ^{\prime \prime} (0) & = 0
\end{aligned}
$$

且 $g ^{\prime \prime} (x)$ 在 $x=0$ 的左右邻域异号,因此,根据拐点的定义可知,$(0,0)$ 是曲线 $y = g(x)$ 的拐点.

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