对勾函数(也称为耐克函数、勾函数、双飞燕函数等)是一种形如 $f(x) = ax + \frac{b}{x}$ 的双曲函数,具有以下特性:
一、基本表达式与图像特征
表达式形式 对勾函数的标准形式为 $f(x) = ax + \frac{b}{x}$,其中 $a > 0$,$b > 0$。
图像特征
- 渐近线: $y = ax$(当 $x \to \infty$)和 $x = 0$(垂直渐近线)。 - 对称性
- 极值点:在 $x = \sqrt{\frac{b}{a}}$ 处取得最小值 $2\sqrt{ab}$,在 $x = -\sqrt{\frac{b}{a}}$ 处取得最大值 $-2\sqrt{ab}$。
二、最值公式
最小值:当 $x > 0$ 时,$f(x)_{\min} = 2\sqrt{ab}$,当且仅当 $x = \sqrt{\frac{b}{a}}$ 取得。
最大值:当 $x < 0$ 时,$f(x)_{\max} = -2\sqrt{ab}$,当且仅当 $x = -\sqrt{\frac{b}{a}}$ 取得。
三、应用与扩展
实际应用:
常用于优化问题,例如求成本最小化或收益最大化。
扩展形式:
若 $a < 0$,则函数在 $x > 0$ 和 $x < 0$ 上分别单调递减,无极值。
四、注意事项
定义域为 $x \neq 0$,值域为 $(-\infty, -2\sqrt{ab}] \cup [2\sqrt{ab}, +\infty)$。
通过求导可验证极值点:$f'(x) = a - \frac{b}{x^2}$,令 $f'(x) = 0$ 可得极值点。
以上公式和特性综合了数学分析中的基本不等式和微分方法,是高中数学和高等数学中的重要内容。