導數的應用

臨界點(critical point)

想像你沿著一條起伏的山路行走,並記錄自己的海拔。值得留意的,是那些地面一瞬間既不上升也不下降的位置——隆起的最高處、窪地的最低處,或是坡度突然改變的尖銳臺階。這些特別的位置就是臨界點。其餘地方地面要麼明顯在上坡、要麼明顯在下坡,所以那裡藏不住什麼有趣的東西。

確切地說,函數 f 的臨界點,是定義域內滿足以下兩種情形之一的 x 值:要麼 f'(x) = 0(切線是水平的),要麼 f'(x) 不存在(出現尖角、尖點或豎直切線)。關鍵結論被稱為費馬定理:凡是落在區間內部的局部極大或極小,都必定出現在臨界點處。因此,臨界點就是區間內最高點與最低點的完整候選名單。

一個常見誤解是以為每個臨界點都是山峰或山谷——並非如此。函數 f(x) = x^3 滿足 f'(0) = 0,但 x = 0 既非極大也非極小;曲線只是在那一瞬間變平,然後繼續上升。臨界點只是標出極值可能出現的地方,你仍需進一步檢驗,才能知道那裡究竟發生了什麼。

f'(x) = 0 or f'(x) does not exist

對 f(x) = x^2 - 4x,解 f'(x) = 2x - 4 = 0 得到唯一的臨界點 x = 2。

臨界點只是區間內部的候選;當你要找閉區間 [a, b] 上的最高或最低值時,還必須檢查端點 a 和 b,因為導數對端點無能為力。

又稱
stationary point驻点临界值駐點