Kas ir lēciena punkts?

Līkuma punkts ir svarīgs jēdziens diferenciālrēķinos. Līkuma punktā funkcijas līkne maina savu ieliekumu — citiem vārdiem sakot, tā mainās no negatīva uz pozitīvu izliekumu vai otrādi. Šo punktu var definēt vai vizualizēt dažādos veidos. Reālās pasaules lietojumprogrammās, kur sistēma tiek modelēta, izmantojot līkni, lēciena punkta atrašana bieži ir ļoti svarīga, lai paredzētu sistēmas uzvedību.

Funkcijas aprēķinos var attēlot uz plaknes, kas sastāv no x un y ass, ko sauc par Dekarta plakni. Jebkurā dotajā funkcijā x vērtība vai vērtība, kas ir vienādojuma ievade, rada izvadi, ko attēlo y vērtība. Grafikā šīs vērtības veido līkni.

Līkne var būt ieliekta uz augšu vai ieliekta uz leju atkarībā no funkcijas uzvedības noteiktām vērtībām. Ieliekts uz augšu vērsts apgabals diagrammā parādās kā bļodveida līkne, kas atveras uz augšu, savukārt ieliekts uz leju vērsts apgabals atveras uz leju. Punkts, kurā šis ieliekums mainās, ir lēciena punkts.

Ir dažas dažādas metodes, kas var būt noderīgas, lai vizualizētu, kur līknē atrodas lēciena punkts. Ja uz līknes novietotu punktu ar taisnu līniju, kas novilkta caur to, kas tikai pieskaras līknei — pieskares līnijai — un virzītu šo punktu gar līknes gaitu, lēciena punkts rastos tieši tajā vietā, kur pieskares. līnija šķērso līkni.

Matemātiski lieces punkts ir punkts, kurā otrais atvasinājums maina zīmi. Pirmais funkcijas atvasinājums mēra funkcijas izmaiņu ātrumu, mainoties tās ievadei, un otrais atvasinājums mēra, kā šis izmaiņu ātrums var mainīties. Piemēram, automašīnas ātrumu konkrētajā brīdī attēlo pirmais atvasinājums, bet tā paātrinājumu — palielinot vai samazinot ātrumu — ar otro atvasinājumu. Ja automašīna paātrina ātrumu, tā otrais atvasinājums ir pozitīvs, bet vietā, kur tas pārstāj palielināt ātrumu un sāk palēnināties, tā paātrinājums un otrais atvasinājums kļūst negatīvs. Šis ir lēciena punkts.

Lai to vizualizētu grafiski, ir svarīgi atcerēties, ka funkcijas līknes ieliekums tiek izteikts ar tās otro atvasinājumu. Pozitīvs otrais atvasinājums norāda uz ieliektu augšupvērstu līkni, un negatīvs otrais atvasinājums norāda uz līkni, kas ir ieliekta uz leju. Grafikā ir grūti noteikt precīzu lēciena punktu, tāpēc lietojumprogrammām, kur nepieciešams zināt precīzu tā vērtību, lēciena punktu var atrisināt matemātiski.
Viena no metodēm, kā atrast funkcijas lēciena punktu, ir ņemt tās otro atvasinājumu, iestatīt to vienādu ar nulli un atrisināt x. Ne katra nulles vērtība šajā metodē būs lēciena punkts, tāpēc ir jāpārbauda vērtības abās pusēs no x = 0, lai pārliecinātos, ka otrā atvasinājuma zīme patiešām mainās. Ja tā ir, vērtība pie x ir lēciena punkts.