Для построения графика функции ( y = \frac{4}{x} - 1 ) и определения промежутков её убывания, следуем следующим шагам:
1. Анализ функции:
Функция ( y = \frac{4}{x} - 1 ) представляет собой рациональную функцию, которая является преобразованием гиперболы ( y = \frac{4}{x} ).
2. Нахождение асимптот:
Вертикальная асимптота: возникает, когда знаменатель равен нулю. В данном случае, знаменатель 0, когда ( x = 0 ). Следовательно, вертикальная асимптота: ( x = 0 ).
Горизонтальная асимптота: для определения горизонтальной асимптоты смотрим на предел функции при ( x \to \infty ) и ( x \to -\infty ):
[
\lim{x \to \infty} \left( \frac{4}{x} - 1 \right) = -1,
]
[
\lim{x \to -\infty} \left( \frac{4}{x} - 1 \right) = -1.
]
Таким образом, горизонтальная асимптота: ( y = -1 ).
3. Построение графика:
Для построения графика, рассмотрим значения функции на интервалах ( x > 0 ) и ( x < 0 ).
При ( x > 0 ):
[
y = \frac{4}{x} - 1.
]
Когда ( x ) увеличивается, ( \frac{4}{x} ) уменьшается и стремится к 0, поэтому ( y ) стремится к -1.
При ( x < 0 ):
[
y = \frac{4}{x} - 1.
]
Когда ( x ) уменьшается (по модулю увеличивается), ( \frac{4}{x} ) также стремится к 0, и ( y ) стремится к -1.
Для наглядности можно вычислить несколько точек:
Для ( x = 1 ):
[
y = \frac{4}{1} - 1 = 3.
]
Для ( x = 2 ):
[
y = \frac{4}{2} - 1 = 1.
]
Для ( x = -1 ):
[
y = \frac{4}{-1} - 1 = -5.
]
Для ( x = -2 ):
[
y = \frac{4}{-2} - 1 = -3.
]
4. Промежутки убывания:
Рассмотрим производную функции для определения промежутков убывания:
Функция ( y = \frac{4}{x} - 1 ) имеет производную:
[
y' = -\frac{4}{x^2}.
]
Производная отрицательна на всём множестве определения функции (( x \neq 0 )), что означает, что функция убывает на всём этом множестве.
Итак, промежутки убывания функции:
Функция ( y = \frac{4}{x} - 1 ) убывает на интервалах ( (-\infty, 0) \cup (0, +\infty) ).
5. Итоговое построение графика:
- Нарисуйте вертикальную асимптоту ( x = 0 ).
- Нарисуйте горизонтальную асимптоту ( y = -1 ).
- Добавьте несколько точек, например, ( (1, 3) ), ( (2, 1) ), ( (-1, -5) ), ( (-2, -3) ).
- Соедините точки плавной кривой, подходящей к асимптотам, чтобы получить полное представление о графике.
Таким образом, у нас получился график функции ( y = \frac{4}{x} - 1 ) с обозначенными асимптотами и промежутками убывания.