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- 2021-06-15 发布
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第三章 导数应用
1.2
函数的极值
复习
:
利用函数的导数来研究
函数的单调性其基本的步骤为
:
①
求函数的定义域
;
②
求函数的导数
;
③
解不等式
>0
得
f(x)
的单调递增区间
;
解不等式
<0
得
f(x)
的单调递减区间
.
在上节课中
,
我们是利用函数的导数来研究
函数的单调性的
.
下面
我们利用函数的导数来研究
函数的
极
值问题
.
新课探析
1
.函数的极值
:
一般地
,
设函数
y=f(x)
在
x
0
及其附近有定义
,
如果
f(x
0
)
的值比
x
0
附近所有各点
的函数值都大
,
我们说
f(x
0
)
是函数
y=f(x)
的一个
极大值
;
如果
f(x
0
)
的值比
x
0
附近所有各点的函数值都小
,
我们说
f(x
0
)
是函数
y=f(x)
的一个
极小值
.
极大值与极小值统称
极值
.
o
a
X
1
X
2
X
3
X
4
b
a
x
y
请注意以下几点
:
(1)
极值是一个局部概念
.
由定义
,
极值只是某个点的函数值与它附近点的函数值比较是最大或最小
.
并不意味着它在函数的整个的定义域内最大或最小
.
也就是说极值与最值是两个不同的概念
.
(2)
函数的极值不是唯一的
.
即一个函数在某区间上或定义域内极大值或极小值可以不止一个
.
o
a
X
1
X
2
X
3
X
4
b
a
x
y
(3)
极大值与极小值之间无确定的大小关系
.
即一个函数的极大值未必大于极小值
,
如
f(x
4
)>f(x
1
).
o
a
X
1
X
2
X
3
X
4
b
a
x
y
(4)
函数的极值点一定出现在区间的内部
,
区间的端点不能成为极值点
.
而使函数取得最大值、最小值的点可能在区间的内部
,
也可能在区间的端点
.
o
a
X
0
0
b
x
y
o
a
X
0
b
x
y
2.求可导函数
f(x)
的极值
一般地
,
当
函数
f(x)
在
x
0
处连续
时
,
判别
f(x
0
)
是极大
(
小
)
值的方法是
:
(1):
如果在
x
0
附近的左侧 右侧 那么
,
f(x
0
)
是极大值
;
(2):
如果在
x
0
附近的左侧 右侧 那么
,
f(x
0
)
是极小值
.
要注意以下两点
:
(2)
不可导点也可能是极值点
.
例如函数
y=|x|,
它在点
x=0
处不可导
,
但
x=0
是函数的极
小值点
.
(1)
可导函数
的
极值点
一定是导数为
零
的点
,
导数为
零
的点
,
不
一定是该函数的
极值点
.
例如
,
函数
y=x
3
,
在点
x=0
处的导数为零
,
但它不是极值点
,
例
1:
求
y=x
3
/3
-
4x+4
的极值
.
解
:
令
,
解得
x
1
=-2,x
2
=2.
当
x
变化时
, ,y
的变化情况如下表
:
x
(-
∞
,-2)
-2
(-2,2)
2
(2,+
∞
)
y’
+
0
-
0
+
y
↗
极大值
28/3
↘
极小值
-4/3
↗
因此
,
当
x=-2
时有极大值
,
并且
,y
极大值
=28/3;
而
,
当
x=2
时有极小值
,
并且
,y
极小值
=- 4/3.
总结
:
求
可导函数
f(x)
的极值的步骤如下
:
(2).
求导数
(3).
求方程 的根
.
(4)
检查 在方程根左右的值的符号
,
如果
左正右负
,
那么
f(x)
在这个根处取得极
大
值
;
如果
左负右正
,
那么
f(x)
在这个根处取得极
小
值
.
(1)
求函数的定义域
例2、
(-∞,-1)
-1
(-1,0)
0
(0,1)
1
(1,+∞)
f
/
(x)
f(x)
0
0
0
-
-
+
+
减
减
增
增
1
0
1
导数为零的点不一定是极值点!
x=-1, x=0,x=1;
x=0
是函数极小值点
y=0.
练习1
:
求函数 的极值
.
解
:
函数的定义域为
令
,
解得
x
1
=-a,x
2
=a(a>0).
当
x
变化时
, ,f(x)
的变化情况如下表
:
x
(-
∞
,-a)
-a
(-a,0)
(0,a)
a
(a,+
∞
)
f’(x)
+
0
-
-
0
+
f(x)
↗
极大值
-2a
↘
↘
极小值
2a
↗
故当
x=-a
时
,f(x)
有极大值
f(-a)=-2a;
当
x=a
时
,f(x)
有极小值
f(a)=2a.
说明
:
本题中的极大值是小于极小值的
,
这充分表明极值与最值是完全不同的两个概念
.
练习2
:
求函数 的极值
.
解
:
令
=0,
解得
x
1
=-1,x
2
=1.
当
x
变化时
, ,y
的变化情况如下表
:
x
(-
∞
,-1)
-1
(-1,1)
1
(1,+
∞
)
y’
-
0
+
0
-
y
↘
极小值
-3
↗
极大值
3
↘
因此
,
当
x=-1
时有极大值
,
并且
,y
极大值
=3;
而
,
当
x=1
时有极小值
,
并且
,y
极小值
=- 3.
1.
用导数来确定函数的极值步骤:
(
1
)
先求函数的导数
f
/
(x)
;
(
2
)
再求方程
f
/
(x) = 0
的根;
(
3
)
列出导函数值符号变化规律表;
(
4
)利用从
+
、
0
、
-
判断函数极大值;
利用从
-
、
0
、
+
判断函数极小值;
(-∞,a)
a
(
a,b
)
b
(b, +∞)
f’(x)
符号
f (x)
增函数
+
+
-
0
0
增函数
减函数
极大值
极小值
总结
:
2.
函数的极值注意事项:
(4)
函数的不可导点也可能是极值点
;
(5)
可导函数的极值点一定是使导函数为
0
的点
;
(2)
函数的极值是就函数在某一点附近的小区间而言的
,
在函数的整个定义域可能有多个极大值或极小值
,
不唯一
!
(3)
极大值不一定比极小值大
!
(1)
导数为零的点不一定是极值点!