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- 2021-06-30 发布
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11 二月 2021
4.3.2
函数的极值与导数(二)
一、复习引入:
1.
常见函数的导数公式:
2
.
法则
1
法则
2
法则
3
3.
复合函数的导数:
4.
用导数求函数单调区间的步骤:
①
求函数
f
(
x
)
的导数
f
′(
x
).
②
令
f
′(
x
)
>
0
解不等式,得
x
的范围就是递增区间
.
③
令
f
′(
x
)
<
0
解不等式,得
x
的范围,就是递减区间
.
5.
判别
f
(
x
0
)
是极大、极小值的方法
:
6.
求可导函数
f
(
x
)
的极值的步骤
:
(1)
确定函数的定义区间,求导数
f
′
(
x
)
(2)
求方程
f
′
(
x
)=0
的根
(3)
用函数的导数为
0
的点,顺次将函数的定义区间分成若干
小开区间,并列成表格
.
检查
f
′
(
x
)
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;如果左右不改变符号,
那么
f
(
x
)
在这个根处无极值
.
[
例
1]
已知
f
(
x
)
=
ax
5
-
bx
3
+
c
在
x
=
±1
处的极大值为
4
,极小值为
0
,试确定
a
、
b
、
c
的值.
[
分析
]
本题的关键是理解
“
f
(
x
)
在
x
=
±1
处的极大值为
4
,极小值为
0
”
的含义.即
x
=
±1
是方程
f
′
(
x
)
=
0
的两个根且在根
x
=
±1
处
f
′
(
x
)
取值左右异号.
[
解析
]
f
′
(
x
)
=
5
ax
4
-
3
bx
2
=
x
2
(5
ax
2
-
3
b
)
.
由题意,
f
′
(
x
)
=
0
应有根
x
=
±1
,故
5
a
=
3
b
,
于是
f
′
(
x
)
=
5
ax
2
(
x
2
-
1)
(1)
当
a
>
0
时,
x
(
-
∞
,-
1)
-
1
(
-
1,0)
0
(0,1)
1
(1
,+
∞
)
y
′
+
0
-
0
-
0
+
y
极大值
无极值
极小值
[
点评
]
紧扣导数与极值的关系对题目语言进行恰当合理的翻译、转化是解决这类问题的关键.
函数
f
(
x
)
=
x
3
-
ax
2
-
bx
+
a
2
,在
x
=
1
时有极值
10
,则
a
、
b
的值为
(
)
A
.
a
=
3
,
b
=-
3
,或
a
=-
4
,
b
=
11
B
.
a
=-
4
,
b
=
1
,或
a
=-
4
,
b
=
11
C
.
a
=-
1
,
b
=
5
D
.以上都不正确
[
答案
]
D
变式
[
解析
]
f
′
(
x
)
=
3
x
2
-
2
ax
-
b
∵
x
=
1
是函数
f
(
x
)
的极值点,且在
x
=
1
处的极值为
10
,
∴
f
′
(1)
=
3
-
2
a
-
b
=
0
①
f
(1)
=
1
-
a
-
b
+
a
2
=
10
②
当
a
=
3
,
b
=-
3
时
f
′
(
x
)
=
3
x
2
-
6
x
+
3
=
3(
x
-
1)
2
当
x
<
1
时,
f
′
(
x
)
>
0
当
x
>
1
时,
f
′
(
x
)
>
0
∴
当
x
=
1
时函数不存在极值.
当
a
=-
4
,
b
=
11
时符合题意,故应选
D.
[
例
2]
求函数
f
(
x
)
=
x
3
-
3
x
2
-
2
在
(
a
-
1
,
a
+
1)
内的极值
(
a
>0)
[
解析
]
由
f
(
x
)
=
x
3
-
3
x
2
-
2
得
f
′
(
x
)
=
3
x
(
x
-
2)
,
令
f
′
(
x
)
=
0
得
x
=
0
或
x
=
2.
当
x
变化时,
f
′
(
x
)
、
f
(
x
)
的变化情况如下表:
x
(
-
∞
,
0)
0
(0,2)
2
(2
,+
∞
)
f
′
(
x
)
+
0
-
0
+
f
(
x
)
极大值
极小值
由此可得:
当
0<
a
<1
时,
f
(
x
)
在
(
a
-
1
,
a
+
1)
内有极大值
f
(0)
=-
2
,无极小值;
当
a
=
1
时,
f
(
x
)
在
(
a
-
1
,
a
+
1)
内无极值;
当
1<
a
<3
时,
f
(
x
)
在
(
a
-
1
,
a
+
1)
内有极小值
f
(2)
=-
6
,无极大值;
当
a
≥
3
时,
f
(
x
)
在
(
a
-
1
,
a
+
1)
内无极值.
综上得:当
0<
a
<1
时,
f
(
x
)
有极大值-
2
,无极小值;
当
1<
a
<3
时,
f
(
x
)
有极小值-
6
,无极大值;
当
a
=
1
或
a
≥
3
时,
f
(
x
)
无极值.
[
点评
]
判断函数极值点的注意事项
(1)
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.
(2)
若
f
(
x
)
在
(
a
,
b
)
内有极值,那么
f
(
x
)
在
(
a
,
b
)
内绝不是单调函数,即
在区间
(
a
,
b
)
上的单调函数没有极值.
(3)
导数不存在的点也有可能是极值点
,如
f
(
x
)
=
|
x
|
在
x
=
0
处不可导,但由图象结合极小值定义知
f
(
x
)
=
|
x
|
在
x
=
0
处取极小值.
(4)
在函数的定义区间内可能有多个极大值点或极小值点,且
极大值不一定比极小值大.
(5)
在讨论可导函数
f
(
x
)
在定义域内的极值时,若方程
f
′
(
x
)
=
0
的实数根较多时,应注意使用表格,使极值点的确定一目了然.
(6)
极值情况较复杂时,注意
分类讨论
.
变式
1.(2009
·
陕西文,
20)
已知函数
f
(
x
)
=
x
3
-
3
ax
-
1
,
a
≠
0
(1)
求
f
(
x
)
的单调区间;
(2)
若
f
(
x
)
在
x
=-
1
处取得极大值,直线
y
=
m
与
y
=
f
(
x
)
的图象有三个不同的交点,求
m
的取值范围.
变式
1
[
解析
]
(1)
f
′
(
x
)
=
3
x
2
-
3
a
=
3(
x
2
-
a
)
,
当
a
<0
时,对
x
∈
R
,有
f
′
(
x
)>0
,
∴
当
a
<0
时,
f
(
x
)
的单调增区间为
(
-
∞
,+
∞
)
.
∴
f
(
x
)
=
x
3
-
3
x
-
1
,
f
′
(
x
)
=
3
x
2
-
3
,
由
f
′
(
x
)
=
0
解得
x
1
=-
1
,
x
2
=
1.
由
(1)
中
f
(
x
)
的单调性可知,
f
(
x
)
在
x
=-
1
处取得极大值
f
(
-
1)
=
1
,
在
x
=
1
处取得极小值
f
(1)
=-
3.
∵
直线
y
=
m
与函数
y
=
f
(
x
)
的图象有三个不同的交点,又
f
(
-
3)
=-
19<
-
3
,
f
(3)
=
17>1
,
结合
f
(
x
)
的单调性可知,
m
的取值范围是
(
-
3,1)
.
变式训练
2
已知
a
为实数,函数
f
(
x
)
=-
x
3
+
3
x
+
a
.
(1)
求函数
f
(
x
)
的极值,并画出其图象
(
草图
)
;
(2)
当
a
为何值时,方程
f
(
x
)
=
0
恰好有两个实数根?
解:
(1)
由
f
(
x
)
=-
x
3
+
3
x
+
a
,得
f
′
(
x
)
=-
3
x
2
+
3
,
令
f
′
(
x
)
=
0
,得
x
=-
1
或
x
=
1.
当
x
∈
(
-
∞
,-
1)
时,
f
′
(
x
)<0
;
当
x
∈
(
-
1,1)
时,
f
′
(
x
)>0
;
当
x
∈
(1
,+
∞
)
时,
f
′
(
x
)<0.
所以函数
f
(
x
)
的极小值为
f
(
-
1)
=
a
-
2
;极大值为
f
(1)
=
a
+
2.
由单调性、极值可画出函数
f
(
x
)
的大致图象,如图所示.
(2)
结合图象,当极大值
a
+
2
=
0
时,有极小值小于
0
,此时曲线
f
(
x
)
与
x
轴恰有两个交点,即方程
f
(
x
)
=
0
恰有两个实数根,所以
a
=-
2
满足条件;
当极小值
a
-
2
=
0
时,有极大值大于
0
,此时曲线
f
(
x
)
与
x
轴恰有两个交点,
即方程
f
(
x
)
=
0
恰好有两个实数根,所以
a
=
2
满足条件.
综上,当
a
=
±2
时,方程恰有两个实数根.
2
.若
x
=
2
是函数
f
(
x
)
=
x
(
x
-
m
)
2
的极大值点,则函数
f
(
x
)
的极大值为
________
.
[
答案
]
32
[
解析
]
f
′
(
x
)
=
(
x
-
m
)
2
+
2
x
(
x
-
m
)
=
3
x
2
-
4
mx
+
m
2
=
(
x
-
m
)(3
x
-
m
)
四、小结 :
这节课主要复习巩固了求可导函数的极值的方法,以及有
关极值问题的题目,注意极大、极小值与最大、最小值的区别。
极值点的充分条件、必要条件。
本讲到此结束,请同学们课后再做好复习
.
谢谢!
《
完全解读
》
,
《
同步导学
》
再见!
作业