极大值与极小值
看f′(x)在x0两侧的符号是否异号.如f(x)=x3,由
f′(x)=3x2知f′(0)=0,但x=0不是f(x)=x3的极
值点.
1.函数极值概念的理解
(1)函数f(x)在点x0及其附近有定义是指在点x0 及其左、右邻域都有意义. (2)按定义,极值点xi是区间[a,b]内部的点 (如图),不会是端点a,b.
2.求函数y=f(x)的极值的方法 解方程f′(x)=0,当f′(x0)=0时 f′(x)>0 ,右侧_________ f′(x)<0 , (1)如果在x 附近的左侧_________
0
大 值. 那么f(x0)是极___ f′(x)<0 ,右侧_________, f′(x)>0 (2)如果在x0附近的左侧_________ 那么f(x0)是极___ 小 值. (3)如果f′(x)在点x0的左右两侧符号不变,则f(x0)
解:由已知,得 f(1)=1-3a+2b=-1,① 又 f′(x)=3x2-6ax+2b,∴f′(1)=3-6a+2b=0, ② 1 1 由①②得 a= ,b=- , 3 2 故函数的解析式为 f(x)=x -x -x.
3 2
由此得 f′(x)=3x2-2x-1,由二次函数的性质, 1 1 当 x<- 或 x>1 时, f′(x)>0; 当- <x<1 时, f′(x)<0. 3 3 1 因此, 函数 f(x)的单调递增区间为(-∞, - )和(1, 3 1 +∞);函数 f(x)的单调递减区间为(- ,1). 3
【名师点评】
已知函数极值情况,逆向应用确
定函数的解析式,进而研究函数性质时,注意两 点: (1)常根据极值点导数为0和极值两个条件列方程组 ,利用待定系数法求解. (2)因为导数值等于零不是此点为极值点的充要条
件,所以利用待定系数法求解后必须验证根的合
理性.
变式训练2 已知函数f(x)=x3-3ax2+2bx在点 x=1处有极小值-1,试确定a、b的值,并求出 f(x)的单调区间.
y
y f ( x)
f(x) <0
f(x) >0
a
O
b
f(x) =0
x
注意:数形结合以及原函数与导函数图像的区别
5.(2006年北京卷)已知函数 f ( x) ax bx cx 在点 x0 处取得极大值5,其导函数 y f '( x) 的图像 (如图)过点(1,0),(2,0), 求: (1) x0 的值;(2)a,b,c的值; 略解: (1)由图像可知:x0 1
当 x∈( a,+∞)时,f′(x)>0,函数 f(x)单调递增. 此时,x=- a是函数 f(x)的极大值点,x= a是函数 f(x)的极小值点.
【名师点评】
当已知可导函数在某一点处取得极
值时,其导数值一定为0,可以此为突破口求出参数, 进而求得相关结论.
4( 、2006年天津卷)函数 f ( x) 的定义域为开区间( a, b) 导函数 f ( x)在 ( a, b) 内的图像如图所示,则函数f ( x) 在开区间 ( a, b) 内有( A )个极小值点。 A.1 B.2 C.3 D. 4
【名师点评】
求函数的极值的一般步骤为:①
求函数y=f(x)的导数f′(x);②令f′(x)=0,解方 程f′(x)=0;③列表格讨论导函数的正负和原函 数的增减性;④根据极值的定义求出极值.
变式训练 1 设函数 f(x) = sinx - cosx + x + 1,0<x<2π,
求函数f(x)的单调区间与极值.
2015-5-21
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课题:导数的应用--极值点
我行 我能 我要成功 我能成功
忆一忆
基本求导公式:
(1)(kx b) k , 特殊的:C 0(C为常数)
(2)( x ) x
x ' x
'
'
1
(为常数)
(3)(a ) a lna(a 0, 且a 1)
1 (4)(log a x ) (a 0, 且a 1) xlna
3 2
(2)
f / ( x)=3ax 2 2bx c (a 0) f (1) a b c 5
f / (1) 3a 2b c 0 f / ( 2) 12a 4b c=0
.
2b - 3a 3 或 c 2 3a
a 2, b 9, c 12
极值的综合应用
极值问题的综合应用主要涉及到极值的正用和逆 用,以及与单调性问题的综合,题目着重考查已 知与未知的转化,以及函数与方程的思想、分类 讨论的思想在解题中的应用.
设函数f(x)=x3-3ax+b(a≠0). (1)若曲线y=f(x)在点(2,f(2))处与直线y=8相切, 求a,b的值; (2)求函数f(x)的单调区间与极值点. 【思路点拨】 由题意可得f′(2)=0且f(2)=8, 求出a,b进而求解.
1.极值的概念 设函数f(x)在点x0及其附近有定义,如果对x0附近 f(x)<f(x0) ,则称f(x )是函数f(x) 的所有点x,都有_________
0
y极大值=f(x0);如果对x 附 极大值 ,记作____________ 的一个_______ 0 f(x)>f(x0) ,则称f(x0)是函数 近的所有点x,都有_________ y极小值=f(x0) .极大值与 极小值 ,记作___________ f(x)的一个_______ 极值 极小值统称为______.
例2
a=1 a=2 解得 或 .6 分 b=3 b=9
当 a=1,b=3 时, f′(x)=3x2+6x+3=3(x+1)2≥0, 所以 f(x)在 R 上为增函数,无极值,故舍去.8 分 当 a=2,b=9 时, f′(x)=3x2+12x+9=3(x+1)(x+3). 当 x∈(-∞,-3)时,f(x)为增函数; 当 x∈(-3,-1)时,f(x)为减函数; 当 x∈(-1,+∞)时 f(x)为增函数. 10 分 所以 f(x)在 x=-1 时取得极小值, 12 分 因此 a=2,b=9. 14 分
列表如下:
5 -∞,- 3
x f′ (x) f ( x)
- 0 极大值 5 f - 3
5 - ,1 3
1 0 极小值 f(1)
(1,+∞) +
+
-
由上表可以看出: 5 40 f-3= 是函数的极大值,f(1)=-8 是函数的极 27 小值.
1.3.2
极大值与极小值
2015-5-21
1
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2
一般地, 设函数y=f(x),
1)如果在某区间上f′(x)>0,那么f(x) 为该区间上的增函数,
2)如果在某区间上f′(x)<0,那么f(x) 为该区间上的减函数。
y
y=f(x)
y
y=f(x)
o
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a
b
x
o a
b
x
3
(7)函数f(x)在[a,b]上有极值的话,它的极值 点的分布是有规律的,如上图,相邻两个极 大值点之间必有一个极小值点,同样,相邻 两个极小值点之间必有一个极大值点.一般 地,当函数f(x)在[a,b]上连续且有有限个极 值点时,函数f(x)在[a,b]内的极大值点和极 小值点是交替出现的.
利用导数求函数的极值时,常列表判断导数值在零 点两侧的符号,若在零点两侧异号,则该零点是极 值点;若在零点两侧符号无变化,则该零点不是极 值点.
例3
【解】 (1)f′(x)=3x2-3a, ∵曲线 y=f(x)在点(2,f(2))处与直线 y=8 相切, f′2=0 34-a=0 ∴ ,即 , f2=8 8-6a+b=8
a=4 解得 . b=24
(2)f′(x)=3(x2-a)(a≠0), 当 a<0 时,f′(x)>0,函数 f(x)在(-∞,+∞)上单调 递增,此时函数 f(x)没有极值点. 当 a>0 时,由 f′(x)=0 得 x=± a, 当 x∈(-∞, - a)时, f′(x)>0, 函数 f(x)单调递增; 当 x∈(- a, a)时,f′(x)<0,函数 f(x)单调递减;
解:由 f(x)=sinx-cosx+x+1,0<x<2π, 知 f′(x)=cosx+sinx+1, π 于是 f′(x)=1+ 2sin(x+ ). 4 π 2 令 f′(x)=0,从而 sin(x+ )=- , 4 2 3π 得 x=π,或 x= . 2
当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表:
(5)(e ) e
x '
'
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x
(7)(sinx ) cosx
(8)(cosx) sinx
5
1 (6)(lnx) x '
'
定义 1.要求函数f(x)的单调区间,应先求函数的_____ 域 ___. 2.若f(x)在(a,b)内存在导数,则f′(x)<0是f(x)在 充分不必要 条件. (a,b)内单调递减的___________
3π 因此, 由上表知 f(x)的单调递增区间是(0, π)与( , 2 3π 3π 2π),单调递减区间是(π, ),极小值为 f( )= 2 2 3π ,极大值为 f(π)=π+2. 2
极值的逆用
本类问题主要是研究已知函数极值点 (极值 )的情 况,逆向求参数范围的问题.
(本题满分14分)已知f(x)=x3+3ax2+bx+ a2在x=-1时有极值0.求a、b的值. 【思路点拨】 解答本题可先求f′(x),利用x=-1 时有极值0这一条件建立关于a、b的方程组.解方程 组可得a、b的值,最后将a、b代入原函数验证极值 情况. 【规范解答】 ∵f(x)在 x=-1 时有极值 0 且 f′(x) =3x2+6ax+b, f′-1=0 3-6a+b=0 ∴ ,即 , 4分 2 f-1=0 -1+3a-b+a =0