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高中数学《函数的最大(小)值与导数》PPT
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函数 f(x)在区间(a,b)上的最值 在区间(a,b)上函数 f(x)的图象是一条连续的曲线时,f(x)在(a,b)内不一 定有最值.常见的有以下几种情况: 如图,图①中的函数 y=f(x)在(a,b)上有最大值而无最小值; 图②中的函数 y=f(x)在(a,b)上有最小值而无最大值; 图③中的函数 y=f(x)在(a,b)上既无最大值也无最小值;
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图④中的函数 y=f(x)在(a,b)上既有最大值又有最小值.
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1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”) (1)函数的最大值一定是函数的极大值.( × ) (2)开区间上的单调连续函数无最值.( √ ) (3)函数 f(x)在区间[a,b] 上的最大值和最小值一定在两个端点处取 得.( × )
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2.做一做 (1)设函数 f(x)=e2x+3x(x∈R),则 f(x)________(填“有”或“无”)最值. (2)已知函数 y=x3-x2-x,该函数在区间[0,3]上的最大值是________. (3)已知函数 f(x)=-x3+3x2+m(x∈[-2,2]),f(x)的最小值为 1,则 m= ________.
答案 (1)无 (2)15 (3)1
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探究1 求已知函数的最值 例 1 已知 a 是实数,函数 f(x)=x2(x-a). (1)若 f′(1)=3,求 a 的值及曲线 y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程; (2)求 f(x)在区间[0,2]上的最大值.
[解] (1)f′(x)=3x2-2ax.因为 f′(1)=3-2a=3,所以 a=0. 又当 a=0 时,f(1)=1,f′(1)=3. 所以曲线 y=f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为 3x-y-2=0.
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(2)令 f′(x)=0,解得 x1=0,x2=23a.
因为 f-23=12577,f(1)=72,又 f(-2)=-1,f(2)=7,所以函数 f(x)在 [-2,2]上的最大值是 7,最小值是-1.
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(2)f′(x)=12+cosx, 令 f′(x)=0,解得 x=23π或 x=43π. 因为 f(0)=0,f23π=π3+ 23,f43π=23π- 23,f(2π)=π, 所以函数 f(x)在[0,2π]上的最大值是 π,最小值是 0.
1.3.3 函数的最大(小)值与导数
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1.函数 f(x)在闭区间[a,b]上的最值
如果在区间[a,b]上函数 y=f(x)的图象是一条连续不断的曲线,则该函
数在[a,b]上一定能够取得 □01 最大值 和 □02 最小值 ,并且函数的最值必
在极值点或区间端点取得.
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当-1<23a<0,即-32<a<0 时,f(x)在-1,23a上单调递增;在23a,0上单 调递减,则 f(x)max=f23a=-247a3.
-1-a,a≤-32, 综上所述,f(x)max=-247a3,-32<a<0,
0,a≥0.
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2.求函数 y=f(x)在[a,b]上的最值的步骤
(1)求函数 y=f(x)在(a,b)内的 □03 极值 ; (2)将函数 y=f(x)的 □04 各极值与 □05 端点处的函数值
中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.
f(a),f(b)比较,其
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拓展提升 常见结论
(1)当 f(x)的图象连续不断且在[a,b]上单调时,其最大值、最小值在端点 处取得.
(2)当图象连续不断的函数 f(x)在(a,b)内只有一个极大(或极小)值,则可 以断定 f(x)在该点处取到最大(或最小)值,这里(a,b)也可以是无穷区间.
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【跟踪训练 1】 (1)求函数 f(x)=x3-12x2-2x+5 在区间[-2,2]上的最大 值与最小值;
(2)求函数 f(x)=12x+sinx 在区间[0,2π]上的最大值与最小值. 解 (1)因为 f(x)=x3-12x2-2x+5,所以 f′(x)=3x2-x-2.令 f′(x)=0, 得 x1=-23,x2=1.
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探究2 由函数的最值确定参数的值 例 2 已知函数 f(x)=ax3-6ax2+b,x∈[-1,2]的最大值为 3,最小值为 -29,求 a,b 的值.
[解] 由题设知 a≠0,否则 f(x)=b 为常函数,与题设矛盾. f′(x)=3ax2-12ax=3ax(x-4),令 f′(x)=0,得 x1=0,x2=4(舍去).
当23a≤0,即 a≤0 时,f(x)在[0,2]上单调递增,从而 f(x)max=f(2)=8-4A.
当23a≥2,即 a≥3 时,f(x)在[0,2]上单调递减,从而 f(x)max=f(0)=0. 当 0<23a<2,即 0<a<3 时,f(x)在0,23a上单调递减,在23a,2上单调递 增,
从而 f(x)max=80-2<4aa<03<.a≤2, 综上所述,f(x)max=80-a>42a.a≤2,
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[条件探究] 将本例(2)中区间[0,2]改为[-1,0],结果如何?
[解] 令 f′(x)=0,解得 x1=0,x2=23a.
当23a≥0,即 a≥0 时,f(x)在[-1,0]上单调递增,从而 f(x)max=f(0)=0; 当23a≤-1,即 a≤-32时,f(x)在[-1,0]上单调递减, 从而 f(x)max=f(-1)=-1-a;