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利用导数研究函数的极值、最值

利用导数研究函数的极值、最值
利用导数研究函数的极值、最值

利用导数研究函数的极值、最值

【例1-1】设函数f(x)在R上可导,其导函数为f′(x),且函数y=(1-x)f′(x)的图象如图所示,则下列结论中一定成立的是( )

A.函数f(x)有极大值f(2)和极小值f(1)

B.函数f(x)有极大值f(-2)和极小值f(1)

C.函数f(x)有极大值f(2)和极小值f(-2)

D.函数f(x)有极大值f(-2)和极小值f(2)

角度2已知函数求极值

【例1-2】已知函数f(x)=ln x-ax(a∈R).

(1)当a=1

2

时,求f(x)的极值;

(2)讨论函数f(x)在定义域内极值点的个数.

【训练1】 (1)(角度1)已知函数f(x)的定义域为(a,b),导函数f′(x)在(a,b)上的图象如图所示,则函数f(x)在(a,b)上的极大值点的个数为( )

A.1

B.2

C.3

D.4

(2)(角度2) 设函数f(x)=(x-a)(x-b)(x-c),a,b,c∈R,f′(x)为f(x)的导函数.

①若a=b=c,f(4)=8,求a的值;

②若a≠b,b=c,且f(x)和f′(x)的零点均在集合{-3,1,3}中,求f(x)的极小值.

考点二已知函数的极值求参数

【例2】设函数f (x )=[ax 2-(4a +1)x +4a +3]e x

.

(1)若曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线与x 轴平行,求a ; (2)若f (x )在x =2处取得极小值,求a 的取值范围.

【训练2】 已知函数f (x )=ax 3

+bx 2

+cx -17(a ,b ,c ∈R)的导函数为f ′(x ),f ′(x )≤0的解集为{x |-2≤x ≤3},若f (x )的极小值等于-98,则a 的值是( ) A.-8122 B.1

3 C.2 D.5

考点三 利用导数求函数的最值 【例3】 已知函数f (x )=2x 3

-ax 2+2. (1)讨论f (x )的单调性;

(2)(经典母题)当0

【迁移 】 把本例(2)改为“是否存在正实数a ,使得f (x )在[0,1]上的最小值为-2,且最大值为2?若存在,求出实数a 的值;若不存在,说明理由.”

【训练3】 已知函数f (x )=x -1

x

-ln x . (1)求f (x )的单调区间;

(2)求函数f (x )在????1

e ,e 上的最大值和最小值(其中e 是自然对数的底数).

强化训练 一、选择题

1.函数y =x e x

的最小值是( )

A.-1

B.-e

C.-1e

D.不存在

2. 设函数f (x )在R 上可导,其导函数为f ′(x ),且函数f (x )在x =-2处取得极小值,则函数y =x ·f ′(x )的图象可能是( )

3. 若x =-2是函数f (x )=(x 2

+ax -1)·e

x -1

的极值点,则f (x )的极小值为( )

A.-1

B.-2e -3

C.5e -3

D.1

4. 函数f (x )=3x 2

+ln x -2x 的极值点的个数是( ) A.0 B.1 C.2 D.无数

5. 已知函数f (x )=2ln x +ax 2

-3x 在x =2处取得极小值,则f (x )的极大值为( ) A.2 B.-5

2 C.3+ln 2 D.-2+2ln 2

二、填空题

6.若商品的年利润y (万元)与年产量x (百万件)的函数关系式为y =-x 3

+27x +123(x >0),则获得最大利润时的年产量为________百万件.

7. 已知x =1是函数f (x )=(x 2

+ax )e x

的一个极值点,则曲线y =f (x )在点(0,f (0))处的切线斜率为________.

8. 直线y =b 分别与直线y =2x +1和曲线y =ln x 相交于点A ,B ,则|AB |的最小值为________.

三、解答题

9.已知函数f (x )=e x

cos x -x .

(1)求曲线y =f (x )在点(0,f (0))处的切线方程;

(2)求函数f (x )在区间?

??

?

0,

π2上的最大值和最小值.

10.设函数f (x )=(x -t 1)(x -t 2)(x -t 3),其中t 1,t 2,t 3∈R,且t 1,t 2,t 3是公差为d 的等差数列.

(1)若t 2=0,d =1,求曲线y =f (x )在点(0,f (0))处的切线方程; (2)若d =3,求f (x )的极值.

11.若函数f (x )=12x 2

+(a -1)x -a ln x 存在唯一的极值,且此极值不小于1,则a 的取值范围为

( )

A.????32,2

B.????32,+∞

C.????0,32

D.(-1,0)∪????3

2,+∞ 12. 若函数f (x )=(1-x )(x 2

+ax +b )的图象关于点(-2,0)对称,x 1,x 2分别是f (x )的极大值点与极小值点,则x 2-x 1=( ) A.- 3

B.2 3

C.-2 3

D. 3

13.传说中孙悟空的“如意金箍棒”是由“定海神针”变形得来的.这定海神针在变形时永远保持为圆柱体,其底面半径原为12 cm 且以每秒1 cm 等速率缩短,而长度以每秒20 cm 等速率增长.已知神针的底面半径只能从12 cm 缩到4 cm ,且知在这段变形过程中,当底面半径为10 cm 时其体积最大.假设孙悟空将神针体积最小时定形成金箍棒,则此时金箍棒的底面半径为________ cm.

14.已知函数f (x )=14

x 3-x 2

+x .

(1)求曲线y =f (x )的斜率为1的切线方程; (2)当x ∈[-2,4]时,求证:x -6≤f (x )≤x .

(3)设F (x )=|f (x )-(x +a )|(a ∈R),记F (x )在区间[-2,4]上的最大值为M (a ).当M (a )最小时,求a 的值.

15.(多填题)设函数f (x )=?

????x 3

-3x ,x ≤a ,

-2x ,x >a .

(1)若a =0,则f (x )的最大值为________;

(2)若f (x )无最大值,则实数a 的取值范围是________.

答 案

利用导数研究函数的极值、最值

【例1-1】 设

函数f (x )在R 上可导,其导函数为f ′(x ),且函数y =(1-x )f ′(x )的图象如图所示,则下列结论中一定成立的是( )

A.函数f (x )有极大值f (2)和极小值f (1)

B.函数f (x )有极大值f (-2)和极小值f (1)

C.函数f (x )有极大值f (2)和极小值f (-2)

D.函数f (x )有极大值f (-2)和极小值f (2) 解析 由题图可知,当x <-2时,f ′(x )>0; 当-22时,f ′(x )>0.

由此可以得到函数f (x )在x =-2处取得极大值, 在x =2处取得极小值. 答案 D

规律方法 由图象判断函数y =f (x )的极值,要抓住两点:(1)由y =f ′(x )的图象与x 轴的交点,可得函数y =f (x )的可能极值点;(2)由导函数y =f ′(x )的图象可以看出y =f ′(x )的值的正负,从而可得函数y =f (x )的单调性.两者结合可得极值点. 角度2 已知函数求极值

【例1-2】 已知函数f (x )=ln x -ax (a ∈R). (1)当a =1

2

时,求f (x )的极值;

(2)讨论函数f (x )在定义域内极值点的个数.

解 (1)当a =12时,f (x )=ln x -12x ,函数的定义域为(0,+∞)且f ′(x )=1x -12=2-x

2x ,

令f ′(x )=0,得x =2,

于是当x 变化时,f ′(x ),f (x )的变化情况如下表.

故f (x )极大值(2)由(1)知,函数的定义域为(0,+∞), f ′(x )=1x -a =1-ax

x

.

当a ≤0时,f ′(x )>0在(0,+∞)上恒成立,

则函数在(0,+∞)上单调递增,此时函数在定义域上无极值点; 当a >0时,若x ∈???

?0,1

a ,则f ′(x )>0,

若x ∈???

?1

a ,+∞,则f ′(x )<0,

故函数在x =1

a

处有极大值.

综上可知,当a ≤0时,函数f (x )无极值点,

当a >0时,函数y =f (x )有一个极大值点,且为x =1

a

.

规律方法 运用导数求导函数f (x )极值的一般步骤:

(1)确定函数的定义域;(2)求导数f ′(x );(3)解方程f ′(x )=0,求出函数定义域内的所有根;

(4)列表检验f ′(x )在f ′(x )=0的根x 0左右两侧值的符号;(5)求出极值.

【训练1】 (1)(角度1)已知函数f (x )的定义域为(a ,b ),导函数f ′(x )在(a ,b )上的图象如图所示,则函数f (x )在(a ,b )上的极大值点的个数为( )

A.1

B.2

C.3

D.4

解析 由函数极值的定义和导函数的图象可知,f ′(x )在(a ,b )上与x 轴的交点个数为4,但是在原点附近的导数值恒大于零,故x =0不是函数f (x )的极值点.其余的3个交点都是极值点,其中有2个点满足其附近的导数值左正右负,故极大值点有2个. 答案 B

(2)(角度2) 设函数f (x )=(x -a )(x -b )(x -c ),a ,b ,c ∈R,f ′(x )为f (x )的导函数. ①若a =b =c ,f (4)=8,求a 的值;

②若a ≠b ,b =c ,且f (x )和f ′(x )的零点均在集合{-3,1,3}中,求f (x )的极小值. 解 ①因为a =b =c ,

所以f (x )=(x -a )(x -b )(x -c )=(x -a )3

. 因为f (4)=8,所以(4-a )3

=8,解得a =2.

②因为b =c ,所以f (x )=(x -a )(x -b )2

=x 3

-(a +2b )x 2

+b (2a +b )x -ab 2

,从而f ′(x )=3(x -

b )·?

??

?

x -

2a +b 3. 令f ′(x )=0,得x =b 或x =2a +b

3.

令f (x )=0,得x =a 或x =b . 因为a ,b ,

2a +b

3

都在集合{-3,1,3}中,且a ≠b , 所以2a +b 3

=1,a =3,b =-3.

此时,f (x )=(x -3)(x +3)2

,f ′(x )=3(x +3)(x -1). 令f ′(x )=0,得x =-3或x =1. 当x 变化时,f ′(x )变化如下表:

x (-∞,-3)

-3 (-3,1) 1 (1,+∞)

f ′(x ) +

0 -

0 + f (x )

极大值

极小值

所以f (x )的极小值为f (1)=(1-3)(1+3)2

=-32. 考点二 已知函数的极值求参数

【例2】 (2018·北京卷)设函数f (x )=[ax 2

-(4a +1)x +4a +3]e x

. (1)若曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线与x 轴平行,求a ; (2)若f (x )在x =2处取得极小值,求a 的取值范围. 解 (1)因为f (x )=[ax 2

-(4a +1)x +4a +3]e x

, 所以f ′(x )=[ax 2

-(2a +1)x +2]e x

.

f ′(1)=(1-a )e.

由题设知f ′(1)=0,即(1-a )e =0,解得a =1. 此时f (1)=3e≠0. 所以a 的值为1.

(2)f ′(x )=[ax 2

-(2a +1)x +2]e x =(ax -1)(x -2)e x

. 若a >1

2,则当x ∈????1a ,2时,f ′(x )<0;

当x ∈(2,+∞)时,f ′(x )>0. 所以f (x )在x =2处取得极小值.

若a ≤12,则当x ∈(0,2)时,x -2<0,ax -1≤1

2x -1<0,

所以f ′(x )>0.所以2不是f (x )的极小值点. 综上可知,a 的取值范围是???

?1

2,+∞.

规律方法 1.已知函数极值,确定函数解析式中的参数时,要注意:根据极值点的导数为0和极值这两个条件列方程组,利用待定系数法求解.

2.导数值为0不是此点为极值点的充要条件,所以用待定系数法求解后必须检验.

【训练2】 已知函数f (x )=ax 3

+bx 2

+cx -17(a ,b ,c ∈R)的导函数为f ′(x ),f ′(x )≤0的解集为{x |-2≤x ≤3},若f (x )的极小值等于-98,则a 的值是( ) A.-8122 B.1

3

C.2

D.5

解析 易知f ′(x )=3ax 2

+2bx +c , 因为f ′(x )≤0的解集为{x |-2≤x ≤3}, 所以a >0,且-2+3=-

2b 3a ,-2×3=c

3a

, 则3a =-2b ,c =-18a ,

依题意f (x )的极小值为f (3)=27a +9b +3c -17=-98. 解得a =2,b =-3,c =-36. 答案 C

考点三 利用导数求函数的最值 【例3】 已知函数f (x )=2x 3

-ax 2

+2. (1)讨论f (x )的单调性;

(2)(经典母题)当0

解 (1)f (x )的定义域为R ,f ′(x )=6x 2

-2ax =2x (3x -a ). 令f ′(x )=0,得x =0或x =a

3

.

若a >0,则当x ∈(-∞,0)∪????a

3,+∞时,f ′(x )>0,

当x ∈???

?0,a

3时,f ′(x )<0,

故f (x )在(-∞,0),????a 3,+∞单调递增,在????0,a

3单调递减;

若a =0,则f (x )在(-∞,+∞)单调递增;

若a <0,则当x ∈????-∞,a

3∪(0,+∞)时,f ′(x )>0, 当x ∈???

?a

3,0时,f ′(x )<0,

故f (x )在????-∞,a 3,(0,+∞)单调递增,在???

?a

3,0单调递减.

(2)当0

?a

3,1单调递增,所以f (x )在[0,1]的最

小值为f ???

?a 3=-a

3

27+2,最大值为f (0)=2或f (1)=4-a .

于是m =-a 3

27+2,M =?

???

?4-a ,0

所以M -m =???2-a +a 3

27,0

a

3

27,2≤a <3.

①当0

a 3

27

单调递减, 所以M -m 的取值范围是????8

27,2.

②当2≤a <3时,y =a 3

27单调递增,

所以M -m 的取值范围是???

?8

27,1.

综上,M -m 的取值范围是??

?

?8

27,2. 【迁移 】 把本例(2)改为“是否存在正实数a ,使得f (x )在[0,1]上的最小值为-2,且最大值为2?若存在,求出实数a 的值;若不存在,说明理由.” 解 假设存在正实数a ,使得f (x )min =-2,且f (x )max =2. ①若a ≥3时,由例题(1)知,f (x )在[0,1]上是减函数, 当x ∈[0,1]时,f (x )max =f (0)=2,f (x )min =f (1)=4-a . 由题意,必有4-a =-2,则a =6.

②若0

?a 3=2-a

3

27,最大值为2或4-a .

由2-a 3

27

=-2,得a =33

4>3,与0

综上,存在正数a =6时,f (x )在[0,1]的最小值为-2,最大值为2. 规律方法 1.利用导数求函数f (x )在[a ,b ]上的最值的一般步骤:

(1)求函数在(a ,b )内的极值;(2)求函数在区间端点处的函数值f (a ),f (b );(3)将函数f (x )的各极值与f (a ),f (b )比较,其中较大的一个为最大值,较小的一个为最小值.

2.研究含参数的最值,必要时要进行分类讨论.如本例迁移中,分类讨论的标准是单调区间的端点与0,1的大小关系,从而确定函数在[0,1]上的最值. 【训练3】 已知函数f (x )=x -1

x

-ln x . (1)求f (x )的单调区间;

(2)求函数f (x )在????1

e ,e 上的最大值和最小值(其中e 是自然对数的底数).

解 (1)f (x )=

x -1x -ln x =1-1

x

-ln x , f (x )的定义域为(0,+∞).

∵f ′(x )=1x 2-1x =1-x

x

2,

由f ′(x )>0,得01,

∴f (x )=1-1

x

-ln x 在(0,1)上单调递增,在(1,+∞)上单调递减.

(2)由(1)得f (x )在????1

e ,1上单调递增,在[1,e]上单调递减,

∴f (x )在????1e ,e 上的极大值为f (1)=1-1

1-ln 1=0.

又f ???

?1e =1-e -ln 1

e =2-e ,

f (e)=1-1e

-ln e =-1

e

,且f ???

?1e

∴f (x )在????1

e ,e 上的最大值为0,最小值为2-e.

A 级 基础巩固

一、选择题

1.函数y =x e x

的最小值是( ) A.-1

B.-e

C.-1e

D.不存在

解析 因为y =x e x

,所以y ′=e x

+x e x

=(1+x )e x

,当x >-1时,y ′>0;当x <-1时,y ′<0,所以当x =-1时,函数取得最小值,且y min =-1

e .

答案 C

2. 设函数f (x )在R 上可导,其导函数为f ′(x ),且函数f (x )在x =-2处取得极小值,则函数y =x ·f ′(x )的图象可能是( )

解析 ∵函数f (x )在R 上可导,其导函数为f ′(x ), 且函数f (x )在x =-2处取得极小值,

当x >-2时,f ′(x )>0;当x =-2时,f ′(x )=0; 当x <-2时,f ′(x )<0.

∴当x >0时,xf ′(x )>0;当-20. 因此y =xf ′(x )的图象应为选项C. 答案 C

3. 若x =-2是函数f (x )=(x 2

+ax -1)·e

x -1

的极值点,则f (x )的极小值为( )

A.-1

B.-2e -3

C.5e -3

D.1

解析 f ′(x )=[x 2

+(a +2)x +a -1]·e

x -1

则f ′(-2)=[4-2(a +2)+a -1]·e -3

=0?a =-1, 则f (x )=(x 2

-x -1)·e x -1,f ′(x )=(x 2+x -2)·e x -1

又e

x -1

>0恒成立,令f ′(x )=0,得x =-2或x =1,

当x <-2或x >1时,f ′(x )>0;当-2

4. 函数f (x )=3x 2

+ln x -2x 的极值点的个数是( ) A.0

B.1

C.2

D.无数

解析 函数定义域为(0,+∞), 且f ′(x )=6x +1

x -2=6x 2

-2x +1

x

由于x >0,g (x )=6x 2

-2x +1的Δ=-20<0, 所以g (x )>0恒成立,故f ′(x )>0恒成立, 即f (x )在定义域上单调递增,无极值点. 答案 A

5. 已知函数f (x )=2ln x +ax 2

-3x 在x =2处取得极小值,则f (x )的极大值为( ) A.2 B.-5

2

C.3+ln 2

D.-2+2ln 2

解析 由题意得,f ′(x )=2

x

+2ax -3,∵f (x )在x =2处取得极小值,∴f ′(2)=4a -2=0,解

得a =12,∴f (x )=2ln x +12x 2-3x ,f ′(x )=2x +x -3=(x -1)(x -2)x ,

∴f (x )在(0,1),(2,+∞)上单调递增,在(1,2)上单调递减, ∴f (x )的极大值为f (1)=12-3=-52.

答案 B 二、填空题

6.若商品的年利润y (万元)与年产量x (百万件)的函数关系式为y =-x 3

+27x +123(x >0),则获得最大利润时的年产量为________百万件.

解析 y ′=-3x 2

+27=-3(x +3)(x -3),当00;当x >3时,y ′<0. 故当x =3时,该商品的年利润最大. 答案 3

7. 已知x =1是函数f (x )=(x 2

+ax )e x

的一个极值点,则曲线y =f (x )在点(0,f (0))处的切线斜率为________.

解析 由f (x )=(x 2

+ax )e x ,得f ′(x )=(x 2+ax +2x +a )e x

, 因为x =1是函数f (x )=(x 2

+ax )e x

的一个极值点,

所以f ′(1)=(3+2a )e =0,解得a =-3

2.

∴f ′(x )=????x 2

+12x -32e x ,所以f ′(0)=-32.

所以曲线f (x )在点(0,f (0))处的切线斜率为-3

2.

答案 -3

2

8. 直线y =b 分别与直线y =2x +1和曲线y =ln x 相交于点A ,B ,则|AB |的最小值为________. 解析 设两个交点分别为A ???

?b -1

2

,b ,B (e b ,b ),

则|AB |=e b

b -1

2

.

令g (x )=e x -

x -1

2,则g ′(x )=e x

-12

. 由g ′(x )=0,得x =-ln 2.

所以g (x )在区间(-∞,-ln 2)单调递减,在区间(-ln 2,+∞)上单调递增, ∴g (x )min =g (-ln 2)=1+ln 2

2

. 答案 1+

ln 22

三、解答题

9.已知函数f (x )=e x

cos x -x .

(1)求曲线y =f (x )在点(0,f (0))处的切线方程; (2)求函数f (x )在区间?

??

?

0,

π2上的最大值和最小值. 解 (1)因为f (x )=e x

cos x -x ,

所以f ′(x )=e x

(cos x -sin x )-1,f ′(0)=0. 又因为f (0)=1,

所以曲线y =f (x )在点(0,f (0))处的切线方程为y =1. (2)设h (x )=e x (cos x -sin x )-1

则h ′(x )=e x

(cos x -sin x -sin x -cos x )=-2e x

sin x . 当x ∈?

??

?

0,

π2时,h ′(x )<0, 所以h (x )在区间?

??

?

0,

π2上单调递减, 所以对任意x ∈?

??

?

0,

π2有h (x )

??

?

0,

π2上单调递减,

因此f (x )在区间?

???0,

π2上的最大值为f (0)=1,最小值为f ???

?π2=-π2. 10.(2018·天津卷选编)设函数f (x )=(x -t 1)(x -t 2)(x -t 3),其中t 1,t 2,t 3∈R,且t 1,t 2,t 3是公差为d 的等差数列.

(1)若t 2=0,d =1,求曲线y =f (x )在点(0,f (0))处的切线方程; (2)若d =3,求f (x )的极值.

解 (1)由已知,得f (x )=x (x -1)(x +1)=x 3

-x , 故f ′(x )=3x 2

-1.因此f (0)=0,f ′(0)=-1, 又因为曲线y =f (x )在点(0,f (0))处的切线方程为

y -f (0)=f ′(0)(x -0),

故所求切线方程为x +y =0.

(2)由已知得f (x )=(x -t 2+3)(x -t 2)(x -t 2-3)=(x -t 2)3

-9(x -t 2)=x 3

-3t 2x 2

+(3t 2

2-9)x -

t 32+9t 2.

故f ′(x )=3x 2

-6t 2x +3t 2

2-9.

令f ′(x )=0,解得x =t 2-3,或x =t 2+ 3. 当x 变化时,f ′(x ),f (x )的变化情况如下表:

+3)=(3)3

-9×3=-6 3.

11.若函数f (x )=12x 2

+(a -1)x -a ln x 存在唯一的极值,且此极值不小于1,则a 的取值范围为

( ) A.????3

2,2 B.???

?3

2,+∞ C.???

?0,32 D.(-1,0)∪???

?3

2,+∞

解析 对函数求导f ′(x )=x -1+a ???

?1-1x =(x +a )(x -1)

x

,令f ′(x )=0,解得x =1或x

=-a .因为函数f (x )=12

x 2

+(a -1)x -a ln x 存在唯一的极值,所以x =1,此时a ≥0.所以当

x ∈(0,1)时,f ′(x )<0,函数f (x )单调递减;当x ∈(1,+∞)时,f ′(x )>0,函数f (x )单调递

增,所以f (x )的极小值为f (1)=12+a -1=a -12,故f (1)≥1,即a -12≥1,解得a ≥3

2

.

答案 B

12. 若函数f (x )=(1-x )(x 2

+ax +b )的图象关于点(-2,0)对称,x 1,x 2分别是f (x )的极大值点与极小值点,则x 2-x 1=( ) A.- 3

B.2 3

C.-2 3

D. 3

解析 不妨假设点(-2,0)在f (x )图象上, 则f (-2)=3(4-2a +b )=0,

因为函数图象关于点(-2,0)对称,且f (1)=0, 所以f (-5)=0,即f (-5)=6(25-5a +b )=0,

联立?????b -2a +4=0,b -5a +25=0,解得?

????b =10,a =7.

故f (x )=(1-x )(x 2+7x +10)=-x 3-6x 2

-3x +10, 则f ′(x )=-3x 2

-12x -3=-3(x 2

+4x +1), 由于x 1,x 2分别是f (x )的极大值点与极小值点. ∴x 1,x 2是f ′(x )的零点, 则x 1+x 2=-4,x 1x 2=1. 从而x 1<0,x 2<0,且x 1>x 2.

因此x 2-x 1=-(x 1+x 2)2

-4x 1x 2=-2 3. 答案 C

13.传说中孙悟空的“如意金箍棒”是由“定海神针”变形得来的.这定海神针在变形时永远保持为圆柱体,其底面半径原为12 cm 且以每秒1 cm 等速率缩短,而长度以每秒20 cm 等速率增长.已知神针的底面半径只能从12 cm 缩到4 cm ,且知在这段变形过程中,当底面半径为10 cm 时其体积最大.假设孙悟空将神针体积最小时定形成金箍棒,则此时金箍棒的底面半径为________ cm.

解析 设神针原来的长度为a cm ,t 秒时神针的体积为V (t ) cm 3

,则V (t )=π(12-t )2

·(a +20t ),其中0≤t ≤8,所以V ′(t )=[-2(12-t )(a +20t )+(12-t )2·20]π.

因为当底面半径为10 cm 时其体积最大,所以10=12-t ,解得t =2,此时V ′(2)=0,解得a =60,所以V (t )=π(12-t )2

·(60+20t ),其中0≤t ≤8.

V ′(t )=60π(12-t )(2-t ),当t ∈(0,2)时,V ′(t )>0,当t ∈(2,8)时,V ′(t )<0,从而V (t )在(0,2)上单调递增,在(2,8)上单调递减,V (0)=8 640π,V (8)=3 520π,所以当t =8

时,V (t )有最小值3 520π,此时金箍棒的底面半径为4 cm. 答案 4

14.(2019·北京卷)已知函数f (x )=14x 3-x 2

+x .

(1)求曲线y =f (x )的斜率为1的切线方程; (2)当x ∈[-2,4]时,求证:x -6≤f (x )≤x .

(3)设F (x )=|f (x )-(x +a )|(a ∈R),记F (x )在区间[-2,4]上的最大值为M (a ).当M (a )最小

时,求a 的值.

(1)解 由f (x )=14x 3-x 2

+x ,得f ′(x )=34x 2-2x +1.

令f ′(x )=1,即34x 2-2x +1=1,得x =0或x =8

3.

又f (0)=0,f ????83=8

27

所以曲线y =f (x )的斜率为1的切线方程是y =x 与y -827=x -83,即y =x 与y =x -6427

. (2)证明 令g (x )=f (x )-x ,x ∈[-2,4]. 由g (x )=14x 3-x 2

得g ′(x )=34x 2-2x .

令g ′(x )=0得x =0或x =8

3

.

当x 变化时,g ′(x ),g (x )的变化情况如下:

故-6≤g (x )≤0,即x -6≤f (x )≤x . (3)解 由第(2)问知,

当a <-3时,M (a )≥F (0)=|g (0)-a |=-a >3; 当a >-3时,M (a )≥F (-2)=|g (-2)-a |=6+a >3; 当a =-3时,M (a )=3; 综上,当M (a )最小时,a =-3.

15.(多填题)设函数f (x )=?

???

?x 3

-3x ,x ≤a ,-2x ,x >a .

(1)若a =0,则f (x )的最大值为________;

(2)若f (x )无最大值,则实数a 的取值范围是________.

解析 (1)若a =0,则f (x )=?

????x 3

-3x ,x ≤0,

-2x ,x >0.

当x >0时,f (x )=-2x <0;

当x ≤0时,f ′(x )=3x 2

-3=3(x -1)(x +1), 当x <-1时,f ′(x )>0,f (x )是增函数;

当-1

∴f(x)≤f(-1)=2.∴f(x)的最大值为2.

(2)在同一平面直角坐标系中画出y=-2x和y=x3-3x的图象,如图所示,当a<-1时,f(x)无最大值;

当-1≤a≤2时,f(x)max=2;

当a>2时,f(x)max=a3-3a.

综上,当a∈(-∞,-1)时,f(x)无最大值.

答案(1)2 (2)(-∞,-1)

函数的极值与导数教案完美版

《函数的极值与导数》教案 §1.3.2函数的极值与导数(1) 【教学目标】 1.理解极大值、极小值的概念. 2.能够运用判别极大值、极小值的方法来求函数的极值. 3.掌握求可导函数的极值的步骤. 【教学重点】极大、极小值的概念和判别方法,以及求可导函数的极值的步骤. 【教学难点】对极大、极小值概念的理解及求可导函数的极值的步骤. 【内容分析】 对极大、极小值概念的理解,可以结合图象进行说明.并且要说明函数的极值是就函数在某一点附近的小区间而言的. 从图象观察得出,判别极大、极小值的方法.判断极值点的关键是这点两侧的导数异号. 【教学过程】 一、复习引入: 1. 函数的导数与函数的单调性的关系:设函数y=f(x) 在某个区间内有导数,如果在这个区间内/ y >0,那么函数y=f(x) 在为这个区间内的增函数;如果在这个区间内/ y <0,那么函数y=f(x) 在为这个区间内的减函数. 2.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. 二、讲解新课: 1.极大值: 一般地,设函数f(x)在点x 0附近有定义,如果对x 0附近的所有的点,都有f(x)<f(x 0),就说f(x 0)是函数f(x)的一个极大值,记作y 极大值=f(x 0),x 0是极大值点. 2.极小值:一般地,设函数f(x)在x 0附近有定义,如果对x 0附近的所有的点,都有f(x)>f(x 0).就说f(x 0)是函数f(x)的一个极小值,记作y 极小值=f(x 0),x 0是极小值点. 3.极大值与极小值统称为极值. 在定义中,取得极值的点称为极值点,极值点是自变量的值,极值指的是函数值.请注意以下几点: (ⅰ)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. (ⅱ)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. (ⅲ)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,如下图所示,1x 是极大值点,4x 是极小值点,而)(4x f >)(1x f . (ⅳ)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. 4. 判别f (x 0)是极大、极小值的方法: 若0x 满足0)(0='x f ,且在0x 的两侧)(x f 的导数异号,则0x 是)(x f 的极值点,) (0x f

高中数学:导数与函数的极值、最值练习

高中数学:导数与函数的极值、最值练习 (时间:30分钟) 1.函数f(x)=ln x-x在区间(0,e]上的最大值为( B ) (A)1-e (B)-1 (C)-e (D)0 解析:因为f′(x)=-1=,当x∈(0,1)时,f′(x)>0;当x∈(1,e]时, f′(x)<0,所以f(x)的单调递增区间是(0,1),单调递减区间是(1,e],所以当x=1时,f(x)取得最大值ln 1-1=-1. 2.(豫南九校第二次质量考评)若函数f(x)=x(x-c)2在x=2处有极小值,则常数c的值为( C ) (A)4 (B)2或6 (C)2 (D)6 解析:因为f(x)=x(x-c)2, 所以f′(x)=3x2-4cx+c2, 又f(x)=x(x-c)2在x=2处有极小值, 所以f′(2)=12-8c+c2=0,解得c=2或6, c=2时,f(x)=x(x-c)2在x=2处有极小值; c=6时,f(x)=x(x-c)2在x=2处有极大值; 所以c=2. 3.函数f(x)=3x2+ln x-2x的极值点的个数是( A ) (A)0 (B)1 (C)2 (D)无数 解析:函数定义域为(0,+∞),且f′(x)=6x+-2=,不妨设g(x)=6x2-2x+1. 由于x>0,令g(x)=6x2-2x+1=0,则Δ=-20<0, 所以g(x)>0恒成立,故f′(x)>0恒成立, 即f(x)在定义域上单调递增,无极值点. 4.(银川模拟)已知y=f(x)是奇函数,当x∈(0,2)时,f(x)=ln x-ax(a>),当x∈(-2,0)时,f(x)的最小值为1,则a的值等于( D ) (A)4 (B)3 (C)2 (D)1 解析:由题意知,当x∈(0,2)时,f(x)的最大值为-1. 令f′(x)=-a=0,得x=,

利用导数研究函数的极值、最值

利用导数研究函数的极值、最值 【例1-1】设函数f(x)在R上可导,其导函数为f′(x),且函数y=(1-x)f′(x)的图象如图所示,则下列结论中一定成立的是( ) A.函数f(x)有极大值f(2)和极小值f(1) B.函数f(x)有极大值f(-2)和极小值f(1) C.函数f(x)有极大值f(2)和极小值f(-2) D.函数f(x)有极大值f(-2)和极小值f(2) 角度2已知函数求极值 【例1-2】已知函数f(x)=ln x-ax(a∈R). (1)当a=1 2 时,求f(x)的极值; (2)讨论函数f(x)在定义域内极值点的个数. 【训练1】 (1)(角度1)已知函数f(x)的定义域为(a,b),导函数f′(x)在(a,b)上的图象如图所示,则函数f(x)在(a,b)上的极大值点的个数为( ) A.1 B.2 C.3 D.4 (2)(角度2) 设函数f(x)=(x-a)(x-b)(x-c),a,b,c∈R,f′(x)为f(x)的导函数. ①若a=b=c,f(4)=8,求a的值; ②若a≠b,b=c,且f(x)和f′(x)的零点均在集合{-3,1,3}中,求f(x)的极小值. 考点二已知函数的极值求参数

【例2】设函数f (x )=[ax 2-(4a +1)x +4a +3]e x . (1)若曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线与x 轴平行,求a ; (2)若f (x )在x =2处取得极小值,求a 的取值范围. 【训练2】 已知函数f (x )=ax 3 +bx 2 +cx -17(a ,b ,c ∈R)的导函数为f ′(x ),f ′(x )≤0的解集为{x |-2≤x ≤3},若f (x )的极小值等于-98,则a 的值是( ) A.-8122 B.1 3 C.2 D.5 考点三 利用导数求函数的最值 【例3】 已知函数f (x )=2x 3 -ax 2+2. (1)讨论f (x )的单调性; (2)(经典母题)当0

函数极值与导数解析

函数的极值与导数练习 基础篇 1.函数f(x)的定义域为开区间(a,b),其导函数f′(x)在(a,b)内的图象如图1-3-10所示,则函数f(x)在开区间(a,b)内的极大值点有() 图1-3-10 A.1个B.2个 C.3个D.4个 【答案】B[依题意,记函数y=f′(x)的图象与x轴的交点的横坐标自左向右依次为x1,x2,x3,x4,当a<x<x1时,f′(x)>0;当x1<x<x2时,f′(x)<0;当x2<x<x4时,f′(x)≥0;当x4<x<b时,f′(x)<0.因此,函数f(x)分别在x=x1,x=x4处取得极大值,选B.] 2.函数y=x3-3x2-9x(-2<x<2)有() A.极大值5,极小值-27 B.极大值5,极小值-11 C.极大值5,无极小值 D.极小值-27,无极大值 【答案】C[由y′=3x2-6x-9=0,得x=-1或x=3. 当x<-1或x>3时,y′>0;由-1<x<3时,y′<0. ∴当x=-1时,函数有极大值5;3?(-2,2),故无极小值.] 3.已知a是函数f(x)=x3-12x的极小值点,则a=() A.-4 B.-2 C.4 D.2

【答案】D [∵f (x )=x 3-12x ,∴f ′(x )=3x 2-12,令f ′(x )=0,则x 1=-2,x 2=2. 当x ∈(-∞,-2),(2,+∞)时,f ′(x )>0,则f (x )单调递增; 当x ∈(-2,2)时,f ′(x )<0,则f (x )单调递减,∴f (x )的极小值点为a =2.] 4.当x =1时,三次函数有极大值4,当x =3时有极小值0,且函数过原点,则此函数是( ) 过(1,4)f ′(1)=0 过(3,0)f ′(3)=0 A .y =x 3+6x 2+9x B .y =x 3-6x 2+9x C .y =x 3-6x 2-9x D .y =x 3+6x 2-9x 【答案】B [∵三次函数过原点,故可设为 y =a x 3+bx 2+cx , ∴y ′=3x 2+2bx +c . 又x =1,3是y ′=0的两个根, ∴????? 1+3=-2b 31×3=c 3 ,即????? b =-6, c =9 ∴y =x 3-6x 2+9x , 又y ′=3x 2-12x +9=3(x -1)(x -3) ∴当x =1时,f (x )极大值=4 , 当x =3时,f (x )极小值=0,满足条件,故选B.] 5.函数f (x )=x 3-3bx +3b 在(0,1) ) A .00 D .b <1 2 【答案】A [f ′(x )=3x 2 -3b ,要使f (x )在(0,1)内有极小值,则? ?? ?? f ′(0)<0, f ′(1)>0,

(完整版)导数与函数的极值、最值问题(解析版)

【高考地位】 导数在研究函数的极值与最值问题是高考的必考的重点内容,已由解决函数、数列、不等式问题的辅助工具上升为解决问题的必不可少的工具,特别是利用导数来解决函数的极值与最值、零点的个数等问题,在高考中以各种题型中均出现,对于导数问题中求参数的取值范围是近几年高考中出现频率较高的一类问题,其试题难度考查较大. 【方法点评】 类型一 利用导数研究函数的极值 使用情景:一般函数类型 解题模板:第一步 计算函数()f x 的定义域并求出函数()f x 的导函数'()f x ; 第二步 求方程'()0f x =的根; 第三步 判断'()f x 在方程的根的左、右两侧值的符号; 第四步 利用结论写出极值. 例1 已知函数x x x f ln 1 )(+= ,求函数()f x 的极值. 【答案】极小值为1,无极大值. 【点评】求函数的极值的一般步骤如下:首先令'()0f x =,可解出其极值点,然后根据导函数大于0、小于0即可判断函数()f x 的增减性,进而求出函数()f x 的极大值和极小值. 【变式演练1】已知函数322()f x x ax bx a =+++在1x =处有极值10,则(2)f 等于( ) A .11或18 B .11 C .18 D .17或18 【答案】C 【解析】

试题分析:b ax x x f ++='23)(2,???=+++=++∴1010232 a b a b a ???-==????=----=?114012232b a a a a b 或???=-=33 b a .当???=-=3 3 b a 时,∴≥-=',0)1(3)(2x x f 在1=x 处不存在极值. 当???-==11 4b a 时, )1)(113(1183)(2-+=-+='x x x x x f ,0)(),1,3 11 (<'- ∈∴x f x ;0)(),,1(>'+∞∈x f x ,符合题意. 所以???-==114b a .181622168)2(=+-+=∴f .故选C . 考点:函数的单调性与极值. 【变式演练2】设函数()21 ln 2 f x x ax bx =--,若1x =是()f x 的极大值点,则a 的取值范围为 ( ) A .()1,0- B .()1,-+∞ C .()0,+∞ D .()(),10,-∞-+∞U 【答案】B 【解析】 考点:函数的极值. 【变式演练3】函数x m x m x x f )1(2)1(2 1 31)(23-++-=在)4,0(上无极值,则=m _____. 【答案】3 【解析】 试题分析:因为x m x m x x f )1(2)1(2 1 31)(23-++-= , 所以()()2'()(1)2(1)21f x x m x m x x m =-++-=--+,由()'0f x =得2x =或1x m =-,又因为

6函数的极值与导数讲义

函数的极值与导数讲义 :点a 叫做函数y =f (x )的极小值点,f (a )叫做函数y =f (x )的极小值. (2)极大值点与极大值:点b 叫做函数y =f (x )的极大值点,f (b )叫做函数y x 0)=0时: (1)如果在x 0附近的左侧f ′(x )>0,右侧f ′(x )<0,那么f (x 0)是. f ′(x )<0,右侧f ′(x )>0,那么f (x 0)是. 一点附近的大小情况. (2)由函数极值的定义知道,函数在一个区间的端点处一定不可能取得极值,即端点一定不是函数的极值点. (3)极大值不一定比极小值大,极小值也不一定比极大(1)可导函数的极值点一定是导数为0的点,但导数为0的点不一定是函数的极值点. 如y =x 3,y ′(0)=0,x =0不是极值点. 问题1如图观察,函数y =f (x )在d 、e 、f 、g 、h 、i 等点处的函数值与这些点附近的函数值有什 么关系?y =f (x )在这些点处的导数值是多少?在这些点附近,y =f (x )的导数的符号有什么规律? 思考函数f (x )的定义域为开区间(a ,b ),导函数f ′(x )在(a ,b )内的图象如图所示,则函数f (x )在开区间(a ,b )内有________个极小值点. 【例1】求下列函数的极值. (1)f (x )=3x +3ln x ; (2)f (x )=2x x 2+1 -2. 【例2】已知函数f (x )=ax 3+bx 2+cx (a ≠0)在x =±1处取得极值,且f (1)=-1. (1)求常数a ,b ,c 的值;(2)判断x =±1是函数的极大值点还是极小值点,试说明理由,并求出极值. 【变式】已知函数f (x )=x 3+ax 2+bx +c ,且知当x =-1时取得极大值7,当x =3时取得极小值,试求函数f (x )的极小值,并求a 、b 、c 的值. 【例3】 (12分)设a 为实数,函数f (x ) =-x 3+3x +a .(1)求f (x )的极值;(2)是否存在实数a ,使得方程f (x )=0恰好有两个实数根?若存在,求出实数a 的值;若不存在,请说明理由.

导数与函数的极值、最值问题(解析版)

【高考地位】 导数在研究函数的极值与最值问题是高考的必考的重点内容,已由解决函数、数列、不等式问题的辅助工具上升为解决问题的必不可少的工具,特别是利用导数来解决函数的极值与最值、零点的个数等问题,在高考中以各种题型中均出现,对于导数问题中求参数的取值范围是近几年高考中出现频率较高的一类问题,其试题难度考查较大. 【方法点评】 类型一 利用导数研究函数的极值 使用情景:一般函数类型 解题模板:第一步 计算函数()f x 的定义域并求出函数()f x 的导函数'()f x ; 第二步 求方程'()0f x =的根; 第三步 判断'()f x 在方程的根的左、右两侧值的符号; 第四步 利用结论写出极值. 例1 已知函数x x x f ln 1 )(+= ,求函数()f x 的极值. 【答案】极小值为1,无极大值. 【点评】求函数的极值的一般步骤如下:首先令'()0f x =,可解出其极值点,然后根据导函数大于0、小于0即可判断函数()f x 的增减性,进而求出函数()f x 的极大值和极小值. 【变式演练1】已知函数322()f x x ax bx a =+++在1x =处有极值10,则(2)f 等于( ) A .11或18 B .11 C .18

D .17或18 【答案】C 【解析】 试题分析:b ax x x f ++='23)(2,???=+++=++∴1010232 a b a b a ???-==????=----=?114012232b a a a a b 或???=-=33 b a .当???=-=3 3 b a 时,∴≥-=',0)1(3)(2x x f 在1=x 处不存在极值. 当? ??-==114b a 时, )1)(113(1183)(2-+=-+='x x x x x f ,0)(),1,3 11 (<'- ∈∴x f x ;0)(),,1(>'+∞∈x f x ,符合题意. 所以???-==114b a .181622168)2(=+-+=∴f .故选C . 考点:函数的单调性与极值. 【变式演练2】设函数()21 ln 2 f x x ax bx =--,若1x =是()f x 的极大值点,则a 的取值范围为 ( ) A .()1,0- B .()1,-+∞ C .()0,+∞ D .()(),10,-∞-+∞U 【答案】B 【解析】 考点:函数的极值.

利用导数求函数的单调区间、极值和最值

精锐教育学科教师辅导讲义 讲义编号____________________ 学员编号: 年 级: 课时数及课时进度:3(3/60) 学员姓名: 辅导科目: 学科教师: 学科组长/带头人签名及日期 课 题 利用导数学求函数单调区间、极值和最值 授课时间: 备课时间: 教学目标 1、能熟练运用导数求函数单调区间、判定函数单调性; 2、能用导数求函数的极值和最值。 重点、难点 考点及考试要求 教学内容 一、利用导数判定函数的单调性并求函数的单调区间 1.定义:一般地,设函数)(x f y =在某个区间内有导数,如果在这个区间内0)(' >x f ,那么函数)(x f y = 在 为这个区间内的增函数;如果在这个区间内 0)(' x f 解不等式,得x 的范围就是递增区间. ③令 0)('

二、利用导数求函数的极值 1、极大值 一般地,设函数)(x f 在点x 附近有定义,如果对 x 附近的所有的点,都有)( )(0 x f x f <,就说)(0 x f 是函数的一 个极大值,记作()x y f 0=极大值 ,x 0是极大值点 2、极小值 一般地,设函数)(x f 在x 附近有定义,如果对 x 附近的所有的点,都有)( )(0 x f x f >就说)(0 x f 是函数) (x f 的一个极小值,记作 ()x y f 0=极小值 ,x 0是极小值点 3、极大值与极小值统称为极值 在定义中,取得极值的点称为极值点,极值点是自变量的值,极值指的是函数值请注意以下几点: (ⅰ)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. (ⅱ)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. (ⅲ)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,如下图所示, x 1 是极大值点, x 4 是极小值点,而)()( 1 4 x x f f >. (ⅳ)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 f(x 2)f(x 4) f(x 5) f(x 3) f(x 1) f(b) f(a) x 5 x 4x 3x 2 x 1b a x O y 4、判别()x f 0 是极大、极小值的方法: 若 x 满足 0)(0' =x f ,且在x 0的两侧)(x f 的导数异号,则x 0是)(x f 的极值点,()x f 0是极值,并且如果 )(' x f 在 x 两侧满足“左正右负”,则x 是)(x f 的极大值点,()x f 0 是极大值;如果)(' x f 在x 0两侧满足“左负右正” ,则x 0是)(x f 的极小值点,()x f 是极小值 5、求可导函数)(x f 的极值的步骤: (1)确定函数的定义区间,求导数 )(' x f

高中数学选修2-2精品教案 3.2 函数的极值与导数

§1.3.2函数的极值与导数(1课时) 【学情分析】: 在高一就学习了函数的最大(小)值,这与本小节所要研究的对象——函数极值有着本质区别的,学生容易产生混淆,易把极大值当做最大值,极小值当做最小值。在认识理解导数大小与函数单调性的关系后,结合函数图像直观地引入函数极值的概念,强化极值是描述函数局部特征的概念,使得学生对极值与最值的概念区分开来,也为下节“函数的最值与导数”做好铺垫。 【教学目标】: (1)理解极大值、极小值的概念. (2)能够运用判别极大值、极小值的方法来求函数的极值. (3)掌握求可导函数的极值的步骤 【教学重点】: 极大、极小值的概念和判别方法,以及求可导函数的极值的步骤. 【教学难点】: 极大、极小值概念的理解,熟悉求可导函数的极值的步骤 教学 环节 教学活动设计意图 创设情景 观察图3.3-8,我们发现,t a =时,高台跳水运动员距水面高度最大.那么,函数() h t在此点的导数是多少呢?此点附近的图像有什么特点?相应地,导数的符号有什么变化规律? 放大t a =附近函数() h t的图像,如图3.3-9.可以看出() h a ';在t a =,当t a <时,函数() h t单调递增,()0 h t'>;当t a >时,函数() h t单调递减,()0 h t'<;这就说明,在t a =附近,函数值先增(t a <,()0 h t'>)后减(t a >,()0 h t'<).这样,当t在a的附近从小到大经过a时,() h t'先正后负,且() h t'连续变化,于是有()0 h a '=. 对于一般的函数() y f x =,是否也有这样的性质呢? 附:对极大、极小值概念的理解,可以结合图象进行说明.并且要说明函数的极值是就函数在某一点附近的小区间而言的. 从图象观察得出,判别极大、极小值的方法.判断极值点的关键是这点两侧的导数异号

第三十九讲:函数的极值最值与导数

第三十九讲 函数的极值、最值与导数 一、引言 1.用导数求函数的极大(小)值,求函数在连续区间上的最大最小值,或利用求导法解决一些实际应用问题是函数内容的继续与延伸,这种解决问题的方法使复杂问题变得简单化,因而已逐渐成为高考试题的又一热点. 2.考纲要求:了解函数在某点取得极值的必要条件和充分条件;会用导数求函数的极大值和极小值,能求出最大值和最小值;会利用导数解决某些实际问题. 3.考情分析:2010年高考预测对本专题内容的考查将继续以解答题形式与解析几何、不等式、平面向量等知识结合,考查最优化问题,加强了能力考查力度,使试题具有更广泛的实际意义,更体现了导数作为工具分析和解决一些函数性质问题的方法. 二、考点梳理 1.函数的极值: 一般地,设函数()y f x =在0x x =及其附近有定义,如果)(0x f 的值比0x 附近所有各点的函数值都大,我们说()0f x 是函数()y f x =的一个极大值;如果)(0x f 的值比0x 附近所有各点的函数值都小,我们说()y f x =是函数()y f x =的一个极小值.极大值与极小值统称极值. 在定义中,取得极值的点称为极值点,极值点是自变量的值,极值指的是函数值. 理解极值概念要注意以下几点: (1)极值是一个局部概念.由定义可知,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. (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. (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.如下图所示,1x 是极大值点,4x 是极小值点,而4()f x >)(1x f . 2.函数极值的判断方法: 若0x 满足0)(0='x f ,且在0x 的两侧)(x f 的导数异号,则0x 是)(x f 的极值点,

核心素养提升练 利用导数研究函数的极值、最值

核心素养提升练 利用导数研究函数的极值、最值 (30分钟 60分) 一、选择题(每小题5分,共25分) 1.已知函数f(x)=x3-x2+cx+d有极值,则c的取值范围为( ) A.c< B.c≤ C.c≥ D.c> 【解析】选A.因为f(x)=x3-x2+cx+d, 所以f′(x)=x2-x+c,要使f(x)有极值,则方程f′(x)=x2-x+c=0有两个实数解, 从而Δ=1-4c>0,所以c<. 2.已知函数y=f(x)的导函数y=f′(x)的图象如图所示,则f(x) ( ) A.既有极小值,也有极大值 B.有极小值,但无极大值 C.有极大值,但无极小值 D.既无极小值,也无极大值

【解析】选B.由导函数图象可知,y=f′(x)在(-∞,x0)上为负,y=f′(x)在 (x0,+∞)上非负,所以y=f(x)在(-∞,x0)上递减,在(x0,+∞)上递增,所以y=f(x)在x=x0处有极小值,无极大值. 3.设动直线x=m与函数f(x)=x3,g(x)=ln x的图象分别交于点M,N,则|MN|的最小值为( ) A.(1+ln 3) B.ln 3 C.1+ln 3 D.ln 3-1 【解析】选A.设F(x)=f(x)-g(x)=x3-ln x,求导得:F′(x)=3x2-. 令F′(x)>0得x>; 令F′(x)<0得00时,x<1,故y=g(x)在(0,1)上单调递增,在(1,+∞) 上单调递减,g(x)max=g(1)=,当x→+∞时,g(x)>0,所以t∈.

用导数求函数的极值..

用导数来求函数的极值 例 求下列函数的极值: 1.x x x f 12)(3-=;2.x e x x f -=2)(;3..21 2)(2-+= x x x f 分析:按照求极值的基本方法,首先从方程0)(='x f 求出在函数)(x f 定义域内所有可能的极值点,然后按照函数极值的定义判断在这些点处是否取得极值. 解:1.函数定义域为R .).2)(2(3123)(2-+=-='x x x x f 令0)(='x f ,得2±=x . 当2>x 或2-'x f , ∴函数在()2,-∞-和()+∞,2上是增函数; 当22<<-x 时,0)(<'x f , ∴函数在(-2,2)上是减函数. ∴当2-=x 时,函数有极大值16)2(=-f , 当2=x 时,函数有极小值.16)2(-=f 2.函数定义域为R .x x x e x x e x xe x f ----=-=')2(2)(2 令0)(='x f ,得0=x 或2=x . 当0x 时,0)(<'x f , ∴函数)(x f 在()0,∞-和()+∞,2上是减函数; 当20<'x f , ∴函数)(x f 在(0,2)上是增函数. ∴当0=x 时,函数取得极小值0)0(=f , 当2=x 时,函数取得极大值2 4)2(-=e f . 3.函数的定义域为R . .) 1() 1)(1(2)1(22)1(2)(2 2222++-=+?-+='x x x x x x x x f

令0)(='x f ,得1±=x . 当1-x 时,0)(<'x f , ∴函数)(x f 在()1,-∞-和()+∞,1上是减函数; 当11<<-x 时,0)(>'x f , ∴函数)(x f 在(-1,1)上是增函数. ∴当1-=x 时,函数取得极小值3)1(-=-f , 当1=x 时,函数取得极大值.1)1(-=f 说明:思维的周密性是解决问题的基础,在解题过程中,要全面、系统地考虑问题,注意各种条件 综合运用,方可实现解题的正确性.解答本题时应注意0)(0='x f 只是函数 )(x f 在0x 处有极值的必要条件,如果再加之0x 附近导数的符号相反,才能断定函数在0x 处 取得极值.反映在解题上,错误判断极值点或漏掉极值点是学生经常出现的失误. 复杂函数的极值 例 求下列函数的极值: 1.)5()(32-=x x x f ;2..6)(2 --=x x x f 分析:利用求导的方法,先确定可能取到极值的点,然后依据极值的定义判定.在函数)(x f 的定义域内寻求可能取到极值的“可疑点”,除了确定其导数为零的点外,还必须确定函数定义域内所有不可导的点.这两类点就是函数)(x f 在定义内可能取到极值的全部“可疑点”. 解:1..3) 2(533)5(2)5(32)(33323x x x x x x x x x f -=+-= +-= ' 令0)(='x f ,解得2=x ,但0=x 也可能是极值点. 当0x 时,0)(>'x f , ∴函数)(x f 在()0,∞-和()+∞,2上是增函数; 当20<

函数的极值与导数教学设计一等奖

函数的极值与导数 作者单位:宁夏西吉中学作者姓名:蒙彦强联系电话: 一.教材分析 本节课选自高中数学人教A版选修2-2教材函数的极值与导数,就本册教材而言本节既是前面所学导数的概念、导数的几何意义、导数的计算、函数的单调性与导数等内容的延续和深化,又为下节课最值的学习奠定了知识与方法的基础,起着承上启下的作用.就整个高中教学而言,函数是高中数学主要研究的内容之一,而导数又是研究函数的主要工具,同时导数在化学、物理中都有所涉及可见它的重要性. 二.教学目标 1. 了解极大值、极小值的概念,体会极值是函数的局部性质; 2. 了解函数在某点取得极值的必要条件与充分条件; 3. 会用导数求函数的极值; 4. 培养学生观察、分析、探究、推理得出数学概念和规律的学习能力; 5. 感受导数在研究函数性质中的一般性和有效性,体会导数的工具作用.三.重点与难点 重点是会用导数求函数的极值. 难点是导函数的零点是函数极值点的必要不充分条件的理解. 四.学情分析 基于本班学生基础较差,思维水平参差不齐,所以备课上既要考虑到薄弱同学的理解与接受,又要考虑到其他同学视野的拓展,因此在本节课中我设置了许多的问题,来引导学生怎样学,以问答的方式来激发学生的学习兴趣,同时让更多的学生参与到教学中来.学生已经学习了函数的单调性与导数的关系,学生已经初步具备了运用导数研究函数的能力,为了进一步培养学生的这种能力,体会导数的工具作用,本节进一步研究函数的极值与导数. 五.教具教法 多媒体、展台,问题引导、归纳、类比、合作探究发现式教学 六.学法分析 借助多媒体辅助教学,通过观察函数图像分析极值的特征后,得出极值的定义;通过函数图像上极值点及两侧附近导数符号规律的探究,归纳出极值与导数的关系;通过求极值的问题归纳用导数求函数极值的方法与步骤. 七.教学过程 1.引入 让学生观察庐山连绵起伏的图片思考“山势有什么特点”并结合诗句“横看成岭侧成峰,远近高低各不同”,由此联想庐山的连绵起伏形成好多的“峰点”与“谷点”,这就是数学上研究的函数的极值引出课题. 【设计意图】从庐山美景出发并结合学生熟悉的诗句来激发学生学习兴趣,让学生在愉快中知道学什么.

高中数学典型例题详解和练习-利用导数求函数的极值

利用导数求函数的极值 例 求下列函数的极值: 1.x x x f 12)(3-=;2.x e x x f -=2)(;3..21 2)(2-+=x x x f 分析:按照求极值的基本方法,首先从方程0)(='x f 求出在函数 )(x f 定义域内所有可能的极值点, 然后按照函数极值的定义判断在这些点处是否取得极值. 解:1.函数定义域为R .).2)(2(3123)(2-+=-='x x x x f 令0)(='x f ,得2±=x . 当2>x 或2-'x f , ∴函数在()2,-∞-和()+∞,2上是增函数; 当22<<-x 时,0)(<'x f , ∴函数在(-2,2)上是减函数. ∴当2-=x 时,函数有极大值16)2(=-f , 当2=x 时,函数有极小值.16)2(-=f 2.函数定义域为R .x x x e x x e x xe x f ----=-=')2(2)(2 令0)(='x f ,得0=x 或2=x . 当0x 时,0)(<'x f , ∴函数)(x f 在()0,∞-和()+∞,2上是减函数; 当20<'x f , ∴函数)(x f 在(0,2)上是增函数. ∴当0=x 时,函数取得极小值0)0(=f ,

当2=x 时,函数取得极大值24)2(-=e f . 3.函数的定义域为R . .)1()1)(1(2)1(22)1(2)(2 2222++-=+?-+='x x x x x x x x f 令0)(='x f ,得1±=x . 当1-x 时,0)(<'x f , ∴函数)(x f 在()1,-∞-和()+∞,1上是减函数; 当11<<-x 时,0)(>'x f , ∴函数)(x f 在(-1,1)上是增函数. ∴当1-=x 时,函数取得极小值3)1(-=-f , 当1=x 时,函数取得极大值.1)1(-=f 说明:思维的周密性是解决问题的基础,在解题过程中,要全面、系统地考虑问题,注意各种条件 综合运用,方可实现解题的正确性.解答本题时应注意0)(0='x f 只是函数)(x f 在0x 处有极值的必要条 件,如果再加之0x 附近导数的符号相反,才能断定函数在0x 处取得极 值.反映在解题上,错误判断极值点或漏掉极值点是学生经常出现的失误. 复杂函数的极值 例 求下列函数的极值: 1.)5()(32-=x x x f ;2..6)(2--=x x x f 分析:利用求导的方法,先确定可能取到极值的点,然后依据极

函数的极值与导数-复习课导学案(可编辑修改word版)

f(a) O a x y f ( b) O b x 【学习目标】: 函数的极值与导数(复习学案) 1.回顾函数极值的概念. 2.总结掌握函数极值的四种类型题型. 3.培养分析问题、解决问题的能力. 【温故知新】: 极值的概念: 一般地,设函数f(x)在点x0附近有意义,如果对x0附近的所有的点,都有f(x)<f(x0),则f(x0)是函数f(x)的,其中x0叫作函数的. 如果对x0附近的所有的点,都有f(x)>f(x0) ,我们就说f(x0)是函数f(x)的一个,其中x0叫作函数的. 【类型1】:函数y=f(x)的图象与函数极值 【针对训练1】 1.图3 中的极大值点有;极小值点有. 2.观察函数在X2 与X6 的极值,能发现什么? 【类型2】导数y=f(x)的图象与函数极值 1.由图3 分析极值与导数的关系

x0是函数f(x)的极值点f(x0) =0 f(x0) =0 x0是函数f(x)的极值点 总结:f(x0)=0 是函数取得极值的条件. 2.利用导数判别函数的极大(小)值: 一般地,当函数f(x)在点x0处连续时,且f ' (x0)=0,判别f(x0)是极大(小)值的方法是: (1)如果在x0附近的左侧f '(x)>0,右侧f '(x)<0,那么,f(x0)是; ⑵如果在x0附近的左侧f '(x)<0,右侧f '(x)>0,那么,f(x0)是;【针对训练2】 导函数y=f’(x)的图像如图,试找出函数y=f(x)的极值点, 并指出那些是极大值点,那些是极小值点? 【针对训练3】 导函数y=f’(x)的图像如图,在标记的点中哪一点处 (1)导函数y=f’(x)有极大值? (2)导函数y=f’(x)有极小值? (3)函数y=f(x)有极大值? (4)函数y=f(x)有极小值? 【类型3】求函数y=f(x)的极值 求函数极值(极大值,极小值)的一般步骤: (1) (2) (3) (4) (5)

导数与函数的极值、最值

导数与函数的极值、最值 【题型突破】 利用导数解决函数的极值问题 ?考法1根据函数图象判断函数极值的情况 【例1】设函数f(x)在R上可导,其导函数为f′(x),且函数y=(1-x)f′(x)的图象如图所示,则下列结论中一定成立的是() A.函数f(x)有极大值f(2)和极小值f(1) B.函数f(x)有极大值f(-2)和极小值f(1) C.函数f(x)有极大值f(2)和极小值f(-2) D.函数f(x)有极大值f(-2)和极小值f(2) D ?考法2求已知函数的极值 【例2】已知函数f(x)=(x-2)(e x-ax),当a>0时,讨论f(x)的极值情况.[解]∵f′(x)=(e x-ax)+(x-2)(e x-a) =(x-1)(e x-2a), ∵a>0,由f′(x)=0得x=1或x=ln 2a. ①当a=e 2时,f′(x)=(x-1)(e x-e)≥0,∴f(x)单调递增,故f(x)无极值. ②当0<a<e 2时,ln 2a<1,当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表: x (-∞,ln 2a)ln 2a (ln 2a,1)1(1,+∞) f′(x)+0-0+ f(x)极大值极小值 ③当a>e 2时,ln 2a>1,当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表: x (-∞,1)1(1,ln 2a)ln 2a (ln 2a,+∞) f′(x)+0-0+ f(x)极大值极小值

综上,当0<a <e 2时,f (x )有极大值-a (ln 2a -2)2,极小值a -e ; 当a =e 2 时,f (x )无极值; 当a >e 2时,f (x )有极大值a -e ,极小值-a (ln 2a -2)2. ?考法3 已知函数极值求参数的值或范围 【例3】 (1)已知f (x )=x 3+3ax 2+bx +a 2在x =-1时有极值0,则a -b =________. (2)若函数f (x )=e x -a ln x +2ax -1在(0,+∞)上恰有两个极值点,则a 的取值范围为( ) A .(-e 2,-e) B .? ? ???-∞,-e 2 C .? ? ???-∞,-12 D .(-∞,-e) (1)-7 (2)D [方法总结] 1.利用导数研究函数极值问题的一般流程 2.已知函数极值点和极值求参数的两个要领 (1)列式:根据极值点处导数为0和极值列方程组,利用待定系数法求解. (2)验证:因为一点处的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. A .2或6 B .2 C .23 D .6 (2)(2019·广东五校联考)已知函数f (x )=x (ln x -ax )有极值,则实数a 的取值范围 是( )

利用导数研究函数的极值教案

利用导数研究函数的极值教案

任课教师陈雪艳授课班 级 高二(4) 班 授课 日期 2016.4.13 教学 课题 利用导数研究函数的极值 教学目标知识技能: (1)了解函数在某点取得极值的必要条件; (2)能利用导数求函数的极值及参数的值。 过程与方法:通过实例探究事件独立性的过程,学会判断事件相互独立性的方法。 培养学生的观察、比较、分析、概括的能力,数形结合思想、转化思想、方 程的数学思想。 情感态度和价值观:1、通过在教学过程中让学生多动手、多观察、勤思考、善总结; 2、培养学生的探索精神, 渗透辩证唯物主义的方法论 和认识论教育。 教学 模式 探究模式、课堂讨论模式、合作学习模式 重点利用导数研究函数的极值 难点函数的极值正向或逆向问题的考察 教具学案 教师活动学生设计意

教学过程 一 知识回顾: (1)极值的定义 (2)求极值的一般步骤 二 随堂小练: (1)观察函数y= f(x)的图像,指出该函数的极值点与极值 (2)函数)(x f 的定义域为开区间),(b a ,导函数)(x f 在),(b a 内的图象如图所示,指出函数y= f(x)的极值点. 活动 学生思考回答 学生回答 图 复习基 本概念 培养学生视图能力,数形结合思想 )(1 x f ) (4x f ) (2x f ) (3x f

x ? a b x y) ( f y= O 三课堂讲授 例 1 已知函数1 () f x x x =+,求函数的极值 例2:已知函数f(x)=x3+ax2+bx+a2在x=1处有极值为10, 求 a、b的值

四课堂练习 已知函数32 x处取得极 =++在点 () f x ax bx cx 大值5,其导函数'() =的图象经过点(1,0), y f x (2,0),如图所示.求: x的值; (Ⅰ) (Ⅱ),, a b c的值.

函数的极值与导数(教案

1.3.2 函数的极值与导数(教案) 一、教学目标 1 知识与技能 〈1〉结合函数图象,了解可导函数在某点取得极值的必要条件和充分条件 〈2〉理解函数极值的概念,会用导数求函数的极大值与极小值 2过程与方法 结合实例,借助函数图形直观感知,并探索函数的极值与导数的关系。 3情感与价值 感受导数在研究函数性质中一般性和有效性,通过学习让学生体会极值是函数的局部性质,增强学生数形结合的思维意识。 二、重点:利用导数求函数的极值 难点:函数在某点取得极值的必要条件与充分条件 三、教学基本流程 四、教学过程 〈一〉、创设情景,导入新课 1、通过上节课的学习,导数和函数单调性的关系是什么?

(提高学生回答) 2.观察图1.3.8 表示高台跳水运动员的高度h 随时间t 变化的函数 ()h t =-4.9t 2 +6.5t+10的图象,回答 以下问题 (1)当t=a 时,高台跳水运动员距水面的高度最大,那么函数()h t 在t=a 处的导数是多少呢? (2)在点t=a 附近的图象有什么特点? (3)点t=a 附近的导数符号有什么变化规律? 共同归纳: 函数h(t)在a 点处h /(a)=0,在t=a 的附近,当t <a 时,函数()h t 单调递增, ()'h t >0;当t >a 时,函数()h t 单调递减, ()'h t <0,即当t 在a 的附近从小到大经过a 时, ()'h t 先正后负,且()'h t 连续变化,于是h /(a)=0. 3、对于这一事例是这样,对其他的连续函数是不是也有这种性质呢? <二>、探索研讨 1、观察1.3.9图所表示的y=f(x)的图象,回答以下问题: a o h t

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