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第2讲 第2课时 导数与函数的极值、最值

第2讲 第2课时 导数与函数的极值、最值
第2讲 第2课时 导数与函数的极值、最值

第2课时 导数与函数的极值、最值

利用导数解决函数的极值问题(多维探究) 角度一 根据图象判断函数的极值

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,1-x >3,此时f ′(x )>0;当-22时,1-x <-1,此时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

知图判断函数的极值的情况;先找导数为0的点,再判断导数为0的点的左、右两侧的导数符号,最后判断是极大值点还是极小值点.

角度二 求函数的极值

(2020·湖南省五市十校联考)已知函数f (x )=ln x -12

ax 2+x ,a ∈R .

(1)当a =0时,求曲线y =f (x )在(1,f (1))处的切线方程; (2)令g (x )=f (x )-(ax -1),求函数g (x )的极值. 【解】 (1)当a =0时,f (x )=ln x +x , 则f (1)=1,所以切点为(1,1), 又f ′(x )=1

x

+1,

所以切线斜率k =f ′(1)=2, 故切线方程为y -1=2(x -1), 即2x -y -1=0.

(2)g (x )=f (x )-(ax -1)=ln x -1

2ax 2+(1-a )x +1,

则g ′(x )=1

x -ax +(1-a )=-ax 2+(1-a )x +1x ,

当a ≤0时,因为x >0,所以g ′(x )>0.

所以g (x )在(0,+∞)上是增函数,函数g (x )无极值点. 当a >0时,g ′(x )=-ax 2+(1-a )x +1

x

=-a (x -1

a

)(x +1)

x ,

令g ′(x )=0得x =1

a

.

所以当x ∈????0,1

a 时,g ′(x )>0; 当x ∈????1a ,+∞时,g ′(x )<0.

因为g (x )在????0,1a 上是增函数,在???

?1

a ,+∞上是减函数. 所以x =1a 时,g (x )有极大值g ????1a =ln 1a -a 2×1a 2+(1-a )·1a +1=1

2a -ln a . 综上,当a ≤0时,函数g (x )无极值;

当a >0时,函数g (x )有极大值1

2a

-ln a ,无极小值.

利用导数研究函数极值问题的一般流程

角度三 已知函数的极值求参数

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)由(1)得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.

当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????12,+∞.

已知函数极值点或极值求参数的两个要领

(1)列式:根据极值点处导数为0和极值这两个条件列方程组,利用待定系数法求解. (2)验证: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.

1.(2020·安徽毛坦厂中学4月联考)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:选B.由题意得,f ′(x )=2

x

+2ax -3,因为f (x )在x =2处取得极小值,所以f ′(2)=

4a -2=0,解得a =1

2

所以f (x )=2ln x +1

2x 2-3x ,f ′(x )=2

x +x -3=(x -1)(x -2)x ,

所以f (x )在(0,1),(2,+∞)上是增加的,在(1,2)上是减少的, 所以f (x )的极大值为f (1)=12-3=-5

2.故选B.

2.已知函数f (x )=ln x .

(1)求f (x )的图象过点P (0,-1)的切线方程;

(2)若函数g (x )=f (x )-mx +m

x

存在两个极值点x 1,x 2,求m 的取值范围.

解:(1)由题意得,函数f (x )的定义域为(0,+∞),f ′(x )=1

x .设切点坐标为(x 0,ln x 0),则

切线方程为y =1

x 0

x +ln x 0-1.

把点P (0,-1)代入切线方程,得ln x 0=0, 所以x 0=1,

所以过点P (0,-1)的切线方程为y =x -1.

(2)因为g (x )=f (x )-mx +m x =ln x -mx +m x ,所以g ′(x )=1x -m -m x 2=x -mx 2

-m

x 2

=-

mx 2-x +m

x 2

, 令h (x )=mx 2-x +m ,

要使g (x )存在两个极值点x 1,x 2,

则方程mx 2-x +m =0有两个不相等的正数根x 1,x 2.

故只需满足???h (0)>0,

1

2m >0,

h ???

?12m <0即可,解得0

2

.

利用导数研究函数的最值(师生共研)

(2019·高考全国卷Ⅲ)已知函数f (x )=2x 3-ax 2+b . (1)讨论f (x )的单调性;

(2)是否存在a ,b ,使得f (x )在区间[0,1]的最小值为-1且最大值为1?若存在,求出a ,b 的所有值;若不存在,说明理由.

【解】 (1)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,+∞上是增加的,在????0,a

3上是减少的; 若a =0,f (x )在(-∞,+∞)上是增加的;

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,+∞)上是增加的,在???

?a 3,0上是减少的.

(2)满足题设条件的a ,b 存在.

(ⅰ)当a ≤0时,由(1)知,f (x )在[0,1]上是增加的,所以f (x )在区间[0,1]的最小值为f (0)=b ,最大值为f (1)=2-a +b .此时a ,b 满足题设条件当且仅当b =-1,2-a +b =1,即a =0,b =-1.

(ⅱ)当a ≥3时,由(1)知,f (x )在[0,1]上是减少的,所以f (x )在区间[0,1]的最大值为f (0)=b ,最小值为f (1)=2-a +b .此时a ,b 满足题设条件当且仅当2-a +b =-1,b =1,即a =4,b =1.

(ⅲ)当0

27

+b ,最大值为b 或2-a +b .

若-a 327

+b =-1,b =1,则a =33

2,与0

若-a 3

27+b =-1,2-a +b =1,则a =33或a =-33或a =0,与0

综上,当且仅当a =0,b =-1或a =4,b =1时,f (x )在[0,1]的最小值为-1,最大值为1.

求函数f (x )在闭区间[a ,b ]内的最大值和最小值的思路

(1)若所给的闭区间[a ,b ]不含有参数,则只需对函数f (x )求导,并求f ′(x )=0在区间[a ,b ]内的根,再计算使导数等于零的根的函数值,把该函数值与f (a ),f (b )比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.

(2)若所给的闭区间[a ,b ]含有参数,则需对函数f (x )求导,通过对参数分类讨论,判断函数的单调性,从而得到函数f (x )的最值.

[提醒] 求函数在无穷区间(或开区间)上的最值,不仅要研究其极值情况,还要研究其单调性,并通过单调性和极值情况,画出函数的大致图象,然后借助图象观察得到函数的最值.

已知函数f (x )=1-x x +k ln x ,k <1

e

,求函数f (x )在????1e ,e 上的最大值和最小值.

解:因为f (x )=1-x

x +k ln x ,

f ′(x )=-x -(1-x )x 2+k x =kx -1x

2.

(1)若k =0,则f ′(x )=-1

x 2在????1e ,e 上恒有f ′(x )<0, 所以f (x )在????

1e ,e 上是减少的. 所以f (x )min =f (e)=

1-e

e

, f (x )max =f ????

1e =e -1.

(2)若k ≠0,f ′(x )=kx -1x 2=k ????x -1k x 2

.

①若k <0,则在????

1e ,e 上恒有k (x -1

k )

x 2<0, 所以f (x )在????

1e ,e 上是减少的, 所以f (x )min =f (e)=

1-e e +k ln e =1

e

+k -1,f (x )max =f ????1e =e -k -1. ②若k >0,由k <1

e

得1k >e ,则x -1

k <0, 所以k ????x -1

k x 2

<0,

所以f (x )在????

1e ,e 上是减少的. 所以f (x )min =f (e)=

1-e e +k ln e =1

e

+k -1, f (x )max =f ????

1e =e -k -1.

综上,k <1e 时,f (x )min =1

e +k -1,

f (x )max =e -k -1.

函数极值与最值的综合问题(师生共研)

已知函数f (x )=ax 2+bx +c e x

(a >0)的导函数y =f ′(x )的两个零点为-3和0.

(1)求f (x )的单调区间;

(2)若f (x )的极小值为-e 3,求f (x )在区间[-5,+∞)上的最大值. 【解】 (1)f ′(x )=(2ax +b )e x -(ax 2+bx +c )e x

(e x )2

=-ax 2+(2a -b )x +b -c e x .

令g (x )=-ax 2+(2a -b )x +b -c ,

因为e x >0,所以y =f ′(x )的零点就是g (x )=-ax 2+(2a -b )x +b -c 的零点, 且f ′(x )与g (x )符号相同.

又因为a >0.所以当-30,即f ′(x )>0,当x <-3或x >0时,g (x )<0,即f ′(x )<0, 所以f (x )的增区间是(-3,0),减区间是(-∞,-3),(0,+∞). (2)由(1)知,x =-3是f (x )的极小值点,所以有

????

?9

a -3

b +c

e

-3=-e 3,g (0)=b -c =0,

g (-3)=-9a -3(2a -b )+b -c =0,

解得a =1,b =5,c =5,所以f (x )=x 2+5x +5e x

.

因为f (x )的增区间是(-3,0),减区间是(-∞,-3),(0,+∞), 所以f (0)=5为函数f (x )的极大值,

故f (x )在区间[-5,+∞)上的最大值取f (-5)和f (0)中的最大者, 而f (-5)=5

e -

5=5e 5>5=f (0),

所以函数f (x )在区间[-5,+∞)上的最大值是5e 5.

求一个函数在闭区间上的最值和在无穷区间(或开区间)上的最值时,方法是不同的.求函数在无穷区间(或开区间)上的最值,不仅要研究其极值情况,还要研究其单调性,并通过单调性和极值情况,画出函数的大致图象,然后借助图象观察得到函数的最值.

(2020·河南百校联盟模拟)已知函数f (x )=e x -ax ,a >0.

(1)记f (x )的极小值为g (a ),求g (a )的最大值;

(2)若对任意实数x ,恒有f (x )≥0,求f (a )的取值范围. 解:(1)函数f (x )的定义域是(-∞,+∞),f ′(x )=e x -a . 令f ′(x )=0,得x =ln a ,

易知当x ∈(ln a ,+∞)时,f ′(x )>0,当x ∈(-∞,ln a )时,f ′(x )<0, 所以函数f (x )在x =ln a 处取极小值, g (a )=f (x )极小值=f (ln a )=e ln a -a ln a =a -a ln a . g ′(a )=1-(1+ln a )=-ln a ,

当00,g (a )在(0,1)上是增加的; 当a >1时,g ′(a )<0,g (a )在(1,+∞)上是减少的.

所以a =1是函数g (a )在(0,+∞)上的极大值点,也是最大值点,所以g (a )max =g (1)=1.

(2)显然,当x ≤0时,e x -ax ≥0(a >0)恒成立. 当x >0时,由f (x )≥0,即e x

-ax ≥0,得a ≤e x

x

.

令h (x )=e x

x ,x ∈(0,+∞),

则h ′(x )=e x x -e x x 2=e x (x -1)

x 2

当01时,h ′(x )>0, 故h (x )的最小值为h (1)=e ,所以a ≤e , 故实数a 的取值范围是(0,e]. f (a )=e a -a 2,a ∈(0,e],f ′(a )=e a -2a , 易知e a -2a ≥0对a ∈(0,e]恒成立,

故f (a )在(0,e]上是增加的,所以f (0)=1

-e 2].

[基础题组练]

1.(2020·辽宁沈阳一模)设函数f (x )=x e x +1,则( ) A .x =1为f (x )的极大值点 B .x =1为f (x )的极小值点 C .x =-1为f (x )的极大值点 D .x =-1为f (x )的极小值点

解析:选D.由f (x )=x e x +1,可得f ′(x )=(x +1)e x ,令f ′(x )>0可得x >-1,即函数f (x )在(-1,+∞)上是增函数;令f ′(x )<0可得x <-1,即函数f (x )在(-∞,-1)上是减函数,所以x =-1为f (x )的极小值点.故选D.

2.函数y =x

e x 在[0,2]上的最大值是( )

A.1

e B .2e 2

C .0

D .

1

2e

解析:选A.易知y ′=1-x

e x ,x ∈[0,2],令y ′>0,得0≤x <1,令y ′<0,得1<x ≤2,所

以函数y =x e x 在[0,1]上是增加的,在(1,2]上是减少的,所以y =x

e x 在[0,2]上的最大值是

y |x =1=1

e

,故选A.

3.(2020·广东惠州4月模拟)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:选C.因为函数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,所以当x >-2时,f ′(x )>0;当x =-2时,f ′(x )=0;当x <-2时,f ′(x )<0.

所以当-20.故选C.

4.(2020·河北石家庄二中期末)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:选C.由题意可得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),

结合题意可知x 1,x 2是方程x 2+4x +1=0的两个实数根,且x 1>x 2, 故x 2-x 1=-|x 1-x 2|=-

(x 1+x 2)2-4x 1x 2=-

(-4)2-4×1=-2 3.

5.已知函数f (x )=x 3+3x 2-9x +1,若f (x )在区间[k ,2]上的最大值为28,则实数k 的取值范围为( )

A .[-3,+∞)

B .(-3,+∞)

C .(-∞,-3)

D .(-∞,-3]

解析:选D.由题意知f ′(x )=3x 2+6x -9,令f ′(x )=0,解得x =1或x =-3,所以f ′(x ),f (x )随x 的变化情况如下表:

x (-∞,-3)

-3 (-3,1) 1 (1,+∞)

f ′(x ) +

0 -

0 + f (x )

极大值

极小值

6.

函数f (x )=x 3+bx 2+cx +d 的大致图象如图所示,则x 21+x 2

2=________.

解析:函数f (x )的图象过原点,所以d =0.又f (-1)=0且f (2)=0,即-1+b -c =0且8+4b +2c =0,解得b =-1,c =-2,所以函数f (x )=x 3-x 2-2x ,所以f ′(x )=3x 2-2x -2,由题意知x 1,x 2是函数的极值点,所以x 1,x 2是f ′(x )=0的两个根,所以x 1+x 2=2

3,x 1x 2=

-23,所以x 21+x 22=(x 1+x 2)2-2x 1x 2=49+43=169

. 答案:169

7.若函数f (x )=x 3-3ax 在区间(-1,2)上仅有一个极值点,则实数a 的取值范围为________.

解析:因为f ′(x )=3(x 2-a ),所以当a ≤0时,f ′(x )≥0在R 上恒成立,所以f (x )在R 上递增,f (x )没有极值点,不符合题意;当a >0时,令f ′(x )=0得x =±a ,当x 变化时,f ′(x )与f (x )的变化情况如下表所示:

?-a ≤-1?2≤a ,

1≤a <4.

答案:[1,4)

8.函数f (x )=x 3-3a 2x +a (a >0)的极大值是正数,极小值是负数,则a 的取值范围是________.

解析:f ′(x )=3x 2-3a 2=3(x +a )(x -a ), 由f ′(x )=0得x =±a ,

当-a a 或x <-a 时,f ′(x )>0,函数递增, 所以f (x )的极大值为f (-a ),极小值为f (a ). 所以f (-a )=-a 3+3a 3+a >0且f (a )=a 3-3a 3+a <0. 解得a >

2

2

. 所以a 的取值范围是???

?22,+∞. 答案:??

?

?22,+∞

9.已知函数f (x )=13x 3-1

2(a 2+a +2)x 2+a 2(a +2)x ,a ∈R .

(1)当a =-1时,求函数y =f (x )的单调区间; (2)求函数y =f (x )的极值点.

解:(1)当a =-1时,f (x )=1

3x 3-x 2+x ,

f ′(x )=x 2-2x +1=(x -1)2≥0,

所以函数f (x )是R 上的增函数,增区间为(-∞,+∞),无递减区间. (2)因为f ′(x )=x 2-(a 2+a +2)x +a 2(a +2)=(x -a 2)·[x -(a +2)],

①当a =-1或a =2时,a 2=a +2,f ′(x )≥0恒成立,函数f (x )为增函数,无极值点.

②当a <-1或a >2时,a 2>a +2,

可得当x ∈(-∞,a +2)时,f ′(x )>0,函数f (x )为增函数;当x ∈(a +2,a 2)时,f ′(x )<0,函数f (x )为减函数;当x ∈(a 2,+∞)时,f ′(x )>0,函数f (x )为增函数.

所以当x =a +2时,函数f (x )有极大值f (a +2);当x =a 2时,函数f (x )有极小值f (a 2). ③当-1<a <2时,a 2<a +2,

可得当x ∈(-∞,a 2)时,f ′(x )>0,函数f (x )为增函数;当x ∈(a 2,a +2)时,f ′(x )<0,函数f (x )为减函数;当x ∈(a +2,+∞)时,f ′(x )>0,函数f (x )为增函数.

所以当x =a +2时,函数f (x )有极小值f (a +2); 当x =a 2时,函数f (x )有极大值f (a 2). 综上所述,当a =-1或a =2时,f (x )无极值点;

当a <-1或a >2时,f (x )的极大值点为x =a +2,极小值点为x =a 2; 当-1<a <2时,f (x )的极大值点为x =a 2,极小值点为x =a +2. 10.已知函数f (x )=ln x

x -1.

(1)求函数f (x )的单调区间;

(2)设m >0,求函数f (x )在区间[m ,2m ]上的最大值.

解:(1)因为函数f (x )的定义域为(0,+∞),且f ′(x )=1-ln x

x 2

由???f ′(x )>0,x >0得00,

得x >e. 所以函数f (x )的增区间为(0,e),减区间为(e ,+∞).

(2)①当???2m ≤e ,

m >0

即0

2时,[m ,2m ]?(0,e),函数f (x )在区间[m ,2m ]上是增加的,

所以f (x )max =f (2m )=ln 2m

2m

-1;

②当m

2

函数f (x )在区间[m ,e)上是增加的,在(e ,2m ]上是减少的,

所以f (x )max =f (e)=

ln e e -1=1

e

-1; ③当m ≥e 时,[m ,2m ]?(e ,+∞),函数f (x )在区间[m ,2m ]上是减少的,所以f (x )max

=f (m )=ln m

m

-1.

综上所述,当0

e -1;当m ≥e 时,

f (x )max =ln m

m

-1.

[综合题组练]

1.(2020·重庆模拟)已知函数f (x )=2e f ′(e)ln x -x

e (e 是自然对数的底数),则

f (x )的极大

值为( )

A .2e -1

B .-1e

C .1

D .2ln 2 解析:选D.由题意知f ′(x )=

2e f ′(e )x -1

e

, 所以f ′(e)=

2e f ′(e )e -1e ,f ′(e)=1

e

, 所以f ′(x )=2x -1

e ,

令f ′(x )=0,得x =2e ,

所以f (x )在(0,2e)上是增加的,在(2e ,+∞)上是减少的,所以f (x )的极大值为f (2e)=2ln(2e)-2=2ln 2,选D.

2.若函数f (x )=13x 3+x 2-2

3在区间(a ,a +5)上存在最小值,则实数a 的取值范围是( )

A .[-5,0)

B .(-5,0)

C .[-3,0)

D .(-3,0)

解析:选C.由题意,f ′(x )=x 2+2x =x (x +2),故f (x )在(-∞,-2),(0,+∞)上是增函数,在(-2,0)上是减函数,作出其大致图象如图所示,

令13x 3+x 2-23=-2

3得,x =0或x =-3,则结合图象可知,?

????-3≤a <0,a +5>0,

解得a ∈[-3,0).

3.(2020·河南驻马店模拟)已知函数f (x )=?

????2x 3+3x 2+2,x ≤0,e ax ,x >0在[-2,2]上的最大值

为3,则实数a 的取值范围是( )

A .(ln 3,+∞)

B .????0,1

2ln 3 C.???

?-∞,1

2ln 3 D .(-∞,ln 3]

解析:选C.由题意,当x ≤0时,f (x )=2x 3+3x 2+2,可得f ′(x )=6x 2+6x =6x (x +1),所以当-2≤x <-1时,f ′(x )>0,函数f (x )在[-2,-1)上是增加的,当-1

2

ln 3.故选C.

4.若x =-2是函数f (x )=(x 2+ax -1)e x

-1

的极值点,则a =________,f (x )的极小值为

________.

解析:因为f (x )=(x 2+ax -1)e x -1,所以f ′(x )=(2x +a )e x -1+(x 2+ax -1)e x -1=[x 2+(a +2)x +a -1]e x -1.因为x =-2是函数f (x )=(x 2+ax -1)e x -1的极值点,所以-2是x 2+(a +2)x +a -1=0的根,所以a =-1,f ′(x )=(x 2+x -2)e x -1=(x +2)(x -1)e x -1.令f ′(x )>0,解得x <-2或x >1,令f ′(x )<0,解得-2

答案:-1 -1

5.(2020·石家庄市质量检测)已知函数f (x )=a e x -sin x ,其中a ∈R ,e 为自然对数的底数.

(1)当a =1时,证明:对任意的x ∈[0,+∞),f (x )≥1; (2)若函数f (x )在????0,π

2上存在极值,求实数a 的取值范围. 解:(1)证明:当a =1时,f (x )=e x -sin x ,于是f ′(x )=e x -cos x . 当x ∈[0,+∞)时,e x >1且cos x ≤1.

故当x ∈[0,+∞)时,e x -cos x >0,即f ′(x )>0.

所以函数f (x )=e x -sin x 为[0,+∞)上的增函数,因为f (0)=1, 所以对任意的x ∈[0,+∞),f (x )≥1.

(2)法一:由f (x )在????0,π2上存在极值,得f ′(x )=a e x -cos x 在????0,π

2上存在零点. ①当a ∈(0,1)时,f ′(x )=a e x -cos x 为????0,π

2上的增函数, 注意到f ′(0)=a -1<0,f ′????

π2=a ·

e π

2>0, 所以,存在唯一实数x 0∈????0,π

2,使得f ′(x 0)=0成立. 当x ∈(0,x 0)时,f ′(x )<0,f (x )为(0,x 0)上的减函数; 当x ∈????x 0,π2时,f ′(x )>0,f (x )为?

???x 0,π

2上的增函数. 所以x 0???

?x 0∈????0,π2为函数f (x )的极小值点. ②当a ≥1时,f ′(x )=a e x -cos x ≥e x -cos x >0在???

?0,π

2上恒成立. 所以f (x )在? ??

??

0,π2上是增加的,

所以f (x )在???

?0,π

2上没有极值. ③当a ≤0时,f ′(x )=a e x -cos x <0在???

?0,π

2上恒成立, 所以f (x )在? ??

??

0,π2上是减少的,

所以f (x )在???

?0,π

2上没有极值. 综上所述,若f (x )在????0,π

2上存在极值,则实数a 的取值范围是(0,1). 法二:由函数f (x )在????0,π

2上存在极值, 得f ′(x )=a e x -cos x 在????0,π

2上存在零点, 即a =cos x

e

x 在????0,π2上有解.

设g (x )=cos x e x ,x ∈????0,π2,则g ′(x )=-(sin x +cos x )e x

<0在????0,π2上恒成立,所以g (x )为????0,π

2上的减函数.所以g (x )的值域为(0,1),所以当实数a ∈(0,1)时,f ′(x )=a e x -cos x 在???

?0,π

2上存在零点. 下面证明,当a ∈(0,1)时,函数f (x )在????0,π

2上存在极值. 事实上,当a ∈(0,1)时,f ′(x )=a e x -cos x 为????0,π

2上的增函数, 注意到f ′(0)=a -1<0,f ′????π2=a ·e π

2>0,所以存在唯一实数x 0∈????0,π2, 使得f ′(x 0)=0成立.

当x ∈()0,x 0时,f ′(x )<0,f (x )为(0,x 0)上的减函数; 当x ∈????x 0,π2时,f ′(x )>0,f (x )为?

???x 0,π

2上的增函数. 即x 0???

?x 0∈????0,π2为函数f (x )的极小值点. 综上所述,若函数f (x )在????0,π

2上存在极值,则实数a 的取值范围是(0,1). 6.已知函数f (x )=a ln x +1

x (a >0).

(1)求函数f (x )的单调区间和极值;

(2)是否存在实数a ,使得函数f (x )在[1,e]上的最小值为0?若存在,求出a 的值;若不存在,请说明理由.

解:由题意,知函数的定义域为{x |x >0},f ′(x )=a x -1

x 2(a >0).

(1)由f ′(x )>0,解得x >1

a

所以函数f (x )的增区间是????1

a ,+∞; 由f ′(x )<0,解得x <1

a

所以函数f (x )的减区间是???

?0,1a . 所以当x =1a 时,函数f (x )有极小值f ????1a =a ln 1

a +a =a -a ln a . (2)不存在.理由如下:

由(1)可知,当x ∈????0,1

a 时,函数f (x )是减少的; 当x ∈???

?1

a ,+∞时,函数f (x )是增加的. ①若0<1

a

≤1,即a ≥1时,函数f (x )在[1,e]上为增函数,

故函数f (x )的最小值为f (1)=a ln 1+1=1,显然1≠0,故不满足条件.

②若1<1a ≤e ,即1

e ≤a <1时,函数

f (x )在????1,1a 上为减函数,在????1a ,e 上为增函数, 故函数f (x )的最小值为f (x )的极小值f ????1a =a ln 1

a +a =a -a ln a =a (1-ln a )=0,即ln a =1,解得a =e ,而1

e

≤a <1,故不满足条件.

③若1a >e ,即0

e 时,函数

f (x )在[1,e]上为减函数,故函数f (x )的最小值为f (e)=a ln e

+1e =a +1e =0,即a =-1e ,而0

e

,故不满足条件. 综上所述,不存在这样的实数a ,使得函数f (x )在[1,e]上的最小值为0.

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=,

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,

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.

《导数在研究函数中的应用-函数的单调性与导数》说课稿

《导数在研究函数中的应用—函数的单调性与导数》说课稿 周国会 一、教材分析 1教材的地位和作用 “函数的单调性和导数”这节新知识是在教材选修1—1,第三章《导数及其应用》的函数的单调性与导数.本节计划两个课时完成。在练习解二次不等式、含参数二次不等式的问题后,结合导数的几何意义回忆函数的单调性与函数的关系。例题精讲强化函数单调性的判断方法,例题的选择有梯度,由无参数的一般问题转化为解关于导函数的不等式,再解关于含参数的问题,最后提出函数单调性与导数关系逆推成立。培养学生数形结合思想、转化思想、分类讨论的数学思想。能利用导数研究函数的单调性;会求函数的单调区间.在高考中常利用导数研究函数的单调性,并求单调区间、极值、最值、以及利用导数解决生活中的优化问题。其中利用导数判断单调性起着基础性的作用,形成初步的知识体系,培养学生掌握一定的分析问题和解决问题的能力。 (一)知识与技能目标: 1、能探索并应用函数的单调性与导数的关系求单调区间; 2、能解决含参数函数的单调性问题以及函数单调性与导数关系逆推。 (二)过程与方法目标: 1、通过本节的学习,掌握用导数研究函数单调性的方法。 2、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、分类讨论的数学思想。 (三)情感、态度与价值观目标: 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。激发学生独立思考和创新的意识,让学生有创新的机会,充分体验成功的喜悦,开发了学生的自我潜能。(四)教学重点,难点 教学重点:利用导数研究函数的单调性、求函数的单调区间。 教学难点:探求含参数函数的单调性的问题。 二、教法分析 针对本知识点在高考中的地位、作用,以及学生前期预备基础,应注重理解函数单调性与导数的关系,进行合理的推理,引导学生明确求可导函数单调区间的一般步骤和方法,无参数的一般问题转化为解关于导函数的不等式。解关于含参数的问题,注意分类讨论点的确认,灵活应用已知函数的单调性求参数的取值范围。采用启发式教学,强调数形结合思想、转化思想、分类讨论的数学思想的应用,

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,

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.

(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

高中数学 利用导数研究函数的极值和最值

专题4 利用导数研究函数的极值和最值 专题知识梳理 1.函数的极值 (1)函数极值定义:一般地,设函数在点附近有定义,如果对附近的所有的点,都有,就说是函数的一个极大值,记作y 极大值=,是极大值点。如果对附近的所有的点,都 有.就说是函数的一个极小值,记作y 极小值=,是极小值点。极大值与极 小值统称为极值. (2)判别f (x 0)是极大、极小值的方法: 若满足,且在的两侧的导数异号,则是的极值点,是极值,并且如果在两侧满足“左正右负”,则是的极大值点,是极大值;如果在两侧满足“左负右正”,则是的极小值点,是极小值. (3)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 ; ①求出方程的定义域内的所有实数根; ①用函数的导数为的点,顺次将函数的定义域分成若干小开区间,并列成表格.标出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。 ①根据表格下结论并求出需要的极值。 2. 函数的最值 (1)定义:若在函数的定义域内存在,使得对于任意的,都有,则称为函数的最大值,记作;若在函数的定义域内存在,使得对于任意的,都有,则称为函数的最小值,记作; (2)在闭区间上图像连续不断的函数在上必有最大值与最小值. (3)求函数在上的最大值与最小值的步骤: ①求在内的极值; ①将的各极值与比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值, 从而得出函数在上的最值。 考点探究 )(x f x 0x 0f (x )f (x 0)f (x 0))(x f f (x 0)x 00x 0)(0='x f 0x )(x f 0x )(x f )(0x f )(x f '0x 0x )(x f )(0x f )(x f '0x 0x )(x f )(0x f )(x f '¢f (x )=00)(x f ')(x f I x 0x ?I f (x )£f (x 0))(0x f y max =f (x 0))(x f I x 0x ?I f (x )3f (x 0))(0x f y min =f (x 0)[]b a ,)(x f []b a ,)(x f []b a ,)(x f (,)a b )(x f f (a ),f (b ))(x f []b a ,

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

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

导数与函数极值、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,其试卷难度考查较大. 【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 【解读】

试卷分析: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,-∞-+∞ 【答案】B 【解读】 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 【解读】 试卷分析: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

函数极值与导数练习(基础)

函数极值与导数(基础) 1.下列说法正确的是 A.当f ′(x 0)=0时,则f (x 0)为f (x )的极大值 B.当f ′(x 0)=0时,则f (x 0)为f (x )的极小值 C.当f ′(x 0)=0时,则f (x 0)为f (x )的极值 D.当f (x 0)为函数f (x )的极值且f ′(x 0)存在时,则有f ′(x 0)=0 2、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 ,内有极小值点( ) A .1个 B .2个 C .3个 D .4个 3、函数3()13f x x x =+-有( ) A .极小值-1,极大值1 B .极小值-2,极大值3 C .极小值-2,极大值2 D .极小值-1,极大值3 4、如果函数()y f x =的导函数的图象如图所示,给出下列判断: ①函数()y f x =在区间13,2?? -- ?? ?内单调递增; ②函数()y f x =在区间1,32?? - ??? 内单调递减; ③函数()y f x =在区间(4,5)内单调递增; ④当4x =时,函数()y f x =有极小值; ⑤当12 x =-时,函数()y f x =有极大值; 则上述判断中正确的是___________. 5、函数3223y x x a =-+的极大值是6,那么实数a 等于_______ 6、函数x x x f ln 1 )(+= 的极小值等于_______. 7、求下列函数的极值: (1).x x x f 12)(3-=;(2).2()x f x x e =;(3)..21 2)(2-+= x x x f 8、已知)0()(23≠++=a cx bx ax x f 在1±=x 时取得极值,且1)1(-=f . (1).试求常数a 、b 、c 的值; (2).试判断1±=x 是函数的极小值还是极大值,并说明理由. 9、已知函数()()3220f x x ax x a =+++>的极大值点和极小值点都在区间()1,1-内, 则实数a 的取值范围是.

导数与函数的极值、最值

导数与函数的极值、最值 最新考纲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、极小值(其中多项式函数不超过三次);会求闭区间上函数的最大值、最小值(其中多项式函数不超过三次). 知识梳理 1.函数的极值与导数 (1)判断f(x0)是极值的方法 一般地,当函数f(x)在点x0处连续且f′(x0)=0, ①如果在x0附近的左侧f′(x)>0,右侧f′(x)<0,那么f(x0)是极大值; ②如果在x0附近的左侧f′(x)≤0,右侧f′(x)≥0,那么f(x0)是极小值. (2)求可导函数极值的步骤: ①求f′(x); ②求方程f′(x)=0的根; ③检查f′(x)在方程f′(x)=0的根的左右两侧的符号.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. 2.函数的最值与导数 (1)函数f(x)在[a,b]上有最值的条件 如果在区间[a,b]上函数y=f(x)的图象是连续不断的曲线,那么它必有最大值和最小值.

(2)设函数f(x)在[a,b]上连续且在(a,b)内可导,求f(x)在[a,b]上的最大值和最小值的步骤如下: ①求f(x)在(a,b)内的极值; ②将f(x)的各极值与f(a),f(b)比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值. 诊断自测 1.判断正误(在括号内打“√”或“×”) 精彩PPT展示 (1)函数在某区间上或定义域内极大值是唯一的.(×) (2)函数的极大值不一定比极小值大.(√) (3)对可导函数f(x),f′(x0)=0是x0点为极值点的充要条件.(×) (4)函数的最大值不一定是极大值,函数的最小值也不一定是极小值.(√) 2.函数f(x)=-x3+3x+1有() A.极小值-1,极大值1 B.极小值-2,极大值3 C.极小值-2,极大值2 D.极小值-1,极大值3 解析因为f(x)=-x3+3x+1,故有y′=-3x2+3,令y′=-3x2+3=0,解得x =±1,于是,当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表:

《函数的极值与导数》教学设计

3.3.2 函数的极值与导数教学设计 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? (提问学生回答)

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: (1)函数y=f(x)在a.b 点的函数值与这些点附近的函数值有什么关系? (2) 函数y=f(x)在a.b.点的导数值是多少? (3)在a.b 点附近, y=f(x)的导数的符号分别是什么,并且有什么关系呢? a o h t

导数与函数的极值、最值练习含答案

第2课时 导数与函数的极值、最值 一、选择题 1.下列函数中,既是奇函数又存在极值的是 ( ) A .y =x 3 B .y =ln(-x ) C .y =x e -x D .y =x +2 x 解析 由题可知,B ,C 选项中的函数不是奇函数,A 选项中,函数y =x 3单调递增(无极值),D 选项中的函数既为奇函数又存在极值. 答案 D 2.(2017·石家庄质检)若a >0,b >0,且函数f (x )=4x 3-ax 2-2bx +2在x =1处有极值,若t =ab ,则t 的最大值为 ( ) A .2 B .3 C .6 D .9 解析 f ′(x )=12x 2-2ax -2b ,则f ′(1)=12-2a -2b =0,则a +b =6, 又a >0,b >0,则t =ab ≤? ????a +b 22 =9,当且仅当a =b =3时取等号. 答案 D 3.已知y =f (x )是奇函数,当x ∈(0,2)时,f (x )=ln x -ax ? ???? a >12,当x ∈(-2,0)时, f (x )的最小值为1,则a 的值等于 ( ) A.14 B.13 C.1 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 )=1x -a =0,得x =1 a , 当00;当x >1 a 时,f ′(x )<0.

∴f (x )max =f ? ???? 1a =-ln a -1=-1,解得a =1. 答案 D 4.已知函数f (x )=x 3+ax 2+(a +6)x +1有极大值和极小值,则实数a 的取值范围是 ( ) A .(-1,2) B .(-∞,-3)∪(6,+∞) C .(-3,6) D .(-∞,-1)∪(2,+∞) 解析 ∵f ′(x )=3x 2+2ax +(a +6), 由已知可得f ′(x )=0有两个不相等的实根, ∴Δ=4a 2-4×3×(a +6)>0,即a 2-3a -18>0, ∴a >6或a <-3. 答案 B 5.设函数f (x )=ax 2+bx +c (a ,b ,c ∈R ),若x =-1为函数f (x )e x 的一个极值点,则下列图像不可能为y =f (x )图像的是 ( ) 解析 因为[f (x )e x ]′=f ′(x )e x +f (x )(e x )′=[f (x )+f ′(x )]e x ,且x =-1为函数f (x )e x 的一个极值点,所以f (-1)+f ′(-1)=0;选项D 中,f (-1)>0,f ′(-1)>0,不满足f ′(-1)+f (-1)=0. 答案 D 二、填空题 6.(2017·咸阳模拟)已知函数f (x )=x 3+ax 2+3x -9,若x =-3是函数f (x )的一个极值点,则实数a =________.

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