【考綱要求】
了解函數(shù)在某點(diǎn)取得極值的必要條件和充分條件;會(huì)用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的極大值、極小值;會(huì)求閉區(qū)間上函數(shù)的最大值、最小值(其中多項(xiàng)式函數(shù)一般不超過三次).
【命題趨勢(shì)】
利用導(dǎo)數(shù)求函數(shù)的極值、最值是高考中的熱點(diǎn)問題、高頻考點(diǎn),題型有求函數(shù)的極值、最值和已知函數(shù)的極值、最值求參數(shù)值或取值范圍,難度較大.
【核心素養(yǎng)】
本講內(nèi)容主要考查數(shù)學(xué)運(yùn)算和邏輯推理的核心素養(yǎng).
【素養(yǎng)清單?基礎(chǔ)知識(shí)】
1.函數(shù)的單調(diào)性與導(dǎo)數(shù)的關(guān)系
在(a,b)內(nèi)可導(dǎo)函數(shù)f(x),f′(x)在(a,b)任意子區(qū)間內(nèi)都不恒等于0.f′(x)≥0?f(x)在(a,b)上為增函數(shù).f′(x)≤0?eq \(f?x?在,\s\d4())(a,b)上為減函數(shù).
2.函數(shù)的極值
(1)函數(shù)的極小值:
函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x=a的函數(shù)值f(a)比它在點(diǎn)x=a附近其他點(diǎn)的函數(shù)值都小,eq \(f′?a?=0,\s\d4());而且在點(diǎn)x=a附近的左側(cè)f′(x)<0,右側(cè)f′(x)>0,則點(diǎn)eq \(a叫做函數(shù)y=f?x?的極小值點(diǎn),\s\d4()),f(a)叫做函數(shù)y=f(x)的極小值.
(2)函數(shù)的極大值:
函數(shù)y=f(x)在點(diǎn)x=b的函數(shù)值f(b)比它在點(diǎn)x=b附近的其他點(diǎn)的函數(shù)值都大,f′(b)=0;而且在點(diǎn)x=b附近的左側(cè)f′(x)>0,右側(cè)f′(x)<0,則點(diǎn)b叫做函數(shù)y=f(x)的極大值點(diǎn),f(b)叫做函數(shù)y=f(x)的極大值.
極小值點(diǎn)、極大值點(diǎn)統(tǒng)稱為極值點(diǎn),極大值和極小值統(tǒng)稱為極值.
3.函數(shù)的最值
(1)在閉區(qū)間[a,b]上連續(xù)的函數(shù)f(x)在[a,b]上必有最大值與最小值.
(2)若函數(shù)f(x)在[a,b]上單調(diào)遞增,則f(a)為函數(shù)的最小值,f(b)為函數(shù)的最大值;若函數(shù)f(x)在[a,b]上單調(diào)遞減,則f(a)為函數(shù)的最大值,f(b)為函數(shù)的最小值.
(3)開區(qū)間上的單調(diào)連續(xù)函數(shù)無最值.,
(1)f′(x)>0(<0)是f(x)在區(qū)間(a,b)內(nèi)單調(diào)遞增(減)的充分不必要條件.
(2)f′(x)≥0(≤0)是f(x)在區(qū)間(a,b)內(nèi)單調(diào)遞增(減)的必要不充分條件.
(3)由f(x)在區(qū)間(a,b)內(nèi)單調(diào)遞增(減)可得f′(x)≥0(≤0)在該區(qū)間內(nèi)恒成立,而不是f′(x)>0(<0)恒成立,“=”不能少,必要時(shí)還需對(duì)“=”進(jìn)行檢驗(yàn).
f′(x0)=0是x0為f(x)的極值點(diǎn)的必要不充分條件.例如,f(x)=x3,f′(0)=0,但x=0不是極值點(diǎn).
(1)極值點(diǎn)不是點(diǎn),若函數(shù)f(x)在x1處取得極大值,則x1為極大值點(diǎn),極大值為f(x1);在x2處取得極小值,則x2為極小值點(diǎn),極小值為f(x2).極大值與極小值之間無確定的大小關(guān)系.
(2)極值一定在區(qū)間內(nèi)部取得,有極值的函數(shù)一定不是單調(diào)函數(shù).
【素養(yǎng)清單?常用結(jié)論】
(1)若所求函數(shù)的單調(diào)區(qū)間不止一個(gè),這些區(qū)間之間不能用并集“∪”及“或”連接,只能用“,”“和”字隔開.
(2)若函數(shù)f(x)在開區(qū)間(a,b)內(nèi)只有一個(gè)極值點(diǎn),則相應(yīng)的極值一定是函數(shù)的最值.
(3)極值只能在定義域內(nèi)取得(不包括端點(diǎn)),最值卻可以在端點(diǎn)處取得,有極值的不一定有最值,有最值的也未必有極值;極值有可能成為最值,非常數(shù)可導(dǎo)函數(shù)最值只要不在端點(diǎn)處取,則必定在極值處?。?br>【真題體驗(yàn)】
1.【2019年高考全國Ⅰ卷理數(shù)】已知函數(shù),為的導(dǎo)數(shù).證明:
(1)在區(qū)間存在唯一極大值點(diǎn);
(2)有且僅有2個(gè)零點(diǎn).
2. 【2019年高考江蘇】設(shè)函數(shù)、為f(x)的導(dǎo)函數(shù).
(1)若a=b=c,f(4)=8,求a的值;
(2)若a≠b,b=c,且f(x)和的零點(diǎn)均在集合中,求f(x)的極小值;
(3)若,且f(x)的極大值為M,求證:M≤.
3. 【2018年高考全國Ⅲ卷理數(shù)】已知函數(shù).
(1)若,證明:當(dāng)時(shí),;當(dāng)時(shí),;
(2)若是的極大值點(diǎn),求.
4. 【2017年高考全國Ⅲ卷理數(shù)】已知函數(shù).
(1)若,求a的值;
(2)設(shè)m為整數(shù),且對(duì)于任意正整數(shù)n,,求m的最小值.
【考法拓展?題型解碼】
考法一 利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的極值
答題模板:利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)極值問題的步驟
【例1】 已知函數(shù)f(x)=x-aln x(a∈R).
(1)當(dāng)a=2時(shí),求曲線y=f(x)在點(diǎn)A(1,f(1))處的切線方程;
(2)求函數(shù)f(x)的極值.
【例2】 (2018·北京卷)設(shè)函數(shù)f(x)=[ax2-(3a+1)x+3a+2]ex.
(1)若曲線y=f(x)在點(diǎn)(2,f(2))處的切線斜率為0,求a;
(2)若f(x)在x=1處取得極小值,求a的取值范圍.
考法二 利用導(dǎo)數(shù)研究函數(shù)的最值
答題模板:求可導(dǎo)函數(shù)f(x)在[a,b]上的最值的基本步驟
(1)求出函數(shù)f(x)在區(qū)間(a,b)內(nèi)的所有極值f(x1),f(x2),…,f(xn).
(2)計(jì)算函數(shù)f(x)在區(qū)間[a,b]上的兩個(gè)端點(diǎn)值f(a),f(b).
(3)對(duì)所有的極值和端點(diǎn)值作大小比較.
(4)對(duì)比較的結(jié)果作出結(jié)論:所有這些值中最大的即是該函數(shù)在[a,b]上的最大值,所有這些值中最小的即是該函數(shù)在[a,b]上的最小值.
【例3】 設(shè)f(x)=-eq \f(1,3)x3+eq \f(1,2)x2+2ax.
(1)若f(x)在eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2,3),+∞))上存在單調(diào)遞增區(qū)間,求a的取值范圍;
(2)當(dāng)0

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