
【考綱要求】
1.借助函數圖象,了解函數在某點取得極值的必要和充分條件.
2.會用導數求函數的極大值、極小值.
3.會求閉區(qū)間上函數的最大值、最小值.
【考點預測】
1.函數的極值
(1)函數的極小值:
函數y=f(x)在點x=a的函數值f(a)比它在點x=a附近其他點的函數值都小,f′(a)=0;而且在點x=a附近的左側f′(x)<0,右側f′(x)>0.則a叫做函數y=f(x)的極小值點,f(a)叫做函數y=f(x)的極小值.
(2)函數的極大值:
函數y=f(x)在點x=b的函數值f(b)比它在點x=b附近其他點的函數值都大,f′(b)=0;而且在點x=b附近的左側f′(x)>0,右側f′(x)<0.則b叫做函數y=f(x)的極大值點,f(b)叫做函數y=f(x)的極大值.
(3)極小值點、極大值點統稱為極值點,極小值和極大值統稱為極值.
2.函數的最大(小)值
(1)函數f(x)在區(qū)間[a,b]上有最值的條件:
如果在區(qū)間[a,b]上函數y=f(x)的圖象是一條連續(xù)不斷的曲線,那么它必有最大值和最小值.
(2)求y=f(x)在區(qū)間[a,b]上的最大(小)值的步驟:
①求函數y=f(x)在區(qū)間(a,b)上的極值;
②將函數y=f(x)的各極值與端點處的函數值f(a),f(b)比較,其中最大的一個是最大值,最小的一個是最小值.
【常用結論】
1.求最值時,應注意極值點和所給區(qū)間的關系,關系不確定時,需要分類討論,不可想當然認為極值就是最值.
2.函數最值是“整體”概念,而函數極值是“局部”概念,極大值與極小值之間沒有必然的大小關系.
【方法技巧】
1.由圖象判斷函數y=f(x)的極值,要抓住兩點:
(1)由y=f′(x)的圖象與x軸的交點,可得函數y=f(x)的可能極值點;
(2)由導函數y=f′(x)的圖象可以看出y=f′(x)的值的正負,從而可得函數y=f(x)的單調性.兩者結合可得極值點.
2.運用導數求函數f(x)極值的一般步驟:
(1)確定函數f(x)的定義域;
(2)求導數f′(x);
(3)解方程f′(x)=0,求出函數定義域內的所有根;
(4)列表檢驗f′(x)在f′(x)=0的根x0左右兩側值的符號;
(5)求出極值.
3.已知函數極值,確定函數解析式中的參數時,要注意:根據極值點的導數為0和極值這兩個條件列方程組,利用待定系數法求解.
4.導數值為0不是此點為極值點的充要條件,所以用待定系數法求解后必須檢驗.
5.利用導數求函數f(x)在[a,b]上的最值的一般步驟:
(1)求函數在(a,b)內的極值.
(2)求函數在區(qū)間端點處的函數值f(a),f(b).
(3)將函數f(x)的各極值與f(a),f(b)比較,其中最大的一個為最大值,最小的一個為最小值.
6.求函數在無窮區(qū)間(或開區(qū)間)上的最值,不僅要研究其極值情況,還要研究其單調性,并通過單調性和極值情況,畫出函數的大致圖象,然后借助圖象觀察得到函數的最值.
二、【題型歸類】
【題型一】根據函數圖象判斷極值
【典例1】(多選)設函數f(x)在R上可導,其導函數為f′(x),且函數g(x)=xf′(x)的圖象如圖所示,則下列結論中一定成立的是( )
A.f(x)有兩個極值點
B.f(0)為函數的極大值
C.f(x)有兩個極小值
D.f(-1)為f(x)的極小值
【解析】由題圖知,當x∈(-∞,-2)時,g(x)>0,
∴f′(x)0,x-10,f(x)單調遞增;
當x∈(3,+∞)時,y0?f′(x)0),
當a-1≤0,即a≤1時,f′(x)>0,函數f(x)在(0,+∞)上單調遞增,無極小值.
當a-1>0,即a>1時,由f′(x)1時,f(x)極小值=1+ln(a-1).
【典例2】已知函數f(x)=x3+6ln x,f′(x)為f(x)的導函數.
(1)求曲線y=f(x)在點(1,f(1))處的切線方程;
(2)求函數g(x)=f(x)-f′(x)+eq \f(9,x)的單調區(qū)間和極值.
【解析】(1)因為f(x)=x3+6ln x,所以f′(x)=3x2+eq \f(6,x).可得f(1)=1,f′(1)=9,所以曲線y=f(x)在點(1,f(1))處的切線方程為y-1=9(x-1),即y=9x-8.
(2)依題意,g(x)=x3-3x2+6ln x+eq \f(3,x),x∈(0,+∞).從而可得g′(x)=3x2-6x+eq \f(6,x)-eq \f(3,x2),整理可得g′(x)=eq \f(3(x-1)3(x+1),x2).令g′(x)=0,解得x=1.
當x變化時,g′(x),g(x)的變化情況如表所示:
所以函數g(x)的單調遞減區(qū)間為(0,1),單調遞增區(qū)間為(1,+∞);g(x)的極小值為g(1)=1,無極大值.
【典例3】已知函數f(x)=x2-1-2aln x(a≠0),求函數f(x)的極值.
【解析】因為f(x)=x2-1-2aln x(x>0),
所以f′(x)=2x-eq \f(2a,x)=eq \f(2?x2-a?,x).
①當a0,且x2-a>0,所以f′(x)>0對x>0恒成立.所以f(x)在(0,+∞)上單調遞增,f(x)無極值.
②當a>0時,令f′(x)=0,解得x1=eq \r(a),x2=-eq \r(a)(舍去).
所以當x變化時,f′(x),f(x)的變化情況如下表:
所以當x=eq \r(a)時,f(x)取得極小值,且f(eq \r(a))=(eq \r(a))2-1-2aln eq \r(a)=a-1-aln a.無極大值.
綜上,當a0時,函數f(x)在x=eq \r(a)處取得極小值a-1-aln a,無極大值.
【題型三】已知函數的極值求參數值(范圍)
【典例1】函數f(x)=x3+ax2+bx+a2在x=1處取得極值10,則a+b等于( )
A.-7 B.0
C.-7或0 D.-15或6
【解析】由題意知,函數f(x)=x3+ax2+bx+a2,
可得f′(x)=3x2+2ax+b,
因為f(x)在x=1處取得極值10,
可得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(f′?1?=3+2a+b=0,,f?1?=1+a+b+a2=10,))
解得eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a=4,,b=-11,))或eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(a=-3,,b=3,))
檢驗知,當a=-3,b=3時,
可得f′(x)=3x2-6x+3=3(x-1)2≥0,
此時函數f(x)單調遞增,函數無極值點,不符合題意;
當a=4,b=-11時,可得f′(x)=3x2+8x-11=(3x+11)(x-1),
當x1時,
f′(x)>0,f(x)單調遞增;
當-eq \f(11,3)
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