函數(shù)的極值與導數(shù)

關于函數(shù)的極值與導數(shù)第1頁，講稿共32頁，2023年5月2日，星期三aby=f(x)xoyy=f(x)xoyabf'(x)>0f'(x)<0復習:函數(shù)單調性與導數(shù)關系如果在某個區(qū)間內恒有,則為常數(shù).設函數(shù)y=f(x)在某個區(qū)間內可導，f(x)增加f(x)減少上頁下頁鈴結束返回首頁第2頁，講稿共32頁，2023年5月2日，星期三鞏固：定義域R,f′(x)=x2-x=x(x-1)

令x(x-1)>0,得x<0或x>1，則f(x)單增區(qū)間（－∞，0）,（1，+∞）令x(x-1)<0,得0<x<1,f(x)單減區(qū)(0,2).注意:求單調區(qū)間:1:首先注意定義域,2:其次區(qū)間不能用

U連接（第一步）解：（第二步）（第三步）上頁下頁鈴結束返回首頁第3頁，講稿共32頁，2023年5月2日，星期三yxOaby=f(x)x1f(x1)x2f(x2)x3f(x3)x4f(x4)在x1

、x3處函數(shù)值f(x1)、f(x3)與x1

、x3左右近旁各點處的函數(shù)值相比,有什么特點?f(x2)、f(x4)比x2

、x4左右近旁各點處的函數(shù)值相比呢?觀察圖像：上頁下頁鈴結束返回首頁第4頁，講稿共32頁，2023年5月2日，星期三函數(shù)的極值定義設函數(shù)f(x)在點x0附近有定義，如果對X0附近的所有點，都有f(x)<f(x0),

則f(x0)是函數(shù)f(x)的一個極大值，記作y極大值=f(x0)；如果對X0附近的所有點，都有f(x)>f(x0),

則f(x0)是函數(shù)f(x)的一個極小值，記作y極小值=f(x0)；◆函數(shù)的極大值與極小值統(tǒng)稱為極值.(極值即峰谷處的函數(shù)值值）使函數(shù)取得極值的點x0稱為極值點上頁下頁鈴結束返回首頁第5頁，講稿共32頁，2023年5月2日，星期三（1）函數(shù)的極值是就函數(shù)在某一點附近的小區(qū)間而言的，在函數(shù)的整個定義域內可能有多個極大值或極小值（2）極大值不一定比極小值大（3）可導函數(shù)f(x),點是極值點的必要條件是在該點的導數(shù)為0或者不存在例：y=x2上頁下頁鈴結束返回首頁第6頁，講稿共32頁，2023年5月2日，星期三1．理解極值概念時需注意的幾點(1)函數(shù)的極值是一個局部性的概念，是僅對某一點的左右兩側附近的點而言的．(2)極值點是函數(shù)定義域內的點，而函數(shù)定義域的端點絕不是函數(shù)的極值點．(3)若f(x)在[a，b]內有極值，那么f(x)在[a，b]內絕不是單調函數(shù)，即在定義域上單調的函數(shù)沒有極值．總結上頁下頁鈴結束返回首頁第7頁，講稿共32頁，2023年5月2日，星期三

(4)極大值與極小值沒有必然的大小關系．一個函數(shù)在其定義域內可以有許多個極小值和極大值，在某一點的極小值可能大于另一點的極大值．(如圖(1))(5)若函數(shù)f(x)在[a，b]上有極值，它的極值點的分布是有規(guī)律的(如圖(2)所示)，相鄰兩個極大值點之間必有一個極小值點，同樣相鄰兩個極小值點之間必有一個極大值點．上頁下頁鈴結束返回首頁第8頁，講稿共32頁，2023年5月2日，星期三練習：

下圖是導函數(shù)的圖象,試找出函數(shù)的極值點,并指出哪些是極大值點,哪些是極小值點.abxyx1Ox2x3x4x5x6上頁下頁鈴結束返回首頁第9頁，講稿共32頁，2023年5月2日，星期三yxO探究：極值點處導數(shù)值(即切線斜率）有何特點？結論:極值點處，如果有切線，切線水平即:k切=f(x)=0aby=f(x)x1

x2x3f(x1)=0

f(x2)=0

f(x3)=0

思考;若f(x0)=0，則x0是否為極值點？結論：導數(shù)為0的點不一定是極值點，但都叫駐點。xyO分析yx3上頁下頁鈴結束返回首頁第10頁，講稿共32頁，2023年5月2日，星期三進一步探究:極值點兩側函數(shù)圖像單調性有何特點?極大值極小值即:極值點兩側單調性互異上頁下頁鈴結束返回首頁第11頁，講稿共32頁，2023年5月2日，星期三f

(x)<0yxOx1aby=f(x)極大值點兩側極小值點兩側f

(x)<0f

(x)>0f

(x)>0探究:極值點兩側導數(shù)正負符號有何規(guī)律?x2

xX<x2

x2X>x2

f(x)

f(x)

xX<x1

x1X>x1

f(x)

f(x)增f(x)>0f(x)=0f(x)<0極大值減f(x)<0f(x)=0增減極小值f(x)>0注意:(1)

f(x0)=0，x0不一定是極值點(2)只有f(x0)=0且x0兩側單調性不同

，

x0才是極值點.(3)求極值點，可以先求f(x0)=0的點，再列表判斷單調性結論：極值點處，f(x)=0上頁下頁鈴結束返回首頁第12頁，講稿共32頁，2023年5月2日，星期三因為所以例1

求函數(shù)的極值.解:令解得或當,即,或;當,即.當x變化時,f(x)的變化情況如下表:x(–∞,

–2)–2(–2,2)2(2,+∞)00f(x)–++單調遞增單調遞減單調遞增所以,當x=–2時,f(x)有極大值28/3;當x=2時,f(x)有極小值–4/3.上頁下頁鈴結束返回首頁第13頁，講稿共32頁，2023年5月2日，星期三變式求下列函數(shù)的極值:解:

令解得列表:x0f(x)+單調遞增單調遞減–所以,當時,f(x)有極小值上頁下頁鈴結束返回首頁第14頁，講稿共32頁，2023年5月2日，星期三求下列函數(shù)的極值:解:解得列表:x(–∞,

–3)–3(–3,3)3(3,+∞)00f(x)–++單調遞增單調遞減單調遞增所以,當x=–3時,f(x)有極大值54;當x=3時,f(x)有極小值–54.上頁下頁鈴結束返回首頁第15頁，講稿共32頁，2023年5月2日，星期三求下列函數(shù)的極值:解:

解得所以,當x=–2時,f(x)有極小值–10;當x=2時,f(x)有極大值22

.解得所以,當x=–1時,f(x)有極小值–2;當x=1時,f(x)有極大值2

.上頁下頁鈴結束返回首頁第16頁，講稿共32頁，2023年5月2日，星期三小結：極值定義關鍵：

①可導函數(shù)y=f(x)在極值點處的f’(x)=0或者不存在

。

②極值點左右兩邊的導數(shù)必須異號。3個步驟：①確定定義域②求f’(x)=0的根③并列成表格④判斷極值：用方程f’(x)=0的根x0，x1,...,順次將函數(shù)的定義域分成若干個開區(qū)間，如果xn左側緊鄰區(qū)間導函數(shù)f'(x)都小于0，右側緊鄰區(qū)間導函數(shù)f'(x)都大于0，則f(x)在xn左邊減少，右邊增加,xn是極小值點，f(xn)是極小值。如果xn左側緊鄰區(qū)間導函數(shù)f'(x)都大于0，右側緊鄰區(qū)間導函數(shù)f'(x)都小于0，則f(x)在xn左邊增加，右邊減少,xn是極大值點，f(xn)是極大值。上頁下頁鈴結束返回首頁第17頁，講稿共32頁，2023年5月2日，星期三例2求函數(shù)f(x)＝x3－2x2＋1在區(qū)間[－1,2]上的最大值與最小值．[分析]

首先求f(x)在(－1,2)內的極值．然后將f(x)的各極值與f(－1)，f(2)比較，其中最大的一個是最大值，最小的一個是最小值．[解析]

f′(x)＝3x2－4x.上頁下頁鈴結束返回首頁第18頁，講稿共32頁，2023年5月2日，星期三故f(x)最大值＝1，f(x)最小值＝－2.[點評]

利用求最值的步驟求解．1、函數(shù)最大值及最小值點必在下面各種點之中：導數(shù)等于0的點、導數(shù)不存在的點或區(qū)間的端點．2、函數(shù)在區(qū)間[a，b]上連續(xù)是f(x)在[a，b]上存在最值的充分而非必要條件．上頁下頁鈴結束返回首頁第19頁，講稿共32頁，2023年5月2日，星期三變式：求函數(shù)f(x)=x2-4x+6在區(qū)間[1，5]內的最大值和最小值

上頁下頁鈴結束返回首頁第20頁，講稿共32頁，2023年5月2日，星期三

故函數(shù)f(x)在區(qū)間[1，5]內的極小值為3，最大值為11，最小值為2

法二、解、f’(x)=2x-4令f’(x)=0，即2x-4=0，得x=2x1（1，2）2（2，5）50y-+3112上頁下頁鈴結束返回首頁第21頁，講稿共32頁，2023年5月2日，星期三例3

已知f(x)＝ax3＋bx2＋cx(a≠0)在x＝±1時取得極值，且f(1)＝－1，(1)試求常數(shù)a、b、c的值；(2)試判斷x＝±1時函數(shù)取得極小值還是極大值，并說明理由．[解析]

(1)由f′(－1)＝f′(1)＝0，得3a＋2b＋c＝0,3a－2b＋c＝0.又f(1)＝－1，∴a＋b＋c＝－1.上頁下頁鈴結束返回首頁第22頁，講稿共32頁，2023年5月2日，星期三[點評]若函數(shù)f(x)在x0處取得極值，則一定有f′(x0)＝0，因此我們可根據(jù)極值得到一個方程，來解決參數(shù)．上頁下頁鈴結束返回首頁第23頁，講稿共32頁，2023年5月2日，星期三注意：函數(shù)極值是在某一點附近的小區(qū)間內定義的，是局部性質。因此一個函數(shù)在其整個定義區(qū)間上可能有多個極大值或極小值，并對同一個函數(shù)來說，在某一點的極大值也可能小于另一點的極小值。思考1.判斷下面4個命題，其中是真命題序號為

。①f(x0)=0,則f(x0)必為極值；②

f(x)=在x=0

處取極大值0，③函數(shù)的極小值一定小于極大值④函數(shù)的極小值（或極大值）不會多于一個。⑤函數(shù)的極值即為最值上頁下頁鈴結束返回首頁第24頁，講稿共32頁，2023年5月2日，星期三有極大值和極小值,求a范圍?思考2解析:f(x)有極大值和極小值f’(x)=0有2實根,