内容正文:
一元函数的导数及其应用
第五章
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5.3 导数在研究函数中的应用
5.3.2 函数的极值与最大(小)值
第2课时 函数的最大(小)值与导数
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数学 选择性必修 第二册
[学习目标] 1.理解函数的最值的概念.2.了解函数的最值与极值的区别与联系(易混点).3.能利用导数求给定闭区间上不超过三次的多项式函数的最大值、最小值(重点).4.体会导数与单调性、极值、最大(小)值的关系.
课前 · 教材预案
课堂 · 深度拓展
课末 · 随堂演练
课后 · 限时作业
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要点一 函数最值的定义
≥
≤
连续不断的曲线
课前·教材预案
1.对于函数f(x),给定区间I,若对任意x∈I,存在x0∈I,使得f(x)___f(x0),则称f(x0)为函数f(x)在区间I上的最小值;若对任意x∈I,存在x0∈I,使得f(x)___f(x0),则称f(x0)为函数f(x)在区间I上的最大值.
2.一般地,如果在区间[a,b]上函数y=f(x)的图象是一条_____________________,那么它必有最大值和最小值.
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思考:如果在(a,b)上的增函数f(x)的图象连续不断,f(x)有最值吗?
提示 没有.f(x)的值域是(f(a),f(b)).
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要点二 求函数的最大值与最小值的步骤
极值
f(a),f(b)
函数f(x)在区间[a,b]上连续,在区间(a,b)内可导,求f(x)在[a,b]上的最大值与最小值的步骤如下:
(1)求函数y=f(x)在(a,b)内的______;
(2)将函数y=f(x)的各极值与端点处的函数值______________比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.
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思考:函数的极值和最值有何差别?函数的极值是否唯一?
提示 函数极值是一个局部概念,只是描述在某个点附近的函数值的特征,并不意味着在整个定义域内取得最值;函数的极值并不唯一.
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判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”.
(1)函数f(x)在区间[a,b]上的最大值和最小值,一定在区间端点处取得.( )
(2)开区间上的单调连续函数无最值.( )
(3)在定义域内,若函数有最值与极值,则极大(小)值就是最大(小)值.( )
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解析 (1)错误.函数在闭区间[a,b]上的最值可能在端点处取得,也可能在极值点处取得.
(2)正确.若单调函数有最值,则一定在区间端点处取得,但开区间上的单调连续函数在端点处无函数值,所以无最值,故正确.
(3)错误.y最大值≥y极值,y最小值≤y极值,故错误.
答案 (1)× (2)√ (3)×
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考点一 求函数的最值
课堂·深度拓展
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规律总结
求函数f(x)在闭区间[a,b]上的最值的方法
(1)求函数f(x)的导函数f′(x).
(2)解方程f′(x)=0,求出使得f′(x)=0的所有解.
(3)计算函数f(x)在区间[a,b]内的各极值以及端点处的函数值.
(4)比较以上各个函数值,其中最大的是函数的最大值,最小的是函数的最小值.
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【例题1】 求下列函数的最值.
(1)f(x)=-x3+3x,x∈[-eq \r(3),eq \r(3)];
(2)f(x)=sin 2x-x,x∈eq \b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(-\f(π,2),\f(π,2))).
解析 (1)f′(x)=-3x2+3=-3(x-1)(x+1).令f′(x)=0,得x=1或x=-1.
当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如表所示.
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x
-eq \r(3)
(-eq \r(3),-1)
-1
(-1,1)
1
(1,eq \r(3))
eq \r(3)
f′(x)
-
0
+
0
-
f(x)
0
单调递减
-2
单调
递增
2
单调
递减
0
由表可知,当x=1时,f(x)取得最大值,即f(x)max=f(1)=2;当x=-1时,f(x)取得最小值,即f(x)min=f(-1)=-2.
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(2)f′(x)=2cos 2x-1,令f′(x)=0,-eq \f(π,2)≤x≤eq \f(π,2),得x=-eq \f(π,6)或x=eq \f