内容正文:
第3节 导数与函数的极值、最值
[考试要求]
1.借助函数图象,了解函数在某点取得极值的必要和充分条件.
2.会用导数求函数的极大值、极小值.
3.会求闭区间上函数的最大值、最小值.
课前预习 巩固主干知识
条件 f′(x0)=0
x0附近的左侧f′(x)>0,右侧f′(x)<0 x0附近的左侧f′(x)<0,右侧f′(x)>0
图象
极值 f(x0)为 . f(x0)为 .
极值点 x0为 . x0为 .
1.函数的极值
极大值
极小值
极大值点
极小值点
2.函数的最大(小)值
(1)函数f(x)在区间[a,b]上有最值的条件.
如果在区间[a,b]上函数y=f(x)的图象是一条 的曲线,那么它必有最大值和最小值.
(2)求函数y=f(x)在[a,b]上的最大(小)值的步骤.
①求函数y=f(x)在(a,b)内的 ;
②将函数y=f(x)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.
连续不断
极值
端点处的函数值f(a),f(b)
[重要结论]
1.若函数f(x)的图象连续不断,则f(x)在[a,b]上一定有最值.
2.若函数f(x)在[a,b]上是单调函数,则f(x)一定在区间端点处取得最值.
3.若函数f(x)在区间(a,b)内只有一个极值点,则相应的极值点一定是函数的最值点.
1.判断下列结论是否正确(请在括号中打“√”或“×”).
(1)函数f(x)在区间(a,b)上不存在最值.( )
(2)函数的极小值一定是函数的最小值.( )
(3)函数的极小值一定不是函数的最大值.( )
(4)函数y=f′(x)的零点是函数y=f(x)的极值点.( )
×
×
√
×
2.(教材改编题)如图是f(x)的导函数f′(x)的图象,则f(x)的极小值点的个数为( )
A
解析:由题意知只有在x=-1处f′(-1)=0,且其两侧导数符号为左负右正.故选A.
A.1 B.2 C.3 D.4
3.(2022·宁夏银川二中一模)函数f(x)=x3-ax2+2x-1有极值,则实数a的取值范围是( )
B
B
课堂突破 提升素养能力
考点一 利用导数求函数的极值问题
[例1] (2023·广东广州模拟)设函数f(x)在R上可导,其导函数为f′(x),且函数y=(x-1)f′(x)的图象如图所示,则下列结论中正确的是( )
A.函数f(x)有极大值f(-3)和f(3)
B.函数f(x)有极小值f(-3)和f(3)
C.函数f(x)有极小值f(3)和极大值f(-3)
D.函数f(x)有极小值f(-3)和极大值f(3)
微点1 根据函数图象判断极值
解析:由题图知,当x∈(-∞,-3)时,y>0,x-1<0⇒f′(x)<0,f(x)单调递减;当x∈(-3,1)时,y<0,x-1<0⇒f′(x)>0,f(x)单调递增;当x∈(1,3)时,
y>0,x-1>0⇒f′(x)>0,f(x)单调递增;当x∈(3,+∞)时,y<0,x-1>0⇒
f′(x)<0,f(x)单调递减.所以函数有极小值f(-3)和极大值f(3).故选D.
由图象判断函数y=f(x)的极值,要抓住两点:
(1)由y=f′(x)的图象与x轴的交点,可得函数y=f(x)的可能极值点.
(2)由导函数y=f′(x)的图象可以看出y=f′(x)的值的正负,从而可得函数y=f(x)的单调性.两者结合可得极值点.
[素能演练1] (2023·四川广安模拟预测)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,f′(x)>0;当-2<x<1时,f′(x)<0;当1<x<2时,
f′(x)<0;当x>2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.故选D.
微点2 求已知函数的极值
(1)若曲线y=f(x)在点(1,f(1))处的切线平行于x轴,求a的值;
(2)求函数f(x)的极值.
运用导数求函数f(x)极值的一般步骤
(1)确定函数f(x)的定义域.
(2)求导数f′(x).
(3)解方程f′(x)=0,求出函数定义域内的所有根.
(4)列表检验f′(x)在f′(x)=0的根x0左右两侧值的符号.