内容正文:
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[素养目标] 1.通过具体函数,了解函数极值的概念,会从几何方面直观理解函数极值与导数的关系. 2.掌握函数极值的判定及求法. 3.培养直观想象、逻辑推理、数学运算的学科素养.
6.2 函数的极值
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合作探究 素养形成
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探究点一 极值与极值点的判断与求解
[基础梳理]
1.函数的极值
(1)极大值:在包含x0的一个区间(a,b)上,函数y=f(x)在任何不为x0的一点处的函数值都小于点x0处的函数值,则称点x0为函数y=f(x)的__________,其函数值__________为函数的极大值.
(2)极小值:在包含x0的一个区间(a,b)上,函数y=f(x)在任何不为x0的一点处的函数值都__________点x0点处的函数值,则称点__________为函数y=f(x)的极小值点,其函数值f(x0)为函数的极小值.
(3) ________________统称为极值,极大值点与极小值点统称为__________.
极大值点
f(x0)
大于
x0
极大值与极小值
极值点
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思考:
(1)函数的极小值点是点吗?
提示:函数的极小值点不是点,它是函数极小值对应的自变量的值.
(2)函数的极小值唯一吗?
提示:不一定,有的函数无极小值,有的函数有唯一一个极小值,有的函数有多个极小值.
(3)函数的极大值一定大于它的极小值吗?
提示:不一定.
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(4)极值点的分布有规律吗?
提示:有规律.如果函数y=f(x)既有极大值又有极小值,那么①函数y=f(x)在极值点处导数为0;②极大值点与极小值点交替出现,相邻两个极大值点之间一定有一个极小值点,相邻两个极小值点之间一定有一个极大值点.
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2.求函数y=f(x)的极值的步骤
(1)求出导数f′(x).
(2)解方程f′(x)=0.
(3)对于方程f′(x)=0的每一个解x0,分析f′(x)在x0左、右两侧的符号(即f(x)的单调性),确定极值点:
①若f′(x)在x0两侧的符号为“左正右负”,则x0为极大值点;
②若f′(x)在x0两侧的符号为“左负右正”,则x0为极小值点;
③若f′(x)在x0两侧的符号相同,则x0不是极值点.
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思考:
(1)若f′(x0)=0,函数y=f(x)在x=x0处一定取得极值吗?
提示:不一定.例如f(x)=x3,x=0时,f′(0)=0,但由于在x=0两侧导数同号,因此函数f(x)=x3在x=0处不取得极值.
(2)若函数y=f(x)在区间(a,b)上有极值,那么y=f(x)在(a,b)上一定不单调,为什么?
提示:因为y=f(x)在(a,b)上有极值,一定存在x0∈(a,b),使f′(x0)=0,且在x0左右区间上导函数异号,即f(x)的单调性相反.
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[互动探究]
角度1 利用图象判断函数的极值
[典例1] 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:选D.由函数的图象可知,f′(-2)=0,f′(2)=0,并且当x<-2时,f′(x)>0;当-2<x<1时,f′(x)<0,则函数f(x)有极大值f(-2).又当1<x<2时,f′(x)<0;当x>2时,f′(x)>0,则函数f(x)有极小值f(2).
D
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通过导函数值的正负号确定函数单调性,然后进一步明确导函数图象与x轴交点的横坐标是极大值点还是极小值点
方法·技巧
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角度2 求函数的极值
[典例2] 求下列函数的极值.
(1)f(x)=x3-3x2-9x+5;
(2)f(x)=-2;
(3)f(x)=x2-2ln x.
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解:(1)由题意得,f′(x)=3x2-6x-9,
令f′(x)=0,即3x2-6x-9=0,
解得x=-1或x=3.
当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表:
∴当x=-1时,函数f(x)有极大值,且f(-1)=10;
当x=3时,函数f(x)有极小值,且f(3)=-22.
x (-∞,-1) -1 (-1,3) 3 (3,+∞)
f′(x) + 0 - 0 +
f(x) 极大值 极小值
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