内容正文:
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[素养目标] 1.理解函数最值的概念,了解函数极值与最值的区别与联系. 2.会求某区间上的函数的最值. 3.培养数学运算、直观想象、逻辑推理的学科素养.
6.3 函数的最值
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合作探究 素养形成
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探究点一 求函数的最值
[基础梳理]
1.函数的最值
(1)取得最值的条件:在区间[a,b]上函数y=f(x)的图象是一条__________的曲线.
(2)结论:函数y=f(x)必有最大值和最小值,函数的最值在__________或__________取得.
(3)最值:函数的______________________统称为最值.
连续不断
极值点
区间端点
最大值和最小值
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思考:
(1)在闭区间[a,b]上的连续函数y=f(x)有极值一定有最值,反之成立吗?
提示:反之不成立,在闭区间[a,b]上的连续函数y=f(x)有极值一定有最值,但有最值不一定有极值.
(2)函数的极值与最值有什么区别?
提示:①函数的极值是函数在某一点附近的局部概念,函数的最值是函数在给定区间的整体概念.②函数极值只能在区间内部取得,函数最值可能在区间端点取得.
(3)函数的最值一定在区间端点处取得吗?
提示:不一定,当函数y=f(x)在闭区间[a,b]上是单调函数时,函数最值在区间端点取得,否则,函数最值不一定在区间端点取得.
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2.求函数y=f(x)在闭区间[a,b]上最值的步骤
(1)求函数y=f(x)在(a,b)内的__________.
(2)将函数y=f(x)的__________与端点处的函数值________________进行比较,其中最大的一个是__________,最小的一个是__________.
极值
各极值
f(a),f(b)
最大值
最小值
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[互动探究]
[典例1] 求下列各函数的最值:
(1)f(x)=4x3+3x2-36x+5,x∈[-2,+∞);
(2)f(x)=x+sin x,x∈[0,2π].
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解:(1)f′(x)=12x2+6x-36,
令f′(x)=0,得x1=-2,x2=.
当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表:
x
-2
f′(x)
0
-
0
+
f(x)
57
-
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由于当x>时,f′(x)>0,
所以f(x)在上为增函数.
因此,函数f(x)在[-2,+∞)上只有最小值-,无最大值.
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(2)f′(x)=+cos x,令f′(x)=0,又x∈[0,2π],解得x=或x=.
计算得f(0)=0,f(2π)=π,f=+,
f=-.
所以当x=0时,f(x)有最小值f(0)=0;
当x=2π时,f(x)有最大值f(2π)=π.
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求解函数在固定区间上的最值,需注意以下几点:
(1)对函数进行准确求导,并检验f′(x)=0的根是否在给定区间内;
(2)研究函数的单调性,正确确定极值和端点函数值;
(3)比较极值与端点函数值大小,确定最值.
方法·技巧
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答案:e
[变式训练]
1.当x∈[-1,1]时,函数f(x)=的最大值是________.
解析:由f(x)=可得,f′(x)=,因为-1≤x≤1,所以2-x>0,当-1≤x<0时,f′(x)=<0,函数单调递减,当0<x≤1时,f′(x)=>0,函数单调递增,又f(1)=,f(-1)=e,故当x=-1时,函数取得最大值e.
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2.求函数f(x)=x3-12x+6,x∈[-3,3]的单调区间,并求函数f(x)的最值.
解:依题意得f′(x)=3x2-12=3(x-2)(x+2),
令f′(x)=0,得x=-2或x=2,列表如下:
所以函数f(x)在(-3,-2)和(2,3)上是增函数,在(-2,2)上是减函数,且函数f(x)的最大值是22,最小值是-10.
x -3 (-3,-2) -2 (-2,2) 2 (2,3) 3
f′(x) + 0 - 0 +
f(x) 15 22 -10 -3
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探究点二 含参数的函数的最值问题
[互动探究]
角度1 求含参数的函数的最值
[典例2] 已知函数f(x)=(x-k)ex.
(1)求f(x)的单调区间;
(2)求f(x)在区间[0,1]上的最小值.
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解:(1)由f(x)=(x-k)