内容正文:
函数的极值、最值与导数
1.极值点与导数为0的点的关系
(1)导数为0的点不一定是极值点.如函数f(x)=x3在x=0处的导数是0,但它不是极值点.对于可导函数,极值点的导数必是0.因此,对于可导函数,导数为0是点为极值点的必要而不充分条件.
(2)函数的导数不存在的点也可能是极值点,如函数f(x)=|x|,在x=0处,左侧(x<0时),f′(x)=-1<0,右侧(x>0时)f′(x)=1>0,x=0是f(x)的极小值点,但f′(0)不存在.
2.求可导函数极值的步骤
(1)求导数f′(x).
(2)求方程f′(x)=0的根.
(3)检查f′(x)在方程的根左右的值的符号,如果左正右负,那么f(x)在这个根处取得极大值;如果左负右正,那么f(x)在这个根处取得极小值.
特别注意:f′(x)无意义的点也要讨论.即可先求出f′(x)=0的根和f′(x)无意义的点,这些点都称为可疑点,再用定义去判断.
3.函数最值存在的确定
一般地,如果在区间[a,b]上函数y=f(x)的图象是一条连续不断的曲线,那么它必有最大值和最小值.只要把函数y=f(x)的所有极值连同端点的函数值进行比较,就可以求出函数的最大值与最小值.
4.求函数最大(小)值的步骤
一般地,求函数y=f(x)在区间[a,b]上的最大值与最小值的步骤如下:
(1)求函数y=f(x)在区间(a,b)内的极值.
(2)将函数y=f(x)的各极值与端点处的函数值f(a),f(b)比较得最值.
1.(多选)如图是函数y=f(x)的导函数的图象,对于下列四个判断,其中正确的是( )
A.f(x)在[-2,-1]上是增函数
B.当x=-1时,f(x)取得极小值
C.f(x)在(-1,2)上是增函数,在(2,4)上是减函数
D.当x=3时,f(x)取得极小值
2.函数f(x)=x3+x2-2x+5的极大值为( )
A. B.
C. D.6
3.已知函数f(x)=ax3+bx2+c,其导函数f′(x)的图象如图所示,则函数f(x)的极小值是( )
A.a+b+c B.3a+4b+c
C.3a+2b D.c
4.函数f(x)=x3-3ax-a在(0,1)内有最小值,则a的取值范围为( )
A.[0,1) B.(0,1)
C.(-1,1) D.
1.已知f(x)=x3+ax2+(a+6)x+1有极大值和极小值,则a的取值范围是( )
A.(-1,2)
B.(-3,6)
C.(-∞,-3)∪(6,+∞)
D.(-∞,-1)∪(2,+∞)
2.若函数f(x)=-x3+3x2+9x+a在区间[-2,-1]上的最大值为2,则它在该区间上的最小值为( )
A.-5 B.7
C.10 D.-19
3.已知函数f(x)=x4-2x3+3m,x∈R,若f(x)+9≥0恒成立,则m的取值范围是( )
A.m≥ B.m>
C.m≤ D.m<
4.动直线x=m(m>0)与函数f(x)=x2+x,g(x)=ln x的图象分别交于点A,B,则|AB|的最小值为( )
A.+ln 2 B.3ln 2
C.+ln 2 D.3-ln 2
5.某制药公司生产某种胶囊,其中胶囊中间部分为圆柱,且圆柱高为l,左、右两端均为半球形,其半径为r.若其表面积为S,则当胶囊的体积V取最大值时,r=________(用S表示).
6.已知正数x,y满足yln x+yln y=ex,求xy-2x的最小值.
1.(2023·全国乙卷·文)函数f=x3+ax+2存在3个零点,则a的取值范围是( )
A. B.
C. D.
2.(多选)(2023·新课标Ⅱ卷)若函数f(x)=aln x++(a≠0)既有极大值也有极小值,则( )
A.bc>0 B.ab>0
C.b2+8ac>0 D.ac<0
3.(2022·全国甲卷·理)当x=1时,函数f(x)=aln x+取得最大值-2,则f′(2)=( )
A.-1 B.-
C. D.1
4.(2022·全国甲卷·理)设函数f(x)=sin在区间(0,π)恰有三个极值点、两个零点,则ω的取值范围是( )
A. B.
C. D.
易错一 忽略函数的定义域致错
[示例1] 函数f(x)=2x2-ln x的极值点为( )
A.0,,- B.,-
C. D.-
研究函数,要坚持定义域优先的原则,否则极易出错.
易错二 误把导数为零作为函数取得极值的充要条件
[示例2] 已知函数f(x)=x3-3mx2+nx+m2在x=-1处取得极值0,则m+n=( )
A.2 B.7
C.2或7 D.3或9
根据函数极值的定义可知,当可导函数在某点取得极值时,f′(x)=0一定成立,但当f′(x)=0