6.2.2 第2课时函数最值的求法(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学选择性必修第三册同步学习指导(人教B版2019)

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教辅
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资源信息

学段 高中
学科 数学
教材版本 高中数学人教B版选择性必修第三册
年级 高二
章节 6.2.2 导数与函数的极值、最值
类型 学案
知识点 -
使用场景 同步教学-新授课
学年 2025-2026
地区(省份) 全国
地区(市) -
地区(区县) -
文件格式 ZIP
文件大小 1.06 MB
发布时间 2025-05-26
更新时间 2025-05-26
作者 河北万卷文化有限公司
品牌系列 成才之路·高中新教材同步学习指导
审核时间 2025-04-16
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来源 学科网

内容正文:

# # # # # # / 0 1 2 # 3 4 5 6 7 " 8 9 : # 第2课时  函数最值的求法 !"#$%&'( 课程目标 1.能利用导数求给定闭区间上函数的最大值、最小值.(数学运算) 2.体会导数与单调性、极值、最大(小)值的关系.(逻辑推理) 学法指导 1.通过图像感受极大值与最大值、极小值与最小值之间的联系与区别,并明确它们的关系. 2.通过二次函数与三次函数感受极值的特征与函数图像的关系,类比二次函数的极值与最值的关 系,体会三次函数的极值与最值的关系,并理解单峰函数的极值与最值的关系. 3.体会导数在研究函数性质(单调性及与单调性有关的极值、最值)和图像中的工具性作用. )*+,%-.+ 函数的最大值与最小值     1.一般地,如果函数y = f(x)在定义域内的每 一点都可导,且函数存在最值,则函数的最值点一 定是  某个极值点;如果函数y = f(x)的定义域为 [a,b]且存在最值,函数y = f(x)在(a,b)内可导, 那么函数的最值点要么是  区间端点a或b,要么 是  极值点. 知识解读:上述结论包含以下两点. (1)给定函数的区间必须是闭区间,f(x)在开 区间上虽然连续但不能保证有最大值和最小值. 常见的有以下几种情况:如图1中的函数y = f(x)在(a,b)上有最大值而无最小值;如图2中的 函数y = f(x)在(a,b)上有最小值而无最大值;如 图3中的函数y = f(x)在(a,b)上既无最大值又 无最小值;如图4中的函数y = f(x)在(a,b)上既 有最大值又有最小值. (2)函数f(x)的图像在区间[a,b]上连续不断 是f(x)在[a,b]上存在最大值和最小值的充分不必要 条件.如函数f(x)= |x |,-1≤x≤1且x≠0, -1,x{ =0 的图像 在[-1,1]上有间断点,但存在最大值和最小值. 2.求函数y = f(x)在闭区间[a,b]上的最大 值与最小值的步骤 (1)求函数y = f(x)在区间(a,b)上的   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,其中  最大的一个是最大值,  最小 的一个是最小值.     知识解读:函数的极值与最值的区别与联系 (1)极值是对某一点附近(局部)而言,最值 是对函数的整个定义区间[a,b]而言. (2)在函数的定义区间[a,b]内,极大(小)值 可能有多个(或者没有),但最大(小)值只有 一个. (3)函数f(x)的极值点不能是区间的端点, 而最值点可以是区间的端点. (4)对于在闭区间上图像连续不断的函数, 函数的最大(小)值必在极大(小)值点或区间端 点处取得                                       . !') ! " # $ % & ' ( ) * + , - ! " # . # # # # # # # /012%345 题型探究 题型一 求函数的最值 1.(1)(2024·临沂高二检测)y = x3 + x2 - x +1在区间[-2,1]上的最小值为 (C ) A. 2227      B. 2      C. -1      D. 4 (2)(2023·安庆高二检测)已知函数f(x)= x3 -3x,x∈R. ①求f(x)的单调区间; ②当x∈[-槡3,3]时,求f(x)的最大值与最 小值.     [尝试作答        ]     [规律方法]  求函数最值的四个步骤:第一 步求函数的定义域;第二步求f ′(x),解方程 f ′(x)=0;第三步列出关于x,f(x),f ′(x)的变化 表;第四步求极值、端点值,确定最值. 特别警示:不要忽视将所求极值与区间端点 的函数值比较. 对点训练? (1)(2024·海口高二检测) 函数f(x)= x3 - 3x2 - 9x + 6在区间[- 4,4]上的 最大值为 (A ) A. 11    B. -70 C. -14    D. 21 (2)(2022·乙卷(文))函数f(x)= cos x + (x +1)sin x +1在区间[0,2π]的最小值、最大值 分别为 (D ) A. - π2, π 2 B. - 3π 2 , π 2 C. - π2, π 2 + 2 D. - 3π 2 , π 2 + 2 题型二 含参数的函数最值问题 2.设函数f(x)= x3 + ax2 - a2x + m(a >0). (1)求函数f(x)的单调区间; (2)若函数f(x)在x∈[- 1,1]内没有极值 点,求a的取值范围; (3)若对任意的a∈[3,6],不等式f(x)≤1 在x∈[-2,2]上恒成立,求m的取值范围. [分析]  (1)求f(x)的单调区间,可解不等 式f ′(x)≥0,f ′(x)≤0,由于f(x)表达式中含参 数,故需注意是否需要分类讨论;(2)f(x)在x∈ [-1,1]内没有极值点的含义是f ′(x)= 0在 [-1,1]内没有实数根,故f(x)在[-1,1]内单 调;(3)f(x)≤1在[- 2,2]内恒成立,则f(x)在 [-2,2]内的最大值小于等于1.     [尝试作答            ]     [规律方法]  1.由于参数的取值范围不同 会导致函数在所给区间上的单调性的变化,从而 导致最值的变化,故含参数时,需注意是否分类 讨论. 2.已知函数最值求参数,可先求出函数在给 定区间上的极值及函数在区间端点处的函数值, 通过比较它们的大小,判断出哪个是最大值,哪个 是最小值,结合已知求出参数,进而使问题得以 解决                                                                    . !'* # # # # # # / 0 1 2 # 3 4 5 6 7 " 8 9 : # 对点训练? 已知函数g(x)= ex - 2ax - b,求g(x)在[0,1]上的最小值. 题型三 函数最值的综合应用 3.设函数f(x)= tx2 +2t2x + t -1(x∈R,t >0). (1)求函数f(x)的最小值h(t); (2)在(1)的条件下,若h(t)< -2t + m对t∈ (0,2)恒成立,求实数m的取值范围. [分析]  第(1)小题可通过配方法求f(x)的 最小值;第(2)小题由h(t)< -2t + m,得h(t)+ 2t < m,可转化为当函数g(t)= h(t)+ 2t在区间 (0,2)上的最大值小于m时,求实数m的取值范 围的问题.     [尝试作答          ]     [规律方法]  将证明或求解不等式问题转 化为研究一个函数的最值问题可以使问题解决变 得容易. 一般地,若不等式a≥f(x)恒成立,a的取值 范围是a≥[f(x)]max;若不等式a≤f(x)恒成立, 则a的取值范围是a≤[f(x)]min . 对点训练? (2024·石家庄高二检测) 已知函数f(x)=(x -1)3 + m. (1)若f(1)=1,求函数f(x)的单调区间; (2)若关于x的不等式f(x)≥x3 - 1在区间 [1,2]上恒成立,求m的取值范围. 易错警示     没有准确把握条件致误 4.设l为曲线C:y = ln xx 在点(1,0)处的切 线. (1)求l的方程; (2)证明:除切点(1,0)之外,曲线C在直线l 的下方. [错解]  (1)设f(x)= ln xx ,则f ′(x)= 1 - ln x x2 .所以f ′(1)=1.所以l的方程为y = x -1. (2)由(1)知y = x -1是曲线f(x)= ln xx 在点 (1,0)处的切线,又当x = 2时,有f(2)= ln 22 < 1, 故切线l上的对应点(2,1),在曲线C上的点 2,ln 2( )2 的上方,∴曲线C上除切点(1,0)外都在 曲线l下方. [误区警示]  (1)正确;(2)中错误地认为直 线l与曲线C相切,则C上所有点都在直线l的同 侧,从而导致解答错误.错因是受直线与二次曲线 相切的迁移影响,没有准确地理解导数的几何意 义所致                                                                        . !(! ! " # $ % & ' ( ) * + , - ! 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(-g,2) 2 (2,+) 第2课时函数最值的求法 f'(x) 0 必备知识·探新知 F(x) 极大值 知识点1.某个极值点区间端点a或b极值点2.极 值最大的一个最小的一个 当x>2时,F(x)=-山+1>L, 关键能力·攻重难 e 例1:(1)Cy'=3x2+2x-1=(3x-1)(x+1),令y'=0解 当x<2时,令F(x)=ax-》+1<0. e 得x=写或x山 即a(x-1)+e'<0, 当x=-2时,y=-1;当x=-1时y=2: 由于a(x-I)+e<a(x-I)+e2, 令a(r-1)+e2≤0,得xs1- 当x=寸时号:当=1时=2,所以函数的最小值为 a -1,选C 即≤1-时,F)<0.所以F()总存在零点 (2)①f'(x)=3x2-3=3(x+1)(x-1). 当x<-1或x>1时,f(x)>0.当-1<x<1时,f'(x)<0 综上所述,所求实数a的取值范围是(-e2,0). 所以f代x)的单调递增区间为(-0.-1》和(1,+),递减 例5:f'(x)=3x2+12mw+4n, 区间为(-1,1). 依适意有化2。 ②油①知xe[-3,3]时(x)的极大值为f八-1)=2 即12-24m+4n=0. x)的极小值为f1)=-2,又八-3)=03)=18. 1-8+24m-8n+8m2=0, 所以x)的最大值为18,八x)的最小值为-2. 对点训练1:(1)A函数f(x)=x-3x2-9x+6的导数为 解得C f'(x)=3x2-6x-9, 当m=1,n=3时∫'(x)=3x2+12x+12=3(x+2)2≥0. 令f'(x)=0得x=-1或x=3 所以八x)在R上单调递增,无极值,不符合题意: 由f-4)=-70:-1)=11: 当m=2,n=9时,∫'(x)=3x2+24x+36=3(x+2)(x+ 八3)=-21:/4)=-14: 6),当-6<x<-2时f'(x)<0,当x>-2时/'(x)>0, 所以函数y=x-3x2-9x+6在区间[-4,4]上的最大值为 11. 故f八x)在x=-2处取得极值,符合题意 综上所述,m=2,n=9.所以m+4n=38. (2)D f(x)=c0sx+(x+1)sin x+1.x[0,2], 课堂检测·固双基 则f(x)=-sinx+sinx+(x+1)cosx=(x+1)c0sx, 1.A由图像可知,满足'(x)=0且导函数函数值左负右正的 令=0得受或 只有一个,故八x)在(a,b)内的极小值点只有一个 2.B①y=x在R上单调递增,无极值: 当xe[0,)时,∫(x)>0,f(x)单调递增:当xe ②y=x2+1在(-,0)上单调递减,在(0,+)上单调递 增.故②正确: 受,)时()<0x)单调递减:当xe(,2时() ③y=1x1在(-0,0)上单调递减,在(0,+)上单湖递增,>0八x)单调递增, -149 “x)在区间[0.,2m]上的极大值为)=号+2,极小 当分<a<时,g()在区间[0.门上的最小值为g) 值为()要 =g(ln(2a))=2a-2aln(2a)-b: 又0)=22m)=2. 当a≥受时,g(x)在区间[0,1]上的最小值为 :函数(x)在区间[0.,2]的最小值为-,最大值为受 g(x)i=g(1)=e-2a-b. 例3:(1)fx)=t(x+)2-+t-1(x∈R,1>0). +2 ∴当x=-t时(x)的最小值为八-)=-+t-1,即 故选D. h(t)=-2+1-1, 例2:1f"()=3x+2mr-d=3(x-)(x+a), (2)令g(1)=h(t)-(-21)=-2+31-1, 由g()=-32+3=0及1>0,得1=1, 又a>0,当x<-a或x>号时f'(x)>0:当-a<x<号 当t变化时,g‘(),g(t)的变化情况如下表: 时f"(x)<0 (0,1) (1,2) 函数x)的单调递增区间为(-,-),(兮,+x),单 g'(t) + 0 调递诚区间为(-,号)} g(1) 极大值 由上表可知当=1时,g()有极大值g(1)=1. (2)由题设可知,方程f'(x)=3x2+2ax-a2=0在[-1,1 又在定义域(0,2)内,g(1)有唯一的极值点, 上没有实根,又△=4a2+12a2=16a2>0,(a>0),x5=-3 ∴.函数g(1)的极大值也就是g()在定义域(0,2)内的最大 <0 值g(t)=1. 068 h(1)<-2!+m在(0,2)内恒成立: 即g(t)<m在(0,2)内恒成立, a>0∴.a>3. 当且仅当g()=1<m,即m>1时上式成立, ∴,实数m的取值范同是(1,+g). (3)ae[3,6], 对点训练3:(1)因为八1)=1,所以m=1, 号e[1,2],-a≤-3, 则f八x)=(x-1)3+1=x2-3x2+3x, 而f'(x)=3x2-6x+3=3(x-1)2≥0恒成立, 又xe[-2,2]当xe【-2,号)时/'(x)<0x)单调 所以函数爪x)的单调递增区间为(-,+) (2)不等式尺x)≥x-1在区间[1,2]上恒成立,即不等式 递减,当xe(号2时"(x)>0,x)单调递增。 3x2-3x-m≤0在区间[1,2]上恒成立, 故x)的最大值为(2)或(-2). 即不等式m≥3x2-3x在区间[1,2]上恒成立.即m不小于 而2)-f-2)=16-4a2<0,/(x)m=八-2)=-8+4a3x2-3x在区间[1.2]上的最大值. +2a2+m, 又:fx)≤1在[-2,2]上恒成立, 因为se[1,2]时3x-3=3(-广-子e06 .-8+4n+2a2+m≤1, 所以m的取值范围是[6,+) 即m≤9-4a-2a2,在ae[3,6]上恒成立, 例4:1)设)=兰则()- 9-4a-2a的最小值为-87. 2 .m≤-87 所以/'(1)=1.所以1的方程为y=x-1. 对点训练2:因为g(x)=e-2axe0,1],ee[l,e], (2)令g(x)=x-1-f八x),则除切点之外,曲线C在直线1 所以(1)若a≤7则2a≤1,g'(x)=e-2a≥0。 的下方等价于g(x)>0(Vx>0,x≠1). gx)满足g(1)=0,且g(x)=1-f'(x)=-1+ln三 所以函数g(x)在区间[0,1门上单调递增,g(x)m=g(0) =1=6. 当0<x<1时,x2-1<0,lnx<0,所以g'(x)<0,故g(x)单 (2)若时<a<号.则1<2a<e 调递减: 当x>1时,x-1>0,lnx>0,所以g(x)>0,故g(x)单调 于是当0<x<ln(2u)时,g'(x)=e-2a<0, 递增. 当ln(2a)<x<1时,g'(x)=e-2a>0, 所以,g(x)>g(1)=0(x>0,x≠1).所以除切点之外,曲 所以函数g(x)在区间[0,ln(2)]上单调递减,在区间线C在直线I的下方. [ln(2a),1]上单调递增, :课堂检测·固双基 g(x)n=g(lh(2a))=2a-2aln(2a)-b. :1.D由y=2x-3x2-12x+5得y'=6x-6x-12, (3)若a≥号,则2a≥e,8'(x)=e-2a≤0, 令y'=0得x=-1(舍去)或=2. 故函数y=x)=2x-3x2-12x+5在[0,3]上的最值可能是 所以函数g(x)在区间[0,1门上单调递减, x取0,2,3时的函数值.而f(0)=5f2)=-15八3)=-4. g(x)n=g(1)=e-2u-b. 故最大值为5,最小值为-15. 综上所述,当a≤时8()在区间[0.门上的最小值为2D根据条件可衢()=兰-1, g(x)n=g(0)=1-b, 令f'(x)=0可得x=e, -150 则当0<x<e时,f"(x)>0八x)单调递增,当c<x≤2心时,所以商场每日销售该商品所获得的利润f(x)=(x-3)· ∫'(x)<0x)单调递诚:则当x=e时,(x)取极大值也为最 大值,所以八x)m=八e)=dne-e=0 [23+106x-6=2+10(x-3)x-6,3<x<6 3.A因为f'(x)=6x2-12x=6x(x-2) 从而f(x)=10[(x-6)2+2(x-3)(x-6)]=30(x-4)· '(x)=0得x=0或2. (x-6). 又fǐ0)=m,f(2)=-8+mf(-2)=-40+m,显然0)> 于是,当x变化时∫(x)x)的变化情况如下表: f八2)>f-2), (3,4) (4.6) 所以m=3,最小值为爪-2)=-37. 4.Bf(x)=-4+4r,r"(x)=0得x=±1或x=0 F(x) 0 易知代-1)=1)=4为极大值也是最大值,故应选B. Fx) 极大值42 5.(1)f(x)=3x2-4x,令∫(x)=0,有3x2-4x=0,解得x=0或 由上表可得,x=4是函数八x)在区间(3,6)内的极大值点, 4 x=3 也是最大值点,所以,当x=4时,函数八x)取最大值,且最大值 当x变化时,了(x)八x)的变化情况如下表: 等于42.故当销售价格为4元/千克时,商场每日销售该商品所 获得的利润最大 -1 (-1,0) (o) 4 3 ÷2) 2 对点训练1:(1)由题意,当x=2时,y=800,∴a+b=800 又x=3时,y=150, (x) .6=300,可得a=500. f(x) -2 500(x-3)2+300 1<x≤4, 从上表可知,最大值是f(0)=f(2)=1,最小值是八-1) y= =-2. 2800-100,4<x≤12. (2)=2ms2x-le[-引 (2)由题意,得x)=(x-1)= r500(x-3)2(x-1)+300,1<x≤4, 令∫(x)=0,得x=- 或x= (2800-100(x-1),4<x≤12. 当x变化时了(x)(x)的变化情况如下表: 当1<x≤4时f八x)=500(x-3)2(x-1)+300=500x 3500x2+7500x-4200 6 T 6 了()=500(3x-5)(x-3)由f()>0,得x<音或> 2 6 6 2 2 3,由f()<0,得子<<3. (x) 0 0 ∴x)在(1,)(3,4)上单测递增,在(号,3)上单调递 八 3 62 6 减~)<4)=1800, 由上表可知, .当x=4时有最大值4)=1800. 当x=-号时)取得最大值(-)受 当4<x≤12时)=(P0-10m0j水x-)=20 当x=受时)取得最小值()-受 100r+28001 ≤2900-4007=1840 (3)x)的定义城为(0,+=)了)=1-血x-1,令(x)= x2 当且仅当100x-2800,即x=2万≈5.3时取等号. 0,得x2=1-nx,显然x=1是方程的解 .x=5.3时,有最大值1840. 令g(x)=x2+nx-1,xe(0,+), :1800<1840,.当x=5.3时f代x)有最大值1840,即当 则g)=2+>0 销售价格为5.3元时,店铺所获利润最大 ,函数g(x)在(0.+∞)上单调递增: 例2:(1)设隔热层厚度为xcm, ·x=1是方程f(x)=0的唯一解. 由题设,每年能源消耗费用为C(x)=3x+5 k ~当0<x<1时(x)=-nx-1>0. 40 又C(0)=8,k=40,因此C(x)=3+5而建造费用 当x>1时f(x)<0,函数f八x)在(0,1)上单调通增,在(1, C,(x)=6x,从而隔热层建造费用与20年的能源消耗费用之和 +)上单调递减当x=1时,函数八x)有最大值,且最大 值是f八1)=-1,函数f(x)无最小值 为=20C0+G()=20×305+6c=00+6m(0≤ 6.3利用导数解决实际问题 ≤10) 关键能力·攻重难 2400 (2)f(x)=6- 例1:(1)因为x=5时,=11,所以号+10=11,a=2. (3x+5,令f()=0. 即2400 (2)由()知,该商品每日的销售量了产,名3+10:-6八, 3=6,得=5=-含去 当0<x<5时(x)<0,当5<x<10时∫(x)>0. -151

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6.2.2 第2课时函数最值的求法(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学选择性必修第三册同步学习指导(人教B版2019)
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6.2.2 第2课时函数最值的求法(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程数学选择性必修第三册同步学习指导(人教B版2019)
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