2.6.3 函数的最值-【金版新学案】2025-2026学年高中数学选择性必修第二册同步课堂高效讲义配套课件PPT(北师大版)
2026-04-09
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教辅
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 数学 |
| 教材版本 | 高中数学北师大版选择性必修 第二册 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | 6.3 函数的最值 |
| 类型 | 课件 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | PPTX |
| 文件大小 | 5.55 MB |
| 发布时间 | 2026-04-09 |
| 更新时间 | 2026-04-09 |
| 作者 | 山东正禾大教育科技有限公司 |
| 品牌系列 | 金版新学案·高中同步课堂高效讲义 |
| 审核时间 | 2026-02-26 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/56559588.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
该高中数学课件聚焦“用导数研究函数的最值”,通过“群山穿梭找最高山峰和最低山谷”的情境导入,衔接上节课极值知识,搭建从极值到最值的认知支架,系统讲解定义、求法及综合应用。
其亮点在于以直观想象创设情境,通过典例与变式训练培养数学运算和逻辑推理素养,融入音乐函数等跨学科案例。学生能提升思维能力,教师可获得系统教学资源,高效开展分层教学。
内容正文:
6.3 函数的最值
第二章 §6 用导数研究函数的性质
学习目标
1.能利用导数求给定区间上不超过三次的多项式函数的最大值、最小值,培养数学抽象、直观想象的核心素养.
2.体会导数与最大(小)值的关系.
3.能利用导数求简单的含参函数的最值问题,提升数学运算的核心素养.
4.能利用导数研究与函数极值、最值等相关的问题,提升数学运算、逻辑推理的核心素养.
内容索引
任务一 函数的最值
1
任务二 综合应用
2
课时分层评价
4
随堂评价
3
任务一 函数的最值
返回
同学们,上节课我们在群山之间穿梭,感受了每一个山峰与山谷的优美之处,而今天我们要寻找最高的山峰和最低的山谷,这其实就是我们今天要探究的函数的最值.
问题 如图为y=f(x),x∈[a,b]的图象.
(1)观察在区间[a,b]上函数y=f(x)的图象,你能找出它的极大值、极小值吗?
提示:极大值为f(x1),f(x3),极小值为f(x2),f(x4).
问题导思
(2)结合图象判断,函数y=f(x)在区间[a,b]上是否存在最大值,最小值?若存在,分别为多少?
提示:存在,f(x)min=f(a),f(x)max=f(x3).
(3)函数y=f(x)在[a,b]上的最大(小)值一定是某极值吗?
提示:不一定,也可能是区间端点的函数值.
1.最值点
(1)最大值点:函数y=f(x)在区间[a,b]上的最大值点x0指的是:函数f(x)在这个区间上所有点处的函数值都________f(x0).
(2)最小值点:函数y=f(x)在区间[a,b]上的最小值点x0指的是:函数f(x)在这个区间上所有点处的函数值都________f(x0).
2.最值:函数的________和________统称为最值.
新知构建
不超过
不小于
最大值
最小值
对函数最值的两点说明
(1)闭区间上的连续函数一定有最值,开区间内的连续函数不一定有最值.若有唯一的极值,则此极值必是函数的最值.(2)函数y=f(x)在[a,b]上连续,是函数y=f(x)在[a,b]上有最大值或最小值的充分而非必要条件.
微提醒
函数极值与最值有何关系?
提示:(1)函数的极值是函数在某一点附近的局部概念,函数的最大值和最小值是一个整体性概念.(2)函数的最大值、最小值是比较整个定义区间的函数值得出的,函数的极值是比较极值点附近的函数值得出的,函数的极值可以有多个,但最值只能有一个.(3)极值只能在区间内取得,最值则可以在端点处取得.有极值的未必有最值,有最值的未必有极值;极值有可能成为最值,最值不在端点处取得时必定是极值.
微思考
(链教材P82例4)求下列函数的最值:
(1)f(x)=2x3-6x2+3,x∈[-2,4];
解:f'(x)=6x2-12x=6x(x-2).
令f'(x)=0,得x=0或x=2.
当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如下表:
所以当x=4时,f(x)取得最大值35,
当x=-2时,f(x)取得最小值-37.
典例
1
x -2 (-2,0) 0 (0,2) 2 (2,4) 4
f'(x) + 0 - 0 +
f(x) -37 ↗ 极大值3 ↘ 极小值-5 ↗ 35
(2)f(x)=.
解:f(x)=的定义域为R.
f'(x)==,
当f'(x)=0时,x=2.
当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如表所示.
所以f(x)在(-∞,2)上单调递增,在(2,+∞)上单调递减,
所以f(x)无最小值,且当x=2时,f(x)max=f(2)=.
x (-∞,2) 2 (2,+∞)
f'(x) + 0 -
f(x) 单调递增 单调递减
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.
规律方法
对点练1.求下列函数的最值:
(1)f(x)=x3+x2-2x+1,x∈[-2,1];
解:求导得f'(x)=3x2+x-2.
令f'(x)=0,则x1=-1,x2=.
由于x1和x2都在区间[-2,1]内,所以可列表如下:
又f(-2)=-1,f(1)=,将它们与极值比较可得,
该函数在[-2,1]上的最大值为,最小值为-1.
x [-2,-1) -1
f'(x) + 0 - 0 +
f(x) ↗ ↘ ↗
(2)f(x)=(x2-1)-ln x.
解:由已知可得,f(x)=(x2-1)-ln x的定义域为(0,+∞),
且f'(x)=x-=.
当x>1时,有f'(x)>0,所以函数f(x)在(1,+∞)上单调递增;
当0<x<1时,f'(x)<0,所以函数f(x)在(0,1)上单调递减.
所以f(x)在x=1处取得唯一极小值,也是最小值f(1)=×(12-1)-ln 1=0,f(x)没有最大值.
返回
任务二 综合应用
返回
应用1 求含参数的函数的最值
已知函数f(x)=x3-ax2-a2x,求函数f(x)在[0,+∞)上的最小值.
解:f'(x)=3x2-2ax-a2=(3x+a)(x-a),
令f'(x)=0,得x1=-,x2=a.
①当a>0时,f(x)在[0,a)上单调递减,在[a,+∞)上单调递增,
所以f(x)min=f(a)=-a3.
②当a=0时,f'(x)=3x2≥0,f(x)在[0,+∞)上单调递增,
所以f(x)min=f(0)=0.
③当a<0时,f(x)在上单调递减,
典例
2
在上单调递增,
所以f(x)min=f=a3.
综上所述,当a>0时,f(x)的最小值为-a3;
当a=0时,f(x)的最小值为0;
当a<0时,f(x)的最小值为a3.
变式探究
(变条件)当a>0时,求函数f(x)=x3-ax2-a2x在[-a,2a]上的最值.
解:f'(x)=(3x+a)(x-a)(a>0),
令f'(x)=0,得x1=-,x2=a.
所以f(x)在上单调递增,在上单调递减,在[a,2a]上单调递增.
因为f(-a)=-a3,f=a3,
f(a)=-a3,f(2a)=2a3,
所以f(x)max=f(2a)=2a3.
f(x)min=f(-a)=f(a)=-a3.
含参数的函数最值问题的两类情况
1.能根据条件确定出参数,从而化为不含参数函数的最值问题.
2.对于不能求出参数值的问题,则要对参数进行讨论,其实质是讨论导函数大于0,等于0,小于0三种情况.若导函数恒不等于0,则函数在已知区间上是单调函数,最值在端点处取得;若导函数可能等于0,则求出极值点后求极值,再与端点值比较后确定最值.
[占领思想高点] 含参数的函数最值问题体现分类讨论的数学思想.
规律方法
对点练2.已知函数f(x)=(x-k)ex.
(1)求f(x)的极值;
解:由f(x)=(x-k)ex,可得f'(x)=(x-k+1)ex,令f'(x)=0,解得x=k-1,
当x变化时,f(x)与f'(x)的变化情况如下表:
所以f(x)的单调递减区间是;单调递增区间是.
所以f(x)有极小值f(k-1)=-ek-1,无极大值.
x (-∞,k-1) k-1 (k-1,+∞)
f'(x) - 0 +
f(x) ↘ -ek-1 ↗
(2)求f(x)在区间[0,1]上的最小值.
解:当k-1≤0,即k≤1时,
f'(x)=(x-k+1)ex≥0在x∈[0,1]上恒成立,
则函数f(x)在[0,1]上单调递增,
所以f(x)在区间[0,1]上的最小值为f(0)=-k;
当0<k-1<1,即1<k<2时,
由(1)知f(x)在[0,k-1]上单调递减,在(k-1,1]上单调递增,
所以f(x)在区间[0,1]上的最小值为f(k-1)=-ek-1;
当k-1≥1,即k≥2时,f'(x)=(x-k+1)ex≤0在x∈[0,1]上恒成立,
则函数f(x)在[0,1]上单调递减,
所以f(x)在区间[0,1]上的最小值为f(1)=(1-k)e.
综上,当k≤1时,f(x)在区间[0,1]上的最小值为-k;
当1<k<2时,f(x)在区间[0,1]上的最小值为-ek-1;
当k≥2时,f(x)在区间[0,1]上的最小值为(1-k)e.
应用2 由最值求参数的值或取值范围
已知函数f(x)=ax3-6ax2+b,x∈[-1,2]的最大值为3,最小值为-29,求a,b的值.
解:由题设知a≠0,否则f(x)=b为常数函数,与题设矛盾.
求导得f'(x)=3ax2-12ax=3ax(x-4).
令f'(x)=0,解得x1=0,x2=4(舍去).
①当a>0,且当x变化时,
f'(x),f(x)的变化情况如下表:
典例
3
x -1 (-1,0) 0 (0,2) 2
f'(x) + 0 -
f(x) -7a+b ↗ b ↘ -16a+b
由表可知,当x=0时,f(x)取得极大值b,也就是函数在[-1,2]上的最大值,
所以f(0)=b=3.
又f(-1)=-7a+3,f(2)=-16a+3<f(-1),
所以f(2)=-16a+3=-29,
解得a=2,符合题意.
②当a<0时,同理可得,当x=0时,f(x)取得极小值b,也就是函数在
[-1,2]上的最小值,
所以f(0)=b=-29.
又f(-1)=-7a-29,f(2)=-16a-29>f(-1),
所以f(2)=-16a-29=3,
解得a=-2,符合题意.
综上可得,a=2,b=3或a=-2,b=-29.
已知函数在某区间上的最值求参数的值(或取值范围)是求函数最值的逆向思维,一般先求导数,利用导数研究函数的单调性及极值点,探索最值点,根据已知最值列方程(不等式)解决问题.
规律方法
对点练3.已知函数h(x)=x3+3x2-9x+1在区间[k,2]上的最大值是28,求实数k的取值范围.
解:因为h(x)=x3+3x2-9x+1,
所以h'(x)=3x2+6x-9.
令h'(x)=0,解得x1=-3,x2=1.
当x变化时,h'(x),h(x)的变化情况如下表:
所以当x=-3时,h(x)取极大值28;
x (-∞,-3) -3 (-3,1) 1 (1,+∞)
h'(x) + 0 - 0 +
h(x) ↗ 28 ↘ -4 ↗
当x=1时,h(x)取极小值-4.
而h(2)=3<h(-3)=28,
所以如果h(x)在区间[k,2]上的最大值为28,则k≤-3.
所以实数k的取值范围为(-∞,-3].
[教材拓展5] 与ex,ln x有关的几类函数(源于教材P84A组T4(1))
(1)函数f=的大致图象是
典例
4
√
当x<0时,f=<0,故B、D错误;又f'=,当0<x<1时,f'<0,当x>1时,f'>0,故x>0时的图象是先下降后上升,故A错误,C正确.故选C.
(2)对于函数f=xln x,以下判断正确的是
A.f在上是减函数
B.f有极小值无极大值
C.f有两个不同的零点
D.f的图象在点处的切线的斜率为0
√
由题意可知f'=1+ln x,显然f'=1,即f处的切线的斜率为1,故D错误;令f'>0⇒x∈,f'<0⇒x∈,即f上单调递减,在区间上单调递增,当x=时,f'=0,由上可知此时f取得极小值,故A错误,B正确;令f=xln x=0,且x>0,可得ln x=0⇒x=1,即f只有一个零点1,故C错误.故选B.
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课堂小结
任务
再现 1.函数最值的定义.2.求函数的最值.3.由最值求参数的值或取值范围
方法
提炼 分类讨论思想、转化与化归思想
易错
警示 忽视函数的最值与极值的区别与联系
随堂评价
返回
1.下列结论正确的是
A.若f(x)在[a,b]上有极大值,则极大值一定是[a,b]上的最大值
B.若f(x)在[a,b]上有极小值,则极小值一定是[a,b]上的最小值
C.若f(x)在[a,b]上有极大值,则极小值一定是在x=a和x=b处取得
D.若f(x)在[a,b]上连续,则f(x)在[a,b]上存在最大值和最小值
√
函数f(x)在[a,b]上的极值不一定是最值,最值也不一定是极值,极值一定不会在端点处取得,而连续函数f(x)在[a,b]上一定存在最大值和最小值.故选D.
2.函数f(x)=x3-3x+1在闭区间[-3,0]上的最大值和最小值分别是
A.1,-1 B.1,-17
C.3,-17 D.9,-19
√
f'(x)=3x2-3=3(x-1)(x+1),令f'(x)=0,解得x=-1或1(舍去).又f(-3)=-27+9+1=-17,f(0)=1,f(-1)=-1+3+1=3,所以最大值为3,最小值为-17.故选C.
3.函数f(x)=的最大值为
A.a B.e
C.e1-a D.ea-1
√
f(x)=,则f'(x)=,所以当x<1-a时,f'(x)>0,当x>1-a时,f'(x)<0,所以f(x)在(-∞,1-a)上单调递增,在(1-a,+∞)上单调递减,所以f(x)max=f=ea-1.故选D.
4.(双空题)已知函数f(x)=2x3-6x2+a在[-2,2]上有最小值-37,则a的值为_______,f(x)在[-2,2]上的最大值为_______.
3
3
f'(x)=6x2-12x=6x(x-2).由f'(x)=0,解得x=0或x=2.当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如下表:
所以当x=-2时,f(x)min=-40+a=-37,所以a=3.所以当x=0时,f(x)取得最大值3.
x -2 (-2,0) 0 (0,2) 2
f'(x) + 0 - 0
f(x) -40+a ↗ 极大值a ↘ -8+a
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课时分层评价
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1.下列命题中,真命题是
A.函数的最大值一定不是该函数的极大值
B.函数的极大值可以小于该函数的极小值
C.函数在某一闭区间上的极小值就是函数的最小值
D.函数在开区间内不存在最大值和最小值
√
函数的最大值有可能是函数的极大值,故A错误;函数的极大值可以小于该函数的极小值,故B正确;函数在某一闭区间上的极小值不一定是该函数的最小值,故C错误;函数在开区间内有可能存在最大值和最小值,故D错误.故选B.
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2.函数f(x)=x3-3x,则下列结论正确的是
A.有最大(小)值,但无极值
B.有最大(小)值,也有极值
C.既无最大(小)值,也无极值
D.无最大(小)值,但有极值
√
f'(x)=3x2-3=3,当x∈时,f'(x)<0,所以f(x)在上单调递减,因此函数f(x)无最大值和最小值,也无极值.故
选C.
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3.函数f(x)=x+2cos x在区间上的最小值是
A.- B.2
C.+ D.+1
√
f'(x)=1-2sin x,因为x∈,所以sin x∈[-1,0],所以-2sin x
∈[0,2],所以f'(x)=1-2sin x>0在上恒成立,所以f(x)在
上单调递增,所以f(x)min=f=-+2cos =-.故
选A.
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4.已知函数f(x),g(x)均为[a,b]上的可导函数,在[a,b]上连续且f'(x)<g'(x),则f(x)-g(x)的最大值为
A.f(a)-g(b) B.f(b)-g(b)
C.f(a)-g(a) D.f(b)-g(a)
√
令F(x)=f(x)-g(x),因为f'(x)<g'(x),所以F'(x)=f'(x)-g'(x)<0,所以F(x)在[a,b]上单调递减,所以F(x)max=F(a)=f(a)-g(a).故选C.
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5.已知函数f(x)=x+e-x,则函数f(x)在上的最小值为
A.1 B.1+
C.-1+e D.1-
√
f(x)=x+e-x,x∈,则f'(x)=1-e-x=,x∈,当-1≤x<0时,f'(x)=<0,f(x)单调递减;当0<x≤1时,f'(x)=>0,f(x)单调递增.则f(x)在x=0时取得最小值f(0)=0+e0=1.故选A.
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6.(多选题)下列关于函数f(x)=(2x-x2)ex的判断正确的是
A.f(x)>0的解集是{x|0<x<2}
B.f(-)是极小值,f()是极大值
C.f(x)没有最小值,也没有最大值
D.f(x)有最大值无最小值
√
√
√
由f(x)>0得0<x<2,故A正确;f'(x)=(2-x2)ex,令f'(x)=0,得x=±,当x<-或x>时,f'(x)<0,当-<x<时,f'(x)>0,所以当x=-时,f(x)取得极小值,当x=时,f(x)取得极大值,故B正确;当x→-∞时,f(x)→0,当x→+∞时,f(x)→-∞,且f()>0,结合函数的单调性可知,函数f(x)有最大值无最小值,故C不正确,D正确.故选ABD.
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7.函数f(x)=ex-x在区间[-1,1]上的最大值是__________.
e-1
由题意得f'(x)=ex-1.令f'(x)=0,得x=0.当x∈[-1,0)时,f'(x)<0;当x∈(0,1]时,f'(x)>0.所以f(x)在[-1,0)上单调递减,在(0,1]上单调递增.又因为f(-1)=+1,f(1)=e-1,所以f(-1)-f(1)=2+-e<0,所以f(-1)<f(1).所以f(x)max=f(1)=e-1.
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8.函数f(x)=ex-|x|+(1-e)x的最小值为_______.
0
当x≤0时,f(x)=ex+(2-e)x>0;当x>0时,f(x)=ex-ex,f'(x)=ex-e,当0<x<1时,f'(x)<0,f(x)单调递减;当x≥1时,f'(x)≥0,f(x)单调递增.又f(1)=0,所以f(x)min=f(1)=0.
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9.(双空题)设函数f(x)=,x∈[1,4],则f(x)的最大值为______,最小值为_____.
0
由f(x)=得f'(x)=,令f'(x)>0,则1-ln x>0,解得0<x<e;令f'(x)<0,则1-ln x<0,解得x>e,所以函数f(x)在[1,e]上单调递增,在[e,4]上单调递减.又f(1)=0,f(4)=>0,所以f(x)的最大值为f(e)==,f(x)的最小值为f(1)=0.
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10.(13分)已知函数f(x)=x3-x2-4x+5.
(1)求函数f(x)的单调区间;
解:f(x)的定义域为R,f'(x)=2x2-2x-4=2.
令f'(x)=0,解得x1=-1,x2=2.
当x<-1时,f'(x)>0,当-1<x<2时,f'(x)<0,当x>2时,f'(x)>0,
所以函数f(x)在区间上单调递增,在区间上单调递减.
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(2)求函数f(x)在区间上的最大值和最小值.
解:由(1)知,当x在区间上变化时,f'(x),f(x)的变化情况如下表所示:
所以函数f(x)在区间上的最小值为-10,最大值为.
x -3 (-3,-1) -1 (-1,2) 2 (2,3) 3
f'(x) + 0 - 0 +
f(x) -10 单调递增 单调递减 - 单调递增 2
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11.(新角度)音乐是用声音来表达思想情感的一种艺术,数学家傅里叶证明了所有的器乐和声乐的声音都可用简单正弦函数y=Asin ωx的和来描述,其中频率最低的称为基音,其余的称为泛音,而泛音的频率都是基音频率的整数倍.当一个发声体振动发声时,发声体是在全段振动的,除了频率最低的外,其余各部分(如二分之一、三分之一……)也在振动,所以我们听到声音的函数是y=sin x+sin 2x+sin 3x+…,则声音函数y=sin x+sin 2x在[0,2π]上的最大值是
A. B. C. D.1
√
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y'=cos x+cos 2x=2cos2x+cos x-1=(2cos x-1)(cos x+1),x∈[0,2π].令y'=0,即(2cos x-1)(cos x+1)=0,解得cos x=或cos x=-1,所以x=或x=π或x=,又当x=时,y=;当x=π时,y=0;当x=时,y=-;当x=2π时,y=0;当x=0时,y=0,所以ymax=.故选B.
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12.函数f(x)=x2+(a-1)x-3ln x在(1,2)内有最小值,则实数a的取值范围为
A. B.
C. D.
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f'(x)=2x+(a-1)-=,设g(x)=2x2+(a-1)x-3,因为Δ=(a-1)2+24>0,因此g(x)=0有两个不同实根,又g(0)=-3<0,因此g(x)=0的两根一正一负,由题意正根在(1,2)内,所以解得-<a<2.故选A.
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13.已知函数f(x)=ln (x2+1),g(x)=e-x-a,∀x1∈[-1,1],∃x2∈[0,2],使不等式f(x1)≥g(x2)成立,则实数a的取值范围是__________.
由题意,可得f(x)min≥g(x)min,当-1≤x≤1时,f'(x)=,由f'(x)<0,可得-1≤x<0,由f'(x)>0,可得0<x≤1,所以函数f(x)在[-1,0)上单调递减,在(0,1]上单调递增,所以f(x)min=f(0)=0.因为g(x)=-a,所以g(x)在[0,2]上单调递减,所以g(x)min=g(2)=-a,所以0≥-a,解得a≥.所以实数a的取值范围是.
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14.(15分)已知函数f(x)=2ex(x+1).
(1)求函数f(x)的极值;
解:f'(x)=2ex(x+2),
由f'(x)>0,得x>-2;
由f'(x)<0,得x<-2.
所以f(x)在(-2,+∞)上单调递增,
在(-∞,-2)上单调递减.
所以f(x)的极小值为f(-2)=-2e-2,无极大值.
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(2)求函数f(x)在区间[t,t+1](t>-3)上的最小值g(t).
解:由(1),知f(x)在(-2,+∞)上单调递增,
在(-∞,-2)上单调递减.
因为t>-3,所以t+1>-2.
①当-3<t<-2时,f(x)在[t,-2)上单调递减,在(-2,t+1]上单调递增,
所以g(t)=f(-2)=-2e-2.
②当t≥-2时,f(x)在[t,t+1]上单调递增,
所以g(t)=f(t)=2et(t+1).
综上,g(t)=
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15.(5分)设函数f(x)=ax3-3x+1(a>1),若对于任意的x∈[-1,1],都有f(x)≥0成立,则实数a的值为______.
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由题意得,f'(x)=3ax2-3,当a>1时,令f'(x)=3ax2-3=0,解得x=±,±∈[-1,1].①当-1≤x<-时,f'(x)>0,f(x)单调递增;②当-<x<时,f'(x)<0,f(x)单调递减;③当<x≤1时,f'(x)>0,f(x)单调递增.所以只需f≥0,且f(-1)≥0即可,由f≥0,得a·-3·+1≥0,解得a≥4,由f(-1)≥0,可得a≤4,综上可得a=4.
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16.(17分)已知函数g(x)=aln x+x2-(a+2)x(a∈R).
(1)若a=1,求g(x)在区间[1,e]上的最大值;
解:因为a=1,所以g(x)=ln x+x2-3x,
所以g'(x)=+2x-3=,
因为x∈[1,e],所以g'(x)≥0,
所以g(x)在[1,e]上单调递增,
所以g(x)max=g=e2-3e+1.
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(2)求g(x)在区间[1,e]上的最小值h(a).
解:g(x)的定义域为,g'(x)=+2x-(a+2)==.
①当≤1,即a≤2时,g(x)在[1,e]上单调递增,h(a)=g(1)=-a-1;
②当1<<e,即2<a<2e时,g(x)在上单调递减,在上单调递增,h(a)=g=aln -a2-a;
③当≥e,即a≥2e时,g(x)在[1,e]上单调递减,h(a)=g=a+e2-2e.
综上,h(a)=
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谢 谢 观 看
6.3 函数的最值
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