内容正文:
复习课
6.0.9 二阶导与极值点
(二级结论举例)
1
概念讲解
极值点与极值
一般地,设函数的定义域为D,设x0∈D,如果对于x0附近的任意不同于x0的x,都有
(1),则称x0为函数的一个极大值点,且在x0处取极大值,例如a和;
(2),则称x0为函数的一个极小值点,且在x0处取极小值,例如b和.
x
y
y = f (x)
O
极大值
极小值
a
极大值点
极小值点
x
y
y = f (x)
O
函数最值
函数极值
极值不一定唯一
局部概念
最值是唯一的
整体概念
最大值定义:
一般地,设函数f(x)的定义域为D,且 ,如果对任意 ,都有 ,则称 的最大值为 ,而 称为 的最大值点.
极大值:
极大值点:
极小值:
极大值点:
a
最大值:
最小值:
最值的来源:
1.极值
2.端点
极值
端点
概念讲解
极值点与极值
极大值点与极小值点都称为极值点;
极大值与极小值都称为极值.
显然,极大值点在其附近函数值最大,极小值点在其附近函数值最小.
思考:极值点是一个点吗?
x
y
y = f (x)
O
极大值
极小值
a
极大值点
极小值点
可导函数的极值与导数的关系
左增
右减
左正
右负
原函数
导函数
中间
极大值
左减
右增
左负
右正
极小值
(2)曲线在A,B,C,D附近的点处的切线具有什么特征?
x
y
y = f (x)
O
A
B
C
D
观察:在A点与C点左侧附近,曲线的切线斜率>0,在右侧附近曲线的切线斜率<0;
在B点与D点的附近则正好相反.
因此在两侧附近的符号不一样.
思考:若有,则一定是函数的极值点吗?
的极值点
反之不成立!!
,则称为拐点
极值点一定是拐点;
拐点不一定是极值点.
例 1:已知,求所有使得的,并判断所求得的数是否为函数的极值点.
解:
令 ,解得
x
y
O
补充:二阶导与极值点的二级结论
但是:
当x<0时,
当x>0时,
在x=0的两侧附近符号相同
所以x=0不是函数 的极值点
只能说明x=0的拐点
还需判断其附近的情况
当且仅当
是函数 的拐点
左增
右减
极大值
左减
右增
极小值
左增
右增
非极值
二阶导定理
已知函数是连续n阶可导函数,且
则称
是函数的拐点.
1.
则称
是函数的极大值点.
2.
则称
是函数的极小值点.
原函数
导函数
-
+
二阶导函数
附近
若还满足:
-
导函数是减函数
导函数的导函数为负
一阶导=0
二阶导正小负大
再证例 1:
解:
令 ,解得
所以x=0不是函数 的极值点
只能说明x=0的拐点
利用二阶导定理判断x=0是不是极值点,是什么样的极值点?
因为
改编:
求函数 的极值点.
解:
令 ,
解得 或
求出拐点
因为
>0
所以x=0是函数 的极小值点
<0
所以 是函数 的极大值点
归纳总结
一般地,设函数在处可导,且.
(1)如果对于左侧附近的任意x,都有,对于右侧附近的任意x,都有 ,那么此时是的极大值点.
(2)如果对于左侧附近的任意x,都有,对于右侧附近的任意x,都有 ,那么此时是的极小值点.
由正变负
由负变正
判断极值点
原函数先增再减
原函数先减再增
(3)如果在的左侧附近与右侧附近同号(均为正号或均为负号),则一定不是的极值点.
只能称为拐点!
典例1
已知函数
(2)证明: .
法一
恒成立
求
单调性
正负性
令
即
知
是方程的1个根
再令
即
这里只是找到了1个根,
并不能说明还有没有其他根。
还需要进一步进行探索。
1.求导;
2.紧跟定义域.
先找拐点
导函数也是函数!
再求导——二阶导思想.
令
即
知
是方程的1个根
找到1个,而已!
二阶导思想
思想永不灭
再再令
即
继续对导函数进行进一步的研究——继续再求导
得
所以
在(0,+∞)恒为增函数。
开始回溯回去
而
是函数 的1个零点.
所以
1
单减
单增
即
的最小值为0
1
1
1
则
仅为函数的拐点
说明
函数
在(0,+∞)恒为增函数
or
对于增函数,其在左端点取最小值。
即
注意:f(0)无意义
极限思想
洛必达法则
得证。
避开洛必达法则
用分类讨论
当
当
成立
在[1,+∞)恒为增函数
得证
法二
技巧与经验
令
模特函数
所以
所以
法三
技巧与经验
令
基本初等函数
当
法二行不通
或者
即可
法四
放缩法
令
设
即
真题演练
已知函数
[2024年甲卷理科21.]
(1)求f(x)的单调区间;
(2)当a≤2时,证明:当x>1时, 恒成立.
[2018年Ⅲ卷理科21.]已知函数 .
(1)若 ,证明:当 时, ;当 时, ;
(2)若 是 的极大值点,求 .
已知函数 ,若
为奇函数,则
特别地:
奇函数左右平移,对称性质保留,对称中心点相应平移变换:
左右平移
奇函数的对称性质
若
且
为奇函数
仍有:
泰勒公式
若在的邻域内n+1阶可导,则:
其中:
其中
拉格朗日余项:
当时也称麦克劳林公式.
利用泰勒展示估值
麦克劳林公式
高中阶段展开到第4项基本够用!
常见函数的展开
函数的凹凸性
若对任意的,都有(或),则称函数是在区间上是下凸(或上凸)函数.
若对任意的,都有(或),则称函数是单调增(或单调减)函数.
函数单调性
体会:理解数学式子的数学本质是建立数学思维的必经之路.
琴生不等式
拉格朗日中值定理
如果函数在 上连续,在 上可导,则至少存在一点 ,使得
洛必达法则
当两个函数在某点的极限都趋于0或,且这两个函数在该点(其去心领域内)均可导,此时两函数比值在该点的极限值,就等于它们各自求导后的比值在该点处的极限值。
两种情形
当
时
且
①
②
且
统一求法
洛必达法则求解案例
一、直接利用洛必达法则求解
二、与无穷小量等价替换相结合
三、乘积转换/指数转换
$