内容正文:
第17讲 导数与函数的极值、最值
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【课标要求】
1.借助函数的图象,了解函数在某点取得极值的必要条件和充分条件.
2.能利用导数求某些函数的极大(小)值、最大(小)值;对于多项
式函数,能求给定闭区间上不超过三次的多项式函数的最大(小)值.
3.体会导数在研究单调性、极大(小)值、最大(小)值中的作用.
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◆ 知识聚焦 ◆
1.函数的极值与导数
(1)函数的极小值:
对于函数,若函数在点处的函数值 比它在
点附近其他点处的函数值都小,,而且在点 附近的
左侧__________,右侧__________,则___叫作函数 的极小值
点,_____叫作函数 的极小值.
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3
(2)函数的极大值:
对于函数,若函数在点处的函数值 比它在
点附近其他点处的函数值都大,,而且在点 附近的
左侧__________,右侧__________,则___叫作函数 的极大值
点,_______叫作函数 的极大值.
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2.函数的最大值与最小值
(1)如果在区间上函数 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.
(2)求函数在区间 上的最大值与最小值的步骤如下:
①求函数在区间 内的______;
②将函数 的各极值与端点处的函数值__________比较,其中
最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.
极值
,
3.实际应用题
理解题意、建立函数模型,使用导数方法求解函数模型,根据求解结果
回答实际问题.
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4.几个常见函数#4
解析式 大致图象 单调区间 极值点
单调递增区间为 ;
单调递减区间为
单调递增区间为 ;
单调递减区间为,
单调递增区间为 ;
单调递减区间为
单调递增区间为 ;
单调递减区间为
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解析式 大致图象 单调区间 极值点
单调递增区间为 ;
单调递减区间为,
单调递增区间为 ;
单调递减区间为
续表
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常用结论
1.对于可导函数,是函数在 处有极值的必
要不充分条件.
2.若函数的图象是一条连续不断的曲线,且在开区间 内只
有一个极值点,则相应的极值点一定是函数的最值点.
3.对于连续的函数,在区间上, 的极值有可能
是最值,但最值只要不在区间端点处取得,其必定是极值.#4.1.1.3
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◆ 课前演练 ◆
题组一 易错辨析
判断下列说法是否正确.(请在括号中打“√”或“×”)
(1)函数在区间 上不存在最值.( )
×
[解析] 在区间 上的最小值为0,故错误.
(2)对于可导函数,若,则为 的极值点.( )
×
[解析] 若,则,则 ,但0不是
的极值点,故错误.
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(3)函数 一定有极大值和极小值.( )
×
[解析] , 不存在极大值和极小值,故错误.
(4)函数的极大值不一定是最大值,最小值也不一定是极小值.( )
√
[解析] 由极值与最值的定义可知正确.
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题组二 教材改编
1.函数 的极大值为( )
A. B.0 C. D.1
[解析] 由题可得,
令,得 ,令,得,
所以当时,函数 取得极大值 .故选D.
√
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2.若函数在处取得极值1,则
( )
A. B. C. D.2
[解析] 因为,所以 ,
由题可知解得 经检验满足题意,
所以 ,故选D.
√
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3.函数的导函数 的图象如图所示,则下列说法正确的是
( )
A.在 处取得最大值
B.在区间 上单调递减
C.在 处取得极大值
D.在区间 上有2个极大值点
√
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[解析] 由导函数的图象可知:
0 - 0 非负
极大值 极小值
易知A,B,D中说法不正确,C中说法正确.
故选C.
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4.函数在上的最大值为4,则 的值为
( )
A.7 B. C.3 D.4
[解析] ,,
当时,, 单调递减,
当时,,单调递增.
,,,
在 处取得最大值,即 ,故选D.
√
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探究点一 利用导数解决函数的极值问题
题型1 由图象判断函数极值(点)
例1 已知函数的导函数的图象如图所示,那么 ( )
A.有1个极大值和1个极小值
B.有1个极大值,没有极小值
C.有1个极小值,没有极大值
D.没有极大值也没有极小值
√
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[解析] 由导函数的图象,设的图象与
轴的交点的横坐标分别为, ,
则当时,当且仅当 时
,当时,,
所以 在上单调递减,在上单调递增,
所以在 处取得极小值,没有极大值.故选C.
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题型2 求已知函数的极值(点)
例2 已知函数的图象在点 处的切线
方程为 .
(1)求实数 的值;
解:由题得,则,
又 ,所以函数的图象在点处的切线方程为
,即,所以,
解得,故实数 的值为1.
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(2)当时,求函数 的极值.
解:由(1)可知, ,
当时,令,得或 ,
当变化时,和 的变化情况如下表:
[ ) ( ]
0 - 0
单调递增 极大值 单调递减 极小值 单调递增
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所以当时, 的极大值为
,
极小值为
.
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题型3 已知极值(点)求参数
例3(1)已知函数有极值点,则实数 的取值范
围为( )
A. B. C. D.
√
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[解析] 易知,
因为函数 有极值点,所以在上存在
变号零点,
若 的图象的对称轴方程,即,则在 上
单调递增,则,不符合题意;
若 的图象的对称轴方程,即,
则,即 ,得,
则实数的取值范围为 .故选D.
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(2)[2025· 全国二卷] 若是函数
的极值点,则 ____.
[解析] 因为 ,
所以,
由题意知 ,即,所以,
所以 ,
.
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当变化时,, 的变化情况如下表:
2
0 - 0
单调递增 极大值 单调递减 极小值 单调递增
故当时,为的极值点,满足题意,所以 .
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例4 [2024· 新课标Ⅱ卷] 已知函数 .
(1)当时,求曲线在点 处的切线方程;
解:当时,, ,
所以, ,
所以切线方程为,即
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(2)若有极小值,且极小值小于0,求 的取值范围.
解: .
①当时,恒大于0,即在上单调递增, 无极小值,
舍去.
②当时,在上单调递减,在 上单调递
增,所以在 处取得极小值,
依题有,所以 .
令,则在上单调递增,且 ,
所以,故的取值范围是 .
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总结反思
1.由图象判断函数 的极值,要抓住两点:
(1)由的图象与轴的交点,可得函数 的可能极值点;
(2)由导函数的图象可以看出 的值的正负,从而
可得函数 的单调性.两者结合可得极值点.
2.运用导数求函数 极值(极值点个数)的一般步骤:
(1)确定函数 的定义域;
(2)求导函数 ;
(3)解方程 ,求出函数定义域内的所有根;
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(4)检验在的根 左右两侧值的符号;
(5)求出极值(极值点个数).
3.根据函数极值情况求参数的两个要领:
(1)列式:根据极值点处导数为0和极值这两个条件列方程组,利
用待定系数法求解.
(2)验证:求解后验证根的合理性.
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【对点演练1】(1)设函数在 上可导,其导
函数为,且函数 的图象如图
所示,则下列结论中一定成立的是( )
A.有极大值 B.有极小值
C.有极大值 D.有极小值
√
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[解析] 由题图知当时, ;
当时,;
当 时,,
函数在 上单调递增,在上
单调递减,在 上单调递减,
有极大值 ,无极小值,故选A.
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(2)[2025·山东潍坊调研]已知函数在 处
取得极值,则 ( )
A. B. C.5 D.9
[解析] 由,得 ,
因为在处取得极值,所以
解得经检验满足题意,故 .故选D.
√
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(3)已知函数 .
①当时,求 的单调区间;
解:当时,,其定义域为 ,且
,
令,解得或 (舍去),即,
当时, ;当时, ,
所以 的单调递增区间为,单调递减区间为
.
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②讨论 极值点的个数.
解:的定义域为,由题意知, .
当时,,所以在上单调递增,即 极值点的个数为0;
当时,令, ,可得,
易知 ,解得(舍去),,
即,则 ,
所以当时,,即在 上单调递增,
当时,,即在上单调递减,
即 极值点的个数为1.
综上,当时, 极值点的个数为0;当时, 极值点的个数为1.
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探究点二 利用导数求解函数的最值问题
例5 已知函数 .
(1)若,求函数 的单调区间和最值;
解:由题意得,的定义域为,
若 ,则,.
当时, ,当时,,
所以的单调递增区间为 ,单调递减区间为,
函数的最大值为 ,无最小值.
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(2)当时,求函数在 上的最小值.
解:由题意得,的定义域为, .
令,解得 .
当时, ,当时, ,
则的单调递增区间为,单调递减区间为 .
①当,即时,在 上单调递减,
则 .
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②当,即时,在 上单调递增,
则 .
③当,即时,在上单调递增,
在 上单调递减,则, .
, ,
当,即时, ;
当,即时, .
综上所述,当时,;当 时,
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总结反思
求函数最值的步骤:
(1)求函数的导函数 ;
(2)求 在给定区间上的单调性和极值;
(3)求 在给定区间上的端点值;
(4)将的各极值与的端点值进行比较,确定 的最大值与
最小值.
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【对点演练2】 [2026·山东青岛期中] 已知函数 .
(1)若,求 的单调区间;
解:当时, ,,
令,解得或 .
当变化时,和 的变化情况如表所示:
0 4
0 - 0
单调递增 极大值 单调递减 极小值 单调递增
所以函数的单调递增区间为, ,单调递减区间为
.
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(2)求在区间 上的最大值.
解:,
令,解得 或 .
当时,若,则,所以在区间 上单调递
增,此时 ;
当时,若,则,所以 在区间
上单调递增,
若,则,所以在区间 上单调递减,
此时 ;
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当时,若,则,所以在区间
上单调递减,此时 .
综上所述,当时, ;
当时,;
当 时, .
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