3.2.1 第2课时 函数的基本性质-函数的最大(小)值同步练习-2026-2027学年高一上学期数学人教A版必修第一册

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3.2 函数的基本性质 3.2.1 单调性与最大(小)值 第2课时 函数的最大(小)值 一、概念自检 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”). (1)函数 y=f(x) 的最大值是图象最高点的纵坐标. (2)一个函数可能有多个最大值. (3)函数 f(x) 在[a,b]上的最值一定是 f(a)或f(b). (4)若一个函数有最大值,则最大值可能不是其值域中的一个元素. 【答案】(1)√ (2)× (3)× (4)× 【详解】(1)最大值即图象最高点的纵坐标,正确;(2)最大(小)值至多有1个;(3)函数 f(x) 在[a,b]上不一定是单调函数,故最值不一定是 f(a)或f(b);(4)若函数有最大(小)值,则一定是其值域中的一个元素. 2.设函数 f(x)=3x+2(x<0),则 f(x)(  ) A.有最大值 B.有最小值 C.既有最大值又有最小值 D.既无最大值又无最小值 【答案】D 【详解】因为 f(x) 在(-∞,0)上单调递增,所以 f(x)<f(0)=2,既取不到最大值,也取不到最小值.故选D. 二、知识点自测 知识点1 数形结合求函数的最值 1.函数 y=f(x) 在[-3,3]上的图象如图所示,则此函数的最小值和最大值分别是(  ) A.-2,3 B.-2,1 C.-3,3 D.1,3 【答案】A 【详解】由题图可知,f(x) 的最大值为 f(2)=3,f(x) 的最小值为 f(-3)=-2.故选A. 2.已知函数 f(x) 为一次函数,且 f(x+1)=x,. (1)求 f(x) 的解析式; (2),用 M(x) 表示 f(x),g(x) 中的较大者,记 ,请用分段函数表示 M(x) 的解析式并求 M(x) 的最小值. 【答案】(1)f(x)=x-1 (2),最小值为0 【详解】(1)解:因为 f(x+1)=x,所以 f(x+1)=(x+1)-1,所以 f(x)=x-1. (2)解:在同一平面直角坐标系下,画出两函数的图象,如图所示. 由图可知,两函数图象的交点坐标分别为(1,0),(2,1).又 ,所以 ,且 . 知识点2 利用函数单调性求最值 1.函数 , 的最小值是____,最大值是____. 【答案】 -4;0  【详解】因为函数 ,,所以当 x=2 时,函数取得最小值-4;当 x=0 时,函数取得最大值0. 2.已知函数 ,,求 f(x) 的最大值和最小值. 【答案】最大值 ,最小值2 【详解】,且 ,则 因为 3≤x₁<x₂≤5,所以 ,,, 所以 ,即 ,所以函数 f(x) 在[3,5]上单调递增. 所以 f(x) 的最小值为 ,最大值为 . 3.已知函数 . (1)证明:f(x) 在(2,+∞)上单调递增; (2)求 f(x) 在[2,5]上的最值. 【答案】(1)见详解 (2)最大值 ,最小值3 【详解】(1)证明:对于任意 ,且 , 因为 x₂>x₁>2,所以 .又因为 ,所以 . 故 ,即 ,所以 f(x) 在(2,+∞)上单调递增. (2)解:由(1)可知,f(x) 在[2,5]上单调递增,所以当 时,. 又因为 ,, 所以 f(x) 在[2,5]上的最大值为 ,最小值为3. 知识点3 函数最值的实际应用 1.一个工厂生产某种产品每年需要固定投资200万元,此外每生产1件该产品还需要增加投资2万元,年产量为 x(x∈N*)件,当 x≤30 时,年销售总收入为 万元;当 x>30 时,年销售总收入为500万元.设该工厂生产并销售这种产品所得的年利润(年利润=年销售总收入-年总投资)为 y 万元. (1)求 y 与 x 的函数关系式; (2)当该工厂的年产量为多少件时,所得年利润最大?最大年利润是多少? 【答案】(1)(x∈N*) (2)年产量为29件时,最大年利润为641万元 【详解】(1)解:当 0<x≤30 时,y=(60x-x²)-(200+2x)=-x²+58x-200; 当 x>30 时,y=500-200-2x=300-2x. 故 (x∈N*). (2)当 0<x≤30 时,,当 x=29 时,y 取得最大值641; 当 x>30 时,300-2x<240. 故 x=29 时所得年利润最大,最大年利润为641万元.即当该工厂年产量为29件时,所得最大年利润641万元. 2.如图,某中学准备在校园里利用院墙的一段,用篱笆围成一个矩形花园 ABCD.已知院墙 MN 的长为30 m,篱笆长为60 m(篱笆全部用完),设篱笆的一面 AB 的长为 x m. (1)当 AB 的长为多少时,矩形花园的面积为400 m²? (2)若围成的矩形花园 ABCD 的面积为 S m²,当 x 为何值时,S 有最大值?最大值是多少? 【答案】(1)AB 的长为20 m (2)当 x=15 时,S 有最大值,最大值为450 m² 【详解】(1)解:因为 AB=x m,所以 BC=(60-2x) m.由题意得 x(60-2x)=400,即 x²-30x+200=0,解得 x₁=20,x₂=10. 因为 所以 15≤x<30,所以 x=20. 所以,AB 的长为20 m时,矩形花园的面积为400 m². (2)由题意得,,15≤x<30, 所以当 x=15 时,S 取得最大值,最大值为450. 三、课后练习 A组 夯实基础 1.函数 , 的最大值是(  ) A.5 B.6 C.7 D.8 【答案】A 【详解】函数 在 上单调递减,所以当 x=2 时,函数取得最大值 .故选A. 2.(多选)若函数 y=ax+2 在[1,3]上的最大值与最小值的差为2,则实数 a 的值可能是(  ) A.1 B.-1 C.2 D.-2 【答案】AB 【详解】由题意知 a≠0.当 a>0 时,y=ax+2 在[1,3]上单调递增,有 (3a+2)-(a+2)=2,解得 a=1;当 a<0 时,y=ax+2 在[1,3]上单调递减,有 (a+2)-(3a+2)=2,解得 a=-1.综上可知 a=±1.故选AB. 3.已知二次函数 f(x)=ax²+bx+c 的最大值为 f(3),则(  ) A.f(4)>f(1)>f(7) B.f(7)>f(4)>f(1) C.f(7)>f(1)>f(4) D.f(1)>f(4)>f(7) 【答案】A 【详解】因为二次函数 f(x)=ax²+bx+c 的最大值为 f(3),所以 a<0,且 f(x) 的图象关于直线 x=3 对称,f(x) 在[3,+∞)上单调递减.因为 |4-3|<|1-3|<|7-3|,所以 f(4)>f(1)>f(7).故选A. 4.射出的弓箭以 a m/s 的初速度从地面垂直向上运动,t s 时弓箭距离地面的高度为 x m,x 与 t 的关系为 .若 2 s 时弓箭距离地面的高度为120 m,则弓箭可以到达的最大高度为____m. 【答案】245 【详解】由题意,当 t=2 时,x=120,代入 ,可得 120=2a-5×4,解得 a=70,则 .故当 t=7 时,x 取得最大值,最大值为245. 5.已知函数 . (1)判断函数在区间(-1,+∞)上的单调性,并用定义证明你的结论; (2)求该函数在区间[2,4]上的最大值和最小值. 【答案】(1)增函数,证明见详解 (2)最大值 ,最小值 【详解】(1)f(x) 在(-1,+∞)上为增函数.证明如下:设 ,且 ,则 因为 -1<x₁<x₂,所以 ,,, 所以 ,即 .故 f(x) 在(-1,+∞)上为增函数. (2)由(1)可知,f(x) 在[2,4]上单调递增, 所以 f(x) 的最小值为 ,最大值为 . B组 能力提升 1.若函数 的定义域是[0,a],值域是[-9,-5],则实数 a 的取值范围是(  ) A.[2,4] B.[2,3] C.[1,4] D.[2,+∞) 【答案】A 【详解】由 ,可得对称轴为直线 x=2,且 f(2)=-9 为最小值.又 f(0)=f(4)=-5,函数的定义域为[0,a],值域为[-9,-5],可得 2≤a≤4,即实数 a 的取值范围是[2,4].故选A. 2.若不等式 3x+1+m<0 对 恒成立,则 m 的取值范围是(  ) A.(-7,+∞) B.(7,+∞) C.(-∞,7) D.(-∞,-7) 【答案】D 【详解】由题意,得 m<-3x-1 对 恒成立,且 y=-3x-1 在 上的最小值为 -7,则 m<-7.故选D. 3.某公司生产的一种产品,它的成本是2元/件,售价是4元/件,月销售量为10万件.为了获得更好的效益,公司准备拿出一定的资金做广告.根据经验,每月投入的广告费是 x(单位:万元)时,产品的月销售量将是原销售量的 t 倍,且 t 是 x 的二次函数,它们的关系如下表: x/万元 0 1 2 … t 1 1.5 1.8 … (1)求 t 关于 x 的函数解析式; (2)如果把利润看作销售总额减去成本费和广告费,试写出月利润 S(单位:万元)关于广告费 x(单位:万元)的函数解析式; (3)如果投入的月广告费 x 在区间[1,2]内,问:当月广告费为多少时,公司可获得最大月利润?最大月利润为多少? 【答案】(1)(x≥0) (2)(x≥0) (3)当月广告费为2万元时,最大月利润为34万元 【详解】(1)解:设二次函数的解析式为 t=ax²+bx+c(a≠0).由题表得 c=1,a+b+c=1.5,4a+2b+c=1.8,解得 a=-0.1,b=0.6,c=1.所以所求函数的解析式为 t=-0.1x²+0.6x+1(x≥0). (2)根据题意得 S=10t×(4-2)-x=20t-x,整理得 S=-2x²+11x+20(x≥0). (3)因为 S=-2x²+11x+20 的图象开口向下,对称轴为直线 x=2.75>2,所以当 时,S 随 x 的增大而增大,所以当 x=2 时,S 取得最大值 -8+22+20=34. 故当月广告费为2万元时,公司可获得最大月利润,最大月利润为34万元. C组 思考题 .(多选)定义一种运算 .设 (t 为常数),且 ,则使函数 f(x) 的最大值为5的 t 的值可以是(  ) A.-3 B.5 C.3 D.-5 【答案】AB 【详解】函数 y=5+2x-x² 在[-3,3]上的最大值为6.由 5+2x-x²=5,解得 x=0 或 x=2,所以当 x∈(0,2) 时,y=5+2x-x²>5. 要使函数 f(x) 的最大值为5,则根据定义可知:若 t≤1,则需当 x=2 时 |2-t|≥5,解得 t≤-3,取 t=-3,符合题意;若 t>1,则需当 x=0 时 |0-t|≥5,解得 t≥5,取 t=5,符合题意. 综上所述,t=-3 或 t=5.故选AB. 微专题(三) 再次研究二次函数的最值 一、“轴定区间定”求最值 1.求函数 在区间[0,4]上的最大值和最小值. 【答案】最大值4,最小值-5 【详解】解:函数 ,其图象的对称轴是 x=3,顶点坐标为(3,4),且开口向下,其在[0,4]上的大体图象如图所示. 故函数的最大值为 f(3)=4,最小值为 f(0)=-5. 【规律方法】 定二次函数在定区间上的最值,其区间和对称轴都是确定的,先将函数配方,再根据对称轴和区间的关系,结合函数在区间上的单调性,求其最值(可结合图象). 2.已知二次函数 . (1)当 时,求 f(x) 的最值; (2)当 时,求 f(x) 的最值. 【答案】(1)最大值10,最小值2 (2)最大值10,最小值1 【详解】解:函数 的图象开口向上,对称轴为直线 x=2. (1)当 时,f(x) 单调递减,所以 ,. (2)当 时,f(x) 在[-1,2]上单调递减,在(2,4]上单调递增,所以 ,. 二、“轴变区间定”求最值 1.求函数 在[-1,2]上的最小值. 【答案】当 a≤-1 时,最小值为 2a+4;当 -1<a≤2 时,最小值为 3-a²;当 a>2 时,最小值为 7-4a 【详解】解:函数 的图象开口向上,对称轴为直线 x=a. ①当 a≤-1 时,函数 f(x) 在[-1,2]上单调递增,. ②当 -1<a≤2 时,函数 f(x) 在[-1,2]上先减后增,. ③当 a>2 时,函数 f(x) 在[-1,2]上单调递减,. 综上所述,当 a≤-1 时,最小值为 2a+4;当 -1<a≤2 时,最小值为 3-a²;当 a>2 时,最小值为 7-4a. 2.求函数 在[0,1]上的最大值. 【答案】当 a≤1 时,最大值为 3-a;当 a>1 时,最大值为2 【详解】解:因为 的图象开口向上,对称轴为直线 , 所以 f(x) 在 上单调递减,在 上单调递增. ①若 ,即 a>2,则 f(x) 在[0,1]上单调递减,所以 . ②若 ,即 a<0,则 f(x) 在[0,1]上单调递增,所以 . ③若 ,即 0≤a≤2.当 ,即 0≤a≤1 时,;当 ,即 1<a≤2 时,. 综上所述,函数 在[0,1]上的最大值为 3-a(a≤1)或 2(a>1). 三、“轴定区间变”求最值 1.求函数 在区间[t,t+1]上的最小值. 【答案】当 t>1 时,最小值为 t²-2t+2;当 0≤t≤1 时,最小值为1;当 t<0 时,最小值为 t²+1 【详解】解:函数 的图象开口向上,对称轴为直线 x=1. ①当 t>1 时,f(x) 在[t,t+1]上单调递增,所以 ; ②当 t≤1≤t+1,即 0≤t≤1 时,; ③当 t+1<1,即 t<0 时,f(x) 在区间[t,t+1]上单调递减,所以 . 综上所述,当 t>1 时,最小值为 t²-2t+2;当 0≤t≤1 时,最小值为1;当 t<0 时,最小值为 t²+1. 2.已知函数 ,求 f(x) 在区间[t,t+1]上的最大值 h(t). 【答案】 【详解】解:函数 的图象开口向下,对称轴为直线 x=3. ①当 t+1<3,即 t<2 时,f(x) 在[t,t+1]上单调递增,则 . ②当 t≤3≤t+1,即 2≤t≤3 时,. ③当 t>3 时,f(x) 在[t,t+1]上单调递减,则 . 综上所述,. 四、“轴变区间变”求最值 1.已知 a 是正数,且函数 在 上的最大值为 M(a),求 M(a) 的解析式. 【答案】 【详解】解:因为 , 所以 x=4-a 为图象对称轴. ①当 4-a<0,即 a>4 时,f(x) 在 上单调递减,M(a)=f(0)=2; ②当 ,即 0<a≤1 或 3≤a≤4 时,; ③当 ,即 1<a<3 时,f(x) 在 上单调递增,. 综上所述,. 2.已知函数 ,,且 f(x) 的最大值为 f(a),求实数 a 的取值范围. 【答案】[3/2,+∞) 【详解】解: 的图象关于直线 对称. 当 -1<a≤0 时,f(x) 在[-1,a]上单调递减,所以 ,不合题意. 当 a>0 时,,所以 f(x) 在 上单调递减,在 上单调递增,要使 f(a) 为最大值,则 f(a)≥f(-1), 即 3a²-a²+1≥3+a+1,即 2a²-a-3≥0,解得 或 a≤-1(舍). 所以实数 a 的取值范围为 . 学科网(北京)股份有限公司 $ 3.2 函数的基本性质 3.2.1 单调性与最大(小)值 第2课时 函数的最大(小)值 一、概念自检 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”). (1)函数 y=f(x) 的最大值是图象最高点的纵坐标. (2)一个函数可能有多个最大值. (3)函数 f(x) 在[a,b]上的最值一定是 f(a)或f(b). (4)若一个函数有最大值,则最大值可能不是其值域中的一个元素. 2.设函数 f(x)=3x+2(x<0),则 f(x)(  ) A.有最大值 B.有最小值 C.既有最大值又有最小值 D.既无最大值又无最小值 二、知识点自测 知识点1 数形结合求函数的最值 1.函数 y=f(x) 在[-3,3]上的图象如图所示,则此函数的最小值和最大值分别是(  ) A.-2,3 B.-2,1 C.-3,3 D.1,3 2.已知函数 f(x) 为一次函数,且 f(x+1)=x,. (1)求 f(x) 的解析式; (2),用 M(x) 表示 f(x),g(x) 中的较大者,记 ,请用分段函数表示 M(x) 的解析式并求 M(x) 的最小值. 知识点2 利用函数单调性求最值 1.函数 , 的最小值是____,最大值是____. 2.已知函数 ,,求 f(x) 的最大值和最小值. 3.已知函数 . (1)证明:f(x) 在(2,+∞)上单调递增; (2)求 f(x) 在[2,5]上的最值. 知识点3 函数最值的实际应用 1.一个工厂生产某种产品每年需要固定投资200万元,此外每生产1件该产品还需要增加投资2万元,年产量为 x(x∈N*)件,当 x≤30 时,年销售总收入为 万元;当 x>30 时,年销售总收入为500万元.设该工厂生产并销售这种产品所得的年利润(年利润=年销售总收入-年总投资)为 y 万元. (1)求 y 与 x 的函数关系式; (2)当该工厂的年产量为多少件时,所得年利润最大?最大年利润是多少? 2.如图,某中学准备在校园里利用院墙的一段,用篱笆围成一个矩形花园 ABCD.已知院墙 MN 的长为30 m,篱笆长为60 m(篱笆全部用完),设篱笆的一面 AB 的长为 x m. (1)当 AB 的长为多少时,矩形花园的面积为400 m²? (2)若围成的矩形花园 ABCD 的面积为 S m²,当 x 为何值时,S 有最大值?最大值是多少? 三、课后练习 A组 夯实基础 1.函数 , 的最大值是(  ) A.5 B.6 C.7 D.8 2.(多选)若函数 y=ax+2 在[1,3]上的最大值与最小值的差为2,则实数 a 的值可能是(  ) A.1 B.-1 C.2 D.-2 3.已知二次函数 f(x)=ax²+bx+c 的最大值为 f(3),则(  ) A.f(4)>f(1)>f(7) B.f(7)>f(4)>f(1) C.f(7)>f(1)>f(4) D.f(1)>f(4)>f(7) 4.射出的弓箭以 a m/s 的初速度从地面垂直向上运动,t s 时弓箭距离地面的高度为 x m,x 与 t 的关系为 .若 2 s 时弓箭距离地面的高度为120 m,则弓箭可以到达的最大高度为____m. 5.已知函数 . (1)判断函数在区间(-1,+∞)上的单调性,并用定义证明你的结论; (2)求该函数在区间[2,4]上的最大值和最小值. B组 能力提升 1.若函数 的定义域是[0,a],值域是[-9,-5],则实数 a 的取值范围是(  ) A.[2,4] B.[2,3] C.[1,4] D.[2,+∞) 2.若不等式 3x+1+m<0 对 恒成立,则 m 的取值范围是(  ) A.(-7,+∞) B.(7,+∞) C.(-∞,7) D.(-∞,-7) 3.某公司生产的一种产品,它的成本是2元/件,售价是4元/件,月销售量为10万件.为了获得更好的效益,公司准备拿出一定的资金做广告.根据经验,每月投入的广告费是 x(单位:万元)时,产品的月销售量将是原销售量的 t 倍,且 t 是 x 的二次函数,它们的关系如下表: x/万元 0 1 2 … t 1 1.5 1.8 … (1)求 t 关于 x 的函数解析式; (2)如果把利润看作销售总额减去成本费和广告费,试写出月利润 S(单位:万元)关于广告费 x(单位:万元)的函数解析式; (3)如果投入的月广告费 x 在区间[1,2]内,问:当月广告费为多少时,公司可获得最大月利润?最大月利润为多少? C组 思考题 (多选)定义一种运算 .设 (t 为常数),且 ,则使函数 f(x) 的最大值为5的 t 的值可以是(  ) A.-3 B.5 C.3 D.-5 微专题(三) 再次研究二次函数的最值 一、“轴定区间定”求最值 1.求函数 在区间[0,4]上的最大值和最小值. 2.已知二次函数 . (1)当 时,求 f(x) 的最值; (2)当 时,求 f(x) 的最值. 二、“轴变区间定”求最值 1.求函数 在[-1,2]上的最小值. 2.求函数 在[0,1]上的最大值. 三、“轴定区间变”求最值 1.求函数 在区间[t,t+1]上的最小值. 2.已知函数 ,求 f(x) 在区间[t,t+1]上的最大值 h(t). 四、“轴变区间变”求最值 1.已知 a 是正数,且函数 在 上的最大值为 M(a),求 M(a) 的解析式. 2.已知函数 ,,且 f(x) 的最大值为 f(a),求实数 a 的取值范围. 学科网(北京)股份有限公司 $

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