2020版高中數(shù)學(xué) 第四章 導(dǎo)數(shù)應(yīng)用 1.2 函數(shù)的極值學(xué)案(含解析)北師大版選修1 -1.docx
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1.2 函數(shù)的極值 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.了解函數(shù)極值的概念,會(huì)從幾何方面直觀理解函數(shù)的極值與導(dǎo)數(shù)的關(guān)系.2.掌握函數(shù)極值的判定及求法.3.掌握函數(shù)在某一點(diǎn)取得極值的條件. 知識(shí)點(diǎn)一 函數(shù)的極值點(diǎn)與極值的概念 1.如圖1,在包含x0的一個(gè)區(qū)間(a,b)內(nèi),函數(shù)y=f(x)在任何一點(diǎn)的函數(shù)值都小于或等于x0點(diǎn)的函數(shù)值,稱點(diǎn)x0為函數(shù)y=f(x)的極大值點(diǎn),其函數(shù)值f(x0)為函數(shù)的極大值. 2.如圖2,在包含x0的一個(gè)區(qū)間(a,b)內(nèi),函數(shù)y=f(x)在任何一點(diǎn)的函數(shù)值都大于或等于x0點(diǎn)的函數(shù)值,稱點(diǎn)x0為函數(shù)y=f(x)的極小值點(diǎn),其函數(shù)值f(x0)為函數(shù)的極小值. 3.極大值與極小值統(tǒng)稱為極值,極大值點(diǎn)與極小值點(diǎn)統(tǒng)稱為極值點(diǎn). 知識(shí)點(diǎn)二 函數(shù)極值的判定 1.單調(diào)性判別: (1)如果函數(shù)y=f(x)在區(qū)間(a,x0)上是增加的,在區(qū)間(x0,b)上是減少的,則x0是極大值點(diǎn),f(x0)是極大值. (2)如果函數(shù)y=f(x)在區(qū)間(a,x0)上是減少的,在區(qū)間(x0,b)上是增加的,則x0是極小值點(diǎn),f(x0)是極小值. 2.圖表判別: (1)極大值的判定: x (a,x0) x0 (x0,b) f′(x) + 0 - y=f(x) 增加↗ 極大值 減少↘ (2)極小值的判定: x (a,x0) x0 (x0,b) f′(x) - 0 + y=f(x) 減少↘ 極小值 增加↗ 知識(shí)點(diǎn)三 求函數(shù)y=f(x)的極值的步驟 1.求出導(dǎo)數(shù)f′(x). 2.解方程f′(x)=0. 3.對(duì)于方程f′(x)=0的每一個(gè)解x0,分析f′(x)在x0左、右兩側(cè)的符號(hào)(即f(x)的單調(diào)性),確定極值點(diǎn): (1)若f′(x)在x0兩側(cè)的符號(hào)為“左正右負(fù)”,則x0為極大值點(diǎn); (2)若f′(x)在x0兩側(cè)的符號(hào)為“左負(fù)右正”,則x0為極小值點(diǎn); (3)若f′(x)在x0兩側(cè)的符號(hào)相同,則x0不是極值點(diǎn). 1.導(dǎo)數(shù)值為0的點(diǎn)一定是函數(shù)的極值點(diǎn).( ) 2.在可導(dǎo)函數(shù)的極值點(diǎn)處,切線與x軸平行.( ) 3.函數(shù)f(x)=無(wú)極值.( √ ) 4.定義在[a,b]上的連續(xù)函數(shù)f(x)若有極值f(x0),則x0∈(a,b).( √ ) 5.函數(shù)的極值點(diǎn)一定是其導(dǎo)函數(shù)的變號(hào)零點(diǎn).( √ ) 題型一 求函數(shù)的極值 例1 求下列函數(shù)的極值. (1)f(x)=2x3+3x2-12x+1; (2)f(x)=x2-2lnx. 考點(diǎn) 函數(shù)的極值與導(dǎo)數(shù)的關(guān)系 題點(diǎn) 不含參數(shù)的函數(shù)求極值問(wèn)題 解 (1)函數(shù)f(x)=2x3+3x2-12x+1的定義域?yàn)镽, f′(x)=6x2+6x-12=6(x+2)(x-1), 解方程6(x+2)(x-1)=0,得x1=-2,x2=1. 當(dāng)x變化時(shí),f′(x)與f(x)的變化情況如下表: x (-∞,-2) -2 (-2,1) 1 (1,+∞) f′(x) + 0 - 0 + f(x) ↗ 極大值21 ↘ 極小值-6 ↗ 所以當(dāng)x=-2時(shí),f(x)取極大值21; 當(dāng)x=1時(shí),f(x)取極小值-6. (2)函數(shù)f(x)=x2-2lnx的定義域?yàn)?0,+∞), f′(x)=2x-=, 解方程=0, 得x1=1,x2=-1(舍去). 當(dāng)x變化時(shí),f′(x)與f(x)的變化情況如下表: x (0,1) 1 (1,+∞) f′(x) - 0 + f(x) ↘ 極小值1 ↗ 因此當(dāng)x=1時(shí),f(x)有極小值1,無(wú)極大值. 反思感悟 求可導(dǎo)函數(shù)f(x)的極值的步驟 (1)確定函數(shù)的定義域,求導(dǎo)數(shù)f′(x). (2)求f(x)的拐點(diǎn),即求方程f′(x)=0的根. (3)利用f′(x)與f(x)隨x的變化情況表,根據(jù)極值點(diǎn)左右兩側(cè)單調(diào)性的變化情況求極值. 特別提醒:在判斷f′(x)的符號(hào)時(shí),借助圖像也可判斷f′(x)各因式的符號(hào),還可用特殊值法判斷. 跟蹤訓(xùn)練1 已知函數(shù)f(x)=ex(ax+b)-x2-4x,曲線y=f(x)在點(diǎn)(0,f(0))處的切線方程為y=4x+4. (1)求a,b的值; (2)討論f(x)的單調(diào)性,并求f(x)的極大值. 考點(diǎn) 函數(shù)的極值與導(dǎo)數(shù)的關(guān)系 題點(diǎn) 不含參數(shù)的函數(shù)求極值問(wèn)題 解 (1)f′(x)=ex(ax+b)+aex-2x-4 =ex(ax+a+b)-2x-4, f′(0)=a+b-4=4,① 又f(0)=b=4,② 由①②可得a=b=4. (2)f(x)=ex(4x+4)-x2-4x, 則f′(x)=ex(4x+8)-2x-4 =4ex(x+2)-2(x+2) =(x+2)(4ex-2). 令f′(x)=0,得x1=-2,x2=-ln2, 當(dāng)x變化時(shí),f′(x)與f(x)的變化情況如下表: x (-∞,-2) -2 (-2,-ln2) -ln2 (-ln2,+∞) f′(x) + 0 - 0 + f(x) ↗ 極大值 ↘ 極小值 ↗ f(x)在(-∞,-2),(-ln2,+∞)上是增加的, 在(-2,-ln2)上是減少的. 當(dāng)x=-2時(shí),函數(shù)f(x)取得極大值, 極大值為f(-2)=4(1-e-2). 題型二 已知函數(shù)極值(或極值點(diǎn))求參數(shù) 例2 設(shè)x=1與x=2是函數(shù)f(x)=alnx+bx2+x的兩個(gè)極值點(diǎn). (1)試確定常數(shù)a和b的值; (2)判斷x=1,x=2是函數(shù)f(x)的極大值點(diǎn)還是極小值點(diǎn),并說(shuō)明理由. 解 (1)∵f(x)=alnx+bx2+x, ∴f′(x)=+2bx+1. 由題意可知f′(1)=f′(2)=0, ∴ 解方程組得a=-,b=-, 經(jīng)驗(yàn)證,當(dāng)a=-,b=-時(shí),x=1與x=2是函數(shù)f(x)的兩個(gè)極值點(diǎn). ∴f(x)=-lnx-x2+x. (2)x=1,x=2分別是函數(shù)f(x)的極小值點(diǎn),極大值點(diǎn). 理由如下: f′(x)=-x-1-x+1 =--x+1=-=-. 又∵f(x)的定義域?yàn)?0,+∞), ∴當(dāng)x∈(0,1)時(shí),f′(x)<0;當(dāng)x∈(1,2)時(shí),f′(x)>0;當(dāng)x∈(2,+∞)時(shí),f′(x)<0,故在x=1處函數(shù)f(x)取得極小值,在x=2處函數(shù)取得極大值,故x=1為極小值點(diǎn),x=2為極大值點(diǎn). 反思感悟 已知函數(shù)極值情況,逆向應(yīng)用確定函數(shù)的解析式時(shí),注意兩點(diǎn) (1)根據(jù)極值點(diǎn)處導(dǎo)數(shù)為0和極值兩個(gè)條件列方程組. (2)因?yàn)閷?dǎo)數(shù)值等于零不是此點(diǎn)為極值點(diǎn)的充要條件,所以求解后必須驗(yàn)證根的合理性. 跟蹤訓(xùn)練2 (1)已知函數(shù)f(x)=x3+3ax2+bx+a2在x=-1處有極值0,則a=________,b=________. (2)若函數(shù)f(x)=x3-x2+ax-1有極值點(diǎn),則a的取值范圍為________. 考點(diǎn) 根據(jù)函數(shù)的極值求參數(shù)值 題點(diǎn) 已知極值求參數(shù) 答案 (1)2 9 (2)(-∞,1) 解析 (1)∵f′(x)=3x2+6ax+b,且函數(shù)f(x)在x=-1處有極值0, ∴即 解得或 當(dāng)a=1,b=3時(shí),f′(x)=3x2+6x+3=3(x+1)2≥0,此時(shí)函數(shù)f(x)在R上為增函數(shù),無(wú)極值,故舍去. 當(dāng)a=2,b=9時(shí),f′(x)=3x2+12x+9=3(x+1)(x+3). 當(dāng)x∈(-∞,-3)時(shí),f′(x)>0,此時(shí)f(x)是增加的; 當(dāng)x∈(-3,-1)時(shí),f′(x)<0,此時(shí)f(x)是減少的; 當(dāng)x∈(-1,+∞)時(shí),f′(x)>0,此時(shí)f(x)是增加的. 故f(x)在x=-1處取得極小值,∴a=2,b=9. (2)∵f′(x)=x2-2x+a, 由題意得方程x2-2x+a=0有兩個(gè)不同的實(shí)數(shù)根, ∴Δ=4-4a>0,解得a<1. 題型三 函數(shù)極值的綜合應(yīng)用 例3 已知函數(shù)f(x)=x3-3ax-1(a≠0).若函數(shù)f(x)在x=-1處取得極值,直線y=m與y=f(x)的圖像有三個(gè)不同的交點(diǎn),求m的取值范圍. 考點(diǎn) 函數(shù)極值的應(yīng)用 題點(diǎn) 函數(shù)的零點(diǎn)與方程的根 解 因?yàn)閒(x)在x=-1處取得極值且f′(x)=3x2-3a, 所以f′(-1)=3(-1)2-3a=0,所以a=1, 所以f(x)=x3-3x-1,f′(x)=3x2-3, 由f′(x)=0,解得x1=-1,x2=1. 當(dāng)x<-1時(shí),f′(x)>0; 當(dāng)-1- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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