課程內(nèi)容
《函數(shù)的最大(?。┲蹬c導(dǎo)數(shù)》
一、復(fù)習(xí)與引入
1.池函數(shù)f(x)在x0處連續(xù)時(shí),判別f(x)是極大(?。┲档姆椒ㄊ牵?br>
①如果在x0附近的左側(cè)f(x)﹥0右側(cè)f(x)<0,那么,f(x0)是極大值;
②如果在x0附近的左側(cè)f′(x)﹥0右側(cè)f(x)﹥0,那么,f(x0)是極小值;
2.對(duì)于可導(dǎo)函數(shù)而言,導(dǎo)函數(shù)為零的點(diǎn)中該點(diǎn)為極值點(diǎn)的必要條件,而不是充分條件。可導(dǎo)函數(shù)的極值只能在函數(shù)導(dǎo)數(shù)為零的點(diǎn)取得。
3.在某些問題中,往往關(guān)心的是函數(shù)在一個(gè)定義區(qū)間上,哪個(gè)值最大,哪個(gè)值最小,而還是極值。
二、用課——函數(shù)的最值
觀察右邊一個(gè)定義在區(qū)間[a,b]上的函數(shù)y=f(x)的圖象。發(fā)現(xiàn)圖中f(x1)、f(x3)是極小值,f(x2)是極大值,在區(qū)間上的函數(shù)的最大值是f(b),最小值是f(x3)。
問題在于如果在沒有給出函數(shù)圖象的情況下,怎樣才能判斷出f(x3)是最小值,而f(b)是最大值呢?
導(dǎo)數(shù)的應(yīng)用——求函數(shù)最值
求可導(dǎo)函數(shù)f(x)在閉區(qū)間[a,b]上的最值的步驟:
(1)求f(x)在區(qū)間(a,b)內(nèi)的極值(極大值或極小值)
(2)將y=f(x)的積極值與f(a)、f(b)(端點(diǎn)處)比較,其中最大的一個(gè)最大值,最小的一個(gè)為最小值。
求函數(shù)的最值時(shí),應(yīng)注意以下點(diǎn):
(1)函數(shù)的極值是在局部范圍內(nèi)討論問題,是一個(gè)局部概念,而函數(shù)的最值是對(duì)某個(gè)區(qū)間或整個(gè)定義域而言。
(2)閉區(qū)間[a,b]上的連續(xù)函數(shù)一定有最值,開區(qū)間(a,b)內(nèi)的可導(dǎo)函數(shù)不一定有最值,但若有唯一的極值,則此極值就是函數(shù)的最值。
(3)函數(shù)在其定義域上的最大值與最小值至多各有一個(gè),而函數(shù)的極值則可能不止一個(gè),也可能沒有極值,并且極大值不一定就是最大值,極小值不一定就是最小值。
例1、求函數(shù)f(x)=x2-4x+6在區(qū)間[1,5]內(nèi)的極值與最值
法二、解、f′(x)=2x-4
令f′(x)=0,即2x-4=0,得x=2
x | 1 | (1,2) | 2 | (2,5) | 5 |
y′ | - | 0 | + | ||
y | 3 | ↘ | 2 | ↗ | 11 |
故函數(shù)f(x)在區(qū)間[1,5]內(nèi)的極小值為2,最大值為11,最小值為2。
例2:求函數(shù)y=x4-2x2+5在區(qū)間[-2,2]上的最大值與最小值。
解:y′=4x-4x, 令y′=0,解得x=-1,0,1。
當(dāng)x變化時(shí),y′,y的變化情況如下表:
x | -2 | (-2,-1) | -1 | (-0,1) | 0 | (0,1) | 1 | (1、2) | 2 |
y′ | - | - | 0 | + | 0 | - | 0 | + | |
y | 13 | ↘ | 4 | ↗ | 5 | ↘ | 4 | ↗ | 13 |
從上表可知,最大值是13,最小值是4。
例3:函數(shù)f(x)=x3+3x2-9x在[-4,4]上的最大什為 ,最小值為 。
分析:(1)由f′(x)=3x2+6x-9=0,得x1=-3,x2=1
當(dāng)x變化時(shí),f′(x)f(x)的變化情況如下表:
x | -4 | (-4,-3) | -3 | (-3,1) | 1 | (1,4) | 4 |
f′(x) | + | 0 | - | 0 | + | ||
f(x) | 20 | 增 | 27 | 減 | -5 | 增 | 76 |
可知函數(shù)在[-4,4]上最大值為f(4)=76。
例4:已知P為拋物線y=x2上任意一點(diǎn),則當(dāng)點(diǎn)P到直線x+y+2=0的距離最小時(shí),求點(diǎn)P到拋物線準(zhǔn)線的距離
分析:點(diǎn)P到直線距離最小時(shí),拋物線在點(diǎn)P處地切線斜率為-1,即函數(shù)在點(diǎn)P處的導(dǎo)數(shù)是-1,令P(a,b),于是有:2a=-1所以P(-1/2,1/4)準(zhǔn)線方程為y=-1/4,故點(diǎn)P到準(zhǔn)線的距離為1/2
五、小結(jié)
1、求可導(dǎo)數(shù)f(x)在[a,b]上的最值的步驟:
(1)求f(x)在[a,b]內(nèi)的極值;
(2)將f(x)有各極值與f(a)、f(b)比較,其中最大的一個(gè)是最大值,最小的一個(gè)最小值。
2.求函數(shù)的最值時(shí),應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
(1)要正確區(qū)分極值與最值這兩個(gè)概念。
(2)在[a,b]上連續(xù),(a,b)上可導(dǎo)的函數(shù)f(x)在(a,b)內(nèi)未必有最大值與最小值,但在[a,b]上必有最大與最小值。
六、課后作業(yè)
1)課本第32頁A組(6)
2)已知函數(shù)f(x)=x2-2(m-1)x+4在區(qū)間[1,5]內(nèi)的最小值為2,求m的值。
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楊老師
女,中教高級(jí)職稱
教學(xué)功底扎實(shí),教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富,對(duì)知識(shí)體系有深厚的了解。