函数的单调性函数极值的第一判别法PPT课件

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函数的单调性与极值理

函数的单调性与极值理
(1)如果在(a, b)内f (x)>0, 则f(x)在[a, b]上严格单调增加 (2)如果在(a, b)内f (x)<0, 则f(x)在[a, b]上严格单调减少. •说明
1、判别法中的开区间可换成其他各种区间. 2、判别法中如果f(x)严格增大(减小),只能得出 f (x)≥0 (≤0)
如: 函数f(x)=x3在(, )上严格单调增加 但 f (0) =0
•函数单调性的判别法 设函数f(x)在[a, b]上连续, 在(a, b)内可导.
(1)如果在(a, b)内f (x)>0, 则f(x)在[a, b]上严格单调增加 (2)如果在(a, b)内f (x)<0, 则f(x)在[a, b]上严格单调减少.
(1)两类点定义的出发点不同。
极值点是指函数在这一点处的函数值大于或小于该点 邻域内任何其它点的函数值;
驻点是指导数为零的点
因此极值点可以是可导点也可以是不可导点,而驻点 一定是可导点。
(2)极值点成为驻点的条件:若函数在区间内可导, 则函数的极值点一定是驻点,反之不成立;
(3)驻点成为极值点的条件:若f (x)在驻点左右邻域 内符号相反,则此驻点一定为极值点
y=2x39x212x3
例 例3 4. . 讨 论 函 数 y = 3 x 2 的 单 调 性 . 解 函数的定义域为(, ). y = 2 ( x 0 ) , 函 数 在 x = 0 处 不 可 导 . 3 3 x 因为x<0时, y<0, 所以函数在(, 0] 上单调减少
因为x>0时, y>0, 所以函数在[0, )上单调增加.
故函数f(x) 在x=0处取 得极小值f(0)=0.
y = 3 x2
•说明

函数的单调性和最值PPT精品课件

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函数单调性的定义可以通过函数的导数来判断。如果函数的导数大于0,则函数在该区间内单调递增;如 果函数的导数小于0,则函数在该区间内单调递减。
函数单调性的性质
函数单调性具有传递性,即如果函数 在区间I上单调递增,且在区间J上单 调递增,则函数在区间I和J的交集上 也是单调递增的。
函数单调性具有相对性,即如果函数 在区间I上单调递增,且另一个函数在 区间J上单调递增,则这两个函数在区 间I和J的交集上也是单调递增的。
求函数最值的方法
配方法:将函数进行配方,利用二次 函数的性质求最值。
导数法:求出函数的导数,令导数为 0,解出极值点,再比较区间端点和
极值点的函数值,得到最值。
判别式法:对于一些特殊的分式函数, 通过判别式法求最值。
实际问题的解决
利用函数的单调性和最值解决实际问 题,如最大利润、最小成本等问题。
通过建立数学模型,将实际问题转化 为数学问题,利用函数的单调性和最 值求解。
函数的拐点
定义
函数图像上凹凸性发生变化的点,即二阶导数由正变负或由负变正的点。
判断方法
求函数二阶导数,令其等于0,然后检查三阶导数在该点的符号,以确定函数在拐点左 侧是凹还是凸。
极值和拐点的应用
优化问题
通过找到函数的极值点,可以确定使目标函数 取得最大或最小值的自变量取值。
动态分析
拐点可以用于分析经济、物理等系统的变化趋 势和稳定性。
单调性在生活中的应用
单调性在经济学中有着广泛的应用,例如在股票价格、商品价格和供需关系等方面的分析中,可以利用单调性来判断市场的 变化趋势。
单调性在物理学中也有着重要的应用,例如在研究物体的运动规律、热量传递和电磁场等方面,可以利用单调性来分析物理 现象的变化趋势。

函数的单调性极值与最值课件

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2) 对常见函数, 极值可能出现在导数为 0 或
y
不存在的点.
x1 , x4 为极大点
x 2 , x5 为极小点
x3 不是极值点
o a x1 x2 x3 x4 x5 b x
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定理 1 (极值第一判别法)
设函数 f (x)在 x0 的某邻域内连续, 且在空心邻域 内有导数, 当x由小到大通过 x0 时,
x2
2
x1
)2
[
f
(1)
f (2 )]
当 f (x) 0时,
f
( x1
) 2
f
(
x2
)
f (x1 x2 ),
2
说明 (1) 成立; (2) 证毕
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推论
如果在区间(a,b)内恒有f ''(x) 0(或f ''(x) 0). 且使得f ''(x) 0的点只是一些离散的点,则函 数曲线y f (x)在区间(a,b)内上凹(或下凹)
综上,f (x)在(0,1)内只有一个零点,即方 程f (x)=0,亦即xex 2在(0,1)内仅有一个实根.
例6 设f (x)在[a, b]上连续,且在(a, b)内f ''(x) 0,
证明 f (x) f (a) 在(a, b)内单调增加. xa
证明 设F (x) f (x) f (a) , x (a,b) xa
而F ' (x)
f ' (x)(x a) f ' ( )(x a)
(x a)2
f ' (x) f ' ( ) 0,
xa F (x) f (x) f (a) 在(a,b)内单调递增.

函数的单调性 PPT精品课件

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3 x 证明:令 f ( x) sin x x , 则 f (0) 0, 3!
x2 f ( x) cos x 1 , 2
f ( x) sin x x.
当x 0时, sin x x, 故在 (0,)内 f ( x) 0,
因此 , f ( x)在[0,)单调上升 , 又 f (0) 0,
六、教学过程设计
问题1:分别作出函数y=2x,y=-2x和y=x2+1的图 象,并且观察函数变化规律?
y
2 1 -2 -1 O 1 2
y=2x y= -2x
x
-2 -1
y
2 1 O 1 2
y
y=x2+1
1
x
-1 -2
-1 -2
O
1
x
增函数、减函数 问题2 ? ?
单调性是局部性质
六、教学过程设计
创设情境 引入新课
注1. Th.1 表明,讨论可导函数的单调性,只须判别 其导数的符号即可,其步骤是:
⑴ 确定 f ( x) 的定义域;
⑵ 求 f ( x ) ,令 f ( x) 0 求出分界点; ⑶ 用分界点将定义域分成若干个开区间;
⑷ 判别 f ( x ) 在每个开区间内的符号,即可
确定 f ( x) 的严格单调性(严格单调区间).
f (0) 0, f ( x) e x 1.
当x 0时, f ( x) 0, 故 f ( x) f (0); 当x 0时, f ( x) 0, 故 f ( x) f (0).
从而得证.
x3 例4. 证 明 当 x 0时, sin x x . 3!
∴函数
2
2 1
f ( x) x 2 1

函数的单调性ppt课件

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应用实例
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定义法
通过求函数的导数来判断函数的单调性。如果函数的导数大于0,则函数在该区间内单调递增;如果函数的导数小于0,则函数在该区间内单调递减。
导数法
03
单调性在解决函数的零点问题中也有着重要的应用。通过判断函数的单调性,可以确定函数的零点所在的区间,进而求出函数的零点。
01
单调性在解决不等式问题中有着广泛的应用。通过判断函数的单调性,可以确定不等式的解集或解的范围。
成本效益分析
利用单调性,可以分析企业生产成本与收益之间的关系,制定合理的经营策略。
风险评估
在金融学中,单调性可用于评估投资风险,例如股票价格的变化趋势。
03
02
01
单调性与其他数学概念的关系
04
CATALOGUE
单调性与导数之间存在密切的联系,导数的符号决定了函数的增减性。
单调性是指函数在某个区间内的变化趋势,而导数则是函数在某一点的切线斜率。如果函数在某个区间内单调递增,则其导数在该区间内大于等于零;如果函数在某个区间内单调递减,则其导数在该区间内小于等于零。因此,通过求函数的导数,可以判断函数的单调性。
安静
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函数的单调性可以通过函数的导数来判断。如果函数的导数大于0,则函数在该区间内单调递增;如果函数的导数小于0,则函数在该区间内单调递减。

《函数极值》课件

《函数极值》课件

详细描述
举例
考虑函数$f(x) = x^3$,其一阶导数 为$f'(x) = 3x^2$,在$x=0$处,一 阶导数由正变负,故函数在$x=0$处 取得极小值。
当一阶导数在某点的左右两侧由正变 负或由负变正时,函数在该点取得极 值。
二阶导数判定法
总结词
通过判断二阶导数的正负来判断 函数在某点的极值。
01
02
03
04
梯度下降法
通过计算目标函数的梯度,沿 着梯度负方向寻找最小值。
牛顿法
通过构造目标函数的Hessian 矩阵,求解方程组得到最优解

遗传算法
模拟生物进化过程的自然选择 和遗传机制,通过迭代搜索最
优解。
模拟退火算法
模拟固体退火过程的随机搜索 算法,能够在全局范围内找不同的分类标准,可以将极值分为两类。第一类极值 是相对较小的极值,而第二类极值则是相对较大的极值。
单侧极值和双侧极值
根据定义,单侧极值是指函数在某一点的左侧或右侧存在 单调性改变的极值点;而双侧极值则是指函数在某一点的 两侧都存在单调性改变的极值点。
02
极值的判定
一阶导数判定法
总结词
通过判断一阶导数的正负来判断函数 在某点的极值。
在物理领域的应用
运动轨迹分析
在物理学中,极值原理可以用于分析物体的运动轨迹。例如,在分析行星的运动 轨迹时,可以利用极值原理确定行星在各个时刻的位置和速度。
能量最小化
在力学和电磁学等领域,极值原理可以用于寻找系统能量的最小值。例如,在分 析弹簧振荡器的运动时,可以利用极值原理确定振荡器的平衡位置和能量最小值 。
详细描述
当二阶导数在某点的左右两侧符号 相反时,函数在该点取得极值。

高等数学课件3-4单调性的判别法

高等数学课件3-4单调性的判别法

图像法:通过绘制函数的图 像来判断单调性
反证法:通过假设函数在某 区间内不单调,然后推导出
矛盾来证明函数的单调性
判定定理的局限性
判定定理不适 用于所有函数, 只适用于连续
函数。
对于不连续的 函数,判定定 理可能无法准 确判断单调性。
对于一些特殊 函数,如周期 函数或分段函 数,判定定理 的应用可能有
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单调性的定义
单调性是指函数在某点或某区间上的增减性 单调性分为单调递增和单调递减两种 单调递增是指函数在某点或某区间上的值随着自变量的增加而增加 单调递减是指函数在某点或某区间上的值随着自变量的增加而减少
添加标题
单调性的传递性是判断复合函数单调性的重要工具,可以帮助我们快速判断复合函数的单调性。
添加标题
单调性的传递性还可以推广到多元函数的情况,即如果函数f(x)在区间[a, b]上对每个自变量都 单调递增,且g(x)在区间[a, b]上也对每个自变量都单调递增,那么复合函数f(g(x))在区间[a, b]上也是单调递增的。
添加标题
定义:如果一个函数f(x)在定义域内对任意x1,x2满足x1<x2时,都有f(x1)<=f(x2), 则称f(x)在定义域内单调递增。
添加标题
性质:单调递增的函数在定义域内没有最大值,只有最小值。
添加标题
例子:y=x^2, y=e^x, y=sinx, y=cosx等都是单调递增的函数。
添加标题
不等式证明是数 学中的一个重要 问题,通常需要 利用单调性来证 明
单调性可以用于 证明不等式,例 如利用函数的单 调性来证明不等 式成立

最新2019-函数的单调性、极值与最值-PPT课件

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(2)一般地,可导函数f(x)在(a,b) 上是增(减)函数的充要条件是:对任 意的x∈(a,b),都有f′(x)≥0(f′(x)≤0), 且f′(x)在(a,b)的任何子区间内都不恒 等于零.特别是在已知函数的单调性
求参数的取值范围时,要注意等号是 否可以取到.
课堂互动讲练
(2009年高考全国卷Ⅰ)已知函数 f(x) =x4-3x2+6.
课堂互动讲练
(解题示范)(本题满分14分) 4.已知x>0,证明:
不等式1+ x2-x82< 1+x<1+x2.
练习
1.设函数f(x)=x-a(x-1)ln(x+1)(x>-1,a 0) 1.求f(x)的单调区间
2.a=1方程f(x)=t在-1/2,1上有两个实数解
求t的取值范围 3.证明:当mn 0时,(1+m)n (1n)m
1.(2019年高考江苏卷)函数 f(x)=x3- 15x2-33x+6的单调 减区间为________.
三基能力强化
2.已知对任意x∈R,恒有f(-x) =-f(x),g(-x)=g(x),且当x>0时, f′(x)>0,g′(x)>0,则当x<0时有f′(x), g′(x)的正负情况为________.
三基能力强化
3.设f(x)=ax3+bx2+cx+ d(a>0),则f(x)为增函数的充要 条件是________.
三基能力强化
4.三次函数y=f(x)=ax3 +x在x∈(-∞,+∞)内是增 函数,则a的取值范围是 ________.
课堂互动讲练
利用导数研究函数的单调性应注意 以下两点:
(1)在某区间内f′(x)>0(f′(x)<0)是函数 f(x)在此区间上为增(减)函数的充分条件, 而不是必要条件.如果出现个别点使f′(x) =0,不会影响函数f(x)在包含该点的某 个区间上的单调性.
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.
19
定理3.6(极值判别法Ⅰ)
设函数 f (x)在点x0的邻域内连续且允 可许 导(
f (x0)不存在 ,当) x由小增大经 x0点 过时,若
(1)f(x由 ) 正变负, x0是 则极大值点;
(2)f(x由 ) 负变正x, 0是则 极小值点;
(3) f(x不 ) 改变符号 x0不, 是则 极.值点
6(x2)(x1)3(x1)
由f(x)0,求x得 2,x1,x1. 这三个 点将函数的定 四义 个域 子: 分 区为 间
(, 2 )(, 2 , 1 )(, 1 ,1 )和 (1 , ).
于是列表分析如下:
.
11
x2,x1,x1
由f(x)6(x2)(x1)3(x1)注意观察 确定函数的单调性
x (-∞,-2) -2 (-2,-1) -1 (-1,1) 1 (1,+∞)
.
7
单调区间求法:
定义: 若函数在其定义域的某个区间内是单 调的,则该区间称为函数的单调区间.
导数等于零的点和不可导点,可能是单调 区间的分界点.
方法: 用方程 f(x)0的根及 f(x)不存在的 点来划分f函 (x)的 数定义区 ,然间 后判断区间 导数的符 . 号
.
8
例1 确定函数
f(x)36x5 15x4 40x37 的单调.区间
在 x 0 处 取 得 极 值 ,那 末 必 定 f'(x 0 ) 0 .
定义: 使导数(为 即零 方 f(x的 程 )0的 点实 ) 根 叫做f函 (x)的 数 驻 . 点
注意: 可导函数 f (x)的极值点必定是它 点,的驻
但函数的驻点却不 是一 极定 值.点
例如 y x 3 , y x0 0, 但x 0不是极值点.
(a,b)内单调增加;
(2) 如果(在 a,b)内, f (x)0,那末函 f(x数 )在
(a,b)内单调减 . 少
(证明略)
.
6
例 讨论函y数ex x1的单调. 性
解 y ex 1.
又 D:(,).
在(,0)内, y 0, 函数单调减少;
在(0,)内, y 0, 函数单调增加 .
函数的单调性是一个区间上的性质,要用导数 在这一区间上的符号来判定,而不能用一点处的导 数符号来判别一个区间上的单调性.
极值是一个局部的概念,它只是与极值点邻近的 点的函数值相比是较大或较小,而不意味着它在函数 的整个定义区间为最大或最小.这从下面的图象中可 以体现出来.
.
17
极值和极值点的几何示意:
y
yf(x)
a o x1
x2 x3
x4
b x 5 x 6
x
y
y
o
x0
x
o
x0
.
x
18
函数极值的求法:
定理3.5(必要条件) 设 f(x )在 点 x 0处 具 有 导 数 ,且
现在开始上课
.
Math3-21
授课内容
▪ 函数的单调性 ▪ 函数极值的第一判别法
.
2
知识点
▪ 用导数判断函数单调增加单调减少的方法 ▪ 极值的概念 ▪ 极值存在的必要条件 ▪ 极值的第一判别法
重点
函数单调性的判定与图像增减的描述 极值的概念和判定
.
3
3.3 函数的单调性
.
4
一个函数在某个区间的变化规律,是研究函 数图形时首先要考虑的. 第1章里已经给出了单调 性的定义,现在讨论如何利用导数来判定函数的 单调性.
(-1,0)
y′
-
×
-
y
×
0 (0,+∞)
0
+
.
13
小结
❖ 函数的单调性是一个区间上的性质,要用导数在 这一区间上的符号来判定,而不能用一点处的导数 符号来判别一个区间上的单调性.
❖ 定理中的有限区间换成无限区间,结论仍然成立.
❖ 导数等于零的点和不可导点,可能是单调区间的 分界点.
❖ 区间内个别点导数为零,不影响区间的单调性.
x
(-∞,-1) -1 (-1,0) 0 (0,2/3) 2/3 (2/3,+∞)
x+1
-0+
+
+
3x-2
-
-
- 0+
f′(x)
+
0
-
0
-
0+
f(x)
.
10
例2 确定 f(x)(x2)2(x1)4的单调.区间
解 f(x 2 ) (2 x)-1 (4x )4 (x 2 )2 (x 1 )3 2(x2)x(1)3(x12x4)
(2)如果存在着点x0的一个邻域,对于这邻域 内的任何点x(x x0 ),总有f (x) f (x0 ),就称f (x0 )是 函数f (x)的一个极小值.
.
16
函数的极大值与极小值统称为极值,使函数取得 极值的点称为极值点.
函数的极值点一定是区间的内点.从而区间的
端点不可能成为函数的极值点.
❖ 利用函数的单调性可以确定某些方程实根的个数
和证明不等式.
.
14
3.4 函数的极值
3.4.1 函数的极值
.
15
定义3.1 设函数y f (x)在区间(a,b)内有定义,
x0是(a, b)内的一个点. (1) 如果存在着点x0的一个邻域,对于这邻域内
的任何点x(x x0 ),总有f (x) f (x0 ),就称f (x0 )是 函数f (x)的一个极大值;
y y
(极值点情形)
o x0
x o x0 x
.
20
定理3.6(极值判别法Ⅰ)
设函数 f (x)在点x0的邻域内连续且允 可许 导( f (x0)不存在 ,当) x由小增大经 x0点 过时,若
x+2
- 0+
+
+
x+1
-
- 0+
+
x-1
-
-
-0+
f′(x)
-
+
-
+
f(x)
.
12
例3 确定函y数 ex 的单调.区间 1x
解yex(1x)ex xex
(1x)2
(1x)2
由 y0,解 x0 得 ;而 x当 1 时为三个 间子 ,区 列表讨论
x
(-∞,-1) -1
解f(x)18406 xx 0312x20 60x2(x1)(3x2)
解方程 f(x)0 得x1,x0,x2. 3
它们将定义域分 子成 区:四 间个
(,1),(1,0),(0, 2) 和(2,). 33
为了方便和直观,我们列表讨论函数的单调性
.
9
f(x)60 x2(x1)3 (x2)
定义域分成了四 间: 个子区 (,1),(1,0),(0, 2) 和(2,). 33
下面我们从图象上观察分析曲线上点的切线 斜率的正负与曲线的上升与下降的关系.
y
y=f(x)
y
y=f(x)
0
x0
.
x
5
单调性的判别法
y
B
y f (x)
yA
y f (x)
A
B
oa
b
x
oa
x
b
f (x) 0
f (x) 0
定理3.4 设函数 y f(x)在(a,b)内可导 .
(1)如果(在 a,b)内, f (x)0,那末函f(数 x)在
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