《函数的极大值与极小值》

合集下载

高等数学《函数的极值与最大、最小值》课件

高等数学《函数的极值与最大、最小值》课件

3) 若 f ( x)在开区间内定义,这时最值不一定存 在 ,有些实际应用问题根据实际可确定问题一 定有解 .
设 f ( x)在开区间内定义且可导, f ( x)在开区间内 有唯一驻点 x0 ,若 f ( x0 )是 f ( x)的极小值(极大值) , 则 f ( x0 )是 f ( x)的最小值 (最大值) .
f (0) 1为极大值 , 即为最大值 .
x 1时, f ( x) f (0) 1 , 即当 x 1时, 有 e x 1 . 1 x
小结
注意最值与极值的区别. 最值是整体概念而极值是局部概念. 实际问题求最值的步骤. 利用最大、小值证明不等式
思考题
若 f (a) 是 f ( x) 在[a, b] 上的最大值或最 小值,且 f (a)存在,是否一定有 f (a) 0 ?
当x 2时,f ( x) 0;
M
当x 2时,f ( x) 0.
f (2) 1为f ( x)的极大值.
定理2(第二充分条件)
设 f ( x) 在 x0处具有二阶导数,且 f ( x0 ) 0 , f ( x0 ) 0 ,则 (1) 若 f ( x0 ) 0 ,则 f ( x0 )为 f ( x)的极大值 .
f
( xk ),
f
(a),
f
(b)
}.
min
x[ a ,b ]
f (x)
min{
f ( x1) ,,
f ( xk ),
f (a),
f (b) }.
例1 求函数 y 2x3 3x2 12x 14 的在[3,4] 上的最大值与最小值.
解 f ( x) 6( x 2)(x 1)
解方程 f ( x) 0,得 x1 2, x2 1.

高等数学-第七版-课件-3-6 函数的极值与最大值最小值

高等数学-第七版-课件-3-6 函数的极值与最大值最小值

o
x
定义 设函数f(x)在点x0的某邻域U(x0)内有定义, 如果对于去心邻域U0(x0)内的任一x,有 y f(x)<f(x0)(或f(x)>f(x0)) 称f(x0)为函数f(x)的一个极大值(极小值) 函数的极大值与极小值统称为函数的极值, 使函数取得极值的点称为极值点 注 极值是一个局部的概念
海岸位于A点南侧40km,是一条东西走向的笔直长堤. 演习中部队先从A出发陆上行军到达海堤,再从海堤处乘舰艇 到达海岛B. 已知陆上行军速度为每小时36km,舰艇速度为
每小时12km.问演习部队在海堤的何处乘舰艇才能使登岛用 y 时最少? 分析 陆上行军耗时 o 海上行军耗时 A
(0,40)
? R(x,0) B
x
(140,-60)
三、最大值最小值问题
(一)最大值最小值求法
(二)最值应用问题
三、最大值最小值问题
(一)最大值最小值求法
(二)最值应用问题
例4 从边长为a的一张正方形薄铁皮的四角切去 边长为x的四个小正方形,折转四边,作一 个盒子,问x为何值时盒子的容积最大?
例5 某企业以钢材为主要生产材料。设该厂每天的钢材需求量为 R吨,每次订货费为C1元,每天每吨钢材的存贮费为C2元 (其中R、 C1、 C2为常数),并设当存贮量降为零时,能 立即得到补充(在一个订货周期内每天的平均存贮量为订货 量的二分之一)求一个最佳的订货周期,使每天的平均费用 最小? q(t) Q o T C C0
o
x
定义 设函数f(x)在区间I上有定义,如果存在x0∈I,使得对于区间I内 的任一x,有 f(x)≤f(x0)(或f(x)≥f(x0)),则称f(x0)为函数f(x) 在区间I上的最大值(或最小值).

函数的极值与最大值最小值

函数的极值与最大值最小值

lim
x x0
f (x) f (x0 ) (x x0 )n
2
(n为正整数)
试讨论 f (x)在 x x0 点的极值问题.
解:由于 lim f (x) f (x0 ) 2 0, xx0 (x x0 )n

0,当x U (x0, ) 时,有
f
(x) f (x0 ) (x x0 )n
a 1 当a 1时,则1 e1a 0,a 1 0,于是,f (a) 0; 当a 1时,则1 e1a 0,a 1 0,于是,f (a) 0; 因此,当a 1时,f (a) 0,由第二充分条件可知: f (a) 为极小值.
-11-
例 4 设 f (x)在 x0 的某个邻域内连续,且
切线与直线 y 0 及 x 8所围成的三角形面积最大.
解 如图,设所求切点为 P(x0, y0 ), y
T
则切线PT为:y y0 2x0 (x x0 ),
B
P
y0 x02 ,
oA
Cx
A(
1 2
x0
,
0),
C(8, 0),
B(8, 16x0 x02 )
SABC
1(8 2
1 2 x0 )(16 x0
由极值定义可知:f (x)在 x0 不取得极值.
-13-
二、最大值最小值问题
假定:f (x)在[a,b]上连续,在(a,b)内除有限个点外可导, 且至多有有限个驻点.
讨论:f (x) 在[a,b]上的最大值与最小值的问题.
★ 最值的存在性:
若 f (x)在[a,b] 上连续,则 f (x) 在[a,b]上的最值必定存在.
如:y x3,y x0 0, 但 x 0 不是极值点.
【注 2】函数的极值点只可能是驻点或导数不存在的点.

函数的极值与最大值最小值

函数的极值与最大值最小值
极值点是否一定是驻点? 驻点是否一定是极值点? 考察x=0是否是函数y=x3的 驻点, 是否是函数的极值点.
x1 x2 x3 x4 x5
定理1(必要条件) 设函数f(x)在点x0处可导, 且在x0处取得极值, 那么f ′(x0)=0. •驻点 使导数f ′(x)为零的点(方程f ′(x)=0的实根)称为函数 f(x)的驻点. 观察与思考: (1) 观察曲线的升降与极值
x1 x2
x3 x4 x5
定理2(第一充分条件)
设函数f(x)在x0处连续, 且在(a, x0)∪(x0, b)内可导. (1)如果在(a, x0)内f ′(x)>0, 在(x0, b)内f ′(x)<0, 那么函数f(x) 在x0处取得极大值; (2)如果在(a, x0)内f ′(x)<0, 在(x0, b)内f ′(x)>0, 那么函数f(x) 在x0处取得极小值; (3)如果在(a, x0)及(x0, b)内 f ′(x)的符号相同, 那么函数f(x) 在x0处没有极值.
1 2 所以当b= d 时, 抗弯截面模量 W 最大, 这时 h = d . 3 3
讨论:
函数f(x)=x4, g(x)=x3在点x=0是否有极值? >>>
例2 求函数f(x)=(x2−1)3+1的极值. 解 f ′(x)=6x(x2−1)2. 令f ′(x)=0, 求得驻点x1=−1, x2=0, x3=1. f ′′(x)=6(x2−1)(5x2−1). 因为f ′′(0)=6>0, 所以f (x)在x=0处取得极小值, 极小值为f(0)=0. 因为f ′′(−1)=f ′′(1)=0, 所以用定理3无法判别. 因为在−1的左右邻域内f ′(x)<0, 所以f(x)在−1处没有极值. 同理, f(x)在1处也没有极值.

高中数学人教A版选择性必修第二册函数的极值与最大(小)值 完整版课件

高中数学人教A版选择性必修第二册函数的极值与最大(小)值 完整版课件

小试牛刀
1.函数 f (x)的定义域为 R,导函数 f ′(x)的图象如图所示,则函数 f (x)( )
A.无极大值点,有四个极小值点 B.有三个极大值点,两个极小值点 C.有两个极大值点,两个极小值点 D.有四个极大值点,无极小值点
C [设 y=f ′(x)的图象与 x 轴的交点从左到右横坐标依次为 x1,x2, x3,x4,则 f (x)在 x=x1,x=x3 处取得极大值, 在 x=x2,x=x4 处取得极小值.]
对于一般的函数y=f(x),是否具有同样的性质?
探究2:观察下图,函数y=f(x)在x=a,b,c,d,e等点的函数值与这些点附近的函数值有什么 关系?y=f(x)在这些点处的导数值时多少?在这些点附近,函数y=f(x)导数的正负有什 么规律?
以a,b为例进行说明.
概念解析
1.极值点与极值 (1)极小值点与极小值 若函数 y=f (x)在点 x=a 的函数值 f (a)比它在点 x=a 附近其他
典例解析
问题1:函数的极大值一定大于极小值吗?
归纳总结
一般地,求函数 y=fx的极值的步骤 1求出函数的定义域及导数 f′x; 2解方程 f′x=0,得方程的根 x0可能不止一个; 3用方程 f′x=0 的根,顺次将函数的定义域分成若干个开区间, 可将 x,f′x,fx在每个区间内的变化情况列在同一个表格中;
(-∞,-1)∪(2,+∞) [f ′(x)=3x2+6ax+3(a+2), ∵函数 f (x)既有极大值又有极小值, ∴方程 f ′(x)=0 有两个不相等的实根, ∴Δ=36a2-36(a+2)>0, 即 a2-a-2>0,解得 a>2 或 a<-1.]
4.已知函数 f (x)=2ef ′(e)ln x-xe,则函数 f (x)的极大值为______.

《函数的极大值与极小值》ppt课件

《函数的极大值与极小值》ppt课件

x3
3
4x
4)
'
=
x2
4
=
(
x
2)( x
2)
3
令y′=0,解得x1=-2,x2=2
当x变化时,y′,y的变化情况如下表
x (-∞,-2) -2 (-2,2) 2 (2,+∞)
f (x) +
0

0
+
f (x)

28
极大值3

极小值
4 3

∴当x=-2时,y有极大值且y极大值= 28
当当a=-1/2时,f 由 f ( x) = 0 得
( x) = 3x2 3
x
=
1
2

2
x 3 2
x=
=
1
3( x

1)(
x
1 2
)
列表如下:
x
(, 1) 1
2
2
f (x) + 0
( 1 ,1) 2

1 (1, ) 0+
f (x) Z 极大值 ] 极小值 Z
在x=1时取极小值,符合题意. 综上a=-1/2.
函数f(x)的极大值为f(2)=
4 e2
14
例3.函数y=alnx+bx2+x在x=1和x=2处有
极值,(1)求a、b的值.
(2)求出极值并指出是极大值还是极小值
解:
y ' = (a ln x bx2 x) ' = a 2bx 1
x
由题意,在x=1和x=2处,导数为0

a a 2
2b 1 = 0 4b 1 = 0

人教版高中数学选择性必修2《函数的极值与最大(小)值》PPT课件

人教版高中数学选择性必修2《函数的极值与最大(小)值》PPT课件

根据以上信息,我们画出f(x)的大致图象如图所示.
(3)方程()=( ∈ )的解的个数为函数=()的图象与直线=的
交点个数.
1
由(1)及图可得,当= − 2时,()有最小值( − 2)=− e2.
所以,关于方程()=( ∈ )的解的个数有如下结论:
1
当 < − e2时,解为0个;
结合上面两图以及函数极值中的例子,不难看出,只要把函数=()的所有极值连同
端点的函数值进行比较,就可以求出函数的最大值与最小值.
在开区间(,)上函数的最值常见的有以下几种情况:
图(1)中的函数=()在(,)上有最大值而无最小值;
图(2)中的函数=()在(,)上有最小值而无最大值;
(2),(4),(6)是函数=()的极大值.
探究:进一步地,你能找出函数=()在区间[,]上的最小值、最大值吗?
从图中可以看出,函数=()在区间[,]上的最小值是(3 ),最大值是().
在下面两图中,观察[,]上的函数=()和=()的图象,它们在[,]上
当半径 < 2时, ′() < 0,()单调递减,即半径越大,利润越低.
(1)半径为6 cm时,利润最大.
(2)半径为2 cm时,利润最小,这时(2) < 0,表示此种瓶内饮料的利润还不
够瓶子的成本,此时利润是负值.
换一个角度:如果我们不用导数工具,直接从函数()的图象上观察,你
=()=0.2 ×
4
3
π
3

3
2
0.8π =0.8π
3
− 2 ,0 < ≤ 6.
所以 ′()=0.8π(2 − 2).
令 ′()=0,解得=2.
当 ∈ (0,2)时, ′() < 0;当 ∈ (2,6)时, ′() > 0.

函数的极值与最大值最小值

函数的极值与最大值最小值
第五节 函数的极值与最大值最小值
一、函数的极值及其求法 二、最大值与最小值问题
一、函数的极值及其求法
极值定义 设函数 f ( x)在 x0 的某邻域U ( x0 )内有定义,
如果对 x U ( x0 ) ,有 f ( x ) f ( x0 ) ( 或 f ( x ) f ( x0 ) ),
求函数 f ( x ) x 2 3 x 2 在 [3,4] 上的 例3 最大值与最小值 .
解: 显然
一定取得最大值与最小值.
f ( x) ( x 2)( x 1)

x 1, x 2为不可导点
x [3,1] [2,4] x (1,2).
x 2 3 x 2, f ( x) 2 x 3 x 2,

2 5
0 0.33
2 ( 5 , )
其极大值为 是极大点,
是极小点, 其极小值为
确定函数极值点和极值的步骤
(1) 确定函数定义域 , 并求导数 f ( x );
(2) 求出 f ( x ) 的全部驻点与不可导点;
(3)驻点和不可导点将定义域区间分成若干个区间, 列表考察导函数在各个区间内的符号,以便确定该点
x 最大(小)值若在区间内部取得,则它一定是极大(小)值. o a x1 x2 x3x4 b x 2 , x4 为极小值点
费马( Fermat )引理
设函数 f ( x)在 x0 的某邻域U ( x0 )内有定义,
若 (1) f ( x)在 x0 点可导
则 f ( x0 ) 0.
(2) f ( x)在 x0 点取得极大值或极小值
点处的切线与直线 y 0 及 x 8 所围成的三角形
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
解: f (x) 2x 1,令f (x) 0,解得x 1 .列表 2
x
f (x) f (x)
(, 1 ) 2
1
2
0
极小值f (1) 2
( 1 ,) 2
因此,当x
1 2
时,
f ( x ) 有 极 小 值 f (12 )
9 4
.
小结:求函数f(x)的极值的步骤:
(1)求导数f′(x); (2)求方程f′(x)=0的根;(x为极值点.)
1 6
4、求y ex cos x的极值.
解 : y ex cos x sin x,令y 0,
即cos x sin x 0得,x k k Z ,
4
当x
2k
4
, 2k
5
4
k
Z
时,y
0,
f
x 为减函数,
当x
2k
3
4
,
2k
4
k
Z
时,y
0,
f
x 为增函数,
因此当x=2k
4
k
Z
时,
y极大值
2
2k
e
4
,
2
当x=2k
3
4
k
Z
时,
y极小值
2
2k
e
3
4
.
2
五、课堂小结
求函数f(x)的极值的步骤:
(1)求导数f′(x); (2)求方程f′(x)=0的根;(x为极值点.)
(3)用函数的导数为0的点,顺次将函 数的定义区间分成若干小开区间,并 列成表格.检查f′(x)在方程根左右的 值的符号,求出极大值和极小值.
X1
X1右侧
f (x) f (x) 0 f (x) 0 f (x) 0
f (x) 增
极大植f(x1)

极小值与导数之间的关系
X
X2左侧
X2
X2右侧
f (x) f (x) 0 f (x) 0 f (x) 0
f (x) 减
极小植f(x2)

(三)、导数的应用
例1:求f(x)=x2-x-2的极值.
x (-∞,-2) -2 (-2,2) 2 (2,+∞)
f (x) +
0

0
+
f (x)

28
极大值3

极小值
4 3

∴当x=-2时,y有极大值且y极大值= 28 当x=2时,y有极小值且y极小值= 4 3
3
例3:下列函数中,x=0是极值点的函数
是( B )
A.y=-x3
B.y=x2
C.y=x2-x
如果f(x0)的值比x0附近所有各点的函数值都小, 我们就说f(x0)是函数的一个极小值。记作y极小值 =f(x0),x0是极小值点。
极大值与极小值统称为极值.
注意 1、在定义中,取得极值的点称为极值 点,极值点是自变量(x)的值,极值指 的是函数值(y)。
2、极值是一个局部概念,极值只是某个点 的函数值与它附近点的函数值比较是最大 或最小,并不意味着它在函数的整个的定义 域内最大或最小。
则f(x)无极值 D.函数f(x)在区间(a,b)上一定存在最值
2、函数 f (x) a sin x 1 sin 3x 在
x 处具有极值,3求a的值
3
分析:f(x)在 x 处有极值,根据一点是极值点的
必要条件可知, f 3'( ) 0可求出a的值.
3
解: f '(x) (a sin x 1 sin 3x) ' a cos x cos 3x3∵来自f'(
)
0

3

a cos
cos(3
)0
1
a 1
0
3
3
2
∴a=2.
3、y=alnx+bx2+x在x=1和x=2处有极值,
求a、b的值.
解:y ' (a ln x bx2 x) ' a 2bx 1 x
因为在x=1和x=2处,导数为0

a 2b 1 0
a 2
4b
1
0
a
2 3
b
D.y=1/x
分析:做这题需要按求极值的三个步骤, 一个一个求出来吗?不需要,因为它只要判断
x=0是否是极值点,只要看x=0点两侧的导数是否
异号就可以了。
四、课堂练习
1、下列说法正确的是( C )
A.函数在闭区间上的极大值一定比 极小值大
B.函数在闭区间上的最大值一定是 极大值
C.对于f(x)=x3+px2+2x+1,若|p|< 6 ,
函数的极大值与极小值
一、知识回顾:
一般地,设函数y=f(x)在某个区间内可 导,则函数在该区间
如果f′(x)>0, 则f(x)为增函数; 如果f′(x)<0, 则f(x)为减函数.
一、知识回顾:
根据导数确定函数的单调性的步骤:
1.确定函数f(x)的定义域. 2.求出函数的导数. 3.解不等式f ′(x)>0,得函数单增区间;
3、函数的极值不是唯一的即一个函数在某区间 上或定义域内极大值或极小值可以不止一个。
4、极大值与极小值之间无确定的大小关系即一 个函数的极大值未必大于极小值,如下图所示,
x1 是极大值点,x4是极小值点,而 f (x4 ) f (x1)
(二)、极值与导数的关系 极大值与导数之间的关系
X
X1左侧
解不等式f′(x)<0,得函数单减区间.
一、知识回顾:
注意:如果在某个区间内恒有f′(x)=0, 则f(x)为常数函数.
当x=x0时, f′(x0)=0,且当x<x0与x>x0时 f′(x0)异号,则函数在该点单调性发生改变.
二、构建数学
三、新课讲授
(一)、函数极值的定义
一般地,设函数y=f(x)在x=x0及其附近有定义, 如果f(x0)的值比x0附近所有各点的函数值都大,我 们就说f(x0)是函数的一个极大值,记作y极大值=f(x0), x0是极大值点。
(3)用函数的导数为0的点,顺次将函 数的定义区间分成若干小开区间,并 列成表格.检查f′(x)在方程根左右的 值的符号,求出极大值和极小值.
例2:求 y 1 x3 4x 4 的极值
解:y
'
(1
x3
3
4x
4)
'
x2
4
(
x
2)( x
2)
3
令y′=0,解得x1=-2,x2=2
当x变化时,y′,y的变化情况如下表
相关文档
最新文档