求极值与最值的方法
3.5 函数的极值与最大值最小值
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
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例4已知f(x)x3+ax2bx在x=1处有极值-12,试确定常系数a与b 解 因为f(x)x3+ax2bx,所以 f (x)3x2+2ax+b 因为f(1)=-12为极值点,所以,令f (1)0
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三、数学建模——最优化问题
1.数学建模 数学模型是用数学符号、数学公式、程序、图、表 刻画客观事物的本质的属性、结构与联系。创建一个 数学模型的全过程称为数学建模。为解决一个实际问 题，建立数学模型是一种有效的重要方法．
2.最优化模型 给定一个函数(称为目标函数)，寻找自变量的一个取值使得 对于定义域中所有的情况中，目标函数取得最小值或者最大 值．
f (x)
f(x)
↗
不可导
极大值0
↘
0
极小值
1 2
↗
(4)函数f(x)在区间( 0)和(1 )单调增加, 在区间 (0 1)单调减少. 在点x0处有极大值0，在点x1处有极小值-1/2
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定理3(第二充分条件)
设函数f(x)在点x0处具有二阶导数且f (x0)0 f (x0)0 那么 >>>证明 (2)当f (x0)0时 函数f(x)在x0处取得极小值
M
注意：极值在哪些点处取得？
m
驻点 + 奇点
x1 x2
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x3 x4 x5
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最大值和最小值的求法 (1)求出函数f(x)在(a b)内的驻点和不可导点 设这此点
高中数学如何求解三角函数的极值和最值
高中数学如何求解三角函数的极值和最值一、引言三角函数是高中数学中的重要内容，求解三角函数的极值和最值是数学分析的基本技能之一。
本文将介绍如何通过分析和计算来求解三角函数的极值和最值，以及一些常见的解题技巧。
二、求解三角函数的极值1. 极值的定义在数学中，极值是指函数在某个区间内取得的最大值或最小值。
对于三角函数而言，极值点就是函数图像上的顶点或谷底。
2. 求解极值的方法（1）利用导数法求解对于一元函数，可以通过求导数来确定其极值点。
对于三角函数而言，可以先求出函数的导数，然后令导数等于零，解方程得到极值点。
例如，考虑函数f(x) = sin(x)，其导数f'(x) = cos(x)。
令f'(x) = 0，解得x = π/2 + kπ，其中k为整数。
因此，函数sin(x)在x = π/2 + kπ处取得极值。
（2）利用周期性求解由于三角函数具有周期性，可以利用周期性来求解极值。
例如，考虑函数f(x)= sin(2x)，它的周期为π。
因此，只需求解f(x)在一个周期内的极值即可。
在区间[0, π]上，函数f(x)在x = π/4处取得最大值1，而在x = 3π/4处取得最小值-1。
三、求解三角函数的最值1. 最值的定义在数学中，最值是指函数在某个区间内取得的最大值或最小值。
对于三角函数而言，最值点就是函数图像上的最高点或最低点。
2. 求解最值的方法（1）利用周期性求解与求解极值类似，由于三角函数具有周期性，可以利用周期性来求解最值。
例如，考虑函数f(x) = sin(x)，它的周期为2π。
因此，只需求解f(x)在一个周期内的最值即可。
在区间[0, 2π]上，函数f(x)在x = π/2处取得最大值1，而在x = 3π/2处取得最小值-1。
（2）利用函数图像求解通过观察函数的图像，可以直观地确定函数的最值点。
例如，考虑函数f(x) = cos(x)，它的图像是一条波浪线。
从图像上可以看出，函数f(x)在x = 0处取得最大值1，而在x = π处取得最小值-1。
极值与最值
极大值点与极小值点统称为极值点
极大值与极小值统称为极值
如：⑴ z 3x2 4y2在 (0,0)处有极小值（如下图） ⑵ z x2 y2 在 (0,0) 处有极大值（如下图） ⑶ z xy 在 (0,0) 处既无极大值也无极小值
M max{ f (x1, y1),, f (xn , yn )} m min{ f (x1, y1),, f (xn , yn )}
例2：求函数 f (x, y) x2 2xy 2 y在矩形闭区域
D {(x, y) 0 x 4,0 y 3}上的最值.
对于实际问题求最值
Lxx 4 A Lxx (40, 24) 4 0 Lxy 4 B Lxy (40, 24) 4
Lyy 8 C Lyy (40, 24) 8
B2 AC 16 0
A 0
Байду номын сангаас
(x0,y0)=(40,24)为极大值点，就 是最大值点。
最大值点与最小值点统称为最值点
最大值与最小值统称为最值
2、最值的求法
设函数 z f (x, y) 在有界的闭区域 D上连续可微，
则求最值的步骤为：
⑴求函数 z 的所有驻点(xi, yi ), i 1,, n ； ⑵求函数 z 在边界上的最大值点和最小值点 (xm, ym) ⑶求最大值与最小值
解此方程有：
x y
x0
a(ax0 a
求极值的三种方法
求极值的三种方法一、直接法。
先判断函数的单调性，若函数在定义域内为单调函数，则最大值为极大值，最小值为极小值二、导数法（1）、求导数f'(x)；（2）、求方程f'(x)=0的根；（3）、检查f'(x)在方程的左右的值的符号，如果左正右负，那么f(x)在这个根处取得极大值；如果左负右正那么f(x)在这个根处取得极小值。
举例如下图：该函数在f'(x)大于0，f'(x)小于0，在f'(x)=0时，取极大值。
同理f'(x)小于0，f'(x)大于0时，在f'(x)=0时取极小值。
扩展资料：寻求函数整个定义域上的最大值和最小值是数学优化的目标。
如果函数在闭合区间上是连续的，则通过极值定理存在整个定义域上的最大值和最小值。
此外，整个定义域上最大值（或最小值）必须是域内部的局部最大值（或最小值），或必须位于域的边界上。
因此，寻找整个定义域上最大值（或最小值）的方法是查看内部的所有局部最大值（或最小值），并且还查看边界上的点的最大值（或最小值），并且取最大值或最小的）一个。
1、求极大极小值步骤：求导数f'(x)；求方程f'(x)=0的根；检查f'(x)在方程的左右的值的符号，如果左正右负，那么f(x)在这个根处取得极大值；如果左负右正那么f(x)在这个根处取得极小值。
f'(x)无意义的点也要讨论。
即可先求出f'(x)=0的根和f'(x)无意义的点，再按定义去判别。
2、求极值点步骤：求出f'(x)=0,f"(x)≠0的x值；用极值的定义（半径无限小的邻域f(x)值比该点都小或都大的点为极值点），讨论f(x)的间断点。
上述所有点的集合即为极值点集合。
扩展资料：定义：若函数f(x)在x₀的一个邻域D有定义，且对D中除x₀的所有点，都有f(x)<f(x₀)，则称f(x₀)是函数f(x)的一个极大值。
求极值的方法和步骤
求极值的方法和步骤求极值是高等数学中的一个重要概念。
它是指在一个函数或者一组数据中，寻找出最大值或最小值的过程。
求极值的方法有很多种，下面将为大家介绍一下求极值的常见方法和步骤。
1. 寻找导数为0的点对于一个单变量函数，函数最大值和最小值一定在导数为0的点处出现。
因此，我们可以通过求导数来找到函数的最大值和最小值。
具体的做法是，先对函数进行求导，然后令导数等于0，解出方程的根，即可找到函数的极值点。
不过需要注意的是，只有在导数的定义域中导数为0的点才是函数的极值点。
2. 利用函数的性质对于一些特殊的函数，我们可以利用它们的性质来求其极值。
比如，对于一个凸函数，其极小值出现在函数的两个端点处；对于一个连续函数，其极值只可能出现在其定义域的端点处或者导数为0的点处。
此外，对于一些函数，我们还可以通过对函数图像的观察来判断其极值点的位置，这需要我们具备一定的直觉和分析能力。
3. 利用拉格朗日乘数法拉格朗日乘数法是一种常用的优化方法，可以用来求解带有约束条件的优化问题。
在求极值问题中，我们可以用拉格朗日乘数法来解决导数为0但不满足约束条件的问题。
具体的做法是，将约束条件转化为一个方程，然后构造拉格朗日函数，利用导数为0的条件来确定极值点的位置，最后再将这些极值点和约束条件代入原函数中，求出最终的极值点。
需要注意的是，拉格朗日乘数法只适用于带有等式约束的优化问题。
通过以上三种方法，我们可以较为全面、准确地找到函数的极值点。
在具体应用中，我们需要根据具体问题的特点来选择合适的方法，同时还需要注意对计算过程中可能出现的误差进行调整和处理，保证结果的可靠性。
求极值的方法与技巧
求极值的方法与技巧求极值（即最大值或最小值）是数学中的一个重要问题，对于实际问题的解决非常有帮助。
在解决求极值问题时，有几种方法和技巧可以帮助我们找到最优解。
一、导数法导数法是求取函数极值的一种重要方法。
它的基本思想是通过求取函数的导数来研究函数的增减性，从而得到函数的最值。
1.确定函数的定义域：首先需要确定函数的自变量范围，即函数是定义在哪个区间上的。
2.求导数：对于给定的函数，求取其导函数。
3.找到导数为零的点：求解导函数等于零的方程，在这些点处函数的导数为零，也就是函数的极值点。
4.检查极值：计算极值点的函数值，比较得出最大值或最小值。
例如，对于函数f(x)=x^2-4x+3，我们可以通过求导数的方法来求取极值。
首先求导函数f'(x)=2x-4，然后将导函数等于零，得到方程2x-4=0，解出x=2接下来，将x=2代入原函数中，得到f(2)=(2)^2-4(2)+3=-1所以，函数f(x)的极小值为-1，当且仅当x=2时。
二、二次型矩阵法对于二次型矩阵，我们可以通过计算其特征值和特征向量来求取极值。
1.构造二次型矩阵：将函数转化为一个二次型矩阵，即通过展开函数，并将其写成矩阵的形式。
2.求取特征值和特征向量：计算二次型矩阵的特征值和特征向量。
3.判断极值：根据特征值的正负情况来判断函数的极值。
如果特征值都大于零，那么函数有一个极小值。
如果特征值都小于零，那么函数有一个极大值。
如果特征值既有正数又有负数，那么函数没有极值。
三、拉格朗日乘数法拉格朗日乘数法是一种求解约束问题的极值方法，可用于求解带有约束条件的极值问题。
1.确定函数和约束条件：首先需要将函数和约束条件写出来。
2.构造拉格朗日函数：将约束条件乘以一个拉格朗日乘子，并与原函数相加，形成一个新的函数。
3.求取梯度：对构造的拉格朗日函数求取梯度，得到等于零的方程组。
4.解方程组：求解方程组，得到自变量的值。
5.检查极值：将求得的自变量代入原函数中，求取函数的极值。
高考复习专题四—求极值的六种方法
高考复习专题四—求极值的六种方法求极值是高考数学中常考的一个重要知识点。
掌握求极值的方法能够帮助我们解决一些实际问题，也能够在高考中拿到高分。
下面我们来分析一下求极值的六种方法。
一、函数图象法通过观察函数的图象，我们可以找到函数的极大值和极小值。
要找到函数的极值，首先我们需要画出函数的图象。
然后观察图象，找到曲线上最高点和最低点，这些点就是函数的极大值和极小值。
二、导数法借助导数的性质，我们可以求出函数的极值点。
求极值点的过程分为两步：一是求出函数的导数；二是令导数等于零，解方程求出极值点。
极大值和极小值点都是函数导数等于零的点，但是需要注意导数为零的点不一定都是极值点，还需通过二阶导数判断。
三、拉格朗日乘数法拉格朗日乘数法是一种求极值的常用方法，它可以用来求解具有约束条件的极值问题。
当我们需要在一定条件下最大化或最小化一个函数时，可以利用拉格朗日乘数法。
在解题过程中，我们需要设置一个拉格朗日函数，通过求偏导数找到极值点。
需要注意的是，拉格朗日乘数法的求解过程较为繁琐，需要较强的数学功底。
四、几何法有些极值问题通过几何方法可以得到比较简单的解法。
例如，其中一函数的值随着其中一个变量的增大而增大，那么这个函数的最大值一定在这个变量的取值范围的边界上取到。
同理，这个函数的最小值也在这个变量的取值范围的边界上取到。
五、代数方法有时候，我们可以通过巧妙地构造一个代数式来求解极值问题。
可以使用变量代换、平方等技巧，将原问题转化为一个更容易求解的问题。
例如，利用平方差公式可以将一个含有平方项的多项式转化为一个差的平方的形式，从而更容易求得极值点。
六、综合运用方法有些问题的求极值过程比较复杂，需要综合运用上述多种方法来求解。
在解题过程中，我们可以根据题目的要求和条件，灵活地选择合适的方法来求解。
以上是求极值的六种方法的解析。
在高考复习中，我们需要理解这些方法的原理和应用场景，并通过大量的练习来提高解题的能力。
高考数学一轮总复习课件：导数的应用(二) ——极值与最值
(2)(2020·河北冀州中学摸底)已知函数f(x)的导数f′(x)＝a(x ＋1)(x－a)，若f(x)在x＝a处取得极大值，则a的取值范围是 __(_－_1_，__0)_．
【解析】 若a＝0，则f′(x)＝0，函数f(x)不存在极值；若a＝ －1，则f′(x)＝－(x＋1)2≤0，函数f(x)不存在极值；若a>0，当 x∈(－1，a)时，f′(x)<0，当x∈(a，＋∞)时，f′(x)>0，所以函数 f(x)在x＝a处取得极小值；若－1<a<0，当x∈(－1，a)时，f′ (x)>0，当x∈(a，＋∞)时，f′(x)<0，所以函数f(x)在x＝a处取得极 大值；若a<－1，当x∈(－∞，a)时，f′(x)<0，当x∈(a，－1)时，f ′(x)>0，所以函数f(x)在x＝a处取得极小值．综上所述，a∈(－1， 0)．
第3课时 导数的应用(二) ——极值与最值
[复习要求] 1.了解函数在某点处取得极值的必要条件和 充分条件.2.会用导数求函数的极大值、极小值(其中多项式函数 不超过三次).3.会求闭区间上的最大值、最小值(其中多项式函 数不超过三次)．
课前自助餐
函数的极值 (1)设函数 f(x)在点 x0附近有定义，如果对 x0附近的所有的点， 都有 f(x)___<___f(x0)，那么 f(x0)是函数 f(x)的一个极大值，记作 y 极大值＝f(x0)；如果对 x0 附近的所有的点，都有 f(x)__>____f(x0)， 那么 f(x0)是函数 f(x)的一个极小值，记作 y 极小值＝f(x0)．极大值与 极小值统称为极值．
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求极值与最值的方法1 引言在当前的数学教育中，求初等函数的极值与最值占有比较重要的位置，由于其解法灵活，综合性强，能力要求高，故而解决这类问题，要掌握各数学分支知识，能综合运用各种数学技能，灵活选择合理的解题方法。
下面我们将要介绍多种求初等函数的极值和最值的方法。
2 求函数极值的方法极值定义：设函数()f x 在0x 的某邻域内有定义，且对此邻域内任一点x 0()x x ≠，均有0()()f x f x <，则称0()f x 是函数错误!未找到引用源。
的一个极大值；同样如果对此邻域内任一点x 0()x x ≠，均有错误!未找到引用源。
，则称0()f x 是函数错误!未找到引用源。
的一个极小值。
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0x ，称为极值点。
2.1 求导法判别方法一：设()f x 在点0x 连续，在点错误!未找到引用源。
的某一空心邻域内可导。
当 x 由小增大经过错误!未找到引用源。
时，如果：(1)'()f x 由正变负，那么0x 是极大值点；(2)错误!未找到引用源。
由负变正，那么0x 是极小值点； (3)错误!未找到引用源。
不变号，那么0x 不是极值点。
判别方法二：设()f x 在点0x 处具有二阶导数,且'()0f x =,''()0f x =。
(1)如果''()0f x <，则()f x 在点0x 取得极大值；(2)如果''()0f x >，则()f x 在点0x 取得极小值。
判别方法三：设()f x 在点0x 有n 阶导数，且0)()()(0)1(00===''='-x f x f x f n0)(0)(≠x fn ，则：（1）当为偶数时，)(x f 在0x 取极值，有0)(0)(<x f n 时，)(x f 在0x 取极大值，若0)(0)(>x fn 时，)(x f 在0x 取极小值。
（2）当为奇数时，)(x f 在0x 不取极值。
求极值方法：（1）求一阶导数，找出导数值为0的点（驻点），导数值不存在的点，及端点；（2）判断上述各点是否极值点例 1 求函数32()69f x x x x =-+的极值。
解法一 ： 因为32()69f x x x x =-+的定义域为错误!未找到引用源。
, 且'2()31293(1)(3)f x x x x x =-+=--, 令'()0f x =，得驻点11x =, 23x =；在错误!未找到引用源。
内，错误!未找到引用源。
，在错误!未找到引用源。
内，'()0f x <,(1)4f =为函数()f x 的极大值。
解法二： 因为错误!未找到引用源。
的定义域为错误!未找到引用源。
， 且错误!未找到引用源。
,错误!未找到引用源。
令错误!未找到引用源。
,得驻点错误!未找到引用源。
,错误!未找到引用源。
又因为错误!未找到引用源。
,所以，错误!未找到引用源。
为)(x f 极大值。
错误!未找到引用源。
,所以错误!未找到引用源。
为)(x f 极小值． 例 2 求函数错误!未找到引用源。
的极值．解 因为错误!未找到引用源。
的定义域为(,)-∞+∞,且()f x 在(,)-∞+∞上连续，所以1'31322()(1)(1)33(1)f x x x x --=--=≠-，当1x =时, '()f x 不存在,所以错误!未找到引用源。
为()f x 的可能极值点．在(,1)-∞内, '()0f x >；在(1,)+∞内, '()0f x <, ()f x 在错误!未找到引用源。
处取得极大值(1)2f =。
例3 求函数45)(x x f =的极值。
解 令0)(='x f ，得驻点0=x ，且0)0()0()0(='''=''='f f f ，但120)0(4=f >0 所以有极小值0.2.2 利用拉格朗日乘数法求条件极值“乘数法”所得到的点只是可能是极值点，到底是否是极值点要依据拉格朗日函数F 的二阶微分符号来判断。
例4 求函数m n p u x y z =在条件x y z a ++=(0,0,0)m n a >>>下的极值。
解 先求ln ln ln ln ()v u m x n y p z x y z a λ==+++++=令'''000x y y mF x nF y nF y λλλ⎧=+=⎪⎪⎪=+=⎨⎪⎪=+=⎪⎩得驻点为(,,)ma na pa p m n p m n p m n p ++++++ 又由2x m F XX-=''，2y m F yy -=''，2zm F ZZ -=''，''''''0xy xz yz F F F ===，),,(2z y x F d p =⎥⎦⎤⎢⎣⎡++-)()()(22222z y x d z md y m d x m 0<P故p 为v 即u 的极大值点，此时()m n p m n pp m n pm n p a u m n p ++++∣=++ 2.3 不等式求极值应用n 个正数的算术平均数大于等于n 个正数的几何平均数这个基本不等式来处理，基本不等式是222a b ab +>，222a b ab +<。
例5 当x为何值，函数y = 分析：函数解析式中被开方数含自变量的两项与倒数相联系，尝试用算术平均数和几何平均数的关系来处理。
解 649)49(212222=•≥+xx x x224912x x∴+≥ 2249618x x++≥式子两边都是非负数，分别去算术平均根，得y =≥=∴23min =y 此时36±=x 2.4 利用二次方程判别式的符号来求初等函数的极值例6 若2221x y z ++=，试求函数22u x y z =-+的极值。
解1(2)2y x z u =+-，带入2221x y z ++=得2221(2)14x x z u z ++-+=即22225(42)(844)0x z u x z u zu +-++--=这个关于x 的二次方程要有实根，则要222(42)20(844)0z u z u zu ∆=--+--≥即224950u zu z -+-≤ （2） 解关于u 的二次不等式得：2211z u z z ≤≤-≤≤ 显然，求函数u 的极值，相当于求211u z z ≤-≤≤或211u z z ≥-≤≤ （3） 的极值。
由（2）得 224950u zu z -+-= （4） 这个关于z 的二次方程要有实数根，必须221636(5)0,u u ∆=--≥即290u -≥解此关于u 的二次不等式，得33u -≤≤。
所以u 的极大值是3，极小值为3-。
2.5 利用标准量代换法求函数极值求某些有多个变量的条件极值时，我们可以选取某个与这些变量有关的量做标准量，称其余为比较量，然后将比较量用标准量与另外选取的辅助量表示出来，这样就将其变为研究标准量与辅助量间的关系了。
如果给定条件是几个变量之和的形式，一般设这几个量的算术平均数为标准量。
例7 设x y z a ++=，求222u x y z =++的极小值。
解 取33x y z a ++=为标准量，令3a x α=-，3ay β=-， 则3az αβ=++（α、β为任意实数），从而有 222222()()()2223333a a a a u αβαβαβαβ=-+-+++=+++22222()33a a αβαβ=++++≥（等号当且仅当α=β=0即13x y z ===时成立）。
所以u 的极小值为23a 。
2.6 配方法对于解析式中主体部分为二次三项式的函数，一般都可以用此方法，中学大部分求极值的问题都是采用这用方法。
例8 求函数21cos cos 3y x x =-+的极值。
分析：不难看出函数y 的解析式中分母是以cos x 为主元的二次三项式，则可以用配方法来解决这道题。
解 令2cos cos 3u x x =-+，则22211111cos cos 3cos cos 3(cos )4424u x x x x x =-+=-+-+=-+，1y u =取极大值的条件是u 取最小值，1y u=取极小值的条件是u 取最大值；2max 1(cos )2u x ⇔-取最大值cos 1x ⇒=- 则y 的极小值为15；2min 1(cos )02u x ⇔-= 1cos 2x ⇒= 则y 的极大值为411。
2.7 柯西不等式求初等函数的极值柯西不等式的一般形式为： 对任意的实数12,,,n a a a 及12,,,n b b b 有222111n n n i i i i i i i a b a b ===⎛⎫⎛⎫⎛⎫≤ ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭∑∑∑ 或22211nni iii i a bb==≤∑∑，其中等号当且仅当1212nna a ab b b ===时成立。
例9 已知,a b 为正常数，且02x π<<,求xb x a y cos sin +=的极小值。
解 利用柯西不等式，得()22sin cos x x =+)2x x ≥+=时；即 x =时，于是x x ≥+再由柯西不等式，sin cos ab x x ⎫+⎪⎭)sin cos ab x x x x ⎛⎫≥++ ⎪⎝⎭222233a b ⎛⎫≥=+ ⎪⎝⎭ 等号成立也是当且仅当3baarctg x =时。
从而x bx a y cos sin +=322233a b ⎛⎫≥+ ⎪⎝⎭， 于是x bx a y cos sin +=的极小值是322233a b ⎛⎫+ ⎪⎝⎭。
3 求初等函数最值的方法3.1 判别式法若函数()y f x =可化成一个系数含有y 的关于x 的二次方程:2()()a y x b y x +()0c y +=。
在()0a y ≠时,由于,x y 为实数,则有2()4()()0b y a y c y ∆=-≥,由此可以求出y 所在的范围,确定函数的最值。
例10 实数,x y 满足224545x xy y -+=,设22s x y =+,则maxmin11s s +的值为_______。
解 由题意知, 415xy s =-,故224()(1)5xy s =- 又22x y s += ∴22,x y 是方程224(1)05t st s -+-=的两个实根.222439324(1)405255s s s s ∴∆=--=-+-≥解得1010133s ≤≤，即min max 101013,3s s == maxmin1185s s ∴+= 3.2 函数的单调性法当自变量的取值范围为一区间时，常用单调性法来求函数的最值。