極值的定義:
(1)極大值: 一般地,設函數(shù)f(x)在點x0附近有定義,如果對x0附近的所有的點,都有f(x)<f(x0),就說f(x0)是函數(shù)f(x)的一個極大值,記作y極大值=f(x0),x0是極大值點;
(2)極小值:一般地,設函數(shù)f(x)在x0附近有定義,如果對x0附近的所有的點,都有f(x)>f(x0),就說f(x0)是函數(shù)f(x)的一個極小值,記作y極小值=f(x0),x0是極小值點。
極值的性質:
(1)極值是一個局部概念,由定義知道,極值只是某個點的函數(shù)值與它附近點的函數(shù)值比較是最大或最小,并不意味著它在函數(shù)的整個的定義域內最大或最;
(2)函數(shù)的極值不是唯一的,即一個函數(shù)在某區(qū)間上或定義域內極大值或極小值可以不止一個;
(3)極大值與極小值之間無確定的大小關系,即一個函數(shù)的極大值未必大于極小值;
(4)函數(shù)的極值點一定出現(xiàn)在區(qū)間的內部,區(qū)間的端點不能成為極值點,而使函數(shù)取得最大值、最小值的點可能在區(qū)間的內部,也可能在區(qū)間的端點。
判別f(x0)是極大、極小值的方法:
若x0滿足,且在x0的兩側f(x)的導數(shù)異號,則x0是f(x)的極值點,
是極值,并且如果
在x0兩側滿足“左正右負”,則x0是f(x)的極大值點,f(x0)是極大值;如果
在x0兩側滿足“左負右正”,則x0是f(x)的極小值點,f(x0)是極小值。
求函數(shù)f(x)的極值的步驟:
(1)確定函數(shù)的定義區(qū)間,求導數(shù)f′(x);
(2)求方程f′(x)=0的根;
(3)用函數(shù)的導數(shù)為0的點,順次將函數(shù)的定義區(qū)間分成若干小開區(qū)間,并列成表格,檢查f′(x)在方程根左右的值的符號,如果左正右負,那么f(x)在這個根處取得極大值;如果左負右正,那么f(x)在這個根處取得極小值;如果左右不改變符號即都為正或都為負,則f(x)在這個根處無極值。
對函數(shù)極值概念的理解:
極值是一個新的概念,它是研究函數(shù)在某一很小區(qū)域時給出的一個概念,在理解極值概念時要注意以下幾點:
①按定義,極值點x0是區(qū)間[a,b]內部的點,不會是端點a,b(因為在端點不可導).如圖
②極值是一個局部性概念,只要在一個小領域內成立即可.要注意極值必須在區(qū)間內的連續(xù)點取得.一個函數(shù)在定義域內可以有許多個極小值和極大值,在某一點的極小值也可能大于另一個點的極大值,也就是說極大值與極小值沒有必然的大小關系,即極大值不一定比極小值大,極小值不一定比極大值小,如圖.
③若fx)在(a,b)內有極值,那么f(x)在(a,b)內絕不是單調函數(shù),即在區(qū)間上單調的函數(shù)沒有極值.
④若函數(shù)f(x)在[a,b]上有極值且連續(xù),則它的極值點的分布是有規(guī)律的,相鄰兩個極大值點之間必有一個極小值點,同樣相鄰兩個極小值點之間必有一個極大值點,一般地,當函數(shù)f(x)在[a,b]上連續(xù)且有有
限個極值點時,函數(shù)f(x)在[a,b]內的極大值點、極小值點是交替出現(xiàn)的,
⑤可導函數(shù)的極值點必須是導數(shù)為0的點,但導數(shù)為0的點不一定是極值點,不可導的點也可能是極值點,也可能不是極值點,
相關高中數(shù)學知識點:函數(shù)的最值與導數(shù)的關系
函數(shù)的最大值和最小值:
在閉區(qū)間[a,b]上連續(xù)的函數(shù)f(x)在[a,b]上必有最大值與最小值,分別對應該區(qū)間上的函數(shù)值的最大值和最小值。
利用導數(shù)求函數(shù)的最值步驟:
(1)求f(x)在(a,b)內的極值;
(2)將f(x)的各極值與f(a)、f(b)比較得出函數(shù)f(x)在[a,b]上的最值。
用導數(shù)的方法求最值特別提醒:
①求函數(shù)的最大值和最小值需先確定函數(shù)的極大值和極小值,因此,函數(shù)極大值和極小值的判別是關鍵,極值與最值的關系:極大(。┲挡灰欢ㄊ亲畲螅ㄐ。┲,最大(小)值也不一定是極大(。┲;
②如果僅僅是求最值,還可將上面的辦法化簡,因為函數(shù)fx在[a,b]內的全部極值,只能在f(x)的導數(shù)為零的點或導數(shù)不存在的點取得(下稱這兩種點為可疑點),所以只需要將這些可疑點求出來,然后算出f(x)在可疑點處的函數(shù)值,與區(qū)間端點處的函數(shù)值進行比較,就能求得最大值和最小值;
③當f(x)為連續(xù)函數(shù)且在[a,b]上單調時,其最大值、最小值在端點處取得。
生活中的優(yōu)化問題:
生活中經(jīng)常遇到求利潤最大、用料最省、效率最高等問題,這些問題通常稱為優(yōu)化問題,解決優(yōu)化問題的方法很多,如:判別式法,均值不等式法,線性規(guī)劃及利用二次函數(shù)的性質等,
不少優(yōu)化問題可以化為求函數(shù)最值問題.導數(shù)方法是解這類問題的有效工具.
用導數(shù)解決生活中的優(yōu)化問題應當注意的問題:
(1)在求實際問題的最大(。┲禃r,一定要考慮實際問題的意義,不符合實際意義的值應舍去;
(2)在實際問題中,有時會遇到函數(shù)在區(qū)間內只有一個點使f'(x)=0的情形.如果函數(shù)在這點有極大(。┲,那么不與端點比較,也可以知道這就是最大(。┲担
(3)在解決實際優(yōu)化問題時,不僅要注意將問題中涉及的變量關系用函數(shù)關系表示,還應確定出函數(shù)關系式中自變量的定義區(qū)間.
利用導數(shù)解決生活中的優(yōu)化問題:
(1)運用導數(shù)解決實際問題,關鍵是要建立恰當?shù)臄?shù)學模型(函數(shù)關系、方程或不等式),運用導數(shù)的知識與方法去解決,主要是轉化為求最值問題,最后反饋到實際問題之中.
(2)利用導數(shù)求f(x)在閉區(qū)間[a,b]上的最大值和最小值的步驟,
①求函數(shù)y =f(x)在(a,b)上的極值;
②將函數(shù)y=f(x)的各極值與端點處的函數(shù)值f(a)、f(b)比較,其中最大的一個是最大值,最小的一個是最小值.
(3)定義在開區(qū)間(a,b)上的可導函數(shù),如果只有一個極值點,該極值點必為最值點.
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