导数 极值 40
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(一)函数的极值的定义
一般地,设函数在点及其附近有定义,
(1)若对于附近的所有点,都有,则是函数的一个极大值,记作
;
(2)若对附近的所有点,都有,则是函数的一个极小值,记作
.
极大值与极小值统称极值.
在定义中,取得极值的点称为极值点,极值点是自变量的值,极值指的是函数值.
注意:由函数的极值定义可知:
(1)在函数的极值定义中,一定要明确函数y=f(x)在x=x0及其附近有定义,否则无从比较.
(2)函数的极值是就函数在某一点附近的小区间而言的,是一个局部概念;在函数的整个定义域内可
能有多个极值,也可能无极值.由定义,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.
(3)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.极小值不一定是整
个定义区间上的最小值.
(4)函数的极值点一定出现在区间的内部,区间的端点不能成为极值点.而使函数取得最大值、最小值
的点可能在区间的内部,也可能在区间的端点.
(二)求函数极值的的基本步骤:
①确定函数的定义域;
②求导数;
③求方程的根;
④检查在方程根左右的值的符号,如果左正右负,则f(x)在这个根处取得极大值;如果左负右
正,则f(x)在这个根处取得极小值.(最好通过列表法)
注意:
①可导函数的极值点一定是导函数为0的点,但导数为0的点不一定是极值点.即是可导函数
在点取得极值的必要非充分条件.例如函数y=x3,在x=0处,,但x=0不是函数的极
值点.
②可导函数在点取得极值的充要条件是且在两侧,的符号相异。
函数的最值
(一) 函数的最大值与最小值定理
若函数在闭区间上连续,则在上必有最大值和最小值;在开区间内连续的函数不一定有最大值与最小值.如.
注意:
①函数的最值点必在函数的极值点或者区间的端点处取得。
②函数的极值可以有多个,但最值只有一个。
(二)求函数最值的的基本步骤:
若函数在闭区间有定义,在开区间内有导数,则求函数在上的最大值和最小值的步骤如下:
(1)求函数在内的导数;
(2)求方程在内的根;
(3)求在内使的所有点的函数值和在闭区间端点处的函数值,;
(4)比较上面所求的值,其中最大者为函数在闭区间上的最大值,最小者为函数
在闭区间上的最小值.
注意:
①求函数的最值时,不需要对导数为0的点讨论其是极大还是极小值,只需将导数为0的点和端点的函数
值进行比较即可。
②若在开区间内可导,且有唯一的极大(小)值,则这一极大(小)值即为最大(小)值
(三)最值理论的应用
解决有关函数最值的实际问题,导数的理论是有力的工具,基本解题思路为:
(1)认知、立式:
分析、认知实际问题中各个变量之间的联系,引入变量,建立适当的函数关系;
(2)探求最值:
立足函数的定义域,探求函数的最值;
(3)检验、作答:
利用实际意义检查(2)的结果,并回答所提出的问题,特殊地,如果所得函数在区间内只有一个
点满足,并且在点处有极大(小)值,而所给实际问题又必有最大(小)
值,那么上述极大(小)值便是最大(小)值.
2.最值与极值的区别与联系
①函数的最大值和最小值是比较整个定义域上的函数值得出的(具有绝对性),是整个定义域上的整体
性概念。最大值是函数在整个定义域上所有函数值中的最大值;最小值是函数在整个定义域上所有函
数值中的最小值.函数的极大值与极小值是比较极值点附近两侧的函数值而得出的(具有相对性),
是局部的概念;
②极值可以有多个,最大(小)值若存在只有一个;极值只能在区间内取得,不能在区间端点取得;最大
(小)值可能是某个极大(小)值,也可能是区间端点处的函数值;
③有极值的函数不一定有最值,有最值的函数未必有极值,极值可能成为最值.
一般地,设函数在点及其附近有定义,
(1)若对于附近的所有点,都有,则是函数的一个极大值,记作
;
(2)若对附近的所有点,都有,则是函数的一个极小值,记作
.
极大值与极小值统称极值.
在定义中,取得极值的点称为极值点,极值点是自变量的值,极值指的是函数值.
注意:由函数的极值定义可知:
(1)在函数的极值定义中,一定要明确函数y=f(x)在x=x0及其附近有定义,否则无从比较.
(2)函数的极值是就函数在某一点附近的小区间而言的,是一个局部概念;在函数的整个定义域内可
能有多个极值,也可能无极值.由定义,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.
(3)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.极小值不一定是整
个定义区间上的最小值.
(4)函数的极值点一定出现在区间的内部,区间的端点不能成为极值点.而使函数取得最大值、最小值
的点可能在区间的内部,也可能在区间的端点.
(二)求函数极值的的基本步骤:
①确定函数的定义域;
②求导数;
③求方程的根;
④检查在方程根左右的值的符号,如果左正右负,则f(x)在这个根处取得极大值;如果左负右
正,则f(x)在这个根处取得极小值.(最好通过列表法)
注意:
①可导函数的极值点一定是导函数为0的点,但导数为0的点不一定是极值点.即是可导函数
在点取得极值的必要非充分条件.例如函数y=x3,在x=0处,,但x=0不是函数的极
值点.
②可导函数在点取得极值的充要条件是且在两侧,的符号相异。
函数的最值
(一) 函数的最大值与最小值定理
若函数在闭区间上连续,则在上必有最大值和最小值;在开区间内连续的函数不一定有最大值与最小值.如.
注意:
①函数的最值点必在函数的极值点或者区间的端点处取得。
②函数的极值可以有多个,但最值只有一个。
(二)求函数最值的的基本步骤:
若函数在闭区间有定义,在开区间内有导数,则求函数在上的最大值和最小值的步骤如下:
(1)求函数在内的导数;
(2)求方程在内的根;
(3)求在内使的所有点的函数值和在闭区间端点处的函数值,;
(4)比较上面所求的值,其中最大者为函数在闭区间上的最大值,最小者为函数
在闭区间上的最小值.
注意:
①求函数的最值时,不需要对导数为0的点讨论其是极大还是极小值,只需将导数为0的点和端点的函数
值进行比较即可。
②若在开区间内可导,且有唯一的极大(小)值,则这一极大(小)值即为最大(小)值
(三)最值理论的应用
解决有关函数最值的实际问题,导数的理论是有力的工具,基本解题思路为:
(1)认知、立式:
分析、认知实际问题中各个变量之间的联系,引入变量,建立适当的函数关系;
(2)探求最值:
立足函数的定义域,探求函数的最值;
(3)检验、作答:
利用实际意义检查(2)的结果,并回答所提出的问题,特殊地,如果所得函数在区间内只有一个
点满足,并且在点处有极大(小)值,而所给实际问题又必有最大(小)
值,那么上述极大(小)值便是最大(小)值.
2.最值与极值的区别与联系
①函数的最大值和最小值是比较整个定义域上的函数值得出的(具有绝对性),是整个定义域上的整体
性概念。最大值是函数在整个定义域上所有函数值中的最大值;最小值是函数在整个定义域上所有函
数值中的最小值.函数的极大值与极小值是比较极值点附近两侧的函数值而得出的(具有相对性),
是局部的概念;
②极值可以有多个,最大(小)值若存在只有一个;极值只能在区间内取得,不能在区间端点取得;最大
(小)值可能是某个极大(小)值,也可能是区间端点处的函数值;
③有极值的函数不一定有最值,有最值的函数未必有极值,极值可能成为最值.
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