第五章 5.3.2 第1课时 函数的极值学案-2022新人教A版(2019)《高中数学》选择性必修第二册.docx

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1、5.3.2函数的极值与最大(小)值第1课时函数的极值学习目标1.了解函数极值的概念,会从几何方面直观理解函数的极值与导数的关系.2.掌握函数极值的判定及求法.3.掌握函数在某一点取得极值的条件知识点一函数极值的定义1极小值点与极小值若函数yf(x)在点xa的函数值f(a)比它在点xa附近其他点的函数值都小,f(a)0,而且在点xa附近的左侧f(x)<0,右侧f(x)>0,就把a叫做函数yf(x)的极小值点,f(a)叫做函数yf(x)的极小值2极大值点与极大值若函数yf(x)在点xb的函数值f(b)比它在点xb附近其他点的函数值都大,f(b)0,而且在点xb附近的左侧f(x)>

2、0,右侧f(x)<0,就把b叫做函数yf(x)的极大值点,f(b)叫做函数yf(x)的极大值>0,右侧f(x)<0,那么f(x0)是极大值;(2)如果在x0附近的左侧f(x)<0,右侧f(x)>0,那么f(x0)是极小值2求可导函数f(x)的极值的步骤(1)确定函数的定义域,求导数f(x);(2)求方程f(x)0的根;(3)列表;(4)利用f(x)与f(x)随x的变化情况表,根据极值点左右两侧单调性的变化情况求极值1导数为0的点一定是极值点()2函数的极大值一定大于极小值()3函数yf(x)一定有极大值和极小值()4函数的极值点是自变量的值,极值是函数值()一、求

3、函数的极值例1求下列函数的极值:(1)f(x)x33x29x5;(2)f(x)xaln x(aR)反思感悟函数极值和极值点的求解步骤(1)确定函数的定义域(2)求方程f(x)0的根(3)用方程f(x)0的根顺次将函数的定义域分成若干个小开区间,并列成表格(4)由f(x)在方程f(x)0的根左右的符号,来判断f(x)在这个根处取极值的情况跟踪训练1(1)求函数f(x)2的极值(2)已知函数f(x)x1,aR.求此函数的极值二、由极值求参数的值或取值范围例2(1)若函数f(x)x3ax2bxa2在x1处取得极值10,则a_,b_.(2)已知函数f(x)x3(m3)x2(m6)x(xR,m为常数),

4、在区间(1,)内有两个极值点,求实数m的取值范围反思感悟已知函数的极值求参数的方法(1)对于已知可导函数的极值求参数的问题,解题的切入点是极值存在的条件:极值点处的导数值为0,极值点两侧的导数值异号注意:求出参数后,一定要验证是否满足题目的条件(2)对于函数无极值的问题,往往转化为其导函数的值非负或非正在某区间内恒成立的问题,即转化为f(x)0或f(x)0在某区间内恒成立的问题,此时需注意不等式中的等号是否成立跟踪训练2(1)若函数f(x)axln x在x处取得极值,则实数a的值为()A.  B.  C2  D.(2)已知函数f(x)x3x2ax1.若函数的极大值

5、点是1,求a的值;若函数f(x)有一正一负两个极值点,求a的取值范围三、利用函数极值解决函数零点(方程根)问题例3已知函数f(x)x36x29x3,若函数yf(x)的图象与yf(x)5xm的图象有三个不同的交点,求实数m的取值范围反思感悟(1)利用导数可以判断函数的单调性,研究函数的极值情况,并能在此基础上画出函数的大致图象,从直观上判断函数图象与x轴的交点或两个函数图象的交点的个数,从而为研究方程根的个数问题提供了方便(2)解决这类问题,一个就是注意借助几何图形的直观性,另一个就是正确求导,正确计算极值跟踪训练3若函数f(x)x34x4的图象与直线ya恰有三个不同的交点,则实数a的取值范围是

6、_1(多选)函数f(x)的定义域为R,它的导函数yf(x)的部分图象如图所示,则下面结论正确的是()A在(1,2)上函数f(x)单调递增B在(3,4)上函数f(x)单调递减C在(1,3)上函数f(x)有极大值Dx3是函数f(x)在区间1,5上的极小值点2(多选)已知函数f(x)2x3ax236x24在x2处有极值,则该函数的一个单调递增区间是()A(,2)  B(3,)C(2,)  D(,3)3设函数f(x)xex,则()Ax1为f(x)的极大值点Bx1为f(x)的极小值点Cx1为f(x)的极大值点Dx1为f(x)的极小值点4函数f(x)x33x21的极小值点为_5已知曲线

7、f(x)x3ax2bx1在点(1,f(1)处的切线斜率为3,且x是yf(x)的极值点,则a_,b_.1知识清单:(1)函数极值的定义(2)函数极值的判定及求法(3)函数极值的应用2方法归纳:方程思想、分类讨论3常见误区:导数值等于零不是此点为极值点的充要条件1下列函数中存在极值的是()Ay  ByxexCy2  Dyx32设函数f(x)在R上可导,其导函数为f(x),且函数yf(x)的图象如图所示,则下列结论中一定成立的是()A函数f(x)有极大值f(2)和极小值f(1)B函数f(x)有极大值f(2)和极小值f(1)C函数f(x)有极大值f(2)和极小值f(2)D函数f(x

8、)有极大值f(2)和极小值f(2)3函数f(x)ln xx在区间(0,e)上的极大值为()Ae  B1C1e  D04已知a是函数f(x)x312x的极小值点,则a等于()A4  B2  C4  D25(多选)已知函数f(x)x3ax2(a6)x1有极大值和极小值,则实数a的值可以是()A4  B3  C6  D86 f(x)的极小值为_7 设x1与x2是函数f(x)aln xbx2x的两个极值点,则常数a_.8已知关于x的函数f(x)x3bx2cxbc,如果函数f(x)在x1处取得极值,则b_,c_.9.设函数f

9、(x)aln xx1,其中aR,曲线yf(x)在点(1,f(1)处的切线垂直于y轴(1)求a的值;(2)求函数f(x)的极值10设a为实数,函数f(x)x3x2xa.(1)求f(x)的极值;(2)当a在什么范围内取值时,曲线yf(x)与x轴仅有一个交点?11设函数f(x)在R上可导,其导函数为f(x),且函数f(x)在x2处取得极小值,则函数yxf(x)的图象可能是()12函数yxex在其极值点处的切线方程为_13若函数f(x)x3x2ax4在区间(1,1)上恰有一个极值点,则实数a的取值范围为_14若函数f(x)x33ax1在区间(0,1)内有极小值,则a的取值范围为_15已知函数f(x)a

10、x3bx2cx的图象如图所示,且f(x)在xx0与x2处取得极值,则f(1)f(1)的值一定()A等于0  B大于0C小于0  D小于或等于016设函数f(x)(a1)x24axb,其中a,bR.(1)若函数f(x)在x3处取得极小值,求a,b的值;(2)求函数f(x)的单调递增区间;(3)若函数f(x)在(1,1)上只有一个极值点,求实数a的取值范围参考答案               例1 解(1)f(x)3x26x9,令f(x)0,即3x26x90,解得x11,x23.当x变化时,f(x),f(x)

11、的变化情况如下表:x(,1)1(1,3)3(3,)f(x)00f(x)极大值极小值当x1时,函数yf(x)有极大值,且f(1)10;当x3时,函数yf(x)有极小值,且f(3)22.(2) f(x)xaln x的定义域为(0,),由f(x)1,x>0,知当a0时,f(x)>0,函数f(x)为(0,)上的增函数,函数f(x)无极值;当a>0时,由f(x)0,解得xa.又当x(0,a)时,f(x)<0,>0,从而函数f(x)在xa处取得极小值,且极小值为f(a)aaln a,无极大值综上,当a0时,函数f(x)无极值;当a>0时,函数f(x)在xa处取得极小值a

12、aln a,无极大值 跟踪训练1 (1)   解函数f(x)的定义域为R.f(x).令f(x)0,得x1或x1.当x变化时,f(x),f(x)的变化情况如下表:x(,1)1(1,1)1(1,)f(x)00f(x)极小值极大值由上表可以看出,当x1时,函数有极小值,且极小值为f(1)3;当x1时,函数有极大值,且极大值为f(1)1.(2)    解函数的定义域为x|x0,f(x)1.当a0时,显然f(x)>0,这时函数f(x)在区间(,0),(0,)上均单调递增,此时函数无极值当a>0时,令f(x)0,解得x.当x变化时,f(x),f(x)的变化情况如下

13、表:x(,)(,0)(0,)(,)f(x)00f(x)极大值极小值由上表可知,当x时,函数取得极大值f()21.当x时,函数取得极小值f()21.综上,当a0时,函数f(x)无极值;当a>0时,函数f(x)在x处取得极大值21,在x处取得极小值21. 例2  (1)  答案411解析f(x)3x22axb,依题意得即解得或但由于当a3,b3时,f(x)3x26x33(x1)20,故f(x)在R上单调递增,不可能在x1处取得极值,所以不符合题意,应舍去而当a4,b11时,经检验知符合题意,故a,b的值分别为4,11.(2)    解f(x)x2(m3

14、)xm6.因为函数f(x)在(1,)内有两个极值点,所以f(x)x2(m3)xm6在(1,)内与x轴有两个不同的交点,如图所示所以解得m>3.故实数m的取值范围是(3,)跟踪训练2   (1) 答案A解析因为f(x)a,所以f0,即a0,解得a.(2)  解f(x)x22xa,由题意得,f(1)12a0,解得a3,则f(x)x22x3,经验证可知,f(x)在x1处取得极大值,故a3.由题意得,方程x22xa0有一正一负两个根,设为x1,x2,则x1x2a<0,故a的取值范围是(,0) 例3   解由f(x)x36x29x3,可得f(x)3x212x9,

15、 f(x)5xm(3x212x9)5xmx2x3m.则由题意可得x36x29x3x2x3m有三个不相等的实根,即g(x)x37x28xm的图象与x轴有三个不同的交点g(x)3x214x8(3x2)(x4),令g(x)0,得x或x4.当x变化时,g(x),g(x)的变化情况如下表:x4(4,)g(x)00g(x)极大值极小值则函数g(x)的极大值为gm,极小值为g(4)16m.由g(x)的图象与x轴有三个不同的交点,得解得16<m<.实数m的取值范围为.跟踪训练3  答案解析f(x)x34x4,f(x)x24(x2)(x2)令f(x)0,得x2或x2.当x变化时,

16、f(x),f(x)的变化情况如下表:x(,2)2(2,2)2(2,)f(x)00f(x)极大值极小值当x2时,函数取得极大值f(2);当x2时,函数取得极小值f(2).且f(x)在(,2)上单调递增,在(2,2)上单调递减,在(2,)上单调递增根据函数单调性、极值的情况,它的图象大致如图所示,结合图象知<a<. 0= 2= 4= 1.= abc= 2.= ab= 3.= d= 0.= 4.= x= 5.= b=>0;在区间(0,)上,y<0.故当x0时,函数yxex取得极大值2.答案D解析由题图可知,当x<2时,f(x)>0;当2<x<1时,f(

17、x)<0;当1<x<2时,f(x)<0; x=>2时,f(x)>0.由此可以得到函数f(x)在x2处取得极大值,在x2处取得极小值3.答案B解析函数f(x)的定义域为(0,),f(x)1.令f(x)0,得x1.当x(0,1)时,f(x)>0,当x(1,e)时,f(x)<0, ln="" 1.="" d="" 2.="" ad="">0,解得a>6或a<3.6.答案解析f(x).令f(x)<0,得x<2或x>1;令

18、f(x)>0,得2<x<1.所以f(x)在(,2),(1,)上单调递减,在(2,1)上单调递增,所以f(x)极小值 f(2).7.答案解析因为f(x)2bx1,由题意得所以a.8.答案13解析f(x)x22bxc,由解得或若b1,c1,则f(x)x22x1(x1)20,此时f(x)没有极值;若b1,c3,则f(x)x22x3(x3)(x1),当3<x<1时,f(x)>0,当x>1时,f(x)<0, .="" x="">0)由题意知,曲线在x1处的切线斜率为0,即f(1)0,从而a0,解得a1.(2)由

19、(1)知f(x)ln xx1(x>0),f(x).令f(x)0,解得x11,x2(舍去)当x(0,1)时,f(x)<0,故f(x)在(0,1)上单调递减;当x(1,)时,f(x)>0,故f(x)在(1,)上单调递增故f(x)在x1处取得极小值,极小值为f(1)3,无极大值10.解(1)f(x)3x22x1.令f(x)0,得x或x1.当x变化时,f(x),f(x)的变化情况如下表:x1(1,)f(x)00f(x)极大值极小值f(x)的极大值是f a,极小值是f(1)a1.(2)函数f(x)x3x2xa(x1)2(x1)a1,由此可知,x取足够大的正数时,有f(x)&g

20、t;0,x取足够小的负数时,有f(x)<0,曲线yf(x)与x轴至少有一个交点由(1)知f(x)极大值f a,f(x)极小值f(1)a1.曲线yf(x)与x轴仅有一个交点,f(x)极大值<0或f(x)极小值>0,即a<0或a1>0,a<或a>1,当a(1,)时,曲线yf(x)与x轴仅有一个交点11.答案C解析因为f(x)在x2处取得极小值,所以当x2时,f(x)单调递减,即f(x)0;当x2时,f(x)单调递增,即f(x)0.所以当x2时,yxf(x)0当x2时,yxf(x)0;当2x0时,yxf(x)0;当x0时,yxf(x)0;当x0时,

21、yxf(x)0.结合选项中的图象知选C.12.答案y解析由题意知yexxex,令y0,解得x1,代入函数解析式可得极值点的坐标为,又极值点处的切线为平行于x轴的直线,故方程为y.13.答案1,5)解析f(x)3x22xa,函数f(x)在区间(1,1)上恰有一个极值点,即f(x)0在(1,1)内恰有一个根又函数f(x)3x22xa的对称轴为x.应满足1a<5. 3a.="" a="">0时,令f(x)>0,解得x>或x<.令f(x)<0,解得<x<.若f(x)在(0,1)内有极小值,则0<<1.解

22、得0<a<1.15.答案B解析f(x)3ax22bxc.令f(x)0,则x0和2是该方程的根x02<0,即>0.由题图知,f(x)<0的解集为(x0,2),3a>0,则b>0,f(1)f(1)2b,f(1)f(1)>0.16.解(1)因为f(x)x22(a1)x4a,所以f(3)96(a1)4a0,得a.由f(3)27943b,解得b4.(2)因为f(x)x22(a1)x4a(x2a)(x2),令f(x)0,得x2a或x2.当a>1时,f(x)的单调递增区间为(,2),(2a,);当a1时,f(x)的单调递增区间为(,);当a<1时,f(x)的单调递增区间为(,2a),(2,)(3)由题意可得即化简得解得<a<,所以实数a的取值范围是. </x<1时,f(x)></x<2时,f(x)<0;></a<.>

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