2019-2020年苏教版选修1-1高中数学第三章第9课《最大值与最小值》word教案
苏教版数学高二-数学苏教版选修1-1课时训练 最大值和最小值

3.3.3 最大值和最小值一、填空题1.已知函数f (x )=x 3-12x +8在区间[-3,3]上的最大值与最小值分别为M 、m ,则M -m =________.2.函数f (x )=sin 2x 在[-π4,0]上的最大值是________,最小值是________.3.函数f (x )=x 3-3x +1在闭区间[-3,0]上的最大值是________,最小值是________.4.设y =|x |3,那么y 在区间[-3,-1]上的最小值是__________.5.函数f (x )=3x 2+4x +3x 2+1的值域为________.6.已知y =f (x )是奇函数,当x ∈(0,2)时,f (x )=ln x -ax (a >12),当x ∈(-2,0)时,f (x )的最小值为1,则a 的值等于________.7.函数f (x )=x (1-x 2)在[0,1]上的最大值为________.8.函数f (x )=ax 3-3x +1对于x ∈[-1,1]总有f (x )≥0成立,则a =________.9.对于函数f (x )=⎩⎪⎨⎪⎧x 3+32x 2,x ≤0x 2-2x +12,x >0,有下列命题:①过该函数图象上一点(-2,f (-2))的切线的斜率为6;②函数f (x )的最小值等于-12;③该方程f (x )=0有四个不同的实数根;④函数f (x )在(-1,0)以及(1,+∞)上都是减函数.其中正确的命题有________.二、解答题10.设23<a <1,函数f (x )=x 3-32ax 2+b (-1≤x ≤1)的最大值为1,最小值为-62.求常数a ,b .11.已知函数f(x)=x3+ax2+bx+c,曲线y=f(x)在点x=1处的切线l不过第四象限且斜率为3,坐标原点到切线l的距离为1010,若x=23时,y=f(x)有极值.(1)求a、b、c的值;(2)求y=f(x)在[-3,1]上的最大值和最小值.12.已知函数f(x)=x3+2x2+x-4,g(x)=ax2+x-8.(1)求函数f(x)的极值;(2)若对任意的x∈[0,+∞)都有f(x)≥g(x),求实数a的取值范围.答案1解析:f ′(x )=3x 2-12=0,解得x =±2.又f (3)=-1,f (-3)=17,f (2)=-8,f (-2)=24, 所以M =24,m =-8,所以M -m =32. 答案:322解析:∵x ∈[-π4,0],∴sin x ∈[-22,0].∴sin 2x ∈[0,12].答案:123 解析:f ′(x )=3x 2-3=3(x -1)(x +1),令f ′(x )=0,得x =-1或x =1(舍去). 列出∴f (x )max =3,f (x )min =-17. 答案:3 -174 解析:只需研究函数y =x 3在[1,3]上的最小值即可,显然最小值等于1. 答案:15答案:[1,5]6 解析:∵f (x )是奇函数,∴f (x )在(0,2)上的最大值为-1,当x ∈(0,2)时,f ′(x )=1x -a ,令f ′ (x )=0得x =1a ,又a >12,∴0<1a <2.令f ′(x )>0,则x <1a ,∴函数f (x )在(0,1a)上递增;令f ′(x )<0,则x >1a,∴函数f (x )在(1a,2)上递减,∴f (x )max =f (1a )=ln 1a -a ·1a =-1,∴ln 1a=0,得a =1.答案:17 解析:∵f (x )=x -x 3,∴f ′(x )=1-3x 2,由f ′(x )=0得x =±33.因为f (0)=0,f (1)=0,f (33)=33(1-13)=239, 所以f (x )的最大值为239.答案:2398 解析:若x =0,则不论a 取何值,f (x )≥0显然成立;当x >0,即x ∈(0,1]时,f (x ) =ax 3-3x +1≥0可化为a ≥3x 2-1x 3.设g (x )=3x 2-1x3,则g ′(x )=31-2xx 4,所以g (x )在区间(0,12]上单调递增,在区间[12,1]上单调递减,因此g (x )max =g (12)=4,从而a ≥4;当x <0,即x ∈[-1,0)时,f (x )=ax 3-3x +1≥0可化为a ≤3x 2-1x3,g (x )=3x 2-1x3在区间[-1,0)上单调递增,因此g (x )min =g (-1)=4,从而a ≤4,综上,a =4.答案:49 解析:当x ≤0时,f ′(x )=3x 2+3x ,所以f ′(-2)=6,故①正确;画出函数f (x )的大致图象,如图所示,可得②错误,③正确,④错误.答案:①③10解:令f ′(x )=3x 2-3ax =0,得x 1=0,x2=a . x -1 (-1,0) 0 (0,a ) a (a,1) 1 f ′(x )+-+f (x )-1-32a+bb-a 32+b1-32a +b 从上表可知,当x =0时,f (x )取得极大值b ,而f (0)>f (a ),又f (1)>f (-1),故需比较f (0)与f (1)的大小.因为f (0)-f (1)=32a -1>0,所以f (x )的最大值为f (0)=b ,所以b =1.又f (-1)-f (a )=12(a +1)2(a -2)<0,所以f (x )的最小值为f (-1)=-1-32a +b =-32a ,由-32a =-62,得a =63,所以a =63,b =1. 11 解:(1)由f (x )=x 3+ax 2+bx +c ,得f ′(x )=3x 2+2ax +b .当x =1时,切线l 的斜率为3,可得2a +b =0.①当x =23时,y =f (x )有极值,则f ′(23)=0,可得4a +3b +4=0.②由①②解得a =2,b =-4.设在点x =1处的切线l 的方程为y =3x +m ,由坐标原点到切线l 的距离为1010,得|m |32+1=1010,解得m =±1.∵切线l 不过第四象限,∴m =1.由于切点的横坐标为1,∴f (1)=4,即1+a +b +c =4,∴c =5.(2)由(1)可得f (x )=x 3+2x 2-4x +5,∴f ′(x )=3x 2+4x -4.令f ′(x )=0,得x 1=-2,x 2=23.当x 变化时,f ′(x ),f (x )的变化情况如下表:∴f (x )在x =-2处取得极大值f (-2)=13;在x =3处取得极小值f (3)=27,又f (-3)=8,f (1)=4.∴y =f (x )在[-3,1]上的最大值为13,最小值为9527.12 解:(1)f ′(x )=3x 2+4x +1,令f ′(x )=0,解得x 1=-1,x 2=-13.∴当x =-1时,f (x )取得极大值为-4;当x =-13时,f (x )取得极小值为-11227.(2)设F (x )=f (x )-g (x )=x 3+(2-a )x 2+4,F (x )≥0,在[0,+∞)上恒成立⇔F (x )min ≥0,x ∈[0,+∞). 若2-a ≥0,即a ≤2,显然F (x )min =4>0;若2-a <0,即a >2,f ′(x )=3x 2+(4-2a )x,令f ′(x )=0,解得x =0或x =2a -43.当0<x <2a -43时,f ′(x )<0;当x >2a -43时 ,f ′(x )>0.所以,当x ∈(0,+∞)时,F (x )min =F (2a -43)≥0,即(2a -43)3+(2-a )(2a -43)2+4≥0.解不等式得a ≤5,∴2<a ≤5.当x =0时,F (x )=4满足题意. 综上所述,a 的取值范围为(-∞,5].。
2019-2020学年度最新高中数学苏教版选修1-1课件:3.3.2极大值与极小值课件(11张)-优质PPT课件

3.极值点与函数的单调区间有何关系? 极值点是单调区间的分界点
4.如果函数在极值点处可导,则极值点处的导数有何特点?
极值点处的导数为0
5.导数值为0的点一定是函数的极值点吗?你能举出反例吗?
导数为0的点,不一定是该函数的极值点。
如f(x)=x3 f'(x)=3x2,虽然f'(0)=0,但是由于x=0处左右两侧的
你能读出函数f(x)的单调区间吗?
x1
x
x11
观察右图中M点附近
(1)从左到右的变化趋势:先___减__后_增___导数的符号先_负__后_正__
(2)在M点附近,其位置_最__低_ 函数值最__小__
(3)函数f(x)在点x2处的导数值是__0___
称x2为函数f(x)的极小值点, f(x2)为函数f(x)的极小值
极小值
极大值
例2 : 求函数f(x) 1 x3 4x 1的极值
3
3
解: f(x)=x2-4,由f(x)=0解得 x1=2,x2=-2.
当x变化时, f(x) 、 f(x)的变化情况如下表:
x (-∞,-2) -2 (-2,2) 2 (2,+∞)
f(x) +
0
f(x)
极大值
-
0
+
(2) f (x) x 1 x
(3) f (x) x ln x, x (0,2)
本节课主要学习了哪些内容?
1.极值的判定方法. 2.极值的求法.
① 定义域; ② 求导数 f (x)
③ 求 f (x) =0 的根 ④ 列表格;下结论
注意点:
1.f /(x0)=0是函数取得极值的必要不充分条件 2.要想知道 x0是极大值点还是极小值点就必
高中数学新苏教版精品教案《苏教版高中数学选修1-1 3.3.3 最大值与最小值》9

探究二:求函数 的极值.
任务三:掌握运用导数求函数的最值的方法
利用导数求函数的最值步骤:
设函数 在 上连续,在 内可导,则求 在 上的最大值与最小值的步骤如下:
(1)求 在 内的极值;
(2)将 的各极值与 、 比较得出函数 在 上的最值.
探究三:设 在区间[-1,2]上的最大值为3,最小值为-29,且a>b,求a,b的值.
【课堂小结】通过本节课的学习,你学到了哪些知识?能解决哪些问题?本节课我们还用到了哪些数学思想方法?
【总体记悟】能熟练运用导数研究函数的性质。
【评价】
【作业练习】
1.确定下列函数的单调区间:
(1)=3-92+24;(2)=-3.
2求下列函数的极值:
(1)=3-27; .
3.已知方程 有三个不同的实数解,求实数 的取值范围.
主题:导数在研究函数中的应用
课时数
1课时
授课者
学习目标
1.掌握运用导数方法判断函数的单调性;
2.掌握求可导函数的极值的步骤;
3.掌握利用导数求函数的最值的方法.
评价任务
1.能够理解并掌握运用导数方法判断函数的单调性;
2.能够理解并掌握求可导函数的极值的步骤;
3.能够运用导数求函数的最值.来自自学过程复习回顾
(1)如何运用导数方法判断函数的单调性;
(2)求可导函数的极值的一般步骤有哪些;
(3)如何利用导数求函数的最值.
自主解答
1.确定函数 的单调区间。
2.求函数 的极值.
3.
课中过程
第一课时
教学过程
任务一:理解并掌握运用导数方法判断函数的单调性
导数与函数的单调性的关系:
一般地,对于函数=f(),
苏教版数学高二- 选修1-1试题 最大值与最小值

3.3.3 最大值与最小值一、填空题1.函数f(x)=4x-x4在上的最大值是________.【解析】f′(x)=4-4x3,令f′(x)=0得x=1,又当x>1时,f′(x)<0,x<1时,f′(x)>0.∴f(x)在x=1取得最大值f(1)=3.【答案】 32.函数f(x)=2x3-3x2-12x+5在上的最大值和最小值的和是________.【解析】f′(x)=6x2-6x-12,令f′(x)=0,解得x=-1或x=2.但x∈,∴x=-1舍去,∴x=2.当x变化时,f′(x),f(x)的变化情况如下表:x 0 (0,2) 2 (2,3) 3f′(x)-0 +f(x) 5 -15 -4 由上表,知f(x)max=5,f(x)min=-15,所以f(x)max+f(x)min=-10.【答案】-103.函数y=2x3-6x2-18x-7在上的最小值为________.【解析】y′=6x2-12x-18=6(x+1)(x-3),令y′=0得x1=-1(舍),x2=3.列表x 1 (1,3) 3 (3,4) 4y′-0 +y 极小∴y极小=y|x=3∴y最小=-61.【答案】-614.已知f(x)=2x3-6x2+m(m为常数)在上有最大值3,则m的值为________.【解析】f′(x)=6x2-12x,由6x2-12x=0x=0或x=2.当x>2或x<0时,f′(x)>0;当0<x<2时,f′(x)<0,∴当x=0时,f(x)取得极大值;当x=2时,f(x)取得极小值.又f(0)=m,f(2)=m-8,f(-2)=m-40,∴f(x)的最大值为f(0)=3,∴m =3. 【答案】 35.函数f(x)=2x 3-6x 2+a(a 为常数)在上的最大值为5,那么此函数在上的最小值为________.【解析】 f′(x)=6x 2-12x =6x(x -2), 令f′(x)=0得x 1=0,x 2=2.列表x -2 (-2,0) 0 (0,2) 2 f′(x) +0 -f(x)极大∴f(x)极大max ∴f(-2)=a -40=-35,f(2)=a -8=-3. ∴f(x)min =-35. 【答案】 -356.设直线x =t 与函数f(x)=x 2,g(x)=ln x 的图象分别交于点M ,N ,则当|MN|达到最小时t 的值为________.【解析】 |MN|的最小值,即函数h(x)=x 2-ln x 的最小值,h′(x)=2x -1x =2x 2-1x ,显然x =22是函数h(x)在其定义域内惟一的极小值点,也是最小值点,故t =22. 【答案】227.在区间上,函数f(x)=x 2+px +q 与g(x)=2x +1x 2在同一点取得相同的最小值,则f(x)在区间上的最大值是________.【解析】 依题意,得g′(x)=2-2x 3.令g′(x)=0,得x =1.∵g(1)=2+1=3,g(12)=5,g(2)=174,∴当x =1时,g(x)取得最小值3. ∵1∈且1不是区间的端点,∴x =1是f(x)=x 2+px +q 的对称轴, ∴-p2=1,4q -p 24=3,解得p =-2,q =4.∴f(x)=x 2-2x +4=(x -1)2+3. ∴x =2时,f(x)max =4. 【答案】 4 8.设函数f(x)=x 3-x 22-2x +5,若对于任意x ∈都有f(x)>m ,则实数m 的取值范围是________.【解析】 ∵f′(x)=3x 2-x -2=(3x +2)(x -1), 令f′(x)=0,得x =-23或x =1,又f(-1)=-1-12+2+5=112,f(1)=1-12-2+5=72,∴f(x)min =72,∴m <72.【答案】 (-∞,72)二、解答题9.已知a 是实数,函数f(x)=x 2(x -a).(1)当f′(1)=3时,求a 的值及曲线y =f(x)在点(1,f(1))处的切线方程; (2)求f(x)在区间上的最大值.【解】 (1)f′(x)=3x 2-2ax.因为f′(1)=3-2a =3,所以a =0. 当a =0时,f(1)=1,f′(1)=3,所以曲线y =f(x)在点(1,f(1))处的切线方程为3x -y -2=0. (2)令f′(x)=0,解得x 1=0,x 2=2a3.当2a3≤0,即a≤0时,f(x)在max =f(2)=8-4a. 当2a3≥2,即a≥3时,f(x)在max =f(0)=0. 当0<2a3<2,即0<a <3时,f(x)在上是增加的,从而max =⎩⎪⎨⎪⎧8-4a , 0<a≤2,0, 2<a <3.综上所述,max =⎩⎪⎨⎪⎧8-4a , a≤2,0, a >2.10.已知函数f(x)=ax 2+1(a>0),g(x)=x 3+bx.(1)若曲线y =f(x)与曲线y =g(x)在它们的交点(1,c)处具有公共切线,求a ,b 的值; (2)当a =3,b =-9时,若函数f(x)+g(x)在区间上的最大值为28,求k 的取值范围. 【解】 (1)∵f(x)=ax 2+1,∴f′(x)=2ax ,∴f′(1)=2a.又f(1)=c =a +1,∴f(x)在点(1,c)处的切线方程为y -c =2a(x -1),即y -2ax +a -1=0.∵g(x)=x 3+bx ,∴g′(x)=3x 2+b ,∴g′(1)=3+b. 又g(1)=1+b =c ,∴g(x)在点(1,c)处的切线方程为y -(1+b)=(3+b)(x -1),即y -(3+b)x +2=0. 依题意知3+b =2a ,且a -1=2,即a =3,b =3. (2)记h(x)=f(x)+g(x).当a =3,b =-9时, h(x)=x 3+3x 2-9x +1, h′(x)=3x 2+6x -9.令h′(x)=0,得x 1=-3,x 2=1.h(x)与h′(x)在(-∞,2]上的变化情况如下: x (-∞,-3) -3 (-3,1) 1 (1,2) 2 h′(x) +0 -0 +h(x)28-43当k≤-3时,函数h(x)在区间上的最大值为h(-3)=28; 当-3<k<2时,函数h(x)在区间上的最大值小于28. 因此,k 的取值范围是(-∞,-3]. 11.已知函数f(x)=xln x. (1)求f(x)的最小值;(2)若对所有x≥1都有f(x)≥ax -1,求实数a 的取值范围. 【解】 (1)f(x)的定义域为(0,+∞), f(x)的导数f′(x)=1+ln x. 令f′(x)>0,解得x>1e ;令f′(x)<0,解得0<x<1e.从而f(x)在(0,1e )上单调递减,在(1e ,+∞)上单调递增.所以,当x =1e 时,f(x)取得最小值-1e.(2)依题意,得f(x)≥ax -1在[1,+∞)上恒成立,即不等式a≤ln x +1x 对于x ∈[1,+∞)恒成立,令g(x)=ln x +1x ,则g′(x)=1x -1x 2=1x (1-1x ).当x>1时,因为g′(x)=1x (1-1x)>0,故g(x)是(1,+∞)上的增函数,所以g(x)的最小值是g(1)=1, 所以实数a 的取值范围是(-∞,1].。
高中数学选修1-1课件:第3章 最大值、最小值问题 参考课件2

1, 2.
预习下节内容.
第十一页,编辑于星期一:点 三十二分。
利用导数求函数极值的步骤:
(1) 求导数f/(x); (2) 解方程 f/(x)=0; (3) 列表,分析方程f/(x)=0的根左右两
侧的符号,从而确定极值点与极值.
• “左-右+ ”,极小值点; • “左+右-”,极大值点.
3
3.
比较 f(-2), f(2), f(-3), f(5)这四个数,
可知:函数在区间[-3,5]上的最大值是
77
3,
领悟整合
最小值是
-4. 3
利用导数求f(x)在[a,b]上的最值的步骤:
1. 求导数; 2. 解方程; 3. 列表;
4. 求出f(a) , f(b)和各个极值;
5. 将上述各值比较,最大的就是最大值,最小 的就是最小值.
第十二页,编辑于星期一:点 三十二分。
f(x0)
称为函数y=f(x)在区间[a,b]上的最大值.
函数y=f(x)在区间[a,b]上的最小值点x0指的 是:函数在这个区间上所有点的函数值都不
小于f(x0).
f(x0)称
为函数y=f(x)在区间[a,b]上的最小值.
函数的最大值和最小值通称为函数的最值.
第三页,编辑于星期一:点 三十二分。
观察图形:1.找出最大值点和最小值点.
(1). 函数的极值表示函数在某一点附近的变化情况 ,是在局部上对函数值的比较;而最值则表示函数
在整个 区间上的情况,是对整个区间上的函数值的比 较. (2). 若函数在一个闭区间上存在最大值或最小值,则只
能各有一个; 而极大值和极小值,可能有一个可能多
2020—2021数学苏教版选修1-1课件:第3章极大值与极小值

(1)求可导函数f(x)的极值的步骤: ①由函数f(x)的解析式确定定义域,求出f′(x)并通过因 式分解化为积(商)形式; ②令f′(x)=0解方程求根; ③由f′(x)=0的根顺次将函数定义域划分成若干开区间, 并列成表格(f′(x)=0只有一个根时可以不列表格); ④根据表格指出极值及相应极值点(同时也可以得到单调 区间). (2)函数解析式或给定的定义域中含有字母常数时要注意 分类讨论.
(2)极大值与极大值点 定义:一般地,设函数f(x)在点x0附近有定义,如果对x0附近 所有的点,都有f(x)______<______f(x0),就说f(x0)是函数f(x) 的一个极____大_____值;点x0叫做函数f(x)的__极__大__值__点__.
(3)极小值与极小值点
定义:一般地,设函数f(x)在点x0附近有定义,如果对x0附近 所有的点,都有f(x)______>______f(x0),就说f(x0)是函数f(x) 的一个极_____小_____值;点x0叫做函数f(x)的__极__小__值__点__.
函数极值的综合应用
(1)极值问题的综合应用主要涉及到极值的正用和逆用,以及 与单调性问题的综合,题目着重考查已知与未知的转化,以 及函数与方程的思想,分类讨论的思想在解题中的应用. (2)在解题过程中,熟练掌握单调区间问题以及极值问题的基 本解题策略是解决综合问题的关键.
3.(2012·高考江苏卷节选)若函数y=f(x)在x=x0处取得极大值 或极小值,则称x0为函数y=f(x)的极值点.已知a,b是实数,1和 -1是函数f(x)=x3+ax2+bx的两个极值点. (1)求a和b的值; (2)设函数g(x)的导函数g′(x)=f(x)+2,求g(x)的极值点. 解:(1)由题设知f′(x)=3x2+2ax+b,且f′(-1)=3-2a+b =0,f′(1)=3+2a+b=0,解得a=0,b=-3, (2)由(1)知f(x)=x3-3x.因为f(x)+2=(x-1)2(x+2),所以 g′(x)=0的根为x1=x2=1,x3=-2,于是函数g(x)的极值点 只可能是1或-2.
【精品】高中数学苏教版选修1-1课件:3.3.3最大值与最小值课件(11张)1

极大值与极小值统称为极值.
回顾练习
求函数
f(x) = x3
3∙x2 + 5
的极值
画出上述函数的图象(简图)
3 3 2 2 求函数 f ( x ) x 3 x 5 , x 2 , 1 的值 求函数 f ( x ) x 3 x 5 的值域
如何求函数的最值?
(1)利用函数的单调性;
如:求y=2x+1在区间[1,3]上的最值.
(2)利用函数的图象; 如:求y=x2-4x+3在区间[-1,4]上的最值.
(3)利用函数的导数
问题在于如果在没有给出函数图象的情况下, 怎样才能求出最小值,最大值呢?
利用导数求函数f(x)在区间[a,b] 上最值的步骤: (1)求f(x)在区间[a,b]内极值 (极大值或极小值) (2) 将 y=f(x) 的各极值与 f (a) 、 f(b) 比较,其中最大的一个为最大 值,最小的一个为最小值
(1)求f(x)在区间[a,b]内极值
(极大值或极小值) (2) 将 y=f(x) 的各极值与 f (a) 、
f(b) 比较,其中最大的一个为最大
值,最小的一个为最小值
当x变化时, y, y 的变化情况如下表: 0
f ( x)
0
2 (0, ) 3
2 3
(
2 4 , ) 3 3
4 3
(
4 , 2 ) 3
2
+
0
3 3 2
-
0
2 3 3 2
ห้องสมุดไป่ตู้
+
从上表可知,最大值是π,最小值是0.
课堂练习
课本 P91 练习 No.4、5.
【精品】高中数学苏教版选修1-1课件:3.3.2极大值与极小值课件(17张)2

1 1 3 例 2 . 求 函 数 y =x 4 x + 的 极 值 . 3 3
1 3 2 y ' ( x 4 x 4 ) ' x 4 ( x2 ) ( x 2 ) 解: 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
课堂小结
实现了导数应用一次延伸
——从单调性到极值 渗透了一种数学思想 ——数形结合 实践了一种题型 ——列表法求极值
谢谢!再见!
-4 -3 -2 -1 O 1 2
y4 3 2 1
x
谢谢观看!
例4:已知y=alnx+bx2+x在x=1和x=2处
有极值,求a、b的值
∴
练习:找出下图中的极值点
y
x1
x2
x3 O
x4
x5 x6
x
说明:
(1)极值点是取得极值的自变量(x)的值,极值指 的是函数值(y).(极值点不是点)
(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. (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.
1.3.2函数的极大值与极小值(1)
问题情境:
问题1:函数f(x)=x3-9x的减区间为_____;
问 题 2 : 已 知 函 数 f ( x ) = x 9 a x 在 ( -3 ,3 ) 上 单 调 递 减 , 则 实 数 a 的 范 围 为 _ _ _ _ _ _ _ _ ;
3
问题3:能否画出函数f(x)=x3-9x的草图?
学生活动:
2019-2020学年苏教版选修1-1第3章 3.3 3.3.3 最大值与最小值学案

3.3.3最大值与最小值假设函数y=f(x)、y=g(x)、y=h(x)在闭区间[a,b]内的图象都是一条连续不断的曲线(如下图所示).问题1:这三个函数在[a,b]上一定能取得最大值与最小值吗?提示:能.问题2:若y=h(x)在开区间(a,b)上是一条连续不断的曲线,那么它在(a,b)上一定有最值和极值吗?提示:没有最值,也没有极值.问题3:函数的极值是否一定是函数的最值?提示:不一定.1.最大值和最小值如果在函数定义域I内存在x0,使得对任意的x∈I,总有f(x)≤f(x0),那么f(x0)为函数f(x)在定义域上的最大值.如果在函数定义域I内存在x0,使得对任意的x∈I,总有f(x)≥f(x0),那么f(x0)为函数f(x)在定义域上的最小值.2.求f(x)在区间[a,b]上的最大值与最小值可以分两步第一步,求f(x)在区间(a,b)上的极值;第二步,将第一步中求得的极值与f(a),f(b)比较,得到f(x)在区间[a,b]上的最大值与最小值.1.函数的最值是一个整体性的概念.是表示函数在整个定义区间上的情况,是对整个区间上的函数值的比较.2.函数在一个闭区间上若存在最大值或最小值,则最大值或最小值只能各有一个,具有惟一性,而极大值和极小值可能多于一个,也可能没有.例如:常数函数既没有极大值也没有极小值.[对应学生用书P50][例1] 求函数f (x ) [思路点拨] 先求f ′(x ),令f ′(x )=0求得极值及端点值,最后比较大小得最值. [精解详析] ∵f (x )′=12x 2+6x -36=6(2x 2+x -6), 令f (x )′=0,则x 1=-2,x 2=32.∴当x =-2时,f (x )有最大值为57,当x =32时,f (x )有最小值为-1154.[一点通]求解函数在闭区间上的最值,必须注意以下几点: (1)对函数进行正确求导;(2)研究函数的单调性,正确确定极值和函数端点值; (3)比较极值与端点值的大小,确定最值.1.求函数f (x )=x 3-2x 2+1在区间[-1,2]上的最值. 解:f ′(x )=3x 2-4x ,令f ′(x )=0,则x 1=0,x 2=43.当x 变化时f ′(x ),f (x )的变化情况如下:2.已知函数f (x )=x 2-12x 4,求函数的最值.解:f ′(x )=2x -2x 3,解方程2x -2x 3=0, 得x =0或x =±1.当x 变化时,f ′(x ),f (x )的变化情况如下表:根据上表,结合函数的单调性和极值,画出函数的大致图象如图所示. 根据图象可知函数有最大值,且f (x )最大值=f (-1)=f (1)=12,没有最小值.[例2] 已知a (1)若f ′(1)=3,求a 的值及曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线方程; (2)求f (x )在区间[0,2]上的最大值.[思路点拨] 解答本题可先对函数求导,然后根据a 的不同取值范围,讨论确定f (x )在区间[0,2]上的最大值.[精解详析] (1)f ′(x )=3x 2-2ax . 因为f ′(1)=3-2a =3,所以a =0.又当a =0时,f (1)=1,f ′(1)=3,所以曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线方程为3x -y -2=0. (2)令f ′(x )=0,解得x 1=0,x 2=2a3.当2a3≤0,即a ≤0时,f (x )在[0,2]上单调递增,从而f (x )max =f (2)=8-4a . 当2a3≥2,即a ≥3时,f (x )在[0,2]上单调递减,从而f (x )max =f (0)=0. 当0<2a3<2,即0<a <3时,f (x )在⎣⎡⎦⎤0,2a 3上单调递减,在⎣⎡⎦⎤2a 3,2上单调递增, 从而f (x )max =⎩⎪⎨⎪⎧8-4a ,(0<a ≤2)0.(2<a <3)综上所述,f (x )max =⎩⎪⎨⎪⎧8-4a ,(a ≤2)0.(a >2)[一点通] 求函数在闭区间上的最值时,如果含有参数,则应进行分类讨论,由于函数的最值只能在极值点和端点处取得,所以只需比较极值点和端点处的函数值的大小即可.最后再将讨论的情况进行合并整理.3.设函数f (x )=x 3-3ax +b (a ≠0).(1)若曲线y =f (x )在点(2,f (2))处与直线y =8相切,求a ,b 的值; (2)求函数f (x )的单调区间与极值点.解:(1)f ′(x )=3x 2-3a ,因为曲线y =f (x )在点(2,f (2))处与直线y =8相切,所以⎩⎪⎨⎪⎧ f ′(2)=0,f (2)=8,即⎩⎪⎨⎪⎧3(4-a )=0,8-6a +b =8,解得a =4,b =24.(2)f ′(x )=3(x 2-a )(a ≠0),当a <0时,f ′(x )>0恒成立,即函数在(-∞,+∞)上单调递增,此时函数没有极值点.当a >0时,令f ′(x )=0,得x 1=a ,x 2=-a ,当x 变化时,f ′(x )与f (x )的变化状态如下表:a ),此时x =-a 是f (x )的极大值点,x =a 是f (x )的极小值点. 4.已知函数f (x )=e x -ax 2-bx -1,其中a ,b ∈R ,e =2.718 28…为自然对数的底数.设g (x )是函数f (x )的导函数,求函数g (x )在区间[0,1]上的最小值.解:因为f (x )=e x -ax 2-bx -1, 所以g (x )=f ′(x )=e x -2ax -b , 又g ′(x )=e x -2a ,x ∈[0,1],1≤e x ≤e , (1)若a ≤12,则2a ≤1,g ′(x )=e x -2a ≥0,所以函数g (x )在区间[0,1]上单调递增,g (x )的最小值为g (0)=1-b . (2)若12<a <e2,则1<2a <e ,于是当0<x <ln(2a )时,g ′(x )=e x -2a <0, 当ln(2a )<x <1时,g ′(x )=e x -2a >0,所以函数g (x )在区间[0,ln(2a )]上单调递减,在区间[ln(2a ),1]上单调递增,g (x )的最小值为g (ln(2a ))=2a -2a ln(2a )-b .(3)若a ≥e2,则2a ≥e ,g ′(x )=e x -2a ≤0,所以函数g (x )在区间[0,1]上单调递减,g (x )的最小值为g (1)=e -2a -b . 综上所述,当a ≤12时,g (x ) 在区间[0,1]上的最小值为g (0)=1-b ;当12<a <e2时,g (x )在区间[0,1]上的最小值为g (ln(2a ))=2a -2a ln(2a )-b ; 当a ≥e2时,g (x )在区间[0,1]上的最小值为g (1)=e -2a -b .[例3] (1)求f (x )的最小值h (t );(2)若h (t )<-2t +m ,对t ∈(0,2)恒成立,求实数m 的取值范围. [思路点拨] (1)可通过配方求函数f (x )的最小值;(2)h (t )<-2t +m ,即m >h (t )+2t 恒成立,从而可转化为求h (t )+2t 的最大值问题. [精解详析] (1)∵f (x )=t (x +t )2-t 3+t -1(x ∈R ,t >0),∴当x =-t 时,f (x )取得最小值f (-t )=-t 3+t -1,即h (t )=-t 3+t -1. (2)令g (t )=h (t )+2t =-t 3+3t -1. 则g ′(t )=-3t 2+3=-3(t -1)(t +1). 令g ′(t )=0,得t 1=1,t 2=-1(舍去). 列表:由表可知,g (t )在(0,2)内有最大值1.∵h (t )<-2t +m 在(0,2)内恒成立等价于m >g (t )在(0,2)内恒成立. ∴m >1.即实数m 的取值范围是(1,+∞).[一点通] 有关恒成立问题,一般是转化为求函数的最值问题.求解时要确定这个函数,看哪一个变量的范围已知,即函数是以已知范围的变量为自变量的函数.一般地,λ≥f (x )恒成立⇔λ≥[f (x )]max ;λ≤f (x )恒成立⇔λ≤[f (x )]min .5.设函数f (x )=x 3-12x 2-2x +5,若对于任意x ∈[-1,2]都有f (x )<m 成立,求实数m 的取值范围.解:f ′(x )=3x 2-x -2,令f ′(x )=0,得x =-23或x =1.∵当x <-23或x >1时,f ′(x )>0,当-23<x <1时,f ′(x )<0,∴y =f (x )在⎝⎛⎭⎫-∞,-23和(1,+∞)上为增函数,在⎝⎛⎭⎫-23,1上为减函数, ∴f (x )在x =-23处取得极大值,在x =1处取得极小值.f ⎝⎛⎭⎫-23=15727,f (1)=72,f (2)=7,f (-1)=112. ∴f (x )在[-1,2]上的最大值为7.若对于任意x ∈[-1,2]都有f (x )<m 成立,则m 的取值范围为(7,+∞). 6.已知f (x )=x ln x ,g (x )=-x 2+ax -3. (1)求函数f (x )的最小值;(2)对一切x ∈(0,+∞),2f (x )≥g (x )恒成立,求实数a 的取值范围. 解:(1)由已知知函数f (x )的定义域为(0,+∞),f ′(x )=ln x +1, 当x ∈⎝⎛⎭⎫0,1e 时,f ′(x )<0,f (x )单调递减, 当x ∈⎝⎛⎭⎫1e ,+∞时,f ′(x )>0,f (x )单调递增.f (x )的最小值为f ⎝⎛⎭⎫1e =-1e . (2)若2x ln x ≥-x 2+ax -3,则a ≤2ln x +x +3x ,设h (x )=2ln x +x +3x (x >0),则h ′(x )=(x +3)(x -1)x 2,①x ∈(0,1),h ′(x )<0,h (x )单调递减; ②x ∈(1,+∞),h ′(x )>0,h (x )单调递增; 所以h (x )的最小值为h (1)=4,所以当a ∈(-∞,4]时,对一切x ∈(0,+∞),2f (x )≥g (x )恒成立.1.极值只能在区间内取得,最值则可以在端点取得,有极值未必有最值,有最值的也未必有极值;极值有可能成为最值,最值只要不在定义区间端点取得,必定是极值.2.在闭区间[a ,b ]上连续的函数必有最大值和最小值;但在开区间(a ,b )上连续的函数不一定有最大值和最小值,如f (x )=1x在(0,+∞)上连续,但没有最值.[对应课时跟踪训练(二十一)]1.函数f (x )=13x 3+12x 2-2x +3,x ∈[-3,4]的最大值为________,最小值为________.解析:f ′(x )=x 2+x -2=(x +2)(x -1), 令f ′(x )=0,得x =1或x =-2.∵f (-3)=92,f (-2)=193,f (1)=116,f (4)=733,∴f (x )max =733,f (x )min =116. 答案:733 1162.当x ∈[-1,1]时,函数f (x )=x 2e x 的值域是________.解析:f ′(x )=2x e x -x 2e x e 2x =x (2-x )e x,故当-1<x <0时,f ′(x )<0,当0<x <1时,f ′(x )>0,故当x =0时,函数取极小值,也是最小值,f (0)=0,又f (-1)=e ,f (1)=1e .故函数的值域为[0,e].答案:[0,e]3.函数f (x )=e x sin x 在区间⎣⎡⎦⎤0,π2上的值域为________. 解析:f ′(x )=e x (sin x +cos x ). ∵x ∈⎣⎡⎦⎤0,π2,∴f ′(x )>0, ∴f (x )在⎣⎡⎦⎤0,π2上是单调增函数, ∴f (x )min =f (0)=0,f (x )max =f ⎝⎛⎭⎫π2=e π2. 答案:[0,e π2]4.函数f (x )=x 3-3ax -a 在(0,1)内有最小值,则a 的取值范围为________.解析:因为f ′(x )=3x 2-3a ,令f ′(x )=0,可得a =x 2,又因为函数f (x ) 在(0,1)内有最小值,x ∈(0,1),所以a ∈(0,1).答案:(0,1)5.设函数f (x )=ax 3+3bx (a ,b 为实数,a <0,b >0),当x ∈[0,1]时,有f (x )∈[0,1],则b 的最大值是________.解析:因为f ′(x )=3ax 2+3b ,所以令f ′(x )=3ax 2+3b =0,可得x =± -ba,当 -b a≥1时,f (x )的最大值为f (1)=1,所以b ∈⎝⎛⎦⎤0,12,当0< -ba<1,f (x )的最大值为f ⎝⎛⎭⎫-b a =1,f (1)≥0,所以b ∈⎝⎛⎦⎤12,32,所以b 的最大值是32. 答案:326.已知函数f (x )=-x 3+3x 2+9x +a ,若f (x )在区间[-2,2]上的最大值为20,求它在该区间上的最小值.解:f ′(x )=-3x 2+6x +9.令f ′(x )=0,即-3x 2+6x +9=0,解得x 1=-1,x 2=3(舍去).当x 变化时,f ′(x ),f (x )的变化情况如下表:由此得f (2),f (-1)分别是f (x )在区间[-2,2]上的最大值和最小值, ∴f (2)=22+a =20,∴a =-2,∴f (-1)=-5+a =-7, 从而得函数f (x )在[-2,2]上的最小值为-7.7.已知函数f (x )=ax 4ln x +bx 4-c (x >0)在x =1处取得极值-3-c ,其中a ,b ,c 为常数.若对任意x >0,不等式f (x )≥-2c 2恒成立,求c 的取值范围.解:由题意知f (1)=b -c =-3-c ,因此b =-3.对f (x )求导,得f ′(x )=4ax 3ln x +ax 4·1x +4bx 3=x 3(4a ln x +a +4b ).由题意知f ′(1)=0,得a +4b =0,解得a =12, 从而f ′(x )=48x 3ln x (x >0). 令f ′(x )=0,解得x =1.当0<x <1时,f ′(x )<0,此时f (x )为减函数; 当x >1时,f ′(x )>0,此时f (x )为增函数. 所以f (x )在x =1处取得极小值f (1)=-3-c , 并且此极小值也是最小值. 所以要使f (x )≥-2c 2(x >0)恒成立, 只需-3-c ≥-2c 2即可.整理得2c 2-c -3≥0,解得c ≥32或c ≤-1.所以c 的取值范围为(-∞,-1]∪⎣⎡⎭⎫32,+∞. 8.已知函数f (x )=(ln x -k -1)x (k ∈R ). (1)当x >1时,求f (x )的单调区间和极值;(2)若对于任意x ∈[e ,e 2],都有f (x )<4ln x 成立,求k 的取值范围. 解:(1)f ′(x )=1x ·x +ln x -k -1=ln x -k ,当k ≤0时,因为x >1, 所以f ′(x )=ln x -k >0,函数f (x )的单调增区间是(1,+∞),无单调减区间,无极值; 当k >0时,令ln x -k =0,解得x =e k ,当1<x <e k 时,f ′(x )<0;当x >e k 时,f ′(x )>0.所以函数f (x )的单调减区间是(1,e k ),单调增区间是(e k ,+∞),在区间(1,+∞)上的极小值为f (e k )=(k -k -1)e k =-e k ,无极大值.(2)由题意,f (x )-4ln x <0,即问题转化为(x -4)ln x -(k +1)x <0对于x ∈[e ,e 2]恒成立, 即k +1>(x -4)ln xx 对于x ∈[e ,e 2]恒成立.令g (x )=(x -4)ln x x ,则g ′(x )=4ln x +x -4x 2.令t (x )=4ln x +x -4,x ∈[e ,e 2], 则t ′(x )=4x+1>0,所以t (x )在区间[e ,e 2]上单调递增,故t (x )min =t (e)=4+e -4=e >0,故g ′(x )>0, 所以g (x )在区间[e ,e 2]上单调递增, g (x )max =g (e 2)=2-8e2.要使k +1>(x -4)ln x x 对于x ∈[e ,e 2]恒成立,只要k +1>g (x )max ,所以k +1>2-8e 2,即实数k 的取值范围为⎝⎛⎭⎫1-8e 2,+∞.。
苏教版高中数学高二选修1-1课件 最大值与最小值

23,f
43π=23π-
3 2.
所以当x=0时,f(x)有最小值 f(0)=0; 当x=2π时,f(x)有最大值 f(2π)=π.
解答
反思与感悟 求解函数在固定区间上的最值,需注意以下几点 (1)对函数进行准确求导,并检验f′(x)=0的根是否在给定区间内; (2)研究函数的单调性,正确确定极值和端点函数值; (3)比较极值与端点函数值大小,确定最值.
12345
解析 答案
4.已知函数 y=-x2-2x+3 在区间[a,2]上的最大值为145,则 a=-__12__. 解析 当a≤-1时,最大值为4,不符合题意. 当-1<a<2时,f(x)在[a,2]上是减函数, 所以f(x)max=f(a), 即-a2-2a+3=145,解得 a=-12或 a=-32(舍去).
12345
解析 答案
3.函数f(x)=x3-x2-x+t在区间[0,2]上的最小值为3,则函数在[0,2]上的 最大值为__6_. 解析 f′(x)=3x2-2x-1,令 f′(x)=0,解得 x=-13或 x=1. 因为在[0,1)上,f′(x)<0; 在(1,2]上,f′(x)>0,所以当x=1时,函数f(x)取极小值,也是最小值, 则 f(1)=1-1-1+t=3,所以t=4, 又函数 f(x)在两端点处的函数值为f(0)=4,f(2)=8-4-2+4=6, 所以函数在[0,2]上的最大值为6.
[思考辨析 判断正误]
1.定义在闭区间[a,b]上的函数 f(x)一定有最大值和最小值.( × ) 2.函数 f(x)在[a,b]上的最大值是 f(b),最小值是 f(a).( × ) 3.定义在开区间(a,b)上的函数 f(x)没有最值.( × ) 4.函数的所有极大值中最大的一个就是最大值.( × )
苏教版数学高二- 选修1-1学案 最大值与最小值

3.3.3 最大值与最小值课时目标1.理解函数最值的概念.2.了解函数最值与极值的区别和联系.3.会用导数求在给定区间上不超过三次的多项式函数的最大值、最小值.1.最大值:如果在函数定义域I 内存在x 0,使得对任意的x∈I ,总有______________,则称f(x 0)为函数在______________的最大值.2.一般地,如果在区间上的函数的图象是一条连续不断的曲线,那么f(x)必有最大值和最小值.此性质包括两个条件:(1)给定函数的区间是闭区间;(2)函数图象在区间上的每一点必须连续不间断.函数的最值是比较整个定义域的函数值得出的,函数的极值是比较极值点附近的函数值得到的.3.一般地,求f(x)在上的最大值与最小值的步骤如下: (1)求f(x)在(a ,b)上的________;(2)将(1)中求得的极值与f(a),f(b)比较,得到f(x)在区间上的最大值与最小值.一、填空题1.给出下列四个命题:∈若函数f(x)在上有最大值,则这个最大值一定是上的极大值; ∈若函数f(x)在上有最小值,则这个最小值一定是上的极小值; ∈若函数f(x)在上有最值,则最值一定在x =a 或x =b 处取得; ∈若函数f(x)在(a ,b)内连续,则f(x)在(a ,b)内必有最大值与最小值. 其中真命题共有________个.2.函数f(x)=x(1-x 2)在上的最大值为______.3.已知函数f(x)=ax 3+c ,且f′(1)=6,函数在上的最大值为20,则c =________. 4.若函数f(x)、g(x)在区间上可导,且f′(x)>g′(x),f(a)=g(a),则在区间上有f(x)与g(x)的大小关系为____________.5.已知函数y =-x 2-2x +3在上的最大值为154,则a =________.6.函数f(x)=ln x -x 在(0,e]上的最大值为________.7.函数f(x)=12e x (sin x +cos x)在区间⎣⎡⎦⎤0,π2上的值域为________.8.若函数f(x)=x3-3x-a在区间上的最大值、最小值分别为M、N,则M-N的值为________.二、解答题9.求下列各函数的最值.(1)f(x)=12x+sin x,x∈;(2)f(x)=x3-3x2+6x-2,x∈.10.已知f(x)=x3-x2-x+3,x∈,f(x)-m<0恒成立,求实数m的取值范围.能力提升11.设函数f(x)=12x 2e x .(1)求f(x)的单调区间;(2)若当x∈时,不等式f(x)>m 恒成立,求实数m 的取值范围.12.若f(x)=ax 3-6ax 2+b ,x∈的最大值为3,最小值是-29,求a 、b 的值.1.求闭区间上函数的最值也可直接求出端点函数值和导数为零时x 对应的函数值,通过比较大小确定函数的最值.2.在求解与最值有关的函数综合问题时,要发挥导数的解题功能,同时也要注意对字母的分类讨论;而有关恒成立问题,一般是转化为求函数的最值问题.3.可以利用导数的实际意义,建立函数模型,解决实际生活中的最大值最小值问题.3.3.3 最大值与最小值知识梳理1.f(x)≤f(x 0) 定义域上 3.(1)极值作业设计1.0解析 因为函数的最值可以在区间的两端取得,也可以在内部取得,当最值在端点处取得时,其最值就一定不是极值,故命题∈与∈不真.由于最值可以在区间内部取得,故命题∈也不真.对于命题∈,我们只要考虑在(a ,b)内的单调函数,它在(a ,b)内必定无最值(也无极值),因此命题∈也不真.综上所述,四个命题均不真.2.239解析 ∈f(x)=x -x 3,∈f′(x)=1-3x 2, 令f′(x)=0,得x =±33,∈f(0)=0,f(1)=0, f ⎝⎛⎭⎫33=239,f ⎝⎛⎭⎫-33=-239.∈f(x)max =239.3.4解析 ∈f′(x)=3ax 2,∈f′(1)=3a =6,∈a =2.当x∈时,f′(x)=6x 2>0,即f(x)在上是增函数,∈f(x)max =f(2)=2×23+c =20,∈c =4. 4.f(x)≥g(x)解析 ∈f′(x)>g′(x),∈f(x)-g(x)单调递增.∈x≥a ,∈f(x)-g(x)≥f(a)-g(a), 即f(x)-g(x)≥0. 5.-12解析 y′=-2x -2,令y′=0,得x =-1.当a≤-1时,最大值为f(-1)=4,不合题意.当-1<a<2时,f(x)在上单调递减,最大值为f(a)=-a 2-2a +3=154,解得a =-12或a =-32(舍去).6.-1解析 f′(x)=1x -1=1-x x ,令f′(x)>0得0<x<1,令f′(x)<0得x<0或x>1,∈f(x)在(0,1]上是增函数,在(1,e]上是减函数.∈当x =1时,f(x)有最大值f(1)=-1.7. 211,22e π⎡⎤⎢⎥⎣⎦解析 ∈x∈⎣⎡⎦⎤0,π2,∈f′(x)=e x cos x≥0, ∈f(0)≤f(x)≤f ⎝⎛⎭⎫π2.即12≤f(x)≤122e π. 8.20解析 f′(x)=3x 2-3,令f′(x)=0, 得x =1,(x =-1舍去).∈f(0)=-a ,f(1)=-2-a ,f(3)=18-a. ∈M =18-a ,N =-2-a.∈M -N =20. 9.解 (1)f′(x)=12+cos x.令f′(x)=0,又∈0≤x≤2π, ∈x =2π3或x =4π3.∈f ⎝⎛⎭⎫2π3=π3+32,f ⎝⎛⎭⎫4π3=2π3-32, 又∈f(0)=0,f(2π)=π.∈当x =0时,f(x)有最小值f(0)=0, 当x =2π时,f(x)有最大值f(2π)=π. (2)f′(x)=3x 2-6x +6=3(x 2-2x +2) =3(x -1)2+3, ∈f′(x)在内恒大于0,∈f(x)在上为增函数.故x =-1时,f(x)最小值=-12; x =1时,f(x)最大值=2.即f(x)在上的最小值为-12,最大值为2. 10.解 由f(x)-m<0,即m>f(x)恒成立, 知m>f(x)max ,f′(x)=3x 2-2x -1,令f′(x)=0, 解得x =-13或x =1.因为f(-13)=8627,f(1)=2,f(-1)=2,f(2)=5. 所以f(x)的最大值为5, 故m 的取值范围为(5,+∞). 11.解(1)f′(x)=xe x +12x 2e x =e x2x(x +2). 由e x2x(x +2)>0,解得x>0或x<-2, ∈(-∞,-2),(0,+∞)为f(x)的增区间, 由e x2x(x +2)<0,得-2<x<0, ∈(-2,0)为f(x)的减区间.∈f(x)的单调增区间为(-∞,-2),(0,+∞); 单调减区间为(-2,0).(2)令f′(x)=0,得x =0或x =-2, ∈f(-2)=2e 2,f(2)=2e 2,f(0)=0,∈f(x)∈,又∈f(x)>m 恒成立,∈m<0. 故m 的取值范围为(-∞,0). 12.解 ∈f(x)=ax 3-6ax 2+b , ∈f′(x)=3ax 2-12ax. 令f′(x)=0,解得x =0或4. ∈4D∈/,故舍去,∈f(x)取最大值,最小值的点在x =-1、0、2上取得,f(-1)=-7a +b ,f(0)=b , f(2)=-16a +b.当a>0时,最大值为b =3,最小值为-16a +b =-29,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =2,b =3,当a<0时,最大值为-16a +b =3,b =-29,解得⎩⎪⎨⎪⎧a =-2b =-29,综上所述:⎩⎪⎨⎪⎧ a =2b =3或⎩⎪⎨⎪⎧a =-2b =-29.§3.4 导数在实际生活中的应用课时目标 通过用料最省、利润最大、效率最高等优化问题,使学生体会导数在解决实际问题中的作用,会利用导数解决简单的实际生活中的最值问题.1.解决实际应用问题时,要把问题中所涉及的几个变量转化成函数关系,这需通过分析、联想、抽象和转化完成.函数的最值要由极值和端点的函数值确定,当定义域是开区间,而且其上有惟一的极值,则它就是函数的最值.2.解决优化问题的基本思路是:上述解决优化问题的过程是一个典型的数学建模的过程.一、填空题1.随着人们生活水平的提高,汽车的拥有量越来越多,据有关统计数据显示,从上午6 点到9点,车辆通过某一路段的用时y(分钟)与车辆进入该路段的时刻t 之间的关系可近似表示为y =-18t 3-34t 2+36t -6294.则在这段时间内,通过该路段用时最多的时刻是________.2.若底面为等边三角形的直棱柱的体积为V ,则其表面积最小时,底面边长为________.3.要做一个圆锥形的漏斗,其母线长为20 cm ,要使其体积最大,则高为________ cm. 4.某厂生产某种产品x 件的总成本:C(x)=1 200+275x 3,又产品单价的平方与产品件数x 成反比,生产100件这样的产品的单价为50元,总利润最大时,产量应定为________件.5.如图所示,一窗户的上部是半圆,下部是矩形,如果窗户面积一定,窗户周长最小时,x 与h 的比为________.6.某公司生产某种产品,固定成本为20 000元,每生产一件产品成本增加100元,已知总收益R 与年产量x 的关系式为R =⎩⎪⎨⎪⎧400x -12x 2 0≤x≤400,80 000 x>400.则总利润最大时,每年生产的产品件数是________.7.某公司租地建仓库,每月土地占用费y 1与仓库到车站的距离成反比,而每月库存货物的运费y 2与到车站的距离成正比,如果在距离车站10千米处建仓库,这两项费用y 1和y 2分别为2万元和8万元.那么,要使这两项费用之和最小,仓库应建在离车站________千米处.8.做一个无盖的圆柱形水桶,若需使其体积是27π,且用料最省,则圆柱的底面半径为________.二、解答题9.某地建一座桥,两端的桥墩已建好,这两墩相距m 米,余下工程只需建两端桥墩之间的桥面和桥墩.经测算,一个桥墩的工程费用为256万元,距离为x 米的相邻两墩之间的桥面工程费用为(2+x)x 万元.假设桥墩等距离分布,所有桥墩都视为点,且不考虑其它因素.记余下工程的费用为y 万元.(1)试写出y 关于x 的函数关系式;(2)当m =640米时,需新建多少个桥墩才能使y 最小?10.某商品每件成本9元,售价30元,每星期卖出432件.如果降低价格,销售量可以增加,且每星期多卖出的商品件数与商品单价的降低值x(单位:元,0≤x≤30)的平方成正比,已知商品单价降低2元时,一星期多卖出24件.(1)将一个星期的商品销售利润表示成x 的函数; (2)如何定价才能使一个星期的商品销售利润最大?能力提升11.某单位用2 160万元购得一块空地,计划在该块地上建造一栋至少10层、每层2 000平方米的楼房.经测算,如果将楼房建为x(x≥10)层,则每平方米的平均建筑费用为560+48x(单位:元).为了使楼房每平方米的平均综合费用最少,该楼房应建为多少层?(注:平均综合费用=平均建筑费用+平均购地费用,平均购地费用=购地总费用建筑总面积)12.已知某商品生产成本C 与产量q 的函数关系式为C =100+4q ,价格p 与产量q 的函数关系式为p =25-18q ,求产量q 为何值时,利润L 最大.利用导数解决生活中的优化问题的一般步骤.(1)分析实际问题中各变量之间的关系,建立实际问题的数学模型,写出实际问题中变量之间的函数关系y =f(x);(2)求函数的导数f′(x),解方程f′(x)=0;(3)比较函数在区间端点和f′(x)=0的点的函数值的大小,最大(小)者为最大(小)值;(4)写出答案.§3.4 导数在实际生活中的应用作业设计1.8解析 由题意知,所求的量为当y 为最大值时的自变量t 的取值,y′=-38t 2-32t +36,令y′=0, 得3t 2+12t -36×8=0,∈t 1=8,t 2=-12(舍).当t∈(6,8)时.y′>0,t∈(8,9)时,y′<0,所以t =8时,y 有最大值. 2.34V解析 设底面边长为a ,直三棱柱高为h.体积V =34a 2h ,所以h =4V 3a 2, 表面积S =2·34a 2+3a·4V 3a 2=32a 2+43V a , S′=3a -43V a2,由S′=0,得a =34V. 当a =34V 时,表面积最小.3.2033 解析 设高为x cm ,则底面半径为202-x 2 cm ,体积V =π3x·(202-x 2) (0<x<20), V′=π3(400-3x 2),由V′=0, 得x =2033或x =-2033(舍去). 当x∈⎝⎛⎭⎫0,2033时,V′>0,当x∈⎝⎛⎭⎫2033,20时,V′<0,所以当x =2033时,V 取最大值.4.25 解析 设产品单价为a 元,又产品单价的平方与产品件数x 成反比,即a 2x =k ,由题知k =250 000,则a 2x =250 000,所以a =500x .总利润y =500x -275x 3-1 200 (x>0),y′=250x-225x 2,由y′=0,得x =25,x∈(0,25)时,y′>0,x∈(25,+∞)时,y′<0,所以x =25时,y 取最大值.5.1∈1解析 设窗户面积为S ,周长为L ,则S =π2x 2+2hx ,h =S 2x -π4x ,所以窗户周长L =πx +2x +2h =π2x +2x +S x ,L′=π2+2-S x2. 由L′=0,得x =2S π+4,x∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0, 2S π+4时,L′<0, x∈⎝ ⎛⎭⎪⎫2S π+4,+∞时,L′>0, 所以当x =2S π+4时,L 取最小值, 此时h x =2S -πx 24x 2=2S 4x 2-π4=π+44-π4=1. 6.300解析 设总成本为C ,则C =20 000+100x ,所以总利润P =R -C =⎩⎪⎨⎪⎧ 300x -x 22-20 000 0≤x≤400,60 000-100x x>400.P′=⎩⎪⎨⎪⎧ 300-x 0≤x≤400,-100 x>400.令P′=0,得x =300,易知当x =300时,总利润最大.7.5解析 依题意可设每月土地占用费y 1=k 1x,每月库存货物的运费y 2=k 2x ,其中x 是仓库到车站的距离.于是由2=k 110,得k 1=20;由8=10k 2,得k 2=45. 因此两项费用之和为y =20x +4x 5,y′=-20x 2+45, 令y′=-20x 2+45=0得x =5(x =-5舍去),经验证,此点即为最小值点.故当仓库建在离车站5千米处时,两项费用之和最小.8.3解析 设半径为r ,则高h =27ππr 2=27r 2. ∈水桶的全面积S (r)=πr 2+2πr·27r 2=πr 2+54πr. S′(r)=2πr -54πr 2,令S′(r)=0,得r =3. ∈当r =3时,S (r)最小.9.解 (1)设需新建n 个桥墩,则(n +1)x =m ,即n =m x-1 (0<x<m), 所以y =f(x)=256n +(n +1)(2+x)x=256⎝⎛⎭⎫m x -1+m x (2+x)x=256m x+m x +2m -256 (0<x<m). (2)由 (1)知,f′(x)=-256m x 2+12m 12x - =m 2x 2(32x -512).令f′(x)=0,得32x =512,所以x =64.当0<x<64时,f′(x)<0,f(x)在区间(0,64)内为减函数;当64<x<640时,f′(x)>0,f(x)在区间(64,640)内为增函数,所以f(x)在x =64处取得最小值,此时n =m x -1=64064-1=9. 故需新建9个桥墩才能使y 最小.10.解 (1)设商品降低x 元时,多卖出的商品件数为kx 2,若记商品在一个星期的销售利润为f(x),则依题意有f(x)=(30-x -9)·(432+kx 2)=(21-x)·(432+kx 2),又由已知条件24=k·22,于是有k =6,所以f(x)=-6x 3+126x 2-432x +9 072,x∈.(2)根据(1),有f′(x)=-18x 2+252x -432=-18(x -2)(x -12).当x 变化时,f(x)与f′(x)的变化情况如下表:故x =12时,f(x)达到极大值.因为f(0)=9 072,f(12)=11 664,所以定价为30-12=18(元)能使一个星期的商品销售利润最大.11.解 设楼房每平方米的平均综合费用为f(x)元,则f(x)=(560+48x)+2 160×10 0002 000x=560+48x +10 800x(x≥10,x∈N *), f′(x)=48-10 800x2,令f′(x)=0得x =15. 当x>15时,f′(x)>0;当0<x<15时,f′(x)<0.因此,当x =15时,f(x)取最小值f(15)=2 000.所以为了使楼房每平方米的平均综合费用最少,该楼房应建为15层.12.解 收入R =q·p =q ⎝⎛⎭⎫25-18q =25q -18q 2. 利润L =R -C =⎝⎛⎭⎫25q -18q 2-(100+4q) =-18q 2+21q -100 (0<q<200), L′=-14q +21, 令L′=0,即-14q +21=0,解得q =84. 因为当0<q<84时,L′>0;当84<q<200时,L′<0,所以当q =84时,L 取得最大值.所以产量q 为84时,利润L 最大.。
2019-2020年江苏高中数学课时选修试题1:最大值与最小值(苏教版)

[课下梯度提能] 一、基本能力达标1.设函数f(x)=2x+1x-1(x<0),则f(x)()A.有最大值B.有最小值C.是增函数D.是减函数解析:选A f′(x)=2-1x2=2x2-1x2,令f′(x)=0,得x=-2 2.当x<-22时,f′(x)>0,当-22<x<0时,f′(x)<0,∴x=-22是函数f(x)的极大值点,也是最大值点.2.函数y=2x3-3x2-12x+5在[-2,1]上的最大值、最小值分别是() A.12,-8 B.1,-8C.12,-15 D.5,-16解析:选A∵y′=6x2-6x-12,由y′=0⇒x=-1或x=2(舍去).当x=-2时,y=1;x=-1时,y=12;x=1时,y=-8.∴y max=12,y min=-8.故选A.3.函数y=x·e-x,x∈[0,4]的最小值为()A.0 B.1 eC.4e4 D.2e2解析:选A由题意得,y′=(1-x)e-x,当x∈(1,4]时,y′<0,当x∈[0,1)时,y′>0,所以x=1是函数y=x·e-x(x∈[0,4])的极大值点,且当x=1时,y=1 e,当x=0时,y=0,当x=4时,y=4e4,因为0<4e 4<1e , 所以y min =0.故选A.4.函数f (x )=x 3-3x 在(a,2)上有最小值,则实数a 的取值范围是( ) A .(-∞,1) B .(-1,1) C .[-2,1)D .[-1,1)解析:选C 由函数f (x )=x 3-3x 得f ′(x )=3x 2-3=3(x +1)(x -1). 当x ∈(-∞,-1)∪(1,+∞)时,f ′(x )>0,所以f (x )在区间(-∞,-1),(1,+∞)上单调递增;当x ∈(-1,1)时,f ′(x )<0,所以f (x )在区间(-1,1)上单调递减.又由f (1)=-2,令f (x )=-2,即x 3-3x =-2,解得x =-2或x =1.要使得函数f (x )=x 3-3x 在(a,2)上有最小值,结合函数f (x )的图象可得实数a 的取值范围是[-2,1),故选C.5.函数y =x +2cos x 在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0, π2上取最大值时,x 的值为( )A .0 B.π6 C.π3D.π2解析:选B y ′=1-2sin x ,令y ′=0,得sin x =12, ∵x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2,∴x =π6. 由y ′>0得sin x <12,∴0≤x <π6;由y ′<0得sin x >12,∴π6<x ≤π2,∴原函数在⎣⎢⎡⎭⎪⎫0,π6上单调递增,在⎝ ⎛⎦⎥⎤π6,π2上单调递减.当x =0时,y =2,当x =π2时,y =π2,当x =π6时,y =π6+3,∵π6+3>2>π2,∴当x =π6时取最大值,故选B.6.函数f (x )=e xsin x 在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2上的值域为_______. 解析:f ′(x )=e x (sin x +cos x ).因为x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2,所以f ′(x )>0.所以f (x )在⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,π2上为增函数,所以f (x )min =f (0)=0,f (x )max =f ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2=e π2.答案:⎣⎢⎡⎦⎥⎤0,e π27.直线y =a 分别与曲线y =2(x +1),y =x +ln x 交于A ,B 两点,则AB 的最小值为______.解析:设A (x 1,a ),B (x 2,a ),则2(x 1+1)=x 2+ln x 2, ∴x 1=12(x 2+ln x 2)-1, ∴AB =x 2-x 1=12(x 2-ln x 2)+1, 令y =12(x -ln x )+1,则y ′=12⎝ ⎛⎭⎪⎫1-1x , ∴函数在(0,1)上单调递减,在(1,+∞)上单调递增, ∴当x =1时,函数取得最小值32,即AB min =32. 答案:328.若关于x 的不等式x 2+1x ≥m 对任意x ∈⎝ ⎛⎦⎥⎤-∞,-12 恒成立,则m 的取值范围是________.解析:设y =x 2+1x , 则y ′=2x -1x 2=2x 3-1x 2,当x ≤-12时,y ′<0,y =x 2+1x 是减函数, ∴当x =-12时,y 取得最小值为-74. ∵x 2+1x ≥m 恒成立, ∴m ≤-74. 答案:⎝ ⎛⎦⎥⎤-∞,-749.已知k 为实数,f (x )=(x 2-4)(x +k ). (1)求导函数f ′(x );(2)若x =-1是函数f (x )的极值点,求f (x )在区间[-2,2]上的最大值和最小值.解:(1)∵f (x )=x 3+kx 2-4x -4k , ∴f ′(x )=3x 2+2kx -4. (2)由f ′(-1)=0,得k =-12.∴f (x )=x 3-12x 2-4x +2,f ′(x )=3x 2-x -4. 由f ′(x )=0,得x =-1或x =43.又f (-2)=0,f (-1)=92,f ⎝ ⎛⎭⎪⎫43=-5027,f (2)=0,∴f (x )在区间[-2,2]上的最大值为92,最小值为-5027.10.已知函数f (x )=x 3+ax 2+bx +5,曲线y =f (x )在点P (1,f (1))处的切线方程为y =3x +1.(1)求a ,b 的值;(2)求y =f (x )在[-3,1]上的最大值.解:(1)依题意可知点P (1,f (1))为切点,代入切线方程y =3x +1可得,f (1)=3×1+1=4,∴f (1)=1+a +b +5=4,即a +b =-2, 又由f (x )=x 3+ax 2+bx +5得, 又f ′(x )=3x 2+2ax +b ,而由切线y =3x +1的斜率可知f ′(1)=3, ∴3+2a +b =3,即2a +b =0, 由⎩⎨⎧ a +b =-2,2a +b =0.解得⎩⎨⎧a =2,b =-4, ∴a =2,b =-4.(2)由(1)知f (x )=x 3+2x 2-4x +5, f ′(x )=3x 2+4x -4=(3x -2)(x +2),令f ′(x )=0,得x =23或x =-2.当x 变化时,f (x ),f ′(x )的变化情况如下表: x -3 (-3,-2) -2 ⎝ ⎛⎭⎪⎫-2,23 23 ⎝ ⎛⎭⎪⎫23,1 1 f ′(x ) +0 -0 +f (x )8极大值极小值4∴f (x )的极大值为f (-2)=13,极小值为f ⎝ ⎛⎭⎪⎫23=9527,又f (-3)=8,f (1)=4, ∴f (x )在[-3,1]上的最大值为13. 二、综合能力提升1.已知函数f (x )=x 3-3x -1,若对于区间[-3,2]上的任意x 1,x 2都有|f (x 1)-f (x 2)|≤t ,则实数t 的最小值是( )A .20B .18C .3D .0解析:选A 根据题意可得|f (x 1)-f (x 2)|≤|f (x )max -f (x )min |≤t ,因为f ′(x )=3x 2-3,x ∈[-3,2],所以f (x )在[-1,1]上单调递减,在[1,2]和[-3,-1]上单调递增.f (-3)=-19,f (-1)=1,f (1)=-3,f (2)=1,所以|f (x )max -f (x )min |=20,所以t ≥20,故选A.2.已知当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2时,函数f (x )=tx -sin x (t ∈R )的值恒小于零,则t 的取值范围是( )A.⎝ ⎛⎦⎥⎤-∞,2π B.⎝ ⎛⎦⎥⎤-∞,π2 C.⎣⎢⎡⎭⎪⎫2π,+∞ D.⎣⎢⎡⎭⎪⎫π2,+∞ 解析:选A f (x )=tx -sin x <0在x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2内恒成立,即t <sin x x 在⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2内恒成立,令g (x )=sin xx ,则g ′(x )=x cos x -sin x x 2.令φ(x )=x cos x -sin x ,则φ′(x )=-x sin x ,当x ∈⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2时,φ′(x )<0,∴φ(x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2上单调递减, ∴φ(x )<φ(0)=0,∴sin x >x cos x ,∴g ′(x )<0, ∴g (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0,π2内单调递减,∴t ≤sin π2π2=2π.3.已知函数f (x )=-x 3+3x 2+9x +a . (1)求f (x )的单调递减区间;(2)若f (x )在区间[-2,2]上的最大值为20,求它在该区间上的最小值. 解:(1)f ′(x )=-3x 2+6x +9=-3(x 2-2x -3) =-3(x +1)(x -3).令f ′(x )<0,则-3(x +1)(x -3)<0, 解得x <-1或x >3.∴函数f (x )的单调递减区间为(-∞,-1),(3,+∞). (2)结合(1),令f ′(x )=0,得x =-1或x =3. 又∵x ∈[-2,2],∴x =-1. 当-2<x <-1时,f ′(x )<0; 当-1<x <2时,f ′(x )>0.∴x =-1是函数f (x )的极小值点,该极小值也就是函数f (x )在[-2,2]上的最小值,即f (x )min =f (-1)=a -5.又函数f (x )的区间端点值为 f (2)=-8+12+18+a =a +22, f (-2)=8+12-18+a =a +2.∵a +22>a +2,∴f (x )max =a +22=20,∴a =-2. 此时f (x )min =a -5=-2-5=-7.4.已知f (x )=ax -ln x ,a ∈R .(1)当a =1时,求曲线f (x )在点(2,f (2))处的切线方程;(2)是否存在实数a ,使f (x )在区间(0,e]上的最小值是3,若存在,求出a 的值;若不存在,说明理由.解:(1)当a =1时,f (x )=x -ln x , f ′(x )=1-1x =x -1x ,∴所求切线的斜率为f ′(2)=12,切点为(2,2-ln 2),∴所求切线的方程为y -(2-ln 2)=12(x -2),即x -2y +2-2ln 2=0. (2)假设存在实数a ,使f (x )=ax -ln x ,x ∈(0,e]有最小值3, f ′(x )=a -1x =ax -1x .①当a ≤0时,f (x )在(0,e]上单调递减,故f (x )min =f (e)=a e -1=3,解得a =4e (舍去),所以此时不存在符合题意的实数a ;②当0<1a <e 时,f (x )在⎝ ⎛⎭⎪⎫0,1a 上单调递减,在⎝ ⎛⎭⎪⎫1a ,e 上单调递增,故f (x )min=f ⎝ ⎛⎭⎪⎫1a =1+ln a =3,解得a =e 2,满足条件; ③当1a ≥e 时,f (x )在(0,e]上单调递减,故f (x )min =f (e)=a e -1=3,解得a=4e (舍去),所以此时不存在符合题意的实数a .综上,存在实数a =e 2,使得当x ∈(0,e]时,f (x )有最小值3.。
2019-2020学年高中数学苏教版选修1-1作业:第3章3.3.3 最大值与最小值 Word版含解析

[基础达标]1.函数f (x )=x 3-3x +1在[-3,0]上的最大值,最小值分别为________.解析:f ′(x )=3x 2-3,令f ′(x )=0,解得x =-1或x =1,f (-3)=-17,f (-1)=3,f (1)=-1,f (0)=1.比较可得f (x )max =f (-1)=3,f (x )min =f (-3)=-17.答案:3,-172.函数f (x )=x ln x 在(0,+∞)上的最小值为________.解析:f ′(x )=(x ln x )′=x ′·ln x +x ·(ln x )′=ln x +1.由f ′(x )>0,得x >1e;由f ′(x )<0,得x <1e .∴f (x )=x ln x 在x =1e 处取得极小值f (1e )=-1e ,∴-1e就是f (x )在(0,+∞)上的最小值.答案:-1e3.函数y =x +2cos x 在区间[0,π2]上的最大值是________.解析:令y ′=1-2sin x =0,得x =π6,比较0,π6,π2处的函数值,得y max =π6+ 3.答案:π6+ 34.若函数f (x )=ax 2+4x -3在[0,2]上有最大值f (2),则a 的取值范围是________.解析:f ′(x )=2ax +4,由f (x )在[0,2]上有最大值f (2),则要求f (x )在[0,2]上单调递增,则2ax +4≥0在[0,2]上恒成立.当a ≥0时,2ax +4≥0恒成立;当a <0时,要求4a +4≥0恒成立,即a ≥-1.∴a 的取值范围是a ≥-1.答案:a ≥-15.已知函数f (x )=12x 4-2x 3+3m ,x ∈R ,若f (x )+9≥0恒成立,则实数m 的取值范围是________.解析:因为函数f (x )=12x 4-2x 3+3m ,所以f ′(x )=2x 3-6x 2, 令f ′(x )=0,得x =0或x =3, 经检验知x =3是函数的一个最小值点,所以函数的最小值为f (3)=3m -272,因为不等式f (x )+9≥0恒成立,即f (x )≥-9恒成立,所以3m -272≥-9,解得m ≥32.答案:m ≥326.函数f (x )=ax 4-4ax 2+b (a >0,1≤x ≤2)的最大值为3,最小值为-5,则a =________,b =________.解析:令f ′(x )=4ax 3-8ax =4ax (x 2-2)=0, 得x 1=0,x 2=2,x 3=- 2. 又∵1≤x ≤2,∴x = 2. 又f (1)=a -4a +b =b -3a ,f (2)=16a -16a +b =b , f (2)=b -4a ,∵a >0,∴⎩⎪⎨⎪⎧b -4a =-5,b =3,∴a =2,b =3.答案:2 37.已知函数f (x )=x 3-3x .(1)求函数f (x )在⎣⎡⎦⎤-3,32上的最大值和最小值; (2)过点P (2,-6)作曲线y =f (x )的切线,求此切线的方程.解:(1)f ′(x )=3(x +1)(x -1),当x ∈[-3,-1)或x ∈⎝⎛⎦⎤1,32时,f ′(x )>0, ∴[-3,-1),⎝⎛⎦⎤1,32为函数f (x )的单调增区间; 当x ∈(-1,1)时,f ′(x )<0,∴[-1,1]为函数f (x )的单调减区间. 又因为f (-3)=-18,f (-1)=2,f (1)=-2,f ⎝⎛⎭⎫32=-98, 所以当x =-3时,f (x )min =-18; 当x =-1时,f (x )max =2.(2)设切点为Q (x 0,x 30-3x 0),则所求切线方程为y -(x 30-3x 0)=3(x 20-1)(x -x 0),由于切线过点P (2,-6),∴-6-(x 30-3x 0)=3(x 20-1)(2-x 0),解得x 0=0或x 0=3;所以切线方程为y =-3x 或y +6=24(x -2),即为3x +y =0或24x -y -54=0.8.已知f (x )=ax 3+bx 2+cx 在区间[0,1]上是增函数,在区间(-∞,0),(1+∞)上是减函数,又f ′(12)=32.(1)求f (x )的解析式;(2)若在区间[0,m ](m >0)上恒有f (x )≤x 成立,求m 的取值范围.解:(1)f ′(x )=3ax 2+2bx +c , 由已知f ′(0)=f ′(1)=0,即⎩⎪⎨⎪⎧c =0,3a +2b +c =0,解得⎩⎪⎨⎪⎧c =0,b =-32a .∴f ′(x )=3ax 2-3ax , ∴f ′(12)=3a 4-3a 2=32,∴a =-2, ∴f (x )=-2x 3+3x 2. (2)令f (x )≤x , 即-2x 3+3x 2-x ≤0, ∴x (2x -1)(x -1)≥0,∴0≤x ≤12或x ≥1.又f (x )≤x 在区间[0,m ]上恒成立,∴0<m ≤12.故m 的取值范围是(0,12].[能力提升]1.函数f (x )=x 2-2ax +a 在区间(-∞,1)上有最小值,则函数g (x )=f (x )x在区间[1,+∞)上一定有________(填最大或最小值).解析:由函数f (x )=x 2-2ax +a 在区间(-∞,1)上有最小值,可得a 的取值范围为a <1.g (x )=f (x )x =x +a x -2a ,则g ′(x )=1-a x 2.易知在x ∈[1,+∞)上g ′(x )>0,∴g (x )为增函数,故g (x )在区间[1,+∞)上一定有最小值.答案:最小值2.设函数f (x )=ax 3-3x +1(x ∈R ),若对于任意x ∈[-1,1],都有f (x )≥0成立,则实数a 的值为________.解析:若x =0,则不论a 取何值,f (x )≥0显然成立; 当x >0,即x ∈(0,1]时,f (x )=ax 3-3x +1≥0可化为a ≥3x 2-1x 3.设g (x )=3x 2-1x 3,则g ′(x )=3(1-2x )x 4.所以,g (x )在区间(0,12]上单调递增,在区间[12,1]上单调递减.因此,g (x )max =g (12)=4,从而a ≥4;当x <0,即x ∈[-1,0)时,f (x )=ax 3-3x +1≥0可化为a ≤3x 2-1x 3,g (x )在区间[-1,0)上单调递增, 因此g (x )min =g (-1)=4,从而a ≤4. 所以a =4. 答案:43.设函数f (x )=-13x 3+2ax 2-3a 2x +b,0<a <1.(1)求函数f (x )的单调区间、极值;(2)若x ∈[0,3a ],试求函数f (x )的最值.解:(1)f ′(x )=-x 2+4ax -3a 2.令f ′(x )=0,解得x =a 或x =3a ,列表:由表可知:当x ∈(-∞,a )时,函数f (x )为减函数;当x ∈(3a ,+∞)时,函数f (x )也为减函数;当x ∈(a,3a )时,函数f (x )为增函数.∴函数f (x )的单调减区间为(-∞,a ),(3a ,+∞),单调增区间为(a,3a ).当x =a 时,f (x )的极小值为-43a 3+b ;当x =3a 时,f (x )的极大值为b .(2)x ∈[0,3a ],列表如下:由表知:当x ∈(0,a )时,函数f (x )为减函数;当x ∈(a,3a )时,函数f (x )为增函数.∴当x =a 时,f (x )的最小值为-43a 3+b ;当x =0或x =3a 时,f (x )的最大值为b .4.已知函数f (x )=ln x +ke x(k 为常数,e =2.718 28…是自然对数的底数),曲线y =f (x )在点(1,f (1))处的切线与x 轴平行.(1)求k 的值;(2)求f (x )的单调区间;(3)设g (x )=(x 2+x )f ′(x ),其中f ′(x )为f (x )的导函数,证明:对任意x >0,g (x )<1+e -2.解:(1)由f (x )=ln x +ke x,得f ′(x )=1-kx -x ln xx e x,x ∈(0,+∞),由于曲线y =f (x )在(1,f (1))处的切线与x 轴平行,所以f ′(1)=0,因此k =1.(2)由(1)得f ′(x )=1x e x (1-x -x ln x ),x ∈(0,+∞),令h (x )=1-x -x ln x ,x ∈(0,+∞),当x ∈(0,1)时,h (x )>0;当x ∈(1,+∞)时,h (x )<0. 又e x >0,所以当x ∈(0,1)时,f ′(x )>0; x ∈(1,+∞)时,f ′(x )<0.因此f (x )的单调递增区间为(0,1),单调递减区间为(1,+∞). (3)证明:因为g (x )=(x 2+x )f ′(x ),所以g (x )=x +1e x (1-x -x ln x ),x ∈(0,+∞).因此对任意x >0,g (x )<1+e -2等价于1-x -x ln x <e xx +1(1+e -2).由(2)知h (x )=1-x -x ln x ,x ∈(0,+∞),所以h ′(x )=-ln x -2=-(ln x -ln e -2),x ∈(0,+∞), 因此当x ∈(0,e -2)时,h ′(x )>0,h (x )单调递增; 当x ∈(e -2,+∞)时,h ′(x )<0,h (x )单调递减. 所以h (x )的最大值为h (e -2)=1+e -2, 故1-x -x ln x ≤1+e -2. 设φ(x )=e x -(x +1). 因为φ′(x )=e x -1=e x -e 0,所以当x ∈(0,+∞)时,φ′(x )>0,φ(x )单调递增, φ(x )>φ(0)=0,故当x∈(0,+∞)时,φ(x)=e x-(x+1)>0,即e xx+1>1.所以1-x-x ln x≤1+e-2<e xx+1(1+e-2).因此对任意x>0,g(x)<1+e-2.。
高中数学苏教版选修1-1学案:第三章 3.3.3 最大值与最小值 Word版含答案

3.3.3最大值与最小值[学习目标]1.理解函数最值的概念,了解其与函数极值的区别与联系.2.会求某闭区间上函数的最值.知识点一函数f(x)在闭区间[a,b]上的最值函数f(x)在闭区间[a,b]上的图象是一条连续不断的曲线,则该函数在[a,b]上一定能够取得最大值与最小值,函数的最值必在端点处或极值点处取得.知识点二求函数y=f(x)在[a,b]上的最值的步骤(1)求函数y=f(x)在(a,b)内的极值.(2)将函数y=f(x)的各极值与端点处的函数值f(a),f(b)比较,其中最大的一个是最大值,最小的一个是最小值.知识点三最值与极值的区别与联系(1)极值是对某一点附近(即局部)而言,最值是对函数的定义区间的整体而言.(2)在函数的定义区间内,极大(小)值可能有多个,但最大(小)值只有一个(或者没有).(3)函数f(x)的极值点为定义域中的内点,而最值点可以是区间的端点.(4)对于可导函数,函数的最大(小)值必在极大(小)值点或区间端点取得.如图是y=f(x)在区间[a,b]上的函数图象.显然f(x1),f(x3),f(x5)为极大值,f(x2),f(x4),f(x6)为极小值.最大值y=M=f(x3)=f(b)分别在x=x3及x=b处取得,最小值y=m=f(x4)在x=x4处取得.题型一求函数在闭区间上的最值例1求下列各函数的最值:(1)f(x)=2x3-6x2+3,x∈[-2,4];(2)f(x)=x3-3x2+6x-2,x∈[-1,1].解(1)f′(x)=6x2-12x=6x(x-2).令f ′(x )=0,得x =0或x =2.当x 变化时,f ′(x ),f (x )的变化情况如下表当x =-2时,f (x )取最小值-37. 即f (x )的最大值为35,最小值为-37. (2)f ′(x )=3x 2-6x +6=3(x 2-2x +2) =3(x -1)2+3,∵f ′(x )在[-1,1]内恒大于0, ∴f ′(x )在[-1,1]上为增函数. 故x =-1时,f (x )最小值=-12; x =1时,f (x )最大值=2.即f (x )的最小值为-12,最大值为2.反思与感悟(1)求函数的最值,显然求极值是关键的一步.但仅仅是求最值,可用下面简化的方法求得.①求出导数为零的点.②比较这些点与端点处函数值的大小,就可求出函数的最大值和最小值. (2)若函数在闭区间[a ,b ]上连续且单调,则最大、最小值在端点处取得. 跟踪训练1求下列函数的最值: (1)f (x )=12x +sin x ,x ∈[0,2π];(2)f (x )=e -x -e x ,x ∈[0,a ],a 为正实数.解(1)f ′(x )=12+cos x ,x ∈[0,2π].令f ′(x )=0,得x =2π3或x =4π3.当x 变化时,f ′(x ),f (x )的变化情况如下表:当x =2π时,f (x )有最大值f (2π)=π. 即f (x )的最小值为0,最大值为π.(2)f ′(x )=⎝⎛⎭⎫1e x ′-(e x )′=-1e x -e x =-1+e 2xe x .当x ∈[0,a ]时,f ′(x )<0恒成立, 即f (x )在[0,a ]上是减函数.故当x =a 时,f (x )有最小值f (a )=e -a -e a ;当x =0时,f (x )有最大值f (0)=e -0-e 0=0.即f (x )的最小值为e -a -e a ,最大值为0.题型二含参数的函数的最值问题 例2已知函数f (x )=-x 3+3x 2+9x +a . (1)求f (x )的单调递减区间;(2)若f (x )在区间[-2,2]上的最大值为20,求它在该区间上的最小值. 解(1)f ′(x )=-3x 2+6x +9=-3(x +1)(x -3). 令f ′(x )<0,得x <-1或x >3,故函数f (x )的单调递减区间为(-∞,-1),(3,+∞). (2)因为f (-2)=8+12-18+a =2+a , f (2)=-8+12+18+a =22+a , 所以f (2)>f (-2), 因为在(-1,3)上f ′(x )>0, 所以f (x )在[-1,2]上单调递增,所以f (-1)是f (x )的极小值,且f (-1)=a -5,所以f (2)和f (-1)分别是f (x )在区间[-2,2]上的最大值和最小值, 于是有22+a =20,解得a =-2. 所以f (-1)=-2-5=-7,即函数f (x )在区间[-2,2]上的最小值为-7.反思与感悟函数的最值与极值及单调性密切相关,因而在求解函数的最值的问题时,一般都要判断函数的单调性与极值点.导数是研究函数与极值的有力工具.跟踪训练2已知函数f (x )=ax 3-6ax 2+b 在[-1,2]上有最大值3,最小值-29,求a ,b 的值. 解由题意,知a ≠0.因为f ′(x )=3ax 2-12ax =3ax (x -4),x ∈[-1,2], 所以令f ′(x )=0,得x =0或x =4(舍去).若a >0,当x 变化时,f ′(x ),f (x )的变化情况如下表:单调递增单调递减由上表,知当x =所以f (0)=b =3,又因为f (2)=-16a +3,f (-1)=-7a +3, 故f (-1)>f (2),所以当x =2时,f (x )取得最小值, 即-16a +3=-29,解得a =2.若a <0,当x 变化时,f ′(x ),f (x )的变化情况如下表:单调递减单调递增所以当x =0时,f 又因为f (2)=-16a -29,f (-1)=-7a -29, 故f (2)>f (-1).所以当x =2时,f (x )取得最大值, 即-16a -29=3,解得a =-2.综上所述,所求a ,b 的值为⎩⎪⎨⎪⎧ a =2,b =3或⎩⎪⎨⎪⎧a =-2,b =-29.题型三函数最值的应用例3设函数f (x )=tx 2+2t 2x +t -1(x ∈R ,t >0). (1)求f (x )的最小值h (t );(2)若h (t )<-2t +m 对t ∈(0,2)恒成立,求实数m 的取值范围. 解(1)∵f (x )=t (x +t )2-t 3+t -1(x ∈R ,t >0), ∴当x =-t 时,f (x )取最小值f (-t )=-t 3+t -1, 即h (t )=-t 3+t -1.(2)令g (t )=h (t )-(-2t +m )=-t 3+3t -1-m ,由g ′(t )=-3t 2+3=0得t =1,t =-1(不合题意,舍去). 当t 变化时g ′(t )、g (t )的变化情况如下表:∴对t ∈(0,2),当t =maxh (t )<-2t -m 对t ∈(0,2)恒成立, 也就是g (t )<0对t ∈(0,2)恒成立, 只需g (t )max =1-m <0,∴m >1. 故实数m 的取值范围是(1,+∞).反思与感悟(1)“恒成立”问题向最值问题转化是一种常见的题型,一般地,可采用分离参数法进行转化.λ≥f (x )恒成立⇔λ≥[f (x )]max ;λ≤f (x )恒成立⇔λ≤[f (x )]min .对于不能分离参数的恒成立问题,直接求含参函数的最值即可.(2)此类问题特别要小心“最值能否取得到”和“不等式中是否含等号”的情况,以此来确定参数的范围能否取得“=”.跟踪训练3已知函数f (x )=ax 4ln x +bx 4-c (x >0)在x =1处取得极值-3-c ,其中a ,b ,c 为常数,若对任意x >0,不等式f (x )≥-2c 2恒成立,求c 的取值范围. 解由题意,知f (1)=-3-c . 因此b -c =-3-c ,从而b =-3. 所以对f (x )求导,得 f ′(x )=4ax 3ln x +ax 4·1x -12x 3=x 3(4a ln x +a -12).由题意,知f ′(1)=0,即a -12=0,得a =12. 所以f ′(x )=48x 3ln x (x >0), 令f ′(x )=0,得x =1.当0<x <1时,f ′(x )<0,此时f (x )为减函数; 当x >1时,f ′(x )>0,此时f (x )为增函数. 所以f (x )在x =1处取得极小值f (1)=-3-c , 并且此极小值也是最小值. 所以要使f (x )≥-2c 2(x >0)恒成立, 只需-3-c ≥-2c 2即可.整理,得2c 2-c -3≥0,解得c ≥32或c ≤-1.所以c 的取值范围是(-∞,-1]∪⎣⎡⎭⎫32,+∞.分类讨论思想的应用例4设f (x )=ln x ,g (x )=f (x )+f ′(x ).(1)求g (x )的单调区间和最小值; (2)讨论g (x )与g ⎝⎛⎭⎫1x 的大小关系;(3)求a 的取值范围,使g (a )-g (x )<1a对任意x >0成立.分析(1)求出g (x )的表达式是解题的关键;(2)构造辅助函数,结合单调性求解;(3)显然g (x )的最值决定了参数a 的取值范围. 解(1)由题设,知g (x )=ln x +1x,所以g ′(x )=x -1x 2,令g ′(x )=0,得x =1,当x ∈(0,1)时,g ′(x )<0, 当x ∈(1,+∞)时,g ′(x )>0,故g (x )的单调递减区间是(0,1),单调递增区间是(1,+∞).因此,x =1是g (x )的唯一极值点,且为极小值点,从而是最小值点, 所以g (x )的最小值为g (1)=1. (2)g ⎝⎛⎭⎫1x =-ln x +x ,设h (x )=g (x )-g ⎝⎛⎭⎫1x =2ln x -x +1x , 则h ′(x )=-(x -1)2x 2.当x =1时,h (1)=0,即g (x )=g ⎝⎛⎭⎫1x ;当x ∈(0,1)∪(1,+∞)时,h ′(x )<0,h ′(1)=0, 因此,h (x )在(0,+∞)内单调递减.当0<x <1时,h (x )>h (1)=0,即g (x )>g ⎝⎛⎭⎫1x ; 当x >1时,h (x )<h (1)=0,即g (x )<g ⎝⎛⎭⎫1x . (3)由(1),知g (x )的最小值为1. 因为g (a )-g (x )<1a 对任意x >0成立,所以g (a )-1<1a ,即ln a <1,解得0<a <e.解后反思分类讨论思想是解决数学综合问题的重要思想方法.在本题的求解过程中,两次用到分类讨论:在(1)中分x ∈(0,1)和x ∈(1,+∞)两种情况讨论了f (x )的单调性,在(2)中分x =1,0<x <1和x >1三种情况比较了g (x )与g ⎝⎛⎭⎫1x 的大小.1.函数f (x )=-x 2+4x +7,在x ∈[3,5]上的最大值和最小值分别是__________. 答案10,2解析∵f ′(x )=-2x +4, ∴当x ∈[3,5]时,f ′(x )<0, 故f (x )在[3,5]上单调递减,故f (x )的最大值和最小值分别是10,2. 2.函数f (x )=x 3-3x (|x |<1)________.①有最大值,但无最小值②有最大值,也有最小值 ③无最大值,但有最小值④既无最大值,也无最小值 答案④解析f ′(x )=3x 2-3=3(x +1)(x -1),当x ∈(-1,1)时,f ′(x )<0,所以f (x )在(-1,1)上是单调递减函数,无最大值和最小值,故④正确.3.函数y =x -sin x ,x ∈⎣⎡⎦⎤π2,π的最大值是________. 答案π解析因为y ′=1-cos x ,当x ∈⎣⎡⎦⎤π2,π时,y ′>0,则函数在区间⎣⎡⎦⎤π2,π上为增函数, 所以y 的最大值为y max =π-sinπ=π.4.函数f (x )=x 3-3x 2-9x +k 在区间[-4,4]上的最大值为10,则其最小值为________. 答案-71解析f ′(x )=3x 2-6x -9=3(x -3)(x +1). 由f ′(x )=0得x =3或x =-1. 又f (-4)=k -76,f (3)=k -27, f (-1)=k +5,f (4)=k -20. 由f (x )max =k +5=10,得k =5, ∴f (x )min =k -76=-71.5.已知a 为实数,f (x )=(x 2-4)(x -a ),若f ′(-1)=0,函数f (x )在[-2,2]上的最大值为________,最小值为________. 答案95 -5027解析由原式,得f (x )=x 3-ax 2-4x +4a ,f ′(x )=3x 2-2ax -4. 由f ′(-1)=0,得a =12,此时f (x )=x 3-12x 2-4x +2,f ′(x )=3x 2-x -4.令f ′(x )=0,得x =-1或x =43.因为f (-1)=92,f ⎝⎛⎭⎫43=-5027,f (-2)=f (2)=0,所以函数f (x )在[-2,2]上的最大值为92,最小值为-5027.1.求函数的最值时,应注意以下几点(1)函数的极值是在局部范围内讨论问题,是一个局部概念,而函数的最值是对整个定义域而言,是在整体范围内讨论问题,是一个整体性的概念.(2)闭区间[a ,b ]上的连续函数一定有最值.开区间(a ,b )内的可导函数不一定有最值,但若有唯一的极值,则此极值必是函数的最值.(3)函数在其定义域上的最大值与最小值至多各有一个,而函数的极值则可能不止一个,也可能没有极值,并且极大值(极小值)不一定就是最大值(最小值). 2.求含参数的函数最值,可分类讨论求解. 3.“恒成立”问题可转化为函数最值问题.。
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2019-2020年苏教版选修1-1高中数学第三章第9课《最大值与最小
值》word 教案
班级:高二( )班 姓名:____________
教学目标:
1.使学生理解函数的最大值和最小值的概念,掌握可导函数f(x)在闭区间[a ,b]上所有点(包括端点a ,b )处的函数中的最大(或最小)值必有的充分条件;
2.使学生掌握用导数求函数的极值及最值的方法和步骤.
教学重点: 利用导数求函数的最大值和最小值的方法.
教学过程:
一、问题情境
1.问题情境.函数极值的定义是什么?
2.探究活动.求函数f(x)的极值的步骤.
二、建构数学
1.函数的最大值和最小值.
观察图中一个定义在闭区间[]b a ,上的函数)(x f 的图象.
图中)(1x f ,35(),()f x f x 是极小值,24(),()f x f x 是极大值.
函数)(x f 在[]b a ,上的最大值是)(b f ,最小值是3()f x .
一般地,在闭区间[]b a ,上连续的函数)(x f 在[]b a ,上必有最大值与最小值. 说明:
(1)在开区间(,)a b 内连续的函数)(x f 不一定有最大值与最小值. 如函数x x f 1)(=
在),0(+∞内连续,但没有最大值与最小值;
(2)函数的最值是比较整个定义域内的函数值得出的;函数的极值是比较极值点附近函数值得出的;
(3)函数在其定义区间上的最大值、最小值最多各有一个,而函数的极值可能不止一个,也可能没有一个.
2.利用导数求函数的最值步骤:
由上面函数)(x f 的图象可以看出,只要把连续函数所有的极值与定义区间端点的函数值进
行比较,就可以得出函数的最值了.
设函数
)
(x
f在[]b a,上连续,在(,)
a b内可导,则求)
(x
f在[]b a,上的最大值与最小值的步
骤如下:
(1)求
)
(x
f在(,)
a b内的极值;
(2)将
)
(x
f的各极值与)
(a
f、)
(b
f比较得出函数)
(x
f在[]b a,上的最值.
三、数学运用
例1求函数f(x)=x2-4x+3在区间[-1,4]内的最大值和最小值.
例2求函数f(x)=1
2x+sinx在区间[0,2π]上的最值.
例3.已知函数f(x)=x2+ln x.
(1)求函数f(x)在[1,e]上的最大值和最小值;
(2)求证:当x∈(1,+∞)时,函数f(x)的图像在g(x)=2
3x3+
1
2x2的下方.
2.求下列函数的最大值与最小值:
(1)
];
3,1
[
,2
3
)
(-
∈
+
=x
x
x
f(2)];3,1
[
,
3
)
(2-
∈
-
=x
x
x
x
f
(3)
];
3,
3
1
[
,
1
)
(∈
+
=x
x
x
x
f
(4)
].
2,0[
,
sin
2
1
)
(π
∈
+
=x
x
x
x
f
3.求函数
]2,0[
,3∈
-
=x
x
x
y的值域.
4.求函数
,(0,1]
x
y e x x
=-∈的值域.
班级:高二()班姓名:____________
1.求下列函数在所给区间上的最大值与最小值:
(1)]2,0[,21∈+-=
x x x y ; (2)]2,2[,cos 21ππ-∈-=x x x y
2.求下列函数的值域:
(1)
]3,1[,11∈++=
x x x y ; (2)
]3,2[,5323-∈+-=x x x y ;
(3)]2,0[,sin π∈+=x x x y ; (4)
22ln y x x =-
3.已知函数f(x)=ax2+bln x 在x =1处有极值12
. (1)求a ,b 的值;(2)判断函数y =f(x)的单调性并求出单调区间.。