利用导数求函数最值(精华)
如何用函数导数解决函数最值问题
如何用函数导数解决函数最值问题导数是微积分中的基本概念之一，是描述函数变化率的一个量。
在许多实际问题中，我们需要找到函数的最值，即函数取得最大或最小值的点。
函数的最值问题是微积分中的基础应用之一，而函数的导数在解决函数最值问题中发挥着重要的作用。
一、局部最值存在的条件函数在一个区间内有最大值或最小值，就称该函数在这个区间内有一个局部最值。
为了找到函数的最值，我们首先需要判断函数是否在特定的区间内有最值。
一般来说，函数在一个区间内有最值的条件有两个：1. 导数存在且为0当函数在一点导数存在且为0时，该点可能是函数的极值点。
但是，这里需要注意的是，导数为0并不一定意味着该点是极值点。
因此，我们需要结合二阶导数的符号判断该点是否是极值点。
具体来说，若该点二阶导数存在且为正，则该点为函数局部最小值点；若二阶导数存在且为负，则该点为函数局部最大值点；若二阶导数不存在，则需要进一步对函数进行分析。
2. 导数不存在的间断点或者端点当函数在区间的端点或者间断点处时，可能存在局部最大值或最小值。
因此，我们需要将函数在这些点附近的值进行比较，在这些点的右侧和左侧都要进行比较。
其中，函数在这些点附近的值可以用左右极限来表示，从而更好地判断该点是否为最值点。
二、求解函数最值的步骤在确定了函数有局部最值的区间后，我们可以通过以下步骤来求解函数的最值：1. 求出函数的导数和二阶导数首先，我们需要求出函数的导数和二阶导数，以确定函数在导数为0的点周围的变化趋势。
2. 求出导数为0的点接着，我们需要使用一些方法求出函数导数为0的点，也就是可能的最值点。
这里我们介绍几种常用的方法：（1）解方程：将函数的导数设置为0，解出方程，求出相应的导数为0的点。
（2）图像法：通过绘制函数的图像，观察某些点的几何性质，然后判断是否为导数为0的点。
（3）牛顿法：用牛顿迭代法求出导数为0的点。
3. 判断极值点类型当我们求出了导数为0的点后，我们需要判断这些点是否为极值点。
【2021新高考数学】利用导数求函数的单调性、极值 、最值
【举一反三】
1．函数 y＝4x2＋1的单调增区间为________． x
1，＋∞ 【答案】 2
【解析】
由
y＝4x2＋1，得 x
y′＝8x－x12(x≠0)，令
y′>0，即
8x－x12>0，解得
x>1， 2
∴函数
y＝4x2＋1的单调增区间为
2
.
2
2
当 x (, 2 ) 时，函数为增函数；当 x ( 2 , ) 时，函数也为增函数.
2
2
令 f (x) 6x2 3 0 ，解得 2 x 2 .当 x ( 2 , 2 ) 时，函数为减函数.
2
2
22
故函数 f (x) 2x3 3x 的单调递增区间为 (, 2 ) 和 ( 2 , ) ，单调递减区间为 ( 2 , 2 ) .
当求得的单调区间不止一个时，单调区间要用“，”或“和”字等隔开，不要用符号“∪”连接
【举一反三】 1．函数 y＝4x2＋1的单调增区间为________．
x 2．函数 f(x)＝x·ex－ex＋1 的单调增区间是________． 3．已知函数 f(x)＝xln x，则 f(x)的单调减区间是________． 4．已知定义在区间(－π，π)上的函数 f(x)＝xsin x＋cos x，则 f(x)的单调增区间是_______．
2x 2 (1)求 a 的值； (2)求函数 f(x)的极值．
第十四讲 利用导数求函数的单调性、极值 、最值
【套路秘籍】
一．函数的单调性 在某个区间(a，b)内，如果 f′(x)>0，那么函数 y＝f(x)在这个区间内单调递增；如果 f′(x)<0，那么函数 y＝f(x) 在这个区间内单调递减． 二．函数的极值 (1)一般地，求函数 y＝f(x)的极值的方法 解方程 f′(x)＝0，当 f′(x0)＝0 时：
第22讲 利用导数研究函数的极值和最值(解析版)
第22讲利用导数研究函数的极值和最值【基础知识回顾】1、函数的极值(1)函数的极小值：函数y＝f(x)在点x＝a的函数值f(a)比它在点x＝a附近其他点的函数值都小，f′(a)＝0；而且在点x ＝a附近的左侧f′(x)＜0，右侧f′(x)＞0，则点a叫做函数y＝f(x)的极小值点，f(a)叫做函数y＝f(x)的极小值．(2)函数的极大值：函数y＝f(x)在点x＝b的函数值f(b)比它在点x＝b附近其他点的函数值都大，f′(b)＝0；而且在点x ＝b附近的左侧f′(x)＞0，右侧f′(x)＜0，则点b叫做函数y＝f(x)的极大值点，f(b)叫做函数y＝f(x)的极大值．极小值点、极大值点统称为极值点，极大值和极小值统称为极值．2、函数的最值(1)在闭区间[a，b]上连续的函数f(x)在[a，b]上必有最大值与最小值．(2)若函数f(x)在[a，b]上单调递增，则f(a)为函数的最小值，f(b)为函数的最大值；若函数f(x)在[a，b]上单调递减，则f(a)为函数的最大值，f(b)为函数的最小值．3、常用结论1．若函数f(x)的图象连续不断，则f(x)在[a，b]上一定有最值．2．若函数f(x)在[a，b]上是单调函数，则f(x)一定在区间端点处取得最值．3．若函数f(x)在区间(a，b)内只有一个极值点，则相应的极值点一定是函数的最值点．1、已知函数f(x)的定义域为(a，b)，导函数f′(x)在(a，b)上的图象如图所示，则函数f(x)在(a，b)上的极大值点的个数为()A.1B.2C.3D.4【答案】B【解析】由函数极值的定义和导函数的图象可知，f′(x)在(a，b)上与x轴的交点个数为4，但是在原点附近的导数值恒大于零，故x＝0不是函数f(x)的极值点.其余的3个交点都是极值点，其中有2个点满足其附近的导数值左正右负，故极大值点有2个.2、已知a为函数f(x)＝x3－12x的极小值点，则a等于()A.－4B.－2C.4D.2【答案】D【解析】由题意得f′(x)＝3x2－12，由f′(x)＝0得x＝±2，当x∈(－∞，－2)时，f′(x)>0，函数f(x)单调递增，当x ∈(－2，2)时，f ′(x )<0，函数f (x )单调递减，当x ∈(2，＋∞)时，f ′(x )>0，函数f (x )单调递增，所以a ＝2.3、.函数f (x )＝e xx 2－3在[2，＋∞)上的最小值为( )A.e 36B.e2C.e 34D.2e【答案】 A【解析】 依题意f ′(x )＝e x（x 2－3）2(x 2－2x －3) ＝e x（x 2－3）2(x －3)(x ＋1)，故函数在区间(2，3)上单调递减，在区间(3，＋∞)上单调递增，故函数在x ＝3处取得极小值也即是最小值，且最小值为f (3)＝e 332－3＝e 36.4、函数f (x )的定义域为R ，导函数f ′(x )的图象如图所示，则函数f (x )( )A ．无极大值点、有四个极小值点B ．有三个极大值点、一个极小值点C ．有两个极大值点、两个极小值点D ．有四个极大值点、无极小值点 【答案】C【解析】 设f ′(x )的图象与x 轴的4个交点的横坐标从左至右依次为x 1，x 2，x 3，x 4. 当x <x 1时，f ′(x )>0，f (x )为增函数，当x 1<x <x 2时，f ′(x )<0，f (x )为减函数， 则x ＝x 1为极大值点，同理，x ＝x 3为极大值点，x ＝x 2，x ＝x 4为极小值点，故选C. 5、设函数f (x )＝2x ＋ln x ，则( )A ．x ＝12为f (x )的极大值点B ．x ＝12为f (x )的极小值点C ．x ＝2为f (x )的极大值点D ．x ＝2为f (x )的极小值点 【答案】D【解析】 因为f (x )＝2x ＋ln x ，所以f ′(x )＝－2x 2＋1x ＝x －2x2，x >0.当x >2时，f ′(x )>0，f (x )为增函数；当0<x <2时，f ′(x )<0，f (x )为减函数，所以x ＝2为f (x )的极小值点，故选D.考向一 利用导数研究函数的极值例1、已知函数()32331(R,0)f x ax x a a a=-+-∈≠，求函数()f x 的极大值与极小值．【解析】：由题设知a ≠0，f ′(x )＝3ax 2－6x ＝3ax 2x a ⎛⎫- ⎪⎝⎭. 令f ′(x )＝0得x ＝0或2a.当a >0时，随着x 的变化，f ′(x )与f (x )的变化情况如下：↗↗↗↗f (x )极大值＝f (0)＝1－3a，f (x )极小值＝2f a ⎛⎫⎪⎝⎭＝－4a 2－3a ＋1.当a <0时，随着x 的变化，f ′(x )与f (x )的变化情况如下：↗↗↗↗f (x )极大值＝f (0)＝1－3a，f (x )极小值＝f a ⎛⎫⎪⎝⎭＝－4a 2－3a ＋1. 综上，f (x )极大值＝f (0)＝1－3a，f (x )极小值＝2f a ⎛⎫⎪⎝⎭＝－4a 2－3a ＋1. 变式1、已知函数f (x )＝x －1＋ae x (a ∈R ，e 为自然对数的底数)．(1)若曲线y ＝f (x )在点(1，f (1))处的切线平行于x 轴，求a 的值； (2)求函数f (x )的极值．【解析】(1)因为f (x )＝x －1＋ae x ，所以f ′(x )＝1－aex ，又因为曲线y ＝f (x )在点(1，f (1))处的切线平行于x 轴，所以f ′(1)＝0， 即1－ae1＝0，所以a ＝e.(2)由(1)知f ′(x )＝1－ae x ，当a ≤0时，f ′(x )>0，所以f (x )在(－∞，＋∞)上单调递增， 因此f (x )无极大值与极小值； 当a >0时，令f ′(x )>0，则x >ln a ， 所以f (x )在(ln a ，＋∞)上单调递增， 令f ′(x )<0，则x <ln a ，所以f (x )在(－∞，ln a )上单调递减， 故f (x )在x ＝ln a 处取得极小值， 且f (ln a )＝ln a ，但是无极大值，综上，当a ≤0时，f (x )无极大值与极小值；当a >0时，f (x )在x ＝ln a 处取得极小值ln a ，但是无极大值．变式2、 (1)若函数f (x )＝(x 2－ax －1)e x 的极小值点是x ＝1，则f (x )的极大值为( ) A ．－e B ．－2e 2 C ．5e －2 D ．－2【答案】 C【解析】 由题意，函数f (x )＝(x 2－ax －1)e x ， 可得f ′(x )＝e x [x 2＋(2－a )x －1－a ]， 所以f ′(1)＝(2－2a )e ＝0， 解得a ＝1，故f (x )＝(x 2－x －1)e x ， 可得f ′(x )＝e x (x ＋2)(x －1)，则f (x )在(－∞，－2)上单调递增，在(－2,1)上单调递减，在(1，＋∞)上单调递增， 所以f (x )的极大值为f (－2)＝5e －2.(2)函数f (x )＝ln x ＋12x 2－ax (x >0)在⎣⎡⎦⎤12，3上有且仅有一个极值点，则实数a 的取值范围是( ) A.⎝⎛⎭⎫52，103 B.⎣⎡⎭⎫52，103 C.⎝⎛⎦⎤52，103 D.⎣⎡⎦⎤2，103 【答案】 B【解析】 ∵f (x )＝ln x ＋12x 2－ax (x >0)，∴f ′(x )＝1x＋x －a ，∴y ＝f ′(x )在⎣⎡⎦⎤12，3上只有一个变号零点．令f ′(x )＝1x ＋x －a ＝0，得a ＝1x ＋x .设g (x )＝1x＋x ，则g (x )在⎣⎡⎦⎤12，1上单调递减，在[1,3]上单调递增， ∴g (x )min ＝g (1)＝2， 又g ⎝⎛⎭⎫12＝52，g (3)＝103， ∴当52≤a <103时，y ＝f ′(x )在⎣⎡⎦⎤12，3上只有一个变号零点． ∴实数a 的取值范围为⎣⎡⎭⎫52，103.方法总结：(1)求函数()f x 极值的步骤： ①确定函数的定义域； ②求导数()f x '；③解方程()0f x '=，求出函数定义域内的所有根；④列表检验在()0f x '=的根0x 左右两侧值的符号，如果左正右负，那么()f x 在0x 处取极大值，如果左负右正，那么()f x 在0x 处取极小值．(2)若函数()y f x =在区间内有极值，那么()y f x =在(),a b 内绝不是单调函数，即在某区间上单调函数没有极值．考向二 利用导数研究函数的最值例2、（2020届山东省潍坊市高三上期中）已知函数． （1）当时，求曲线在点处的切线方程；（2）若函数处有极小值，求函数在区间上的最大值．【答案】（1）；（2）. 【解析】（1）当时，，， 所以，又，所以曲线在点处切线方程为，即.（2）因为，因为函数处有极小值，所以，()32112f x x x ax =-++2a =()y f x =()()0,0f ()1f x x =在()f x 32,2⎡⎤-⎢⎥⎣⎦210x y -+=49272a =321()212f x x x x =-++2()32f x x x '=-+(0)2f '=(0)1f =()y f x =()()0,0f 12y x -=210x y -+=2()3f x x x a '=-+()1f x x =在(1)202f a a '=+=⇒=-所以 由，得或， 当或时，， 当时，， 所以在，上是增函数，在上是减函数， 因为，， 所以的最大值为. 变式1、已知函数f (x )＝3－2xx 2＋a.(1)若a ＝0，求y ＝f (x )在(1，f (1))处的切线方程；(2)若函数f (x )在x ＝－1处取得极值，求f (x )的单调区间，以及最大值和最小值. 【解析】(1)当a ＝0时，f (x )＝3－2xx 2，则f ′(x )＝x 2·（－2）－（3－2x ）·2xx 4＝2x －6x 3. 当x ＝1时，f (1)＝1，f ′(1)＝－4， 故y ＝f (x )在(1，f (1))处的切线方程为 y －1＝－4(x －1)， 整理得4x ＋y －5＝0. (2)已知函数f (x )＝3－2xx 2＋a，则f ′(x )＝（x 2＋a ）·（－2）－（3－2x ）·2x（x 2＋a ）2＝2（x 2－3x －a ）（x 2＋a ）2.若函数f (x )在x ＝－1处取得极值， 则f ′(－1)＝0，即2（4－a ）（a ＋1）2＝0，解得a ＝4.经检验，当a ＝4时，x ＝－1为函数f (x )的极大值，符合题意.2()32f x x x '=--()0f x '=23x =-1x =23x <-1x >()0f x '>213x -<<()0f x '<()f x 22,3⎛⎫--⎪⎝⎭31,2⎛⎫ ⎪⎝⎭2,13⎛⎫- ⎪⎝⎭249327f ⎛⎫-= ⎪⎝⎭3124f ⎛⎫= ⎪⎝⎭()f x 249327f ⎛⎫-=⎪⎝⎭此时f (x )＝3－2x x 2＋4，其定义域为R ，f ′(x )＝2（x －4）（x ＋1）（x 2＋4）2，令f ′(x )＝0，解得x 1＝－1，x 2＝4. f (x )，f ′(x )随x 的变化趋势如下表：故函数f (x )极大值为f (－1)＝1，极小值为f (4)＝－14.又因为x <32时，f (x )>0；x >32时，f (x )<0，所以函数f (x )的最大值为f (－1)＝1， 最小值为f (4)＝－14.变式2、 已知函数f (x )＝ax ＋ln x ，其中a 为常数. (1)当a ＝－1时，求f (x )的最大值；(2)若f (x )在区间(0，e]上的最大值为－3，求a 的值. 【解析】 (1)易知f (x )的定义域为(0，＋∞)， 当a ＝－1时，f (x )＝－x ＋ln x ， f ′(x )＝－1＋1x ＝1－xx ，令f ′(x )＝0，得x ＝1. 当0＜x ＜1时，f ′(x )＞0； 当x ＞1时，f ′(x )＜0.∴f (x )在(0，1)上单调递增，在(1，＋∞)上单调递减. ∴f (x )max ＝f (1)＝－1.∴当a ＝－1时，函数f (x )在(0，＋∞)上的最大值为－1. (2)f ′(x )＝a ＋1x ，x ∈(0，e]，1x∈⎣⎡⎭⎫1e ，＋∞. ①若a ≥－1e ，则f ′(x )≥0，从而f (x )在(0，e]上单调递增，∴f (x )max ＝f (e)＝a e ＋1≥0，不符合题意.②若a ＜－1e ，令f ′(x )＞0得a ＋1x ＞0，结合x ∈(0，e]，解得0＜x ＜－1a ；令f ′(x )＜0得a ＋1x ＜0，结合x ∈(0，e]，解得－1a＜x ≤e.从而f (x )在⎝⎛⎭⎫0，－1a 上单调递增， 在⎝⎛⎦⎤－1a ，e 上单调递减， ∴f (x )max ＝f ⎝⎛⎭⎫－1a ＝－1＋ln ⎝⎛⎭⎫－1a . 令－1＋ln ⎝⎛⎭⎫－1a ＝－3，得ln ⎝⎛⎭⎫－1a ＝－2， 即a ＝－e 2.∵－e 2＜－1e ，∴a ＝－e 2为所求.故实数a 的值为－e 2.方法总结：1.利用导数求函数f(x)在[a ，b]上的最值的一般步骤： (1)求函数在(a ，b)内的极值.(2)求函数在区间端点处的函数值f(a)，f(b).(3)将函数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. 2.求函数在无穷区间(或开区间)上的最值，不仅要研究其极值情况，还要研究其单调性，并通过单调性和极值情况，画出函数的大致图象，然后借助图象观察得到函数的最值.考向三 极值（最值）的综合性问题例3、已知函数()323(,)f x ax bx x a b R =+-∈在1x =-处取得极大值为2. (1) 求函数()f x 的解析式；(2) 若对于区间[]2,2-上任意两个自变量的值12,x x 都有()()12f x f x c -≤，求实数c 的最小值． 【解析】 ：(1)f′(x)＝3ax 2＋2bx －3.由题意得()12(1)0f f ⎧-=⎪⎨'-=⎪⎩，即⎩⎪⎨⎪⎧－a ＋b ＋3＝23a －2b －3＝0)， 解得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝1b ＝0)，经检验成立，所以f(x)＝x 3－3x.(2) 令f′(x)＝0，即3x 2－3＝0.得x ＝±1. 列表如下：因为max min 间[－2,2]上任意两个自变量的值x 1，x 2，都有|f(x 1)－f(x 2)|≤|f(x)max －f(x)min |＝4，所以c≥4.所以c 的最小值为4.变式1、设函数f (x )＝x cos x 的一个极值点为m ，则tan ⎝⎛⎭⎫m ＋π4等于( ) A.m －1m ＋1 B.m ＋1m －1 C.1－m m ＋1 D.m ＋11－m【答案】 B 【解析】由f ′(x )＝cos x －x sin x ＝0， 得tan x ＝1x ，所以tan m ＝1m，故tan ⎝⎛⎭⎫m ＋π4＝1＋tan m 1－tan m ＝m ＋1m －1. 变式2、已知a ，b ∈R ，若x ＝a 不是函数f (x )＝(x －a )2(x －b )·(e x －1－1)的极小值点，则下列选项符合的是( ) A ．1≤b <a B ．b <a ≤1 C ．a <1≤b D ．a <b ≤1【答案】 B 【解析】令f (x )＝(x －a )2(x －b )(e x －1－1)＝0， 得x 1＝a ，x 2＝b ，x 3＝1.下面利用数轴标根法画出f (x )的草图，借助图象对选项A ，B ，C ，D 逐一分析． 对选项A ，若1≤b <a ，由图可知x ＝a 是f (x )的极小值点，不符合题意； 对选项B ，若b <a ≤1，由图可知x ＝a 不是f (x )的极小值点，符合题意； 对选项C ，若a <1≤b ，由图可知x ＝a 是f (x )的极小值点，不符合题意； 对选项D ，若a <b ≤1，由图可知x ＝a 是f (x )的极小值点，不符合题意．方法总结： 1. 当面对不等式恒成立(有解)问题时，往往是转化成函数利用导数求最值；2. 当面对多次求导时，一定要清楚每次求导的目的是什么．1、若2x =-是函数21()(1)ex f x x ax -=+-的极值点，则()f x 的极小值为A ．1-B ．32e -- C ．35e - D ．1【答案】A【解析】由题可得12121()(2)e (1)e [(2)1]e x x x f x x a x ax x a x a ---'=+++-=+++-，因为(2)0f '-=，所以1a =-，21()(1)e x f x x x -=--，故21()(2)ex f x x x -'=+-，令()0f x '>，解得2x <-或1x >，所以()f x 在(,2),(1,)-∞-+∞上单调递增，在(2,1)-上单调递减， 所以()f x 的极小值为11()(111)e 11f -=--=-.故选A ．2、已知函数()2sin sin2f x x x =+，则()f x 的最小值是_____________． 【答案】−3√32【解析】f′(x)=2cosx +2cos2x =4cos 2x +2cosx −2=4(cosx +1)(cosx −12)，所以当cosx <12时函数单调递减，当cosx >12时函数单调递增，从而得到函数的递减区间为()5ππ2π,2π33k k k ⎡⎤--∈⎢⎥⎣⎦Z ， 函数的递增区间为()ππ2π,2π33k k k ⎡⎤-+∈⎢⎥⎣⎦Z ， 所以当π2π,3x k k =-∈Z 时，函数f (x )取得最小值， 此时sinx =−√32,sin2x =−√32， 所以f (x )min =2×(−√32)−√32=−3√32， 故答案是−3√32. 3、（2021·广东高三月考）已知函数()322f x x ax b =-+，若()f x 区间[]0,1的最小值为1-且最大值为1，则a 的值可以是（ ）A ．0B ．4C ．D ．【答案】AB【解析】()26263a f x x ax x x ⎛⎫'=-=- ⎪⎝⎭，令()603a f x x x '⎛⎫=-= ⎪⎝⎭，解得0x =或3a .①当0a ≤时，可知()f x 在[]0,1上单调递增，所以()f x 在区间[]0,1的最小值为()0f b =，最大值为()12f a b =-+. 此时a ，b 满足题设条件当且仅当1x =-，21a b -+=， 即0a =，1b =-.故A 正确.②当3a ≥时，可知()f x 在[]0,1上单调递减，所以()f x 在区间[]0,1的最大值为()0f b =，最小值为()12f a b =-+.此时a ，b 满足题设条件当且仅当21a b -+=-，1b =，即4a =，1b =.故B 正确.③当0<<3a 时，可知()f x 在[]0,1的最小值为3327a a f b ⎛⎫=-+ ⎪⎝⎭， 最大值为b 或2a b -+或3127a b -+=-，1b =，则a =，与0<<3a 矛盾. 若3127a b -+=-，21a b -+=，则a =a =-0a =，与0<<3a 矛盾.故C ､D 错误.故选：AB4、（2021·广东宝安·高三月考）（多选题）已知函数()e e x x f x -=-，()e e x x g x -=+，则以下结论错误的是（ ）A ．任意的1x ，2x ∈R 且12x x ≠，都有()()12120f x f x x x -<- B ．任意的1x ，2x ∈R 且12x x ≠，都有()()12120g x g x x x -<- C ．()f x 有最小值，无最大值D ．()g x 有最小值，无最大值【答案】ABC【解析】对A, ()e e x x f x -=-中e x y =为增函数,e x y -=为减函数.故()e e x x f x -=-为增函数.故任意的1x ,2x ∈R 且12x x ≠,都有()()12120f x f x x x ->-.故A 错误.对B,易得反例11(1)e e g -=+,11(1)(1)e e g g --=+=.故()()12120g x g x x x -<-不成立.故B 错误. 对C, 当因为()e e x x f x -=-为增函数,且当x →-∞时()f x →-∞,当x →+∞时()f x →+∞.故()f x 无最小值,无最大值.故C 错误.对D, ()e e 2x x g x -=+≥=,当且仅当e e =x x -即0x =时等号成立. 当x →+∞时()g x →+∞.故()g x 有最小值,无最大值.故选：ABC5、（2020全国Ⅰ理21）已知函数()2e xf x ax x =+-． （1）当1a =时，讨论()f x 的单调性；（2）当0x ≥时，()3112f x x ≥+，求a 的取值范围．【解析】(1)当1a =时，()2x x x e f x =+-，()'21x f x e x =+-，由于()''20x f x e =+>，故()'f x 单调递增，注意到()'00f =，故：当(),0x ∈-∞时，()()'0,f x f x <单调递减；当()0,x ∈+∞时，()()'0,f x f x >单调递增．(2)由()3112f x x ≥+得，23112x e ax x x +-+，其中0x ≥， ①．当x=0时，不等式为：11≥，显然成立，符合题意；②．当0x >时，分离参数a 得，32112x e x x a x ----， 记()32112xe x x g x x ---=-，()()231212'x x e x x g x x ⎛⎫---- ⎪⎝⎭=-， 令()()21102x e x x h x x ---≥=，则()'1x h x e x =--，()''10x h x e =-≥， 故()'h x 单调递增，()()''00h x h ≥=，故函数()h x 单调递增，()()00h x h ≥=，由()0h x ≥可得：21102x e x x ---恒成立，故当()0,2x ∈时，()'0g x >，()g x 单调递增； 当()2,x ∈+∞时，()'0g x <，()g x 单调递减；因此，()()2max 724e g x g -⎡⎤==⎣⎦．综上可得，实数a 的取值范围是27,4e ⎡⎫-+∞⎪⎢⎣⎭． 6、（2020全国Ⅱ文21）已知函数()2ln 1f x x =+．（1）若()2f x x c ≤+，求c 的取值范围；（2）设0a >，讨论函数()()()f x f ag x x a -=-的单调性．【解析】（1）函数()f x 的定义域为：(0,)+∞，()2()202ln 120()f x x c f x x c x x c ≤+⇒--≤⇒+--≤*，设()2ln 12(0)h x x x c x =+-->，则有22(1)()2x h x x x -'=-=， 当1x >时，()0,()h x h x '<单调递减；当01x <<时，()0,()h x h x '>单调递增，∴当1x =时，函数()h x 有最大值，即max ()(1)2ln11211h x h c c ==+-⨯-=--，要想不等式()*在(0,)+∞上恒成立，只需max ()0101h x c c ≤⇒--≤⇒≥-．（2）2ln 1(2ln 1)2(ln ln )()(0x a x a g x x x a x a+---==>--且)x a ≠，因此22(ln ln )()()x a x x x a g x x x a --+'=-，设()2(ln ln )m x x a x x x a =--+，则有()2(ln ln )m x a x '=-，当x a >时，ln ln x a >，∴()0m x '<，()m x 单调递减，因此有()()0m x m a <=，即 ()0g x '<，∴()g x 单调递减；当0x a <<时，ln ln x a <，∴()0m x '>，()m x 单调递增，因此有()()0m x m a <=，即()0g x '<，∴()g x 单调递减，∴函数()g x 在区间(0,)a 和(,)a +∞上单调递减，没有递增区间．。
(整理)利用导数求函数的极值和最值
利用导数求函数的极值和最值上课时间：上课教师上课重点：掌握导数与函数极值最值的的关系上课规划：解题方法和技巧 考点一 函数的单调性与极值1、函数2()(1)f x x x =-的极大值与极小值分别是___________．2、函数31()443f x x x =-+的极大值是 ；极小值是 ．3、曲线3223y x x =-共有____个极值．4、函数3()3(0)f x x ax b a =-+>的极大值为6，极小值为2，则()f x 的单调递减区间是 ．5、求函数43()4f x x x =-的单调区间与极值点．6、求函数3()3f x x x =-的单调区间与极值．7、求函数32()32f x x x =-+的单调区间与极值．8、求函数42()23f x x x =-+的单调区间与极值．探究：用导数法求函数()(0)b f x x b x=+>的单调区间与极值6、有下列命题：①0x =是函数3y x =的极值点；②三次函数32()f x ax bx cx d =+++有极值点的充要条件是230b ac ->； ③奇函数32()(1)48(2)f x mx m x m x n =+-+-+在区间(4,4)-上是单调减函数． 其中假命题的序号是 ．考点二 利用函数的极值求参数或取值范围例题：已知函数c bx ax x x f +++=23)(，且知当1-=x 时取得极大值7，当3=x 时取得极小值，试求函数)(x f 的极小值，并求c b a ,,的值。
(一）定值1、设函数32()1f x x ax bx =++-，若当1x =时，有极值为1，则函数32()g x x ax bx =++的单调递减区间为 ．2、函数32()39f x x ax x =++-，已知()f x 在3x =-时取得极值，则a =（ ）A ．2B ．3C ．4D ．53、函数3()4f x ax bx =++在12x =-有极大值283，在22x =有极小值是43-，则a = ；b = ．4、若函数322y x x mx =-+，当13x =时，函数取得极大值，则m 的值为（ ） A ．3 B ．2 C ．1 D ．23（二）取值范围1、设a ∈R ，若函数x y e ax x =+∈R ，有大于零的极值点，则（ ） A ．1a <- B ．10a -<< C ．10a e -<< D ．ea 1-< 2、若函数3()63f x x bxb =-+在(01)，内有极小值，则实数b 的取值范围是（ ） A ．(01)， B ．(1)-∞，C ．(0)+∞，D ．102⎛⎫ ⎪⎝⎭， 3、函数31()43f x x a x =++有极大值又有极小值，则a 的取值范围是 ．4、若函数[]32()33(2)1f x x ax a x =++++有极大值又有极小值，则a 的取值范围是______．考点三 导数的综合运用数学思想方法（一) 函数与方程（不等式)的思想例题:设函数56)(3+-=x x x f ，R x ∈（1）求函数)(x f 的单调区间和极值（2）若关于x 的方程a x f =)(有三个不同实根，求实数a 的取值范围1、方程0ln 2)1)(2(=---x x a ，在)21,0(无解，求实数a 的范围。
利用函数的导数求解极值问题
利用函数的导数求解极值问题在数学中，极值是指函数在一定范围内取得的最大值或最小值。
求解极值问题是数学中的重要内容之一，而函数的导数在求解极值问题中起到了关键作用。
下面将介绍如何利用函数的导数来求解极值问题。
一、极值问题的定义和求解方法极值问题是在给定的函数定义域内，寻找函数取得的最大值或最小值的问题。
比如，我们可以将一个函数表示为f(x)，其中x是自变量。
则对于函数f(x)，其极大值表示在定义域内存在一个或多个点，使得函数在这些点上取得最大值；而极小值表示在定义域内存在一个或多个点，使得函数在这些点上取得最小值。
求解极值问题可以通过以下方式进行：1. 首先，根据题目或条件确定函数f(x)的表达式。
2. 然后，计算函数f(x)的导数f'(x)。
3. 接着，求得导数f'(x)的零点，即使f'(x)=0或f'(x)不存在的点。
4. 最后，在求得的导数零点中，通过判断函数的凹凸性、拐点等方法，确定极值点。
二、函数导数的基本概念在求解极值问题中，函数的导数是至关重要的概念。
下面回顾一下函数导数的基本概念：1. 函数导数表示函数在某一点的变化率，记为f'(x)。
2. 导数可以用极限来定义，即f'(x) = lim(h->0) [f(x+h)-f(x)]/h。
3. 导数可以表示函数f(x)的斜率，即函数曲线在某一点上的切线斜率。
4. 函数导数的符号可以表示函数的增减性。
当f'(x)>0时，函数在该点上递增；当f'(x)<0时，函数在该点上递减。
三、利用导数求解极值问题的步骤下面介绍如何利用函数的导数来求解极值问题的步骤：1. 根据题目或条件确定函数f(x)的表达式。
这一步是求解极值问题的起点，需要根据实际问题确定函数的表达式。
2. 计算函数f(x)的导数f'(x)。
根据函数导数的计算方法，可以得到函数f(x)的导数表达式。
利用导数求函数最值的三种方法
２０２３年６月上半月㊀解法探究㊀㊀㊀㊀利用导数求函数最值的三种方法◉甘肃省高台县第一中学㊀郭惠英㊀㊀摘要:新课标要求学生学会并运用转化与分类讨论等思想解决实际问题,能够利用导数求某些函数的极值㊁最值．在教学中,教师既要让学生熟练掌握实用的解题方法,更要注重开拓他们的解题思路,不断提高解题效率和准确率．关键词:分类讨论法;消元转化法;判断单调性法;构建新函数㊀㊀关于求函数最值与极值的问题,近年来在高考全国卷以及各地的自主命题卷中多次出现,多以选择题㊁填空题的形式出现,也与其他知识交汇在解答题中呈现, 最值与极值 问题逐渐成为高考的高频考点与热点[１],在备考中应予以高度重视．利用导数求函数的最值是一种十分简捷有效的好方法,具体解题思路是:先构造函数,明确定义域,求导;再求变号零点;最后求原函数的最值(极值)．求函数f(x)在[a,b]上的最大值和最小值的基本步骤是:先求函数f(x)在(a,b)上的极值;再求函数f(x)在区间端点的函数值f(a),f(b);最后将函数f(x)的各极值与f(a),f(b)作比较,其中最大的一个为最大值,最小的一个为最小值．下面结合典型例题,探讨运用导数求解函数最值问题的思路与方法．１分类讨论法运用分类讨论法求函数最值的基本思路是,把整体问题化为部分问题来解决,化成部分问题后,增加了题设条件．解答这类题型的步骤是:①确定分类讨论的对象,即对哪个参数进行讨论;②对所讨论的对象进行合理分类(要求分类不重复㊁不遗漏㊁不越级㊁标准要统一);③逐类讨论;④归纳总结．例１㊀(２０２２年全国乙卷理科数学第１６题)已知x＝x１和x＝x２分别是函数f(x)＝２a x－e x２(a＞０且aʂ１)的极小值点和极大值点．若x１＜x２,则a的取值范围是．解析:fᶄ(x)＝２a x l n a－２e x．因为x１,x２分别是函数f(x)＝２a x－e x２的极小值点和极大值点,所以函数f(x)在(－ɕ,x１)和(x２,＋ɕ)上单调递减,在(x１,x２)上单调递增．故当xɪ(－ɕ,x１)ɣ(x２,＋ɕ)时,fᶄ(x)＜０;当xɪ(x１,x２)时,fᶄ(x)＞０．若a＞１,当x＜０时,２a x l n a＞０,２e x＜０,则此时fᶄ(x)＞０,与上述矛盾,故a＞１不符合题意．若０＜a＜１,则方程２a x l n a－２e x＝０的两个根为x１,x２,即方程a x l n a＝e x的两个根为x１,x２,即函数y＝a x l n a与函数y＝e x的图象有两个不同的交点．令g(x)＝a x l n a,则gᶄ(x)＝a x l n２a,０＜a＜１．设过原点的直线与函数y＝g(x)图象相切于点(x０,a x l n a),又切线的斜率为gᶄ(x０)＝a x l n２a,故过原点的切线方程为y－a x l n a＝a x l n２a(x－x０),则有－a x l n a＝－x０a x l n２a,解得x０＝１l n a,所以切线的斜率为l n２a a１l n a＝e l n２a．图１因为函数y＝a x l n a与函数y＝e x的图象有两个不同的交点(如图１),所以e l n２a＜e,解得１e＜a＜e．又０＜a＜１,故１e＜a＜１．综上所述,a的取值范围为(１e,１)．思路与方法:本题主要采用了分类讨论的方法．由x１,x２分别是函数f(x)＝２a x－e x２的极小值点和极大值点,可得当xɪ(－ɕ,x１)ɣ(x２,＋ɕ)时,fᶄ(x)＜０,当xɪ(x１,x２)时,fᶄ(x)＞０;再分a＞１和０＜a＜１两种情况讨论,方程２a x l n a－２e x＝０的两个根为x１,x２,即函数y＝a x l n a与函数y＝e x的图象有两个不同的交点,构造函数g(x)＝a x l n a;最后根据导数的意义并结合图象即可获解．２消元转化法消元转化法求最值是换元法与转化思想的综合运用．其解题思路是,通过设元消参与转化的方法,将不熟悉和难解的求最值问题转化为熟知的㊁易解的或已经解决的问题,将抽象的问题转化为具体的㊁直观５７Copyright©博看网. All Rights Reserved.解法探究２０２３年６月上半月㊀㊀㊀的问题,将复杂的问题转化为简单的问题,将一般性的问题转化为直观的㊁特殊的问题,将实际问题转化为数学问题来解决．例２㊀已知函数f (x )＝e x,g (x )＝２x ,若f (m )＝g (n )成立,则n －m 的最小值为(㊀㊀)．A．１２㊀㊀㊀B ．１㊀㊀㊀C ．２－l n ２㊀㊀㊀D．２＋l n ２解法１:由f (m )＝g (n ),得e m＝２n ,解得n ＝１２e ２m(m ɪR )．设h (m )＝n －m ＝１２e ２m －m ,则h ᶄ(m )＝e ２m－１．由h ᶄ(m )＞０,得m ＞０;由h ᶄ(m )＜０,得m ＜０．所以h (m )在(－ɕ,０)上单调递减,在(０,＋ɕ)上单调递增,从而得到(n －m )m i n ＝h (０)＝１２．故正确答案为:A ．解法２:令f (m )＝g (n )＝t ,即e m＝２n ＝t ,则m ＝l n t ,n ＝１２t ２．设h (t )＝n －m ＝１２t ２－l n t ,t ＞０,则h ᶄ(t )＝t －１t ＝t ２－１t．由h ᶄ(t )＞０,得t ＞１,由h ᶄ(t )＜０,得０＜t ＜１,则h (t )在(０,１)上单调递减,在(１,＋ɕ)上单调递增,所以(n －m )m i n ＝h (１)＝１２．故正确答案为:A ．思路与方法:本题利用f (m )＝g (n ),对n －m 消元,将问题转化为单变量函数,再应用导数求函数的最小值．在解题过程中,根据需要可采用多种变形,如①m ＝l n ２n (n ＞０);②n ＝１２e ２m ;③令e m＝２n ＝t ,则m ＝l n t ,n ＝１２t ２;等等．３判断单调性法通过判断函数在某个区间上的单调性或者通过单调性得出函数的图象来求函数的最值,是最常用最简捷的一种方法．利用导数研究函数的单调性,关键在于准确判定导数的符号,当f (x )含参数时,需要依据参数取值对不等式解集的影响进行分类讨论．例３㊀已知函数f (x )＝a x ３＋x ２＋b x (其中常数a ,b ɪR ),g (x )＝f (x )＋f ᶄ(x )是奇函数．(１)求f (x )的表达式;(２)讨论g (x )的单调性,并求g (x )在区间[１,２]上的最大值与最小值．解析:(１)由题意得f ᶄ(x )＝３a x ２＋２x ＋b ,因此g (x )＝f (x )＋f ᶄ(x )＝a x ３＋(３a ＋１)x ２＋(b ＋２)x ＋b ．因为函数g (x )是奇函数,所以g (－x )＝－g (x ),即对任意实数x ,都有a (－x )３＋(３a ＋１)(－x )２＋(b ＋２)(－x )＋b ＝－[a x ３＋(３a ＋１)x ２＋(b ＋２)x ＋b ],于是３a ＋１＝０,b ＝０,解得a ＝－１３,b ＝０．故f (x )的表达式为f (x )＝－１３x ３＋x ２．(２)由(１)知g (x )＝－１３x ３＋２x ,所以g ᶄ(x )＝－x ２＋２．令g ᶄ(x )＝０,解得x ＝－２,或x ＝２．当x ＜－２,或x ＞２时,g ᶄ(x )＜０,从而g (x )在区间(－ɕ,－２],[２,＋ɕ)上是减函数．当－２＜x ＜２时,g ᶄ(x )＞０,从而g (x )在区间[－２,２]上是增函数．综上可知,g (x )在区间[１,２]上的最大值与最小值只可能在x ＝１,２,２时取得．而g (１)＝５３,g (２)＝４２３,g (２)＝４３,因此g (x )在区间[１,２]上的最大值为g (２)＝４２３,最小值为g (２)＝４３．思路与方法:本题的第(２)问是函数在闭区间上的最值问题,关键是判断函数在该区间上的单调性,因为通过单调性即可得出函数的大致图象,进而求出最值,所以就可以避免比较端点值与极值的大小[２]．由此可见,利用函数的单调性是解决函数极值问题的一个重要方法．综上所述,利用导数求函数的最值时,首先要确定和判别函数的极大值和极小值,判断函数是否有极大值,就是判断f ᶄ(x )是否有左正右负的零点,判断是否有极小值,就是判断f ᶄ(x )是否有左负右正的零点;其次是要掌握求函数最值的常用方法与步骤．在具体解题过程中,有时需要对问题进行转化,构建新的函数,再用导数解决问题．参考文献:[１]吴永娇．聚焦函数与导数中的最值问题[J ]．中学生数理化(高考数学),２０２１(５):１８Ｇ２０．[２]李红磊．突破函数与导数问题的几种策略[J ]．高中数理化,２０２２(１５):６０Ｇ６１．Z ６７Copyright ©博看网. All Rights Reserved.。
高中数学利用导数求函数的最值
函数的最值一、基础知识：1、函数的最大值与最小值：（1）设函数()f x 的定义域为D ，若0x D ∃∈，使得对x D ∀∈，均满足()()0f x f x ≤，那么称0x x =为函数()f x 的一个最大值点，()0f x 称为函数()f x 的最大值（2）设函数()f x 的定义域为D ，若0x D ∃∈，使得对x D ∀∈，均满足()()0f x f x ≥，那么称0x x =为函数()f x 的一个最小值点，()0f x 称为函数()f x 的最小值（3）最大值与最小值在图像中体现为函数的最高点和最低点（4）最值为函数值域的元素，即必须是某个自变量的函数值。
例如：()[)ln ,1,4f x x x =∈，由单调性可得()f x 有最小值()10f =，但由于x 取不到4，所以尽管函数值无限接近于ln 4,但就是达不到。
()f x 没有最大值。
（5）一个函数其最大值（或最小值）至多有一个，而最大值点（或最小值点）的个数可以不唯一，例如()sin f x x =，其最大值点为()22x k k Z ππ=+∈，有无穷多个。
2．“最值”与“极值”的区别和联系右图为一个定义在闭区间[]b a ,上的函数)(x f 的图象．图中)(1x f 与3()f x 是极小值，2()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 （1）“最值”是整体概念，是比较整个定义域内的函数值得出的，具有绝对性；而“极值”是个局部概念，是比较极值点附近函数值得出的，具有相对性．（2）从个数上看，一个函数在其定义域上的最值是唯一的；而极值不唯一；（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（4）极值只能在定义域内部取得，而最值可以在区间的端点处取得，有极值的未必有最值，有最值的未必有极值；极值有可能成为最值，最值只要不在端点必定是极值．3、结论：一般地，在闭区间[]b a ,上函数()y f x =的图像是一条连续不断的曲线，那么函数()y f x =在[]b a ,上必有最大值与最小值．4、最值点只可能在极值点或者边界点处产生，其余的点位于单调区间中，意味着在这些点的周围既有比它大的，也有比它小的，故不会成为最值点5、利用导数求函数的最值步骤:一般地，求函数)(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 的各极值与端点处的函数值)(a f 、)(b f 比较，其中最大的一个是最大值，最小的一个是最小值，得出函数)(x f 在[]b a ,上的最值6、求函数最值的过程中往往要利用函数的单调性，所以说，函数的单调区间是求最值与极值的基础7、在比较的过程中也可简化步骤：（1）利用函数单调性可判断边界点是否能成为最大值点或最小值点（2）极小值点不会是最大值点，极大值点也不会是最小值点8、最值点的作用（1）关系到函数的值域（2）由最值可构造恒成立的不等式：例如：()ln 1f x x x =-+，可通过导数求出()()min 10f x f ==，由此可得到对于任意的0x >，均有()()min 0f x f x ≥=，即不等式ln 1x x ≤-二、典型例题：例1：求函数()xf x xe-=的最值思路：首先判定定义域为R ,对函数进行求导，根据单调区间求出函数的最值解：()()'1x fx x e -=-，令()'0f x >,解得：1x <()f x ∴的单调区间为：x (),1-∞()1,+∞'()f x +-()f x()()max 11f x f e∴==，无最小值小炼有话说：函数()xf x xe-=先增再减，其最大值即为它的极大值点，我们可以将这种先增再减，或者先减再增的函数成为“单峰函数”，在单峰函数中，极值点即为函数的某个最值点。
利用导数解决最值问题
利用导数解决最值问题导数是微积分中一个非常重要的概念，它不仅可以用来求函数的斜率，还可以用来解决最值问题。
利用导数求函数的最大值和最小值是微积分中一个常见的应用。
本文将介绍如何利用导数来解决最值问题，包括求函数的极值点和边界点，以及判断最值是否存在的条件。
在解决最值问题前，我们首先需要了解什么是导数。
导数可以理解为函数在某一点的瞬时变化率，表示函数在该点的斜率。
通过求导数，我们可以知道函数的变化趋势，从而得出函数的最值。
首先，我们来看一下求函数的极值点的方法。
极值点包括最大值和最小值。
为了求函数的极值点，我们需要先求出函数的导数，然后再求得导数为零的点，即导数的零点。
这些点就是原函数的极值点。
设函数为f(x)，则其导数为f'(x)。
假设我们要求函数f(x) = x^2的极值点。
我们首先计算出它的导数f'(x) = 2x。
然后，我们令f'(x) = 0，解方程得到x = 0。
因此，函数f(x)的极值点为x = 0。
接下来，让我们来看一下如何求函数的边界点。
边界点是函数定义域的端点。
对于一个闭区间[a, b]上的函数，其边界点就是a和b。
我们需要将这些边界点与函数的极值点进行比较，找出最大值和最小值。
举一个例子，假设我们要求函数f(x) = x^2在闭区间[-1, 1]上的最值。
我们首先计算出函数的导数f'(x) = 2x。
然后，我们将闭区间的边界点a = -1和b = 1代入导数，得到f'(-1) = -2和f'(1) = 2。
因此，函数的最小值为f(-1) = (-1)^2 = 1，最大值为f(1) = 1^2 = 1。
所以在闭区间[-1, 1]上，函数f(x)的最值都是1。
除了求得导数为零的点和边界点之外，我们还需要考虑最值是否存在的条件。
最值存在的条件有两个：一是函数在这些点上有定义，二是函数在这些点的左侧和右侧的导数符号相反。
举一个例子来说明这个条件。
利用导数研究函数的最值(教师版有答案)
第1页共6页利用导数研究函数的最值【知识点】：1．函数y ＝f (x )在闭区间[a ，b ]上的最值(1)取得最值的条件：在闭区间[a ，b ]上函数y ＝f (x )的图象是一条连续不断的曲线． (2)结论：函数y ＝f (x )必有最大值和最小值，若函数在(a ，b )上是可导的，该函数的最值必在极值点或区间端点取得．2．求可导函数y ＝f (x )在[a ，b ]上的最值的步骤(1)求f (x )在开区间(a ，b )内所有极值点．(2)计算函数f (x )在极值点和端点的函数值，其中最大的一个为最大值，最小的一个为最小值．思考：函数在闭区间上的极大值就是最大值吗？极小值就是最小值吗？[提示] 不一定．函数在闭区间上的极大值不一定是最大值，还要与端点处的函数值比较，最大的即是最大值，同理，闭区间上的极小值也不一定是最小值．【练习】：1．如图所示，函数f (x )的导函数的图象是一条直线，则( ) A ．函数f (x )没有最大值也没有最小值 B ．函数f (x )有最大值，没有最小值 C ．函数f (x )没有最大值，有最小值 D ．函数f (x )有最大值也有最小值C [由函数图象可知，函数f (x )只有一个极小值点，且函数在此处取得最小值，没有最大值．]2．函数y ＝x －sin x ，x ∈⎣⎢⎡⎦⎥⎤π2，π的最大值是( )A ．π－1B ．π2－1 C ．π D ．π＋1C [在⎣⎢⎡⎦⎥⎤π2，π上y ′＝1－cos x ≥0，∴y ＝x －sin x 为增函数，∴当x ＝π时，y max ＝π.]3．函数y ＝x (1－x 2)在[0,1]上的最大值为( )A ．293B ．29 2C ．49 2D ．38A [y ′＝1－3x 2＝0，∴x ＝±33.当0＜x ＜33时，y ′＞0；当33＜x ＜1时，y ′＜0.所以当x ＝33时，y 极大值＝293；当x ＝0时，y ＝0；当x ＝1时，y ＝0.所以当x ＝33时，y max ＝293.]4．已知函数y ＝－x 2－2x ＋3在区间[a,2]上的最大值为154，则a ＝________. －12[y ′＝－2x －2，令y ′＝0，得x ＝－1， 所以函数在(－∞，－1)上单调递增，在(－1，＋∞)上单调递减．若a >－1，则最大为f (a )＝－a 2－2a ＋3＝154，解得a ＝－12⎝ ⎛⎭⎪⎫a ＝－32舍去.第2页共6页若a ≤－1，则最大为f (－1)＝－1＋2＋3＝4≠154.] 求函数的最值【例1】 求下列函数的最值：(1)f (x )＝2x 3－12x ，x ∈[－1,3]； (2)f (x )＝12x ＋sin x ，x ∈[0,2π]． [思路探究] 求f ′(x )→令f ′(x )＝0得到相应的x 的值→列表→确定极值点→求极值与端点值并比较大小→确定最值 [解] (1)f (x )＝2x 3－12x ，f′(x )＝6x 2－12＝6(x 2－2)， 令f′(x )＝0，∴x 2－2＝0，∴x 1＝－2，x 2＝ 2.当x ＝3时，f (x )取得最大值18.(2)f′(x )＝12＋cos x ，令f′(x )＝0，又x ∈[0,2π]，解得x ＝2π3或x ＝4π3.求函数在闭区间上的最值，在熟练掌握求解步骤的基础上，还须注意以下几点： (1)对函数进行准确求导；(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时，有时需要利用作差或作商，甚至要分类讨论.第3页共6页1．求下列各函数的最值：(1)f (x )＝2x 3－6x 2＋3，x ∈[－2,4]； (2)f (x )＝x 3－3x 2＋6x －2，x ∈[－1,1]． [解] (1)f′(x )＝6x 2－12x ＝6x (x －2)，令f′(x )＝0，得x ＝0或x ＝2，(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. 【巩固训练】1．思考辨析(1)函数的最大值不一定是极大值，函数的最小值也不一定是极小值．( ) (2)函数f (x )只有一个极小值点，则函数f (x )的极小值也是最小值． ( ) (3)函数F (x )＝f (x )－g (x )的最小值大于0，则f (x )＞g (x )． ( ) [提示] (1)√(2)× 不一定．最小值也有可能在区间端点处取得．(3)√2．若函数f (x )＝x 3－3x －a 在区间[0,3]上的最大值、最小值分别为M ，N ，则M －N 的值为 ( )A ．2B ．4C ．18D ．20 D [f′(x )＝3x 2－3，令f′(x )＝0得x ＝±1.当0≤x <1时，f′(x )<0；当1<x ≤3时，f′(x )>0.则f (1)最小，又f (0)＝－a ，f (3)＝18－a ， 又f (3)>f (0)，∴最大值为f (3)，即M ＝f (3)，N ＝f (1) ⇒M －N ＝f (3)－f (1)＝(18－a )－(－2－a )＝20.]3．函数y ＝xe x 在[0,2]上的最大值为________．1e [y ′＝e x ·x ′－(e x )′x (e x )2＝1－x e x .令y ′＝0，得x ＝1∈[0,2]．f (1)＝1e ，f (0)＝0，f (2)＝2e 2， ∴f (x )max ＝f (1)＝1e .]作业1．函数y ＝f (x )在[a ，b ]上( )A ．极大值一定比极小值大B ．极大值一定是最大值C ．最大值一定是极大值D ．最大值一定大于极小值D [由函数的最值与极值的概念可知，y ＝f (x )在[a ，b ]上的最大值一定大于极小值．] 2．函数f (x )＝x 3－3ax －a 在(0,1)内有最小值，则a 的取值范围是 ( )第4页共6页A ．[0,1)B ．(0,1)C ．(－1,1)D ．⎝ ⎛⎭⎪⎫0，12 B [∵f′(x )＝3x 2－3a ，令f′(x )＝0，可得a ＝x 2，又∵x ∈(0,1)，∴0＜a ＜1，故选B.] 3．给出下列命题：①函数f (x )在[a ，b ]上有定义，对于任意的x ∈[a ，b ]，若存在常数M ，总有f (x )≤M ，则f (x )的最大值为M ；②函数f (x )在[a ，b ]上有定义，若存在x 0∈(a ，b )，且x 0为f (x )的极大值点，则f (x 0)为f (x )在[a ，b ]上的最大值；③函数f (x )在R 上有定义，若对于任意的x ∈R ，x 0∈R 且x 0≠x ，总有f (x )<f (x 0)，则f (x 0)为f (x )在R 上的最大值；④函数f (x )在R 上有定义，若存在常数m ，使得对于任意的x ∈R ，都有f (x )≥m ，则m 是函数f (x )的最小值；⑤连续函数f (x )在定义域(a ，b )内，必有最大值与最小值；⑥连续函数f (x )在其定义域[a ，b ]上的最大值点即为f (x )在[a ，b ]上的极大值点． 其中正确命题的个数为( )A ．③B ．②④C ．①⑤⑥D ．①②③④A [①错误，常数M 必须是函数f (x )在[a ，b ]上的值域范围内的值；②错误，f (x 0)不一定是最大值；③正确，因为f (x )在x ＝x 0处有定义，且对任意x ∈R ，总有f (x )≤f (x 0)；④错误，必须存在x 0∈R ，使得f (x 0)＝m ；⑤错误，连续函数f (x )在(a ，b )内不一定取到最大(小)值；⑥错误，最大值也可能在区间端点处取得．]4．设函数g (x )＝x (x 2－1)，则g (x )在区间[0,1]上的最小值为( ) A ．－1 B ．0 C ．－239 D.33C [g (x )＝x 3－x ，由g ′(x )＝3x 2－1＝0，解得x 1＝33，x 2＝－33(舍去)． 当x 变化时，g ′(x )与g (x )的变化状态如下表：第5页共6页所以当x ＝33时，g (x )有最小值g ⎝ ⎛⎭⎪⎫33＝－239.] 5．已知函数f (x )＝ax 4－4ax 3＋b (a ＞0)，x ∈[1,4]，f (x )的最大值为3，最小值为－6，则a ＋b ＝( )A ．53B ．73C ．103D ．113C [f′(x )＝4ax 3－12ax 2.令f′(x )＝0，得x ＝3或x ＝0(舍去)．当1≤x ＜3时，f′(x )＜0，当3＜x ≤4时，f′(x )＞0，故x ＝3为极小值点，也是最小值点．∵f (3)＝b －27a ，f (1)＝b －3a ，f (4)＝b ，∴f (x )的最小值为f (3)＝b －27a ，最大值为f (4)＝b ，∴⎩⎨⎧b ＝3，b －27a ＝－6，解得⎩⎪⎨⎪⎧a ＝13，b ＝3，∴a ＋b ＝103.]6．设f (x )＝⎩⎪⎨⎪⎧－x ＋a ，x ≤0，x ＋1x，x ＞0，若f (0)是f (x )的最小值，则a 的取值范围是________．(－∞，2] [由题意，当x ＞0时，f (x )的极小值为f (1)＝2，当x ≤0时，f (x )≥f (0)＝a ，f (0)是f (x )的最小值，则a ≤2.]7．函数y ＝x ＋2cos x 在区间⎣⎢⎡⎦⎥⎤0，π2上的最大值是________．π6＋3 [y ′＝1－2sin x ＝0，x ＝π6，比较0，π6，π2处的函数值，得y max ＝π6＋ 3.] 8．如果函数f (x )＝x 3－32x 2＋a 在[－1,1]上的最大值是2，那么f (x )在[－1,1]上的最小值是________．－12[f′(x )＝3x 2－3x ，令f′(x )＝0得x ＝0，或x ＝1. ∵f (0)＝a ，f (－1)＝－52＋a ，f (1)＝－12＋a ，∴f (x )max ＝a ＝2.∴f (x )min ＝－52＋a ＝－12.] 9．函数f (x )＝x ＋cos x 在[0，π]上的( )A ．最小值为0，最大值为π2B ．最小值为0，最大值为π2＋1 C ．最小值为1，最大值为π2 D ．最小值为1，最大值为π－1D[f′(x)＝1－sin x．∵0≤x≤π，∴0≤sin x≤1，∴f′(x)≥0，即f(x)在[0，π]上是增函数，∴f(x)max＝f(π)＝π－1，f(x)min＝f(0)＝1，选D.] 10．如图，从10 cm×16 cm的矩形纸板的四角截去4个相同的小正方形，做成一个无盖的盒子，那么盒子容积的最大值为________．144 cm3[设小正方形的边长为x，如图所示，则盒子的容积为V＝(10－2x)(16－2x)x＝4(x3－13x2＋40x)，定义域为(0,5)．由于V′＝4(3x2－26x＋40)，令V′＝0，即3x2－26x＋40＝0，解得x＝203或x＝2.由于0＜x＜5，所以x＝2，在区间(0,5)上列表如下：x(0,2)2(2,5)V′＋0－V增函数极大减函数3第6页共6页。
利用导数求函数最值
练习: 练习 在 ± 如果函数 f(x)=ax5-bx3+c(a≠0)在x=±1 时有极值,极大值为 极小值为0 试求 极大值为4,极小值为 试求a,b,c 时有极值 极大值为 极小值为 ,试求 的值 .
若a<0,y' = 5ax 2 ( x 2 − 1 ). 由x，y，y ' 的变化得 a = -3 b = -5 c = 2
已知三次函数f(x)=ax³-6ax²+b.问是否存在实数 ，使 问是否存在实数a,b 已知三次函数 问是否存在实数 f(x)在[-1,2]上取得最大值 ，最小值 上取得最大值3，最小值-29,若存在，求出 若存在， 在 上取得最大值 若存在 a,b的值；若不存在，请说明理由。 的值； 的值 若不存在，请说明理由。
练 习
1 4 1 3 1 2 函数 y = x + x + x ，在 4 3 2
［－1 ［－1，1］上的最小值为( 上的最小值为( A.0 B.－ B.－2 C.－ C.－1
A
)
D.13/12
4x 2、函数 y = 2 、 x +1
（
C
）
A.有最大值 ，无最小值 有最大值2， 有最大值 B.无最大值，有最小值 无最大值， 无最大值 有最小值-2 C.最大值为 ，最小值 最大值为2，最小值-2 最大值为 D.无最值 无最值
3 2
y
a
x
作业： 作业：
1.已知函数 已知函数f(x)=x³-3ax²+2bx在点 在点x=1处有 已知函数 在点 处有 极小值-1，试确定a,b的值 并求出f(x)的 的值， 极小值 ，试确定 的值，并求出 的 单调区间。 单调区间。
2.三次函数 三次函数f(x)=x3+ax2+x在区间 在区间[-1,1] 三次函数 在区间 上有极大值和极小值，求常数a的取值 上有极大值和极小值，求常数 的取值 范围. 范围
怎么用函数求出最大值最小值
怎么用函数求出最大值最小值在数学中，寻找函数的最大值和最小值是一个常见的问题。
通过计算函数的导数可以找到函数的极值点，进而确定最大值和最小值。
以下是一些常见的方法和步骤来解决这个问题。
寻找最大值和最小值的一般步骤1.求导数：首先，对给定的函数进行求导。
导数表示了函数在不同点的变化率，极值点一般对应导数为0的点。
2.解导数为0的方程：找到导数等于0的方程，并解出其根，这些根就是函数可能的极值点。
3.排除无关点：对于导数等于0的点，需要验证其是否确实是极值点。
排除掉在潜在的极值点处二阶导数不等于0的点。
4.确定最大值和最小值：对剩余的点，通过比较函数在这些点上的取值，确定最大值和最小值。
通常，最大值对应极大值点，最小值对应极小值点。
示例：使用函数求出最大值和最小值假设有一个函数f(x)=x2+3x+2，我们来求解其最大值和最小值。
1.求导数：计算f′(x)=2x+3。
2.解导数为0的方程：解方程2x+3=0，得到 $x = -\\frac{3}{2}$，这是一个极值点。
3.排除无关点：计算二阶导数f″(x)=2，在 $x = -\\frac{3}{2}$ 处二阶导数不等于0，说明这是一个极值点。
4.确定最大值和最小值：分别计算 $f(-\\frac{3}{2})$ 和 $f(-\\infty),f(\\infty)$ 的取值，比较得到最小值和最大值。
因此，函数f(x)=x2+3x+2在 $x = -\\frac{3}{2}$ 处取得最小值为$\\frac{1}{4}$，无最大值。
总结通过对函数进行求导，找到导数为0的点，再通过二阶导数的符号来排除无关点，最终确定函数的最大值和最小值。
这一过程是数学分析中常见的一种方法，可以帮助我们在解决实际问题时准确找到函数的极值点。
用导函数求函数最大值与最小值
3.3.3函数的最大(小)值与导数
数1141班——鲜军 2014Байду номын сангаас06.19
新课探究：
1、函数的最大值和最小值 观察图中一个定义在闭区间[a,b]上的函数 f(x)的图象．图中f(x1) 与f(x3) 是极小值， f(x2) 是极大值．函数 f(x)在 [a,b]上的最大 值是f(b) ，最小值是f(a) ． 结论： 一般地，在闭区间 [a,b]上函数 y=f(x) 的图像是一条连续不断的曲线，那么函 数y=f(x) 在 上必有最大值与最小值．
说明：
⑴在开区间内连续的函数 不一定有最大值与最小值．如函数 在 内连续，但没有最大值与最小值
⑵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． ⑶函数 f(x) 在闭区间 [a,b] 上连续，是 f(x) 在闭区间 [a,b] 上有最大 值与最小值的充分条件而非必要条件． (4)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
练习：
X f`(x) f(x)
0 + 4
-2 0
(-2,2) -
2 0 +
3 1
课堂小结
⑴函数在闭区间上的最值点必在下列各种点之中：导数等于 零的点，导数不存在的点，区间端点；
⑵函数 在闭区间 上连续，是 在闭区间 上有最大值与最小值 的充分条件而非必要条件；⑶闭区间 上的连续函数一定有最 值；开区间 内的可导函数不一定有最值，若有唯一的极值， 则此极值必是函数的最值。
作业；
作业布置：课本P69页习题3-2A组2、4
例题探究：
X y/ y
-2 13
利用导数求解最值问题的高中数学方法
利用导数求解最值问题的高中数学方法高中数学中，导数是非常重要的概念。
导数不仅可以用于求曲线切线的斜率，而且也可以用来解决函数最值问题。
在本文中，我们将介绍如何利用导数求解最值问题的高中数学方法。
一、导数的定义及其意义导数是函数在某一点处的变化率。
具体地说，设函数y=f(x)，则它在点x处的导数，定义为：f'(x)=lim[Δx->0] [f(x+Δx)-f(x)]/Δx其中，f'(x)表示函数f(x)在点x处的导数。
从几何上讲，导数也可以理解为函数在点x处的切线斜率。
二、求解最值问题的基本方法1. 构造函数。
对于给定的问题，我们首先要找到相应的函数。
通常情况下，要求的最值是某个函数的最值。
因此，我们需要构造一个函数，使得这个函数的最值即为问题所求的最值。
2. 求出函数的导数。
有了函数之后，我们需要求出它的导数。
这里利用到了导数的定义及其意义。
在实际应用中，我们可以利用求导法则来求导数，这样可以避免使用导数的定义计算。
3. 求出导数为零的点。
我们知道，函数的导数为0的点，可能是函数的极值点。
因此，我们需要将导数为0的点求出来，然后去检验这些点是否为函数的极值点。
4. 检验极值点。
对于导数为0的点，我们需要进一步检验这些点是否为函数的极值点。
通常情况下，我们采用二阶导数的方法来判断这些点是否为函数的极值点。
如果二阶导数大于0，那么这个点就是函数的极小值点；如果二阶导数小于0，则这个点是函数的极大值点。
5. 比较所有的极值点。
通过上述方法，可能会求出多个函数的极值点。
我们需要比较所有的极值点，找到函数的最大值或最小值。
三、实例分析我们来看一个实例，以说明如何利用导数求解最值问题的高中数学方法。
【例】已知函数f(x)=x^3-3x^2+2x，求f(x)在[0,2]上的最大值和最小值。
解：根据上述方法，我们首先需要构造函数f(x)，并求出它的导数f'(x)：f'(x)=3x^2-6x+2然后，我们需要求出f'(x)=0的解：3x^2-6x+2=0根据求根公式，可以求得x=1±sqrt(3)/3。
高考数学复习：利用导数求函数的极最值
高考数学复习：利用导数求函数的极最值1.利用导数求函数的极最值问题．解题方法是利用导函数与单调性关系确定单调区间，从而求得极最值．只是对含有参数的极最值问题，需要对导函数进行二次讨论，对导函数或其中部分函数再一次求导，确定单调性，零点的存在性及唯一性等，由于零点的存在性与参数有关，因此对函数的极最值又需引入新函数，对新函数再用导数进行求值、证明等操作．例1．已知函数()()e ln xf x x a x x =++．(1)若a e =-，求()f x 的单调区间；(2)当0a <时，记()f x 的最小值为m ，求证：1m ．【答案】(1)函数()f x 的单调递减区间为()0,1，单调递增区间为()1,+∞ (2)证明见解析（1）求出导函数()'f x ，由()0f x '>得增区间，由()0f x '<得减区间； （2）函数定义域是(0,)+∞，求得导函数()()1e xx f x x a x +'=+，这里1x x+是正数，引入()e x g x x a =+，利用它的单调性，得其有唯一零点0x ，是()f x 的唯一极小值点，即()()00000e ln xm f x x a x x ==++，由0()g x =00e 0x x a +=把0()m f x =转化为关于a 的函数，再由导数得新函数的最大值不大于1，证得结论成立． (1)当a e =-时，()()e e ln xf x x x x =-+，()f x 的定义域是()0,∞+，()()()111e e 1e e x xx f x x x x x +⎛⎫⎛⎫'=+-+=- ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，当01x <<时，()0f x '<；当1x >时，()0f x '>．所以函数()f x 的单调递减区间为()0,1，单调递增区间为()1,+∞． (2)由（1）得()f x 的定义域是()0,∞+，()()1e xx f x x a x+'=+， 令()e xg x x a =+，则()()10x g x x e '=+>，()g x 在()0,∞+上单调递增，因为0a <，所以()00g a =<，()e 0ag a a a a a --=-+>-+=，故存在()00,x a ∈-，使得()000e 0xg x x a =+=．当()00,x x ∈时，()0g x <，()()1e 0xx f x x a x+'=+<，()f x 单调递减； 当()0,x x ∈+∞时，()0g x >，()()1e 0xx f x x a x+'=+>，()f x 单调递增； 故0x x =时，()f x 取得最小值，即()()00000e ln xm f x x a x x ==++，由00e 0x x a +=，得()()000e n ln e l x xm x a x a a a =+=-+-，令0x a =->，()ln h x x x x =-，则()()11ln ln h x x x '=-+=-， 当()0,1x ∈时，()ln 0h x x '=->，()ln h x x x x =-单调递增， 当()1,x ∈+∞时，()ln 0h x x '=-<，()ln h x x x x =-单调递减， 故1x =，即1a =-时，()ln h x x x x =-取最大值1，1m ． 例2．已知函数()()()ln e xxf x a x x a =+-∈R . (1)当1a =时，求曲线()y f x =在点()()1,1f 处的切线方程； (2)讨论函数()f x 的极值点的个数. 【答案】(1)11ey =-； (2)答案见解析.（1）分别求出()1f 和()1f '，即可求出切线方程；（2）分0a ≥、1a e≤-和10e a -<<三种情况，分别讨论()f x 单调性，即可得到对应的极值点的情况.(1)当1a =时，()n e l xx f x x x =+-定义域为()0+∞，，()111ef =-. 因为()1e 11x x f x x -'=+-，所以()111110ef -'=+-=. 所以()y f x =在点()()1,1f 处的切线方程为：11ey =-. (2) 函数()()()ln e xx f x a x x a =+-∈R 定义域为()0+∞，，()1111e e x x x x x f x a a x x --⎛⎫⎛⎫'=+-=+ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭. 令()(),0e x x g x a x =+>，()1ex xg x ='-. 令()0g x '>，得01x <<；令()0g x '<，得1x >； 所以()g x 在()0,1上单增，在()1,+∞上单减. 所以()()max 11e g x g a ==+，所以()1ea g x a <≤+①当0a ≥时，10e x ax+>，令()0f x '>，得01x <<；令()0f x '<，得1x >； 所以()f x 在()0,1上单增，在()1,+∞上单减. 此时()f x 有且只有一个极值点. ②当1a e≤-时，()0e x xg x a =+≤，令()0f x '>，得1x >；令()0f x '<，得01x <<； 所以()f x 在()0,1上单减，在()1,+∞上单增. 此时()f x 有且只有一个极值点.③当10ea -<<时，方程()0g x =有两个相异正根12,x x ，不妨设1201x x <<<，则当10x x <<时，有()0f x '<；当11x x <<时，有()0f x '>；当21x x <<时，有；()0f x '<；当2x x >时，有；()0f x '>；所以()f x 在()10,x 上单减，在()1,1x 上单增，在()21,x 上单减，在()2,x +∞上单增， 此时()f x 有三个极值点.综上所述：当0a ≥或1a e ≤-时，()f x 有且只有一个极值点；当10ea -<<时，()f x 有三个极值点.【点睛】导数的应用主要有：（1）利用导函数几何意义求切线方程；（2）利用导数研究原函数的单调性，求极值（最值）； （3）利用导数求参数的取值范围.例3．已知函数()2e e 2x xf x ax -=+--.(1)当1a =时，证明：函数()f x 在区间()0,∞+上单调递增；(2)若()()e xg x f x -=-，讨论函数()g x 的极值点的个数.【答案】(1)证明见解析 (2)答案见解析（1）先对函数求导，再二次求导，可求得导函数在区间()0,∞+上单调递增，从而可得()()00f x f ''>=，进而可证得结论，（2）当0a =时，可得()g x 单调递增，无极值点，当0a ≠时，()e 2xg x ax ='-，令ee 202x xax a x-=⇒=，令()e xh x x=，利用导数求出()h x 的单调区间和极值，从而分0e 2a <<，e 2a =和2e a >求解即可(1)证明：当1a =时，()()2e e 2,e e 2x x x xf x x f x x --=+----'=. 当0x >时，()e e 20x xf x -=+-'>'，.所以函数()f x '在区间()0,∞+上单调递增，故()()00f x f ''>=，故函数()f x 在区间()0,∞+上单调递增. (2)解：当0a =时，()e 2xg x =-单调递增，无极值点， 当0a ≠时，()e 2xg x ax ='-，令e e 202xxax a x-=⇒=，令()e xh x x =，则()()2e 1x x h x x -'=，当0x <时，()0h x <，且()0h x '<，当0a <时，方程e2xa x=有唯一小于零的零点，故函数()g x 存在一个极值点；当01x <<时，()0h x '<，当1x >时，()0h x '>，故函数()h x 在()0,1上单调递减，在()1,+∞上单调递增，()1e h =为函数()h x 极小值， 所以当0e 2a <<时，方程e 2xa x=无解，函数()g x 无极值点；当e 2a =时，方程e 2xa x=有一个解， 但当01x <<时，()e 2,e 20x xa g x ax x ='>->，当1x >时，()e 2,e 20x x a g x ax x='>->，故函数()g x 无极值点.当2e a >时，方程e 2xa x=有两解，函数()g x 存在一个极大值点和一个极小值点.综上，当0a <时，函数()g x 存在一个极值点， 当e02a 时，函数()g x 无极值点， 当2ea >时，函数()g x 存在一个极大值点和一个极小值点.1．已知函数ln(1)()x f x x a+=+． (1)当1a =-时，判断()f x 在区间()1,+∞上的单调性；(2)当1a >时，记()f x 的最大值为M ，求证：1(,)2a M e -∈．【答案】(1)()f x 在(1,)+∞上单调递减．(2)证明见解析（1）利用导数研究函数的单调性即可；（2）由题知2ln(1)1()()x ax x f x x a '+-++=+，设()ln(1)1x ag x x x +=-++，进而得()g x 在(1,)-+∞存在唯一零点()01,1a x e ∈-且()f x 的最大值()()000ln 1x M f x x a+==+，再结合()000ln 11x a x x ++=+可得011,12a M e x -⎛⎫=∈ ⎪+⎝⎭. (1)当1a =-时，21ln(1)1()(1)(1)x x x f x x x '--++=>-， 设1()ln(1)1x g x x x -=-++，则21'()(1)x g x x -+=+，当(1,)x ∈+∞时，()0,()g x g x '<在(1,)+∞上单调递减， 所以()()1ln 20g x g =-＜＜， 所以()0f x '＜，所以()f x 在(1,)+∞上单调递减． (2)2ln(1)1()()x ax x f x x a '+-++=+， 设()ln(1)1x a g x x x +=-++，则2()(1)x a g x x '--=+． 当1a >时，()f x 的定义域为(1,),()0,()g x g x '-+∞≤在(1,)-+∞上单调递减，因为()()(1)11(1)ln 21ln 20,102a aaa e a g g e e--+=-≥->-=< 所以()(1)10ag g e -<．又因为()g x 的图象是不间断的，且()g x 在(1,)-+∞上单调递减，所以()g x 在(1,)-+∞存在唯一零点()01,1ax e ∈-，当()01,x x ∈-时，()0,()0,()g x f x f x '>>在()01,x -上单调递增， 当()0,x x ∈+∞时，()0,()0,()g x f x f x '<<在()0,x +∞上单调递减， 所以()f x 的最大值()()000ln 1x M f x x a+==+由()00g x =得()000ln 11x ax x ++=+，所以011,12a M e x -⎛⎫=∈ ⎪+⎝⎭，从而原命题得证． 2．函数()e sin 2xx x f a x =-+.(1)求曲线()y f x =在点()()0,0f 处的切线方程； (2)当0a ≥时，求函数()f x 在0,1上的最小值； (3)直接写出a 的一个值，使()f x a ≤恒成立，并证明. 【答案】(1)()1y a x a =++ (2)a(3)1a =-，证明见解析（1）利用导数的几何意义直接求解；（2）利用导数研究函数的单调性，进而求得最小值；（3）取1a =-，构造函数()e sin 21x g x x x =+--，即证()0g x ≥恒成立，利用导数研究函数的单调性及最值即可证得结论. (1)由()e sin 2xx x f a x =-+，知()0f a =，切点为()0,a求导()e cos 2xf a x x =-+'，则切线斜率()0121a f a k =-+='+=所以切线方程为：()1y a a x -=+，即()1y a x a =++ (2)求导()e cos 2xf a x x =-+'，[]0,1x ∈0a ≥，[]cos 1,1x ∈-，0f x，所以函数()f x 在0,1上单调递增，()()min 0f x f a ∴==，即函数()f x 在0,1上的最小值为a . (3)取1a =-，下面证明e sin 21x x x --+≤-恒成立，即证e sin 210x x x +--≥恒成立， 令()e sin 21x g x x x =+--，即证()0g x ≥恒成立 求导()e cos 2x g x x '=+-，（i ）当0x ≤时，e 1x ≤，[]cos 1,1x ∈-，此时()0g x '≤所以函数()g x 在(],0-∞上单调递减，()(0)0g x g ∴≥=，即()0g x ≥成立（ii ）当0x >时，令()()e cos 2,0xp x g x x x '==+->，()e sin x p x x -'=，因为e 1x >，[]sin 1,1x ∈-，所以()0p x '>，所以函数()g x '在()0,+∞上单调递增，()(0)0g x g ''∴>=，所以函数()g x 在()0,+∞上单调递增，()(0)0g x g ∴>=，综上可知，()0g x ≥恒成立，即()f x a ≤恒成立3．已知函数()2e xf x ax =-（其中为自然对数的底数）.(1)讨论函数()f x 的导函数()f x '的单调性；(2)设()()cos g x x x f x =+-，若x ＝0为g （x ）的极小值点，求实数a 的取值范围. 【答案】(1)答案见解析； (2)()1,+∞.（1）先求导，再对a 利用导数分两种情况求函数的单调区间；（2）求出()sin 1e 2x g x x ax =-+-+'，令()sin 1e 2x G x x ax =-+-+，则()cos e 2xG x x a =--+'，令()()h x G x '=，再对22a -分两种情况讨论分析得解. (1)解： ()e 2x f x ax '=-，令()e 2x F x ax =-，则()e 2xF x a ='-，①当0a ≤时，()0F x '>，②当0a >时，()()ln 2,x a ∈+∞时，()0F x '>，()(),ln 2x a ∈-∞时，()0F x '<； 综上，当0a ≤时，()f x '在(),-∞+∞上是增函数；当0a >时，()f x '在()()ln 2,a +∞上是增函数，在()(),ln 2a -∞上是减函数； (2)解：()2cos e x g x x x ax =+-+，则()sin 1e 2xg x x ax =-+-+'，()00g '=， 令()sin 1e 2x G x x ax =-+-+，则()cos e 2xG x x a =--+'，令()()h x G x '=，则()sin e xh x x ='-，当0x >时，sin 1x ≤，e 1x >，故()0h x '<，()G x '是减函数， 所以()()022G x G a '='<-.①当220a -≤，即1a ≤时，()0G x '<，即()G x 在()0,∞+上是减函数，不符合0x =是极小值，舍去； ②当220a ->，即1a >时，因为()G x '是减函数，且()00G '>，()()()ln 23cos ln 2330G a a +=-+-<⎡⎤⎣⎦'， 所以()()00,ln 23x a ∃∈+，使得()00G x '=，当()00,x x ∈时，()0G x '>，即()g x '是增函数，所以()()00g x g ''>=，即()g x 在()00,x 上是增函数；当0x <时，(),0π∀∈-，使得()0h x '<，()G x '是减函数， 故()()0220G x G a >=-'>'，从而()g x '是增函数，所以()()00g x g ''<=，即()g x 在(),0π-上是减函数. 综上，a 的取值范围是()1,+∞.4．已知函数2()2ln =--+f x x x a x ax ，a ∈R ． (1)若1a =，求曲线()y f x =在点(1,(1))f 处的切线方程；(2)设()f x 的极小值点为0x ，且()204<-af x a ，求a 的取值范围．【答案】(1)0y = (2)(2,2)-（1）由导数的几何意义得出切线方程；（2）对a 的值进行分类讨论，利用导数得出其单调性，再根据题意解不等式得出a 的取值范围． (1)由2()ln f x x x x =--可得，(1)0f =，由1()21f x x x'=--可得，(1)2110f '=--= 即曲线()y f x =在点(1,(1))f 处的切线方程为0y = (2)(1)(2)()22a x x a f x x a x x-+'=--+=若0a 时，1()0x f x '>⇒>；01()0x f x '<<⇒<即函数()y f x =在(0,1)上单调递减，在(1,)+∞上单调递增，极小值点为1由()241af a <-，可得2140a a a a ⎧-<-⎪⎨⎪⎩，解得02a ≤<.若2a <-时，当(0,1),2a x ⎛⎫∈⋃-+∞ ⎪⎝⎭时，()0f x '>，则函数()f x 在(0,1),,2a ⎛⎫-+∞ ⎪⎝⎭上单调递增；当1,2a x ⎛⎫∈- ⎪⎝⎭时，()0f x '<，则函数()f x 在1,2a ⎛⎫- ⎪⎝⎭上单调递减，则极小值点为2a -.由224a a f a ⎛⎫-<- ⎪⎝⎭可得，ln 022a a ⎧⎛⎫-<⎪ ⎪⎝⎭⎨⎪<-⎩，此时不等式组无解.若2a =-时，22(1)()0x f x x-'=≥，函数()f x 无极值点. 若20a -<<时，当0,(1,)2a x ⎛⎫∈-⋃+∞ ⎪⎝⎭时，()0f x '>，即函数()f x 在0,,(1,)2a ⎛⎫-+∞ ⎪⎝⎭上单调递增.当,12a x ⎛⎫∈- ⎪⎝⎭时，()0f x '<，即函数()f x 在,12a ⎛⎫- ⎪⎝⎭上单调递减，即函数()f x 的极小值点为1，由()241af a <-，可得21420a a a a ⎧-<-⎪⎨⎪-<<⎩，解得20a -<<.综上，(2,2)a ∈- 5．已知函数()()21ln 12f x x a x a x =+-+，其中a R ∈. (1)讨论()f x 的单调性；(2)若函数()()()1F x f x a x =+-有两个极值点1x ，2x ，且()()1222eF x F x +>--恒成立（e 为自然对数的底数），求实数a 的取值范围. 【答案】(1)答案见解析； (2)10ea <<． （1）示出导函数()'f x ，在定义域内分类讨论确定()'f x 的正负，得单调区间；（2）由()0F x '=有两个不等实根得出a 的一个范围，同时得出12,x x 的关系，计算12()()F x F x +化为a 的函数，不等式变形后，引入函数2()ln eg x x x x =-+，由导数确定单调性后可得不等式的解，即得a 的范围．(1)()f x 的定义域是(0,)+∞，(1)()()(1)a x x a f x x a x x--'=+-+=， 0a ≤时，01x <<时，()0f x '<，1x >时，()0f x '>，()f x 的减区间(0,1)，增区间是(1,)+∞；01a <<时，0x a <<或1x >时，()0f x '>，1<<a x 时，()0f x '<，()f x 的增区间是(0,)a 和(1,)+∞，减区间是(,1)a ；1a =时，()0f x '≥恒成立，()f x 的增区间是(0,)+∞，无减区间；1a >时，01x <<或x a >时，()0f x '>，1x a <<时，()0f x '<，()f x 的增区间是(0,1)和(,)a +∞，减区间是(1,)a ；(2)22()()1x x aF x f x a x-+''=+-=，由题意220x x a -+=有两个不等正根12,x x ，440a ∆=->，1a <，又122x x +=，120x x a =>，所以01a <<，21()ln 22F x x a x x =+-， 2221211122212121212111()()ln 2ln 2[()2]ln()2()222F x F x x a x x x a x x x x x x a x x x x +=+-++-=+-+-+2ln 4ln 2a a a a a a =-+-=--，由题意2ln 22e a a a -->--，2ln 0ea a a -+>， 设2()ln eg x x x x =-+(01)x <<，则()ln 11ln g x x x '=+-=0<， ()g x 在(0,1)上递减，又11112()ln 0e e e e e g =-+=，所以由2ln 0e a a a -+>，得10ea <<．综上，10ea <<． 【点睛】本题考查导数研究函数的单调性，考查极值点有关的问题，解题方法由导函数为0得出极值点的性质，同时得出参数的一个范围，计算有关极值点的代数式12()()F x F x +，化简不等式，利用函数的单调性得出不等式的解，从而得出结论，本题属于较难题． 6．已知函数221()2ln (0)2f x ax x a x a =-+≠ (1)讨论()f x 的单调性；(2)若()f x 存在两个极值点1x ，2x ，证明：121212()()11f x f x x x x x -<+-【答案】(1)答案不唯一，具体见解析 (2)证明见解析（1）函数()f x 求导后，分子为含参的二次三项式，结合0a ≠，我们可以从0∆和0∆>结合开口方向和两根的大小来讨论；（2）1x ，2x 为函数()f x 的两个极值点，我们可以通过()f x '结合韦达定理，找到1x ，2x 的关系，带入到要证明的不等式中，然后通过整理，化简成一个关于12x x 的函数关系，再通过换元，构造函数，通过求解函数的值域完成证明. (1)22222()1a ax x a f x ax x x-+'=-+=，设22()2p x ax x a =-+．(0)x >，318a ∆=-， ①当12a时，0∆，()0p x ，则()0f x '，()f x 在(0,)+∞上单调递增， ②当102a <<时，0∆>，()p x的零点为1x =，2x =120x x <<，令()0f x '>，得10x x <<，或2x x >，令()0f x '<，得12x x x <<，()f x ∴在上单调递减，在，，)∞+单调递增，③当0a <时，0∆>，()p x，()f x ∴在上单调递增，在，)∞+上单调递减．综上所述：当12a时，()f x 在(0,)+∞上单调递增；当102a <<时，()f x在上单调递减，在，，)∞+单调递增；当0a <时，()f x在上单调递增，在，)∞+上单调递减． (2)证明：由（1）知，当102a <<时，()f x 存在两个极值点， 不妨设120x x <<，则121x x a+=， 要证：121212()()11f x f x x x x x -<+-，只要证121212121221()()()()x x x x x xf x f x x x x x -+->=-，只需要证211212122211()[()2]2ln2x x x x x a x x a x x x -+-+>-， 即证21121222112ln ()2x x x a x x x x x -+>-，设12x t x =，(01)t <<， 设函数21()2ln g t a t t t=-+， 22221()t a t g t t -+∴'=-，∴4440a ∆=-<，22210t a t ∴-+>， ()0g t ∴'<，()g t ∴在(0,1)上单调递减，则()(1)g t g >0=， 又121()02x x -<， 则121()0()2g t x x >>-，则21121222112ln ()2x x x a x x x x x -+>-，从而121212()()11f x f x x x x x -<+-． 【点睛】(1)含参的二次三项式再进行分类讨论的时候，如果二次项含参数，在讨论有根无根的情况下要兼顾到开口方向以及两根大小的比较；(2)如果函数()f x 在求导完以后，是一个分子上含有二次三项式，不含指数、对数的式子，那么函数()f x 的极值点关系，可以使用韦达定理来表示. 7．已知函数()()()1ln R af x x a x a x=-+-∈. (1)讨论()f x 的单调性；(2)若()f x 有两个极值点，且这两个极值点分别为1x ，2x ，若不等式()()()1212ln ln f x f x x x λ+<+恒成立，求λ的值.【答案】(1)答案见解析 (2)2λ=-（1）求导，然后分0a ≤，01a <<，1a =，1a >讨论研究单调性；（2）由（1）两个极值点分别是1和a ，不妨设11x =，2x a =，代入()()()1212ln ln f x f x x x λ+<+，然后转化为最值问题求解即可. (1)由题意可知()f x 的定义域为()0,∞+，()()()22111x a x a a f x x x x --+'=-+=. 当0a ≤时，由()0f x '>，得1x >；由()0f x '<，得01x <<. 则()f x 在()0,1上单调递减，在()1,+∞上单调递增.当01a <<时，由()0f x '>，得0x a <<或1x >；由()0f x '<，得1<<a x . 则()f x 在()0,a 和()1,+∞上单调递增，在(),1a 上单调递减. 当1a =时，()0f x '≥恒成立，则()f x 在()0,∞+上单调递增.当1a >时，由()0f x '>，得01x <<或x a >；由()0f x '<，得1x a <<. 则()f x 在()0,1和(),a +∞上单调递增，在()1,a 上单调递减. 综上，当0a ≤时，()f x 在()0,1上单调递减，在()1,+∞单调递增； 当01a <<时，()f x 在()0,a 和()1,+∞上单调递增，在(),1a 上单调递减； 当1a =时，()f x 在()0,∞+上单调递增；当1a >时，()f x 在()0,1和(),a +∞上单调递增，在()1,a 上单调递减. (2)由（1）可知01a <<或1a >，且两个极值点分别是1和a ，不妨设11x =，2x a =， 则()()()()1211ln 11ln f x f x a a a a a a +=-+-+-=-+，12ln ln ln x x a +=， 故()()()1212ln ln f x f x x x λ+<+恒成立，即()1ln ln a a a λ-+<恒成立. 当01a <<时，ln 0a <，则()1a λ<-+，因为01a <<，所以()211a -<-+<-，则2λ≤-； 当1a >时，ln 0a >，则()1a λ>-+， 因为1a >，所以()12a -+<-，则2λ≥-. 综上，2λ=-.。
函数最值的求法
函数最值的求法函数最值的求法函数最值即为函数的最大值和最小值，求函数最值有多种方法，以下将介绍其中的几种方法。
一、导数法1. 对于连续的函数$f(x)$，求其导数$f'(x)$2. 导数为0的点即是函数的极值点，求其极值点3. 极值点中的最大值和最小值即为函数的最大值和最小值4. 注意：还要考虑定义域的端点是否为最值二、区间法1. 将函数的定义域分为若干个闭区间2. 分别求出每个区间内函数的最大值和最小值3. 比较所有区间内的最大值和最小值，找出函数的最大值和最小值4. 注意：该方法适用于函数处于定义域的情况，且函数在每个区间内均连续三、二次函数法1. 对于二次函数$f(x)=ax^2+bx+c$，求出其顶点坐标2. 若$a>0$，则顶点为函数的最小值，若$a<0$，则顶点为函数的最大值3. 注意：该方法只适用于二次函数四、拉格朗日乘数法1. 对于$f(x,y)$在$g(x,y)=0$的约束条件下求最值，设$L(x,y,\lambda)=f(x,y)+\lambda g(x,y)$2. 求$L(x,y,\lambda)$的偏导数并令其为0，得到方程组$$\left\{\begin{aligned}\frac{\partial L}{\partial x}=0\\\frac{\partial L}{\partial y}=0\\\frac{\partial L}{\partial \lambda}=0\end{aligned}\right.$$3. 解方程组，得到最值点五、动态规划法1. 将原问题分解为若干个子问题，按顺序求解子问题，保存子问题的解2. 将子问题的解组合起来，得到原问题的解3. 注意：该方法适用于问题满足最优子结构和重叠子问题性质的情况综上所述，求函数最值有多种方法，需要根据具体情况选择合适的方法。
需要提醒的是，在使用方法时，要仔细分析函数的各项特征，注意判定每一步所求的是否为最值。
利用导数求函数最值(精华)
提示：y' 5ax4 3bx2 .由y' 0.得
x2( 5ax2 - 3b ) 0
x 1是极值点，5a - 3b 0
又 x2 0
x=0，x= 1可能是极值点。
练习:
如果函数 f(x)=ax5-bx3+c(a≠0)在x=±1 时有极值,极大值为4,极小值为0 ,试求a,b,c 的值 .
A.有最大值 b2q，r6无40最1@小12值 B.无最大值，有最小值-2 C.最大值为2，最小值-2 D.无最值
3、函数 f(x) 2x cos x在（-,+)上（ ）
A.是增函数 C.有最大值
B.是减函数 D.最小值
例3、求f ( x) 1 x sin x在区间
2 [0， b2qrπ6]4上01的@1最26值.co.m
所以, 函数 f (x) 1 x3 4x 4 在[0,3]上的最大值是4,
最小值是 4 .
3
3
练习
函数 y bq1r64x041@112x63.com1 x2 ，在 432
［－1，1］上的最小值为( A )
A.0 B.－2 C.－1 D.13/12
4x 2、函数 y x2 1 （ C ）
x1
aO
x2
x
x3
b
二.如何求函数的最值?
(1)利用函数的单调性;
bqr6401@
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=(x－2)2+3在区间[1,3]上的最值.
(3)利用函数的导数;
求函数 y = f (x) 在[a,b]上的最大值与 最小值的步骤如下: (1) 求函数 y=bqfr6(x40) 1在@1(2a6,.cbom) 内的极值;
函数最值的求解方法及应用
函数最值的求解方法及应用函数最值问题是数学中常见且重要的问题。
函数的最值包括最大值和最小值，通常涉及函数的图像及其性质。
本文将介绍几种常见的函数最值的求解方法，并通过实例说明其应用。
一、函数最值的求解方法1.导数法导数法是求函数最值的常用方法。
对于定义在闭区间[a,b]上的函数f(x)，其最值一定发生在函数的驻点或者区间的端点处。
-首先，求出f(x)的导数f'(x)。
-然后，求出f'(x)=0的解，即找到函数的驻点。
-最后，比较函数在驻点及端点处的取值，找到最大值和最小值。
2.二次函数的最值对于二次函数f(x)=ax^2+bx+c（a≠0），可以通过求导数的方法得到它的最值。
- 首先，求出f'(x)=2ax+b=0的解，即找到函数的驻点。
-如果a>0，则驻点为极小值点，此时f(x)的最小值为f(驻点)。
-如果a<0，则驻点为极大值点，此时f(x)的最大值为f(驻点)。
3.梯度下降法梯度下降法是一种可用于求解无约束最优化问题的迭代算法。
它的基本思想是通过迭代的方式逐步接近函数的最值。
-首先，选择任意一个起始点x_0。
-然后，根据函数的梯度(即导数的向量)，沿着梯度的反方向更新参数x。
-重复上述步骤，直到满足停止条件为止。
二、函数最值的应用1.经济学中的应用函数最值在经济学中有重要的应用。
例如，生产函数描述了产出与生产要素之间的关系，通过求函数最值可以确定生产要素的最佳配置方案，实现最大化的产出。
供求函数描述了市场上商品的供给和需求关系，通过求函数最值可以确定市场的平衡价格和数量。
2.优化问题的求解优化问题是数学中的一个重要分支，涉及到在一定约束条件下求解一些目标函数的最值。
例如，在资源有限的情况下，如何合理分配资源以最大化利润或最小化成本是一个常见的优化问题。
3.最大似然估计最大似然估计是概率统计中的一种参数估计方法，通过求解似然函数的最值来选择模型的参数。
似然函数描述了给定参数下观测数据出现的可能性，通过求似然函数的最大值可以得到最优的参数估计值。