导数的应用(二) 最大值与最小值

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导数的应用(二) 最大值与最小值

一. 教学内容

导数的应用(二) 最大值与最小值

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;在开区间

),(b a 内连续的函数)(x f 不一定有最大值与最小值,例如

x x f 1

)(=

在),0(∞+内的图象连

续,但无最大值和最小值。

设函数)(x f 在],[b a 上连续,在),(b a 内可导,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),(b a 内的极值;

(2)将)(x f 的各极值与)(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。

【典型例题】

[例1] 求函数522

4+-=x x y 在区间]2,2[-上的最大值与最小值。

解:x x y 443

-=',令0='y ,有0443

=-x x 1,0,1-=x

当x 变化时,y ',y 的变化情况如下表:

从上表可知,函数522

4

+-=x x y 在区间]2,2[-上最大值为13,最小值为4,利用此表可画出函数的图象如下:

[例2] 已知

ax x f =)(解:依题意0≠a )4(3123)(2-=-='x ax ax ax x f

令0)(='x f 解得0=x 或4=x

(1)当0>a 时,由⎩⎨

⎧≤≤->'210

)(x x f 解得01<≤-x

令0)(<'x f ,解得20≤

由)(x f 连续,则当0=x 时,)(x f 有最大

值,即3)0(==b f ,又由

b a f b a f +-=>+-=-16)2(7)1(,则)2(f 为最小值,故229316=⇒-=+-a a

所以,当0>a 时,2=a ,3=b (2)当0

故)(x f 最小值为29)0(-==b f ,)(x f 最大值为232916)2(-=⇒=--=a a f 所以,当0

[例3] 已知两个函数k x x x f -+=168)(2,

x x x x g 452)(2

3++=,其中R k ∈ (1)对任意的]3,3[-∈x ,都有)()(x g x f ≤成立,求k 的取值范围。

(2)对任意的]3,3[1-∈x ,]3,3[2-∈x 都有)()(21x g x f ≤,求k 的取值范围。 解:

(1)设)()()(x f x g x h -=,则对任意的]3,3[-∈x ,都有)()(x g x f ≤成立

0)(min ≥⇔x h ,]3,3[-∈x ,k x x x x h +--=1232)(23

)2)(1(61266)(2-+=--='x x x x x h ,令0)(='x h ,则1-=x 或2=x ,列表如下:

由上表可知k x h +-=45)(min 则45045≥⇔≥+-k k

(2)对任意]3,3[1-∈x ,]3,3[2-∈x 都有)()(21x g x f ≤成立)()(min max x g x f ≤⇔,

]3,3[-∈x

先求)(min x g ,)1)(23(24106)(2

++=++='x x x x x g

令0)(='x g 得

32

-

=x 或1-=x ,列表如下:

则21

)

(

min

-

=

x

g

再求)

(x

f的最大值,k

x

k

x

x

x

f-

-

+

=

-

+

=8

)1

(8

16

8

)

(2

2

,]3,3

[-

x,矩形ABCD的面积为)

4

)(

2

4(2x

x

x

S-

-

=3

2

22

8

4

16x

x

x

x+

-

-

=

x

x

x16

12

22

3+

-

=

16

24

62+

-

='x

x

S

令0

='S得

3

3

2

2-

=

x

故当332

2-

=x 时,有S 最大值为9332

【模拟试题】(答题时间:30分钟)

1. 函数b ax ax x f +-=2

32)((0>a )在]1,2[-∈x 的最大值为5,最小值为11-,求)

(x f 的解析式。

2. 已知函数

c bx x x x f ++-

=2

321)(

(1)若)(x f 在),(∞+-∞上是增函数,求b 的取值范围。

(2)若)(x f 在1=x 时取得极值,且]2,1[-∈x 时,2

)(c x f <恒成立,求c 的取值范围。 3. 用总长14.8m 的钢条制做一个长方形容器的框架,如果所制做容器的底面的一边比另一边

长0.5m ,那么高为多少时容积最大?并求出它的最大容积?

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