函数的极值和最值(讲解)
高等数学《函数的极值与最大、最小值》课件
3) 若 f ( x)在开区间内定义,这时最值不一定存 在 ,有些实际应用问题根据实际可确定问题一 定有解 .
设 f ( x)在开区间内定义且可导, f ( x)在开区间内 有唯一驻点 x0 ,若 f ( x0 )是 f ( x)的极小值(极大值) , 则 f ( x0 )是 f ( x)的最小值 (最大值) .
f (0) 1为极大值 , 即为最大值 .
x 1时, f ( x) f (0) 1 , 即当 x 1时, 有 e x 1 . 1 x
小结
注意最值与极值的区别. 最值是整体概念而极值是局部概念. 实际问题求最值的步骤. 利用最大、小值证明不等式
思考题
若 f (a) 是 f ( x) 在[a, b] 上的最大值或最 小值，且 f (a)存在，是否一定有 f (a) 0 ？
当x 2时，f ( x) 0;
M
当x 2时，f ( x) 0.
f (2) 1为f ( x)的极大值.
定理2(第二充分条件)
设 f ( x) 在 x0处具有二阶导数,且 f ( x0 ) 0 , f ( x0 ) 0 ,则 (1) 若 f ( x0 ) 0 ,则 f ( x0 )为 f ( x)的极大值 .
f
( xk ),
f
(a),
f
(b)
}.
min
x[ a ,b ]
f (x)
min{
f ( x1) ,,
f ( xk ),
f (a),
f (b) }.
例1 求函数 y 2x3 3x2 12x 14 的在[3,4] 上的最大值与最小值.
解 f ( x) 6( x 2)(x 1)
解方程 f ( x) 0,得 x1 2, x2 1.
高等数学-第七版-课件-3-6 函数的极值与最大值最小值
o
x
定义 设函数f(x)在点x0的某邻域U(x0)内有定义， 如果对于去心邻域U0(x0)内的任一x，有 y f(x)<f(x0)(或f(x)>f(x0)) 称f(x0)为函数f(x)的一个极大值（极小值） 函数的极大值与极小值统称为函数的极值， 使函数取得极值的点称为极值点 注 极值是一个局部的概念
海岸位于A点南侧40km，是一条东西走向的笔直长堤. 演习中部队先从A出发陆上行军到达海堤，再从海堤处乘舰艇 到达海岛B. 已知陆上行军速度为每小时36km，舰艇速度为
每小时12km.问演习部队在海堤的何处乘舰艇才能使登岛用 y 时最少？ 分析 陆上行军耗时 o 海上行军耗时 A
(0,40)
？ R(x,0) B
x
(140,-60)
三、最大值最小值问题
（一）最大值最小值求法
（二）最值应用问题
三、最大值最小值问题
（一）最大值最小值求法
（二）最值应用问题
例4 从边长为a的一张正方形薄铁皮的四角切去 边长为x的四个小正方形，折转四边，作一 个盒子，问x为何值时盒子的容积最大？
例5 某企业以钢材为主要生产材料。设该厂每天的钢材需求量为 R吨，每次订货费为C1元，每天每吨钢材的存贮费为C2元 （其中R、 C1、 C2为常数），并设当存贮量降为零时，能 立即得到补充（在一个订货周期内每天的平均存贮量为订货 量的二分之一）求一个最佳的订货周期，使每天的平均费用 最小？ q(t) Q o T C C0
o
x
定义 设函数f(x)在区间I上有定义，如果存在x0∈I,使得对于区间I内 的任一x，有 f(x)≤f(x0)(或f(x)≥f(x0)),则称f(x0)为函数f(x) 在区间I上的最大值(或最小值).
高数函数的极值与最大最小值课件
(不是极值点情形)
注意:函数的不可导点,也可能是函数的极值点.
例 y=|x|
极小值点x=0
但x=0是y=|x|的不可导点.
驻点和不可导点统称为可疑极值点
01
03
02
04
05
06
求极值的步骤:
以及不可导点；
(4) 求出各极值点的函数值, 就得函数 f (x)的全部极值.
01
例
02
解
*
用开始移动,
例7. 设有质量为 5 kg 的物体置于水平面上 , 受力 作
解: 克服摩擦的水平分力
正压力
即
令
则问题转化为求
的最大值问题 .
为多少时才可使力
设摩擦系数
问力与水平面夹角的大 Nhomakorabea最小?*
令
解得
而
因而 F 取最小值 .
解:
即
令
则问题转化为求
的最大值问题 .
清楚(视角 最大) ?
当 在 上单调时,
最值必在端点处达到.
若在此点取极大 值 , 则也是最大 值 .
(小)
对应用问题 , 有时可根据实际意义判别求出的
可疑点是否为最大值点或最小值点 .
(小)
在闭区间[0,3]上的
解
例
求函数
最大值与最小值.
先求出驻点与不可导点
如,
在x=0处分别属于上述三种情况.
3) 判别
例2. 求函数
的极值 .
解: 1) 求导数
2) 求驻点
令
得驻点
因
故 为极小值 ;
又
故需用第一判别法判别.
*
定理4 (判别法的推广)
函数的极值与最大值最小值
x1 x2 x3 x4 x5
定理1(必要条件) 设函数f(x)在点x0处可导, 且在x0处取得极值, 那么f ′(x0)=0. •驻点 使导数f ′(x)为零的点(方程f ′(x)=0的实根)称为函数 f(x)的驻点. 观察与思考： (1) 观察曲线的升降与极值
x1 x2
x3 x4 x5
定理2(第一充分条件)
设函数f(x)在x0处连续, 且在(a, x0)∪(x0, b)内可导. (1)如果在(a, x0)内f ′(x)>0, 在(x0, b)内f ′(x)<0, 那么函数f(x) 在x0处取得极大值; (2)如果在(a, x0)内f ′(x)<0, 在(x0, b)内f ′(x)>0, 那么函数f(x) 在x0处取得极小值; (3)如果在(a, x0)及(x0, b)内 f ′(x)的符号相同, 那么函数f(x) 在x0处没有极值.
1 2 所以当b= d 时, 抗弯截面模量 W 最大, 这时 h = d . 3 3
讨论：
函数f(x)=x4, g(x)=x3在点x=0是否有极值？ >>>
例2 求函数f(x)=(x2−1)3+1的极值. 解 f ′(x)=6x(x2−1)2. 令f ′(x)=0, 求得驻点x1=−1, x2=0, x3=1. f ′′(x)=6(x2−1)(5x2−1). 因为f ′′(0)=6>0, 所以f (x)在x=0处取得极小值, 极小值为f(0)=0. 因为f ′′(−1)=f ′′(1)=0, 所以用定理3无法判别. 因为在−1的左右邻域内f ′(x)<0, 所以f(x)在−1处没有极值. 同理, f(x)在1处也没有极值.
函数的极值和最值
函数的极值和最值函数的极值和最值是数学中重要的概念，可以帮助我们研究函数的特性和解决实际问题。
本文将介绍函数的极值和最值的定义、求解方法以及应用。
一、函数的极值函数的极值即函数在某个区间内的最大值或最小值。
极值分为两种情况：局部极值和全局极值。
1. 局部极值局部极值是指函数在某个开区间内的最值。
设函数f(x)在点x=a处连续，如果在a的某个邻域内，对于任意的x，有f(x)≤f(a)（或f(x)≥f(a)），则称f(a)是f(x)在该邻域内的局部最小值（或局部最大值）。
其中，f(a)是该局部极值的函数值，a是极值点。
2. 全局极值全局极值是指函数在整个定义域上的最值。
设函数f(x)在[a, b]上连续，如果对于任意的x∈[a, b]，有f(x)≤f(a)（或f(x)≥f(a)），则称f(a)是f(x)在[a, b]上的全局最小值（或全局最大值）。
其中，f(a)是该全局极值的函数值，a是极值点。
二、函数极值的求解方法根据函数的极值定义，我们可以通过以下方法求解函数的极值：1. 导数法导数法是一种常用的求解函数极值的方法。
首先，我们计算函数f(x)的导数f'(x)，然后找出导数为零或不存在的点。
这些点就是可能的极值点。
接下来，对每个可能的极值点进行二阶导数检查，确认是否为极值。
当二阶导数大于0时，该点为局部最小值；当二阶导数小于0时，该点为局部最大值。
2. 区间法区间法适用于离散函数或无法通过导数法求解的情况。
首先，我们将定义域分为若干个区间，并计算每个区间的函数值。
然后，通过比较函数值得出极值。
例如，当函数值最大时，该点为局部最大值；当函数值最小时，该点为局部最小值。
三、函数极值的应用函数的极值在数学和实际问题中具有广泛的应用。
以下是几个典型的应用场景：1. 优化问题函数的极值在优化问题中起到重要作用。
例如，在生产过程中，我们希望找到产量最大或成本最低的方式，这就需要求解函数的最值。
2. 经济学经济学中的需求、供给、收益等问题通常涉及函数的极值。
函数极值与最值的区别
函数极值与最值的区别摘要：1.极值与最值的概念区分2.极值的局部性质3.最值的全局性质4.极值与最值的联系5.实际应用举例正文：在数学领域，函数的极值和最值是两个密切相关但又有所区别的概念。
许多人常常会将它们混淆，但实际上它们有着明确的定义和性质。
本文将详细探讨函数极值与最值的区别，并通过实例帮助大家更好地理解这两个概念。
首先，我们来区分一下极值和最值。
极值是指函数在某个局部区域内的最大值或最小值，它是一个局部性质。
最值则是指函数在整个定义域内的最大值或最小值，它是一个全局性质。
简而言之，极值关注的是局部表现，而最值关注的是全局表现。
接下来，我们来了解极值的局部性质。
在数学中，极值点通常是指函数在该点处可导且导数为零的点，或者是不可导的点。
在极值点附近，函数的值会在某个方向上单调递增或递减。
也就是说，极值点是函数在局部区域内最大或最小的点。
需要注意的是，极值并不一定是最值，因为最值还包括端点值和不可导点的值。
然后，我们来了解最值的全局性质。
最值通常出现在极值点、不可导点和端点（如果可取到）处。
在这些点上，函数的值要么是最大值，要么是最小值。
最值是函数在整个定义域内的最大值或最小值，具有唯一性。
也就是说，一个函数只有一个最大值和一个最小值。
此外，我们还需要注意到极值与最值之间的联系。
在许多情况下，极值点处的值会等于或接近最值。
然而，这并不是绝对的，因为极值仅仅是在局部区域内的最大或最小值，而最值则是全局范围内的最大或最小值。
因此，在寻找函数的极值时，我们需要关注局部性质，而在寻找最值时，我们需要关注全局性质。
最后，我们通过一个实际应用举例来进一步说明极值与最值的区别。
假设我们有一个函数f(x) = x^2 - 2x + 1。
我们可以求出该函数的导数f"(x) = 2x - 2，并令其等于零，得到极值点x = 1。
在这个例子中，极值点处的值f(1) = 0确实是全局最值之一（另一个全局最值是f(x) = 1，对应于x = 0或x = 2）。
§4[1].3.2函数的极值及其求法
![§4[1].3.2函数的极值及其求法](https://img.taocdn.com/s3/m/4df853777fd5360cba1adb65.png)
的极大(小)点。(证明从略)
[ 注： （1）若 f ( x ) 在a,b]
[a 上连续，则f ( x ) 在 ,b]
上必
有最大值和最小值。
（2） f ( x ) 在(a,b) 内某点取得“最值” x 是 f ( x ) ，则 的极值点，从而 x 一定是 f ( x ) 的驻点或导数不 存在的点。
2 x2 1 而 f (1) ， lim f ( x ) lim x 2e x lim 2 0, x x x e x e
1 ∴最大值是 f (1) 。 e
例 4．设某银行中的总存款量与银行付给存户年利率的平 方成正比。若银行以 20%的年利率把总存款的 90%贷出， 问银行给存户的年利率定为多少，它才能获得最大利润？
解：设银行付给存户的年利率为 x ，
T 总存款量为Q( x ) ，总利润为 ( x ) ，则
Q( x ) kx 2 （ k 为 常数） ，
T ( x )900 0200 0Q( x ) xQ( x ) ，即
T ( x ) 0.18kx 2 kx 3 ( 0 x 1) ，
T ( x ) 0.36 kx 3kx 2 3kx (0.12 x ) ，
当 x( x , x ) 时， f ( x ) 0 ，
则 f ( x ) 在点 x 取得极大值；
（2）若当 x( x , x ) 时， f ( x ) 0 ，
当 x( x , x ) 时， f ( x ) 0 ，
则 f ( x ) 在点 x 取得极小值； （3）若 f ( x ) 在点 x 的左、右邻域内保持同号，
x 0 是 f ( x ) x 3 的驻点，但 x 0 不是极值点。 例如：
（3） 称为可能极值点 。 导数不存在的点 驻点
函数的极值和最值
函数的极值和最值在微积分中，函数的极值和最值是常见的概念。
极值指的是函数在某一区间内取得的最大值或最小值，而最值则是函数在定义域内取得的最大值或最小值。
一、极值的定义对于一个函数f(x)，如果存在某个数a使得在a的邻域内的任意x，都有f(x)≤f(a)或者f(x)≥f(a)，那么称函数f(x)在点a处有极大值或极小值。
极大值和极小值统称为极值。
二、求解极值的方法为了求解函数的极值，我们需要采用求导的方法。
具体步骤如下：1. 对函数f(x)求导，得到f'(x)。
2. 找出f'(x)的零点，即解方程f'(x)=0。
3. 将零点代入f''(x)，判断它们的正负性。
- 如果f''(x)>0，则在该点处取得极小值。
- 如果f''(x)<0，则在该点处取得极大值。
- 如果f''(x)=0，则无法判断，需要进行其他方法的检验。
三、最值的定义函数的最大值和最小值是函数在定义域内取得的最大值和最小值。
最大值用符号"max"表示，最小值用符号"min"表示。
四、求解最值的方法求解函数的最值需要考虑函数的定义域，并结合求导和极值的方法。
1. 函数定义域的判断- 如果函数是一个有限闭区间上的连续函数，则最值必然存在。
- 如果函数的定义域是整个实数集，则最值可能不存在。
2. 求解最值的步骤- 首先，对函数f(x)求导，得到f'(x)。
- 然后，找出f'(x)的零点。
- 接着，将零点和函数的端点代入f(x)，求出这些点对应的函数值。
- 最后，比较这些函数值，找出最大值和最小值。
需要注意的是，在求解最值时，还需要考虑函数的边界特性和特殊点，如间断点、开区间端点以及无界区间的端点等。
总结：函数的极值和最值是微积分中的重要概念，通过对函数的导数、零点和二阶导数的分析，可以求解函数的极值和最值。
函数的极值与最值知识点
函数的极值与最值知识点函数是数学中非常重要的概念，它描述了变量之间的关系。
在函数中，经常会遇到极值与最值的问题。
本文将介绍与函数的极值与最值相关的知识点。
一、函数的极值函数的极值指的是在函数曲线上存在的最高点或最低点。
根据函数的定义域和值域，可以分为两种极值：最大值和最小值。
1. 定义域与值域在讨论函数的极值之前，首先需要明确函数的定义域和值域。
定义域是指函数的自变量的取值范围，而值域则是函数的因变量的取值范围。
2. 局部极值对于实数域上的函数，如果在某个区间内存在一个点，使得这个点左右两侧的函数值都比它小（或都比它大），那么这个点就是函数在该区间内的局部最小值（或最大值）。
3. 单调性与极值单调性是指函数在定义域内的变化趋势。
如果函数在某个区间内单调递增，那么在这个区间内，函数的最小值一定在区间的起点上；如果函数在某个区间内单调递减，那么在这个区间内，函数的最大值一定在区间的终点上。
二、函数的最值函数的最值指的是函数在定义域内可能取得的最大值或最小值。
1. 最大值与最小值对于连续函数，在有限闭区间上一定存在最大值和最小值。
根据最值的性质，最大值是函数图像上的“最高点”，最小值是函数图像上的“最低点”。
2. 最值的求解方法为了找到函数的最值，可以使用以下方法：（1）导数法：通过求函数的导数，找到导数为零的点，并且通过二阶导数的符号判断这些点是极值点还是驻点。
（2）边界法：当函数定义域为闭区间时，极值可能出现在端点上。
三、综合例题为了更好的理解函数的极值与最值，下面给出一个综合例题：例题：已知函数f(x) = 2x^3 - 3x^2 + 4x - 1，求其在定义域[-2,2]上的最大值和最小值。
解答：首先，将函数f(x)对x求导，得到f'(x) = 6x^2 - 6x + 4。
令f'(x) = 0，解得x = 1/3。
然后，计算f''(1/3) = 4，由于f''(1/3)大于0，所以x = 1/3是函数f(x)的一个局部最小值点。
函数的极值与最值知识点总结
函数的极值与最值知识点总结函数的极值和最值是数学中重要的概念，它们对于函数的图像和性质有着重要的影响。
本文将对函数的极值和最值进行详细总结。
1. 函数的极值函数的极值是指函数在某一区间内取得的最大值或最小值。
在函数图像上就是曲线的顶点或谷底。
1.1 极大值和极小值函数在区间内取得最大值的点称为极大值点，函数在区间内取得最小值的点称为极小值点。
极大值点和极小值点合称为极值点。
1.2 极值的必要条件函数的极值一定是函数的驻点（即函数的导数为0）或者是函数定义域的端点，这是极值的必要条件。
1.3 极值判定的充分条件若函数在某点的导数由正变负，则该点是函数的极大值点；若函数在某点的导数由负变正，则该点是函数的极小值点。
这是极值判定的充分条件。
2. 函数的最值函数的最值是指函数在定义域内取得的最大值或最小值。
2.1 最大值和最小值函数在定义域内取得的最大值称为最大值，函数在定义域内取得的最小值称为最小值。
2.2 最值的存在性当函数在闭区间上连续时，函数一定存在最大值和最小值。
但是当函数在开区间上连续时，函数不一定存在最大值和最小值。
2.3 最值的求解方法求函数的最值主要通过导数的方法进行。
首先求出函数的导数，然后求出导数的零点，即函数的极值点。
从这些极值点中选取函数值最大的点，即为函数的最大值；选取函数值最小的点，即为函数的最小值。
3. 案例分析接下来通过一个具体的案例来说明函数的极值和最值的求解过程。
3.1 求函数 f(x) = x^3 - 3x^2 的极值和最值。
首先求导得到 f'(x) = 3x^2 - 6x，令 f'(x) = 0，解得 x = 0 或 x = 2。
当 x = 0 时，f''(0) = 0，无法判断极值情况；当 x = 2 时，f''(2) = 6 > 0，说明 x = 2 是极小值点。
计算 f(2) = 2^3 - 3(2)^2 = -4，可知函数的极小值为 -4。
函数的极值与最值
函数的极值与最值函数在数学中具有重要的地位和作用，在各个领域中都有广泛的应用。
函数的极值与最值是函数中的一个重要概念，它们与函数的变化趋势和特征密切相关。
本文将探讨函数的极值与最值的概念、计算方法以及应用。
一、函数的极值函数的极值是指函数在某一区间内的最大值和最小值。
极大值是函数在该区间内的最大值，极小值是函数在该区间内的最小值。
计算函数的极值的常用方法是求导。
如果函数在某一点的导数为0，且在该点的左侧导数由负变正，右侧导数由正变负，那么该点就是函数的极值点。
例如，对于函数f(x)=x^3-3x^2+2x，在取得极值的点处，f'(x)=0。
我们可以求得f'(x)=3x^2-6x+2=0，解得x=1或x=2/3。
分别代入函数，可以得到极小值f(2/3)=-4/27，以及极大值f(1)=0。
二、函数的最值函数的最值是指函数在整个定义域上的最大值和最小值。
计算函数的最值的方法可以通过求函数的导数，或者通过对函数的定义域进行讨论。
对于闭区间，只需要计算函数在端点上的值并进行比较即可找到最大值和最小值。
例如，对于函数f(x)=x^2-4x+3，定义域为[-1,3]。
首先计算端点的值，f(-1)=8，f(3)=6。
然后求导得到f'(x)=2x-4，令其等于0得到x=2。
将x=2代入函数得到f(2)=-1。
因此，在定义域[-1,3]上，f(x)的最大值为8，最小值为-1。
三、函数极值与最值的应用函数的极值与最值在实际问题中具有广泛的应用。
例如，在经济学中，函数的最大值可以表示最大的利润或最小的成本；在物理学中，函数的极小值可以表示最短的路径或最小的能量。
以一个经济学的例子为说明：假设一家公司的生产函数为Q=100L-2L^2，其中Q表示产量，L表示劳动力的数量。
这个函数是一个抛物线函数，通过求导可以找到其极值点。
求导得到Q'=100-4L=0，解得L=25，即劳动力的数量为25时，产量最大。
函数的极值与最大值最小值
(
)
3
(
检查
x
f
¢
0
)
(
)
2
(
的根
求驻点，即方程
=
¢
x
f
);
(
)
1
(
x
f
¢
求导数
.
)
4
(
求极值
例1
求函数 的极值.
解
得驻点
在
的左右两侧附近，
因此 不是极值.
在
点左侧，当 时，
2.9 函数的极值与最大值最小值
讨论蛋白质含量随积温变化的情况.
解 单位土地面积上黑麦草的蛋白质含量的比例为 此函数导数的计算比较复杂，作近似计算 §2.9 函数的极值与最大值最小值
取
令
得w = 683，是最大值点，
此时收获得到的蛋白质数量最多；
令
得w =493，是增长曲线的拐点，
此时是蛋白质数量增加最快的阶段.
只有一个驻点，而最大值一定存在，此驻点就是最大值点，
即当产量为300件时，总利润最大，为25000元.
L(300)=25000，
§2.9 函数的极值与最大值最小值
例6
河北沧州地区种植黑麦草作为饲料，单位土地面积上黑麦草的干物质积累量m是积温w的函数，
而随着植物的生长，干物质中的蛋白质含量 的比例逐渐下降，经验公式为
极值,
定理1
（必要条件）
证明略. (费马引理)
导数等于零的点称为函数的驻点.
§2.9 函数的极值与最大值最小值
例如，
注
① 可导函数的极值点一定是驻点，但反过来驻点不一定是极值点；
② 导数不存在的点也可能是极值点.
函数的极值与最值
函数的极值与最值函数是数学中非常重要的概念，它描述了输入和输出之间的关系。
在数学中，我们经常会遇到寻找函数的极值和最值的问题。
本文将介绍函数的极值和最值的概念、求取方法以及相关的应用。
一、函数的极值和最值概念函数的极值指的是函数在特定区间内取得的最大值和最小值。
极大值是函数在该区间内取得的最大值，而极小值则是函数在该区间内取得的最小值。
极大值和极小值统称为极值。
而最大值和最小值则是函数在整个定义域内的最大值和最小值。
二、求取函数极值的方法有多种方法可以求取函数的极值，下面介绍常用的两种方法：导数法和二阶导数法。
1. 导数法导数法是一种基于函数导数的方法，它通过求取函数的导数来判断函数在某一点的递增或递减性，从而确定极值的存在和位置。
具体步骤如下：（1）求取函数的导数；（2）求取导数为零的点，即导数为零的点可能是函数的极值点；（3）求取导数为零点的二阶导数，并判断二阶导数的正负性；（4）根据二阶导数的正负性来确定函数在该点处的极值。
2. 二阶导数法二阶导数法是基于函数的二阶导数来判断函数极值的存在和位置。
通过求取函数的二阶导数，我们可以确定函数的凹凸性，并进而确定极值的存在和位置。
具体步骤如下：（1）求取函数的二阶导数；（2）求取二阶导数为零的点，即二阶导数为零的点可能是函数的极值点；（3）根据二阶导数的正负性来确定函数在该点处的极值。
三、函数极值与最值的应用函数的极值和最值在数学中有广泛的应用，下面介绍几个常见的应用场景：1. 最优化问题最优化问题是函数极值与最值的常见应用之一。
在实际问题中，我们常需要寻找一个函数的最大值或最小值，以满足特定的条件。
例如，生产厂家为了最大化利润，需要确定产量的最优值，这就是一个最优化问题。
2. 经济学应用函数的极值和最值在经济学中也有广泛的应用。
例如，生产函数和效用函数都需要求取最大值或最小值来确定最佳生产方案或消费方案。
3. 物理学应用在物理学中，函数的极值和最值也有很多应用。
函数的极值,最大值与最小值PPT课件
(2) 找出f (x)的所有驻点和f (x)不存在的点
x1,, xk .
(3) 判定每个驻点和导数不存在的点
xi (i 1,2,, k) 两侧(在xi 较小的邻域内)
f (x)的符号, 依定理判定xi 是否为f(x)的 极值点.
例1.求y 3x4 8x3 6x2的极值与极值点.
2. 极值存在的必要条件
定理1 设函数f(x)在点x0处可导, 且在x0处取 得极值, 那么f (x0)0.
证明: 以f(x0)是极大值来证明.
因为f(x0)是极大值, 故在x0的某邻域内,
对任意的 x x0都有 f (x) f (x0 ), 所以,
当 x x0时,
f (x) f (x0 ) 0, x x0
(2)当f (x0 ) 0时，x0为f (x)的极小值点.
证: (1)
f
(
x0
)
lim
x x0
f (x) f (x0 ) lim f (x)
x x0
xx0 x x0
由 f (x0 ) 0 知, 存在x0的某邻域, 使
f (x) x x0
0,
故当 x x0 时，f (x) 0; 当 x x0时, f (x) 0,
则x0为f (x)的极大值点.
(2)当x x0时, f (x) 0,当x x0时, f (x) 0，
则x0为f (x)的极小值点. 如果f(x)在x0的两侧保持相同符号, 则x0 不是f(x)的极值点.
(1)当x x0时,f (x) 0,当x x0时,f (x) 0，
则x0为f (x)的极大值点.
令 0, 得驻点 x 2.4 (0, )
根据问题的实际意义, 观察者最佳站位存在, 驻点 又唯一, 因此他站在距墙 2.4 m 处看图最清楚 .
函数极值与最值分析
函数极值与最值分析在数学中，函数的极值和最值分析是一个重要且常见的问题。
通过分析函数的极值和最值，我们可以更好地理解函数的特性和行为，以便在不同的应用场景中做出合理的决策。
本文将介绍函数的极值和最值概念，以及分析函数极值和最值的方法。
一、极值和最值的定义函数的极值指的是函数在某个特定区间内取得的最大值或最小值。
极大值是函数在某一点处的取值大于其邻近点的取值，极小值则是函数在某一点处的取值小于其邻近点的取值。
最值则是函数在整个定义域内取得的最大值和最小值。
二、函数的极值和最值分析方法1. 寻找导数为零的点对于可导函数而言，导数为零的点可能是函数的极值点。
因为在极值点，函数的导数会从正数变为负数（极大值）或从负数变为正数（极小值）。
因此，我们可以通过求导并令导数等于零来寻找潜在的极值点。
2. 检查导数的符号变化如果导数在某个点的左侧为负，而在该点的右侧为正，则该点为函数的极小值点；反之，如果导数在某个点的左侧为正，而在该点的右侧为负，则该点为函数的极大值点。
因此，我们可以通过检查导数的符号变化来确定极值点的存在和类型。
3. 分析函数的端点对于定义在闭区间上的函数，函数的极值点可能出现在区间的端点。
因此，在进行极值分析时，我们需要考虑函数在区间端点的取值情况。
4. 二阶导数法在寻找函数的极值点时，我们还可以通过二阶导数来确定极值点的类型。
如果函数在某点的二阶导数为正，那么该点为函数的极小值点；如果函数的二阶导数为负，那么该点为函数的极大值点。
三、最值的分析方法1. 利用最大最小值定理最大最小值定理指出，如果一个函数在一个闭区间上是连续的，那么它在该区间内一定存在最大值和最小值。
因此，在分析函数的最值时，我们可以先找出函数的临界点和端点，然后比较它们的取值来确定最值。
2. 利用函数的性质和图像在某些情况下，我们可以通过观察函数的性质和图像来确定最值。
例如，对于关于时间的函数，我们可以根据物理规律或实际问题的背景来判断最值的出现时刻。
函数的极值与最值
函数的极值与最值在数学中，函数的极值与最值是我们经常会遇到的概念。
它们在解决实际问题，优化算法等方面发挥着重要的作用。
本文将介绍函数的极值与最值的定义、求解方法以及其在实际问题中的应用。
一、极值的定义与求解方法极值是函数在特定区间内取得的最大值或最小值。
根据定义，当函数在某个点的左右两侧函数值发生变化时，这个点就被称为极值点。
函数的最大值与最小值就是所有极值点中的最大值与最小值。
求解函数的极值可以通过以下几种方法：1. 导数法导数法是求解函数极值最常用的方法之一。
首先，我们需要计算函数的导数，然后找出导数为零的点，即驻点。
接下来，通过二阶导数的符号判断驻点是极大值还是极小值。
2. 边界法当函数在一个闭区间内连续且可导时，我们只需要计算函数在区间的端点以及在内部导数为零的点，然后比较这些函数值，即可找到函数的最大值与最小值。
3. Lagrange乘数法Lagrange乘数法主要用于求解带有约束条件的极值问题。
通过构造Lagrange函数并求解其偏导数为零的方程，我们可以获得函数在约束条件下的极值点。
二、最值的定义与求解方法最值是函数在定义域内的最大值或最小值。
与极值不同的是，最值并不要求函数在某个点处取得。
求解函数的最值可以通过以下几种方法：1. 根据函数性质有些函数具有明显的性质，比如函数的图像是凸函数或凹函数，这时我们可以直接判断函数的最值在哪个区间内取得。
2. 数值法数值法是一种较为直接的方法。
我们可以通过在定义域内取一系列点的函数值，然后比较这些函数值找出最大值与最小值。
3. 优化算法优化算法可以用来求解函数的最值问题。
例如，梯度下降法、遗传算法、模拟退火算法等可以被应用于求解实际问题中的最优解。
三、函数极值与最值的应用函数的极值与最值在实际问题中具有广泛的应用。
以下是一些具体例子：1. 生产优化问题在生产过程中，我们希望能够最大化产量或最小化成本。
通过建立相应的数学模型，并利用函数的极值与最值概念，可以确定生产因素的最佳配置，从而实现生产效益的最大化。
函数的极值与最大值最小值
∴ f (x) 在 x = ±1处没有极值. 说明 极值的判别法 (定理2 ~ 定理4) 都是充分的. 当这些充分条件不满足时，不能说明极值不存在. 无极值的判断 ① 无可疑极值点的函数必无极值；
② 单调函数无极值； ③ 无定义的点一定不是极值点.
2 x2 的极值. 例5 求函数 f ( x) 2 (1 x)
① 求出 f (x) 在 (a , b) 内的驻点 x1 , x2 , 及不可导点 xm1 , xm2 ,
, xn ;
, xm
② 计算 f ( xi ) (i 1,2, , n) 及 f (a) , f (b) ; ③ 比较大小.
最大值：
M max f ( x1 ), f ( x2 ), , f ( xn ), f (a), f (b) , f ( xn ), f (a), f (b)
所以，极大值为 f (1) 10 , 极小值为 f (3) 22 .
例4 求函数 f ( x) ( x 2 1)3 1 的极值. 解
f ( x) 6 x ( x 2 1) 2 , f ( x) 6( x 2 1)(5 x 2 1)
令 f ( x) 0, 得驻点 x1 0, x2 1, x3 1
L( x ) R ( x ) C ( x ) ,
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
那么生产多少件产品时，利润函数 L(x) 最大？ 解题思路
① 根据题意建立数学模型，即写出利润函数；
② 对利润函数求最值.
例7 已知某厂生产 x 件产品的成本为 1 2 C ( x) 25000 200 x x (元). 40 若产品以每件 500 元售出，要使利润最大，应生产 多少件产品？
1 2 解 利润函数为 L( x) 25000 300 x x 40
函数的极值与最值
函数的极值与最值函数是数学中的重要概念，它描述了两个变量之间的关系，并在数学建模和问题求解中扮演重要角色。
函数的极值和最值是在特定区间内，函数取得的最大值和最小值。
本文将介绍函数的极值与最值的概念，并探讨如何求解函数的极值和最值。
一、函数的极值与最值概念在某个区间内，如果函数的值在该区间的其它点上都小于（或大于）该点的函数值，那么该点被称为函数的极值点。
函数的最大值和最小值就是函数在整个定义域内的极值。
对于实数域上的函数f(x)，如果存在一个实数c，使得在区间[a,b]内的任意一点x，都有f(x)≥f(c)，则称f(c)为函数f(x)在区间[a,b]上的最大值；如果对于区间[a,b]内的任意一点x，都有f(x)≤f(c)，则称f(c)为函数f(x)在区间[a,b]上的最小值。
二、求解函数的极值与最值为了求解函数的极值和最值，我们可以采用以下方法：1. 导数法函数极值点必须满足导数为0或者不存在导数的条件。
通过求函数的导数，我们可以找到导数为零的点，然后判断这些点是否为函数的极值点。
当导数从正数变为负数时，函数的最大值出现；当导数从负数变为正数时，函数的最小值出现。
2. 端点法对于定义在有界闭区间上的函数，其最大值和最小值可能出现在区间的两个端点上。
因此，在求解函数的最大值和最小值时，我们需要检查区间的两个端点是否为候选点，并与导数法的结果进行比较。
3. 二次函数法对于二次函数f(x) = ax^2 + bx + c（其中a ≠ 0），其极值点为顶点，可以通过求解一元二次方程来确定顶点的横坐标，再将横坐标代入函数中求得纵坐标。
4. 函数图像法通过函数的图像，我们可以直观地看出函数的极值和最值。
在计算机图像绘制软件中，可以绘制函数的图像，然后从图像中读取函数的极值和最值。
三、应用举例下面通过几个具体的例子来说明如何求解函数的极值与最值。
例1：求解函数f(x) = x^2在区间[-2, 2]上的极值和最值。
《极值与最值》课件
THANKS
感谢观看
性方程、积分方程等问题时非常有效。
在日常生活中的应用
要点一
建筑设计
在建筑设计中，极值理论用于优化设计方案。通过找到结 构强度、稳定性等性能指标的极值点，可以设计出既美观 又安全的建筑结构。
要点二
资源分配
在日常生活中，我们经常面临资源分配的问题。极值理论 可以帮助我们找到最优的资源分配方案，使得总体效益达 到最大或损失最小。例如，在旅行计划中，我们可以使用 极值理论找到最短的旅行路线或最低的旅行成本。
《极值与最值》ppt 课件
目录
• 极值与最值的定义 • 极值的性质 • 最值的性质 • 极值与最值的计算方法 • 极值与最值的应用
01
极值与最值的定义
极值的定义
极值是函数在某点附近的小邻域内的最大值或最 01 小值。
极值点是函数的一阶导数为零的点，或者一阶导 02 数不存在的点。
极值点可以是局部最大值或局部最小值，取决于 03 一阶导数的符号变化。
05
极值与最值的应用
在经济领域的应用
金融分析
极值与最值理论在金融领域中用于风险 评估和投资决策。通过对历史数据的分 析，确定资产价格的最大值和最小值， 以及达到这些极值的概率，从而评估投 资风险。
VS
供需分析
在经济学中，极值理论用于分析供需关系 ，确定市场价格的可能波动范围。通过对 需求和供给曲线的极值点进行分析，可以 预测市场价格的最高点和最低点。
判别式法
总结词
通过求解一元二次方程的判别式，确定函数的极值点。
详细描述
对于形式为$f(x) = ax^2 + bx + c$的一元二次函数，通过求解判别式$Delta = b^2 4ac$，可以确定函数的极值点。当$Delta > 0$时，函数有两个实根，此时在两根之间
函数的极值与最值
函数的极值与最值函数是数学中重要的概念之一，它描述了自变量和因变量之间的关系。
在数学中，我们经常研究函数的极值与最值，以帮助我们了解函数的特性和性质。
本文将从定义、求解方法以及实际应用等方面探讨函数的极值与最值。
一、函数的极值与最值定义在数学中，给定一个函数f(x)，其定义域为D，如果存在一个实数a使得在a的某个邻域内，对于所有x∈D，都有f(x)≤f(a)（或者f(x)≥f(a)），则称f(a)是函数f(x)在D上的一个极大值（或者极小值）。
相应地，称a是函数f(x)的极值点。
特别地，如果函数f(x)在D上的所有极值中存在一个最大值或最小值，则称此极值为函数f(x)在D上的最大值或最小值。
二、求解函数的极值与最值的方法要求解函数的极值与最值，我们需要运用微积分知识中的导数和极值点的概念。
1. 导数和极值点函数在某点的导数表示了函数在该点的变化率。
在函数的导数存在的点上，函数可能存在极值点。
当导数为零或不存在时，可能是函数的极值点。
2. 求解方法为了找到函数的极值点，我们可以执行以下步骤：- 求解函数的导数；- 找出导数为零或不存在的点，即可能的极值点；- 通过二阶导数或其他方法验证这些点确实是极值点；- 比较这些点的函数值，找出最大值或最小值。
三、实际应用函数的极值与最值在数学和实际问题中具有广泛的应用。
以下是一些示例：1. 经济学中的利润最大化在经济学中，一个公司的利润函数通常依赖于售价和销量等因素。
通过求解该函数的最大值，可以确定最大利润对应的售价和销量。
2. 物理学中的最速下降问题在物理学中，有些问题需要找到某个量的最小值以满足特定约束条件。
例如，光在介质中传播时，路径的折射率变化最小，我们可以利用函数的最小值来确定光的路径。
3. 优化问题函数的极值与最值在优化问题中有着广泛应用。
例如，在工程设计中，我们希望找到设计问题的最优解，如最小耗能、最小成本、最大效益等。
四、总结函数的极值与最值是数学中一个重要且实用的概念。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
函数的极值和最值【考纲要求】1.掌握函数极值的定义。
2.了解函数的极值点的必要条件和充分条件.3.会用导数求不超过三次的多项式函数的极大值和极小值4.会求给定闭区间上函数的最值。
【知识网络】【考点梳理】要点一、函数的极值 函数的极值的定义一般地，设函数)(x f 在点0x x =及其附近有定义，（1）若对于0x 附近的所有点，都有)()(0x f x f <，则)(0x f 是函数)(x f 的一个极大值，记作)(0x f y =极大值；（2）若对0x 附近的所有点，都有)()(0x f x f >，则)(0x f 是函数)(x f 的一个极小值，记作)(0x f y =极小值.极大值与极小值统称极值.在定义中，取得极值的点称为极值点，极值点是自变量的值，极值指的是函数值. 要点诠释：求函数极值的的基本步骤： ①确定函数的定义域； ②求导数)(x f '； ③求方程0)(='x f 的根；④检查'()f x 在方程根左右的值的符号，如果左正右负，则f(x)在这个根处取得极大值；如果左负右正，则f(x)在这个根处取得极小值.(最好通过列表法)要点二、函数的最值 1.函数的最大值与最小值定理若函数()y f x =在闭区间],[b a 上连续，则)(x f 在],[b a 上必有最大值和最小值；在开区间),(b a 连续函数的极值和最值函数在闭区间上的最大值和最小值函数的极值函数极值的定义 函数极值点条件 求函数极值的函数)(x f 不一定有最大值与最小值.如1()(0)f x x x=>. 要点诠释：①函数的最值点必在函数的极值点或者区间的端点处取得。
②函数的极值可以有多个，但最值只有一个。
2.通过导数求函数最值的的基本步骤：若函数()y f x =在闭区间],[b a 有定义，在开区间(,)a b 有导数，则求函数()y f x =在],[b a 上的最大值和最小值的步骤如下：（1）求函数)(x f 在),(b a 的导数)(x f '； （2）求方程0)(='x f 在),(b a 的根；（3）求在),(b a 使0)(='x f 的所有点的函数值和)(x f 在闭区间端点处的函数值)(a f ，)(b f ； （4）比较上面所求的值，其中最大者为函数()y f x =在闭区间],[b a 上的最大值，最小者为函数()y f x =在闭区间],[b a 上的最小值.【典型例题】类型一：利用导数解决函数的极值等问题例1.已知函数.,33)(23R m x x mx x f ∈-+=若函数1)(-=x x f 在处取得极值，试求m 的值，并求)(x f 在点))1(,1(f M 处的切线方程；【解析】2'()363,.f x mx x m R =+-∈ 因为1)(-=x x f 在处取得极值 所以'(1)3630f m -=--= 所以3m =。
又(1)3,'(1)12f f ==所以)(x f 在点))1(,1(f M 处的切线方程312(1)y x -=- 即1290x y --=. 举一反三：【变式1】设a 为实数，函数()22,xf x e x a x =-+∈R ．(1)求()f x 的单调区间与极值；(2)求证：当ln 21a >-且0x >时，221x e x ax >-+．【解析】（1）由()22,x f x e x a x =-+∈R 知()2,xf x e x '=-∈R ．令()0f x '=，得ln 2x =．于是当x 变化时，(),()f x f x '的变化情况如下表：x (,ln 2)-∞ln 2(ln 2,)+∞()f x ' － 0+ ()f x单调递减2(1ln 2)a -+单调递增故()f x 的单调递减区间是(,ln 2)-∞，单调递增区间是(ln 2,)+∞，()ln 2f x x =在处取得极小值，极小值为ln 2(ln 2)2ln 222(1ln 2).f e a a =-+=-+(2)证明：设2()21xg x e x ax =-+-，x ∈R 于是()22xg x e x a '=-+，x ∈R由(1)知当ln 21a >-时，()g x '最小值为(ln 2)2(1ln 2)0.g a '=-+> 于是对任意x ∈R ，都有()0g x '>，所以()g x 在R 单调递增． 于是当ln 21a >-时，对任意(0,)x ∈+∞，都有()(0)g x g >． 而(0)0g =，从而对任意(0,),()0x g x ∈+∞>． 即2210xe x ax -+->，故221xe x ax >-+．【变式2】函数()f x 的定义域为区间（a ，b ），导函数'()f x 在（a ，b ）的图如图所示，则函数()f x 在（a ，b ）的极小值有（ ）A ．1个B ．2个C ．3个D ．4个【答案】由极小值的定义，只有点B 是函数()f x 的极小值点，故选A 。
类型二：利用导数解决函数的最值问题【高清课堂：函数的极值和最值394579 典型例题三】例2.已知函数2()(),xf x x mx m e =-+其中m R ∈。
（1）若函数()f x 存在零点，数m 的取值围；（2）当0m <时，求函数()f x 的单调区间；并确定此时()f x 是否存在最小值，如果存在，求出最小值，如果存在，请说明理由。
【解析】（1）因为函数()f x 存在零点，则20x mx m -+=有实根，240m m ∆=-≥，即04m m ≤≥或（2）当0m <时，函数定义域为R22()(2)()(2)(2)x xx xf x x m e x mx m e x x mx e x x m e '=-+-+=+-=+-由()0f x '=，则02x x m ==-或 由()0f x '>，则02x x m ><-或 由()0f x '<，则20m x -<< 列表如下： x(,2)m -∞-2m -(2,0)m -(0,)+∞'()f x + 0 - 0 + ()f x增极大值减极小值增所以()f x 在(,2)m -∞-，(0,)+∞上单调增，在(2,0)m -上单调减。
又知当2x m <-→-∞且时，()0f x >；0x >→+∞且时，()0f x >； 而(0)0f m =<，所以()f x 存在最小值(0)f m =. 举一反三：【变式】已知函数2()1f x ax =+(0a >),3()g x x 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24a b =时,求函数()()f x g x +的单调区间,并求其在区间(,1]-∞-上的最大值. 【解析】(1)由()1c ，为公共切点可得:2()1(0)f x ax a =+>, 则()2f x ax '=,12k a =,3()g x x bx =+,则2()=3g x x b '+,23k b =+,∴23a b =+①又(1)1f a =+,(1)1g b =+,∴11a b +=+,即a b =,代入①式可得:33a b =⎧⎨=⎩.(2)24a b =,∴设3221()()()14h x f x g x x ax a x =+=+++则221()324h x x ax a '=++,令()0h x '=,解得:12a x =-,26ax =-;0a >,∴26a a-<-,∴原函数在2a ⎛⎫-∞- ⎪⎝⎭，单调递增,在26a a ⎛⎫-- ⎪⎝⎭，单调递减,在6a ⎛⎫-+∞ ⎪⎝⎭，上单调递增①若12a--≤,即02a <≤时,最大值为2(1)4a h a -=-;②若126a a -<-<-,即26a <<时,最大值为12a h ⎛⎫-= ⎪⎝⎭③若16a --≥时,即6a ≥时,最大值为12a h ⎛⎫-= ⎪⎝⎭. 综上所述:当(]02a ∈，时,最大值为2(1)4a h a =-;当()2,a ∈+∞时,最大值为12a h ⎛⎫-= ⎪⎝⎭.例3.设3211()232f x x x ax =-++． （Ⅰ）若()f x 在(,2+∞3）上存在单调递增区间，求a 的取值围；（Ⅱ）当02a <<时，()f x 在[1，4]上的最小值为163-，求()f x 在该区间上的最大值．【解析】（Ⅰ）由2211()2224f x x x a x a ⎛⎫'=-++=--++ ⎪⎝⎭．当2,3x ⎡⎫∈+∞⎪⎢⎣⎭时，()f x '的最大值为22239f a ⎛⎫'=+ ⎪⎝⎭； 令2209a +>，得19a >-， 所以，当19a >-时，()f x 在2,3⎛⎫+∞ ⎪⎝⎭上存在单调递增区间．（Ⅱ）令()0f x '=，得两根1x =2x = 所以()f x 在1(,)x -∞，2(,)x +∞上单调递减，在12(,)x x 上单调递增．当02a <<时，有1214x x <<<， 所以()f x 在[1，4]上的最大值为2()f x ．又27(4)(1)602f f a -=-+<，即(4)(1)f f <， 所以()f x 在[1，4]上的最小值为4016(4)833f a =-=-，得1a =，22x =，从而()f x 在[1，4]上的最大值为10(2)3f =． 举一反三：【变式1】设函数22()log (1)log (1)(01),f x x x x x x =+--<<求)(x f 的最小值; 【解析】函数f （x ）的定义域为（0，1）22'()(log )'[(1)log (1)]'f x x x x x =+-- 222211log log (1)log log (1)ln 2ln 2x x x x =--+-=-- 令1'()02f x x ==得 当102x <<时，'()0f x <, ∴()f x 在区间1(0,)2是减函数； 当112x <<时，'()0f x >, ∴()f x 在区间1(,1)2是增函数. ∴()f x 在12x =时取得最小值且最小值为1()12f =-.【变式2】已知函数f （x ）＝x 3＋ax 2＋bx ＋c 在x ＝－23与x ＝1时都取得极值（1）求a 、b 的值与函数f （x ）的单调区间（2）若对x Î〔－1，2〕，不等式f （x ）<c 2恒成立，求c 的取值围。