2018年秋高中數(shù)學 第三章 導數(shù)及其應(yīng)用 3.3 導數(shù)在研究函數(shù)中的應(yīng)用 3.3.2 函數(shù)的極值與導數(shù)學案 新人教A版選修1 -1.doc

《2018年秋高中數(shù)學 第三章 導數(shù)及其應(yīng)用 3.3 導數(shù)在研究函數(shù)中的應(yīng)用 3.3.2 函數(shù)的極值與導數(shù)學案 新人教A版選修1 -1.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018年秋高中數(shù)學 第三章 導數(shù)及其應(yīng)用 3.3 導數(shù)在研究函數(shù)中的應(yīng)用 3.3.2 函數(shù)的極值與導數(shù)學案 新人教A版選修1 -1.doc（8頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

3.3.2　函數(shù)的極值與導數(shù) 學習目標：1.了解極值的概念、理解極值與導數(shù)的關(guān)系．(難點)2.掌握利用導數(shù)求函數(shù)極值的步驟，能熟練地求函數(shù)的極值．(重點)3.會根據(jù)函數(shù)的極值求參數(shù)的值．(難點) [自 主 預(yù) 習探 新 知] 1．極小值點與極小值 若函數(shù)f(x)滿足： (1)在x＝a附近其他點的函數(shù)值f(x)≥f(a)； (2)f′(a)＝0； (3)在x＝a附近的左側(cè)f′(x)<0，在x＝a附近的右側(cè)f′(x)>0，則點a叫做函數(shù)y＝f(x)的極小值點，f(a)叫做函數(shù)y＝f(x)的極小值． 2．極大值點與極大值 若函數(shù)f(x)滿足： (1)在x＝b附近其他點的函數(shù)值f(x)≤f(b)； (2)f′(b)＝0； (3)在x＝b附近的左側(cè)f′(x)>0，在x＝b附近的右側(cè)f′(x)<0，則點b叫做函數(shù)y＝f(x)的極大值點，f(b)叫做函數(shù)y＝f(x)的極大值． 思考：(1)區(qū)間[a，b]的端點a，b能作為極大值點或極小值點嗎？ (2)若函數(shù)f(x)在區(qū)間[a，b]內(nèi)存在一點c，滿足f′(c)＝0，則x＝c是函數(shù)f(x)的極大值點或極小值點嗎？ [提示]　(1)不能，極大值點和極小值點只能是區(qū)間內(nèi)部的點． (2)不一定，若在點c的左右兩側(cè)f′(x)符號相同，則x＝c不是極大值點或極小值點，若在點c的左右兩側(cè)f′(x)的符號不同，則x＝c是函數(shù)f(x)的極大值點或極小值點． 3．極值的定義 (1)極小值點、極大值點統(tǒng)稱為極值點． (2)極大值與極小值統(tǒng)稱為極值． 4．求函數(shù)y＝f(x)的極值的方法 解方程f′(x)＝0，當f′(x0)＝0時， (1)如果在x0附近的左側(cè)f′(x)>0，右側(cè)f′(x)<0，那么f(x0)是極大值. (2)如果在x0附近的左側(cè)f′(x)<0，右側(cè)f′(x)>0，那么f(x0)是極小值． [基礎(chǔ)自測] 1．思考辨析 (1)導數(shù)值為0的點一定是函數(shù)的極值點． (　　) (2)函數(shù)的極大值一定大于極小值． (　　) (3)在可導函數(shù)的極值點處，切線與x軸平行或重合． (　　) (4)函數(shù)f(x)＝有極值． (　　) [答案]　(1)　(2)　(3)√　(4) 2．函數(shù)y＝x3＋1的極大值是(　　) A．1　　　　B．0　　　　C．2　　　　D．不存在 D　[y′＝3x2≥0，則函數(shù)y＝x3＋1在R上是增函數(shù)，不存在極大值．] 3．若x＝－2與x＝4是函數(shù)f(x)＝x3＋ax2＋bx的兩個極值點則有(　　) 【導學號：97792153】 A．a(chǎn)＝－2，b＝4 B．a(chǎn)＝－3，b＝－24 C．a(chǎn)＝1，b＝3 D．a(chǎn)＝2，b＝－4 B　[f′(x)＝3x2＋2ax＋b，依題意有x＝－2和x＝4是方程3x2＋2ax＋b＝0的兩個根，所以有－＝－2＋4，＝－24，解得a＝－3，b＝－24.] [合 作 探 究攻 重 難] 求函數(shù)的極值 　(1)已知函數(shù)f(x)＝ax3＋bx2＋c，其導函數(shù)f′(x)的圖象如圖338所示，則函數(shù)f(x)的極小值是(　　) 圖338 A．a(chǎn)＋b＋c　　　 B．3a＋4b＋c C．3a＋2b D．c (2)求下列函數(shù)的極值： ①f(x)＝x3－x2－3x＋3； ②f(x)＝－2. [解析]　(1)由f′(x)的圖象知，當x<0時，f′(x)<0， 當00，當x>2時，f′(x)<0 因此當x＝0時，f(x)有極小值，且f(0)＝c，故選D. [答案] D (2)①函數(shù)的定義域為R，f′(x)＝x2－2x－3. 令f′(x)＝0，得x＝3或x＝－1. 當x變化時，f′(x)，f(x)的變化情況如下表： x (－∞，－1) －1 (－1,3) 3 (3，＋∞) f′(x) ＋ 0 － 0 ＋ f(x) ↗ 極大值 ↘ 極小值－6 ↗ ∴x＝－1是f(x)的極大值點，x＝3是f(x)的極小值點，且f(x)極大值＝，f(x)極小值＝－6. ②函數(shù)的定義域為R， f′(x)＝＝－. 令f′(x)＝0，得x＝－1或x＝1. 當x變化時，f′(x)，f(x)的變化情況如下表： x (－∞，－1) －1 (－1,1) 1 (1，＋∞) f′(x) － 0 ＋ 0 － f(x) ↘ 極小值－3 ↗ 極大值－1 ↘ 由表可以看出： 當x＝－1時，函數(shù)f(x)有極小值，且f(－1)＝－2＝－3； 當x＝1時，函數(shù)f(x)有極大值，且f(1)＝－2＝－1. [規(guī)律方法]　函數(shù)極值和極值點的求解步驟 (1)確定函數(shù)的定義域. (2)求方程f′(x)＝0的根． (3)用方程f′(x)＝0的根順次將函數(shù)的定義域分成若干個小開區(qū)間，并列成表格． (4)由f′(x)在方程f′(x)＝0的根左右的符號，來判斷f(x)在這個根處取極值的情況． 提醒：當實數(shù)根較多時，要充分利用表格，使極值點的確定一目了然． [跟蹤訓練] 1．求下列函數(shù)的極值． (1)f(x)＝2x＋； (2)f(x)＝＋3ln x. [解]　(1)因為f(x)＝2x＋， 所以函數(shù)的定義域為{x|x∈R且x≠0}， f′(x)＝2－， 令f′(x)＝0，得x1＝－2，x2＝2. 當x變化時，f′(x)，f(x)的變化情況如下表： x (－∞，－2) －2 (－2,0) (0,2) 2 (2，＋∞) f′(x) ＋ 0 － － 0 ＋ f(x) ↗ 極大值－8 ↘ ↘ 極小值8 ↗ 因此，當x＝－2時，f(x)有極大值－8； 當x＝2時，f(x)有極小值8. (2)函數(shù)f(x)＝＋3ln x的定義域為(0，＋∞)， f′(x)＝－＋＝， 令f′(x)＝0，得x＝1. 當x變化時，f′(x)，f(x)的變化情況如下表： x (0,1) 1 (1，＋∞) f′(x) － 0 ＋ f(x) ↘ 極小值3 ↗ 因此，當x＝1時，f(x)有極小值3，無極大值. 已知函數(shù)的極值求參數(shù)范圍(值) 　已知函數(shù)f(x)＝x3＋3ax2＋bx＋a2在x＝－1處有極值0，求a，b的值. 【導學號：97792154】 [思路探究]　f(x)在x＝－1處有極值0有兩方面的含義：一方面x＝－1為極值點，另一方面極值為0，由此可得f′(－1)＝0，f(－1)＝0. [解]　∵f′(x)＝3x2＋6ax＋b且函數(shù)f(x)在x＝－1處有極值0， ∴即 解得或 當a＝1，b＝3時，f′(x)＝3x2＋6x＋3＝3(x＋1)2≥0，此時函數(shù)f(x)在R上為增函數(shù)，無極值，故舍去． 當a＝2，b＝9時，f′(x)＝3x2＋12x＋9＝3(x＋1)(x＋3)． 當x∈(－∞，－3)時，f′(x)＞0，此時f(x)為增函數(shù)； 當x∈(－3，－1)時，f′(x)＜0，此時f(x)為減函數(shù)； 當x∈(－1，＋∞)時，f′(x)＞0，此時f(x)為增函數(shù)． 故f(x)在x＝－1處取得極小值． ∴a＝2，b＝9. [規(guī)律方法]　已知函數(shù)的極值情況求 參數(shù)時應(yīng)注意兩點 (1)待定系數(shù)法：常根據(jù)極值點處導數(shù)為0和極值兩條件列出方程組，用待定系數(shù)法求解． (2)驗證：因為導數(shù)值為0不一定此點就是極值點，故利用上述方程組解出的解必須驗證． [跟蹤訓練] 2．(1)函數(shù)f(x)＝x3－ax2－bx＋a2在x＝1時有極值10，則a，b的值為(　　) A．a(chǎn)＝3，b＝－3或a＝－4，b＝11 B．a(chǎn)＝－4，b＝2或a＝－4，b＝11 C．a(chǎn)＝－4，b＝11 D．以上都不對 C　[f′(x)＝3x2－2ax－b.由題意知 解得或 當a＝3，b＝－3時，f′(x)＝3(x＋1)2≥0，不合題意，故a＝－4，b＝11.] (2)函數(shù)f(x)＝x3－x2＋ax－1有極值點，求a的取值范圍． [解]　f′(x)＝x2－2x＋a，由題意，方程x2－2x＋a＝0有兩個不同的實數(shù)根，所以Δ＝4－4a>0，解得a<1.所以a的取值范圍為(－∞，1)． 函數(shù)極值的綜合應(yīng)用 [探究問題] 1．如何畫三次函數(shù)f(x)＝ax3＋bx2＋cx＋d(a≠0)的大致圖象？ 提示：求出函數(shù)的極值點和極值，根據(jù)在極值點左右兩側(cè)的單調(diào)性畫出函數(shù)的大致圖象． 2．三次函數(shù)f(x)＝ax3＋bx2＋c(a≠0)的圖象和x軸一定有三個交點嗎？ 提示：不一定，三次函數(shù)的圖象和x軸交點的個數(shù)和函數(shù)極值的大小有關(guān)，可能有一個也可能有兩個或三個． 　已知a為實數(shù)，函數(shù)f(x)＝－x3＋3x＋a (1)求函數(shù)f(x)的極值，并畫出其圖象(草圖) (2)當a為何值時，方程f(x)＝0恰好有兩個實數(shù)根． [思路探究]　(1)求出函數(shù)f(x)的極值點和極值，結(jié)合函數(shù)在各個區(qū)間上的單調(diào)性畫出函數(shù)的圖象． (2)當極大值或極小值恰好有一個為0時，方程f(x)＝0恰好有兩個實數(shù)根． [解]　(1)由f(x)＝－x3＋3x＋a， 得f′(x)＝－3x2＋3, 令f′(x)＝0，得x＝－1或x＝1. 當x∈(－∞，－1)時，f′(x)<0； 當x∈(－1,1)時，f′(x)>0； 當x∈(1，＋∞)時，f′(x)<0. 所以函數(shù)f(x)的極小值為f(－1)＝a－2；極大值為f(1)＝a＋2. 由單調(diào)性、極值可畫出函數(shù)f(x)的大致圖象，如圖所示， (2)結(jié)合圖象，當極大值a＋2＝0時，有極小值小于0，此時曲線f(x)與x軸恰有兩個交點，即方程f(x)＝0恰有兩個實數(shù)根，所以a＝－2滿足條件；當極小值a－2＝0時，有極大值大于0，此時曲線f(x)與x軸恰有兩個交點，即方程f(x)＝0恰好有兩個實數(shù)根，所以a＝2滿足條件． 綜上，當a＝2時，方程恰有兩個實數(shù)根． 母題探究：1.本例中條件不變，試求當a為何值時，方程f(x)＝0有三個不等實根． [解]　由例題解析知，當即－2或x<－時，f′(x)>0； 當－0，∴x＝－4時，y取到極小值－131，x＝4時，y取到極大值125.] 4．已知函數(shù)f(x)＝x3＋3ax2＋3(a＋2)x＋1既有極大值又有極小值，則實數(shù)a的取值范圍是________． (－∞，－1)∪(2，＋∞)　[f′(x)＝3x2＋6ax＋3(a＋2)， ∵函數(shù)f(x)既有極大值又有極小值， ∴方程f′(x)＝0有兩個不相等的實根． ∴Δ＝36a2－36(a＋2)＞0. 即a2－a－2＞0，解之得a＞2或a＜－1.] 5．已知函數(shù)f(x)＝ax2＋bln x在x＝1處有極值. (1)求a，b的值． (2)判斷函數(shù)f(x)的單調(diào)區(qū)間，并求極值. 【導學號：97792155】 [解]　(1)因為f(x)＝ax2＋bln x， 所以f′(x)＝2ax＋. 又函數(shù)f(x)在x＝1處有極值. 故即 解得a＝，b＝－1. (2)由(1)可知f(x)＝x2－ln x. 其定義域為(0，＋∞)． 且f′(x)＝x－＝. 令f′(x)＝0，則x＝－1(舍去)或x＝1. 當x變化時，f′(x)，f(x)的變化情況如表： x (0,1) 1 (1，＋∞) f′(x) － 0 ＋ f(x) ↘ 極小值 ↗ 所以函數(shù)f(x)的單調(diào)遞減區(qū)間是(0,1)，單調(diào)遞增區(qū)間是(1，＋∞)，且函數(shù)在定義域上只有極小值f(1)＝，無極大值．