课时目标 1.能够区分极值与最值两个不同的概念.2.会求闭区间上函数的最大值、最小值(其中多项式函数一般不超过三次).
1.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______________,则称f(x0)为函数在______________的最大值.
2.一般地,如果在区间[a,b]上的函数y=f(x)的图象是一条______________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____________;(2)函数图象在区间上的每一点必须______________.函数的最值是比较整个__________的函数值得出的,函数的极值是比较______________的函数值得到的.
3.一般地,求f(x)在[a,b]上的最大值与最小值的步骤如下:
(1)求f(x)在(a,b)内的________;
(2)将f(x)的各极值与________________________比较,其中________的一个是最大值,________的一个是最小值.
一、选择题
1.下列结论正确的是( )
A.若f(x)在[a,b]上有极大值,则极大值一定是[a,b]上的最大值
B.若f(x)在[a,b]上有极小值,则极小值一定是[a,b]上的最小值
C.若f(x)在[a,b]上有极大值,则极小值一定是x=a和x=b时取得
D.若f(x)在[a,b]上连续,则f(x)在[a,b]上存在最大值和最小值
2.函数f(x)=x2-4x+1在[1,5]上的最大值和最小值是( )
A.f(1),f(3) B.f(3),f(5)
C.f(1),f(5) D.f(5),f(2)
3.函数y=在[0,2]上的最大值是( )
A.当x=1时,y= B.当x=2时,y=
C.当x=0时,y=0 D.当x=,y=
4.函数y=+在(0,1)上的最大值为( )
A. B.1 C.0 D.不存在
5.已知函数f(x)=ax3+c,且f′(1)=6,函数在[1,2]上的最大值为20,则c的值为( )
A.1 B.4 C.-1 D.0
6.已知函数y=-x2-2x+3在[a,2]上的最大值为,则a等于( )
A.- B. C.- D.-或-
题 号
1
2
3
4
5
6
答 案
二、填空题
7.函数f(x)=ln x-x在(0,e]上的最大值为________.
8.函数f(x)=ex(sin x+cos x)在区间上的值域为__________________.
9.若函数f(x)=x3-3x-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________.
三、解答题
10.求下列各函数的最值.
(1)f(x)=x+sin x,x∈[0,2π];
(2)f(x)=x3-3x2+6x-2,x∈[-1,1].
11.已知f(x)=x3-x2-x+3,x∈[-1,2],f(x)-m<0恒成立,求实数m的取值范围.
能力提升
12.设函数f(x)=x2ex.
(1)求f(x)的单调区间;
(2)若当x∈[-2,2]时,不等式f(x)>m恒成立,求实数m的取值范围.
13.若f(x)=ax3-6ax2+b,x∈[-1,2]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.
3.3.3 函数的最大(小)值与导数
答案
知识梳理
1.f(x)≤f(x0) 定义域上
2.连续不断 (1)闭区间 (2)连续不间断 定义域 极值点附近
3.(1)极值 (2)端点处的函数值f(a),f(b) 最大 最小
作业设计
1.D [函数f(x)在[a,b]上的极值不一定是最值,最值也不一定是极值,极值一定不会在端点处取得,而在[a,b]上一定存在最大值和最小值.]
2.D [f′(x)=2x-4,令f′(x)=0,得x=2.
∵f(1)=-2,f(2)=-3,f(5)=6.
∴最大值为f(5),最小值为f(2).]
3.A [y′==,令y′=0得x=1.
∵x=0时,y=0,x=1时,y=,x=2时,y=,
∴最大值为 (x=1时取得).]
4.A [y′=-.由y′=0,得x=.
又0
5.B [∵f′(x)=3ax2,∴f′(1)=3a=6,
∴a=2.
当x∈[1,2]时,f′(x)=6x2>0,即f(x)在[1,2]上是增函数,∴f(x)max=f(2)=2×23+c=20,∴c=4.]
6.C [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-1a=-(舍去).]
7.-1
解析 f′(x)=-1=,令f′(x)>0得0
∴当x=1时,f(x)有最大值f(1)=-1.
8.
解析 ∵x∈,∴f′(x)=excos x≥0,
∴f(0)≤f(x)≤f.
即≤f(x)≤e.
9.20
解析 f′(x)=3x2-3,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.
10.解 (1)f′(x)=+cos x.
令f′(x)=0,又∵0≤x≤2π,
∴x=或x=.
∴f=+,f=-,
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)=3x2-6x+6=3(x2-2x+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)在[-1,1]上的最小值为-12,最大值为2.
11.解 由f(x)-m<0,即m>f(x)恒成立,
知m>f(x)max,
f′(x)=3x2-2x-1,令f′(x)=0,
解得x=-或x=1.
因为f(-)=,
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,+∞).
12.解 (1)f′(x)=xex+x2ex=x(x+2).
由x(x+2)>0,解得x>0或x<-2,
∴(-∞,-2),(0,+∞)为f(x)的增区间,
由x(x+2)<0,得-2
∴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)=,f(2)=2e2,f(0)=0,
∴f(x)∈[0,2e2],
又∵f(x)>m恒成立,∴m<0.
故m的取值范围为(-∞,0).
13.解 ∵f(x)=ax3-6ax2+b,
∴f′(x)=3ax2-12ax.
令f′(x)=0,解得x=0或4.
∵4 [-1,2],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
当a<0时,最大值为-16a+b=3,b=-29,
解得,
综上所述:或.