第五版高数第3章4节课件.ppt
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1、二、单调区间的求法二、单调区间的求法三、函数极值的定义三、函数极值的定义六、应用举例六、应用举例第四节一、单调性的判别法一、单调性的判别法 函数的单调性与极值 第三章 五、最大值的求法五、最大值的求法四、函数极值的求法四、函数极值的求法一、单调性的判别法xyo)(xfy xyo)(xfy abAB0)(xf0)(xf定理定理.,)(0)(),()2(,)(0)(),(1.),(,)(上单调减少上单调减少在在那末函数那末函数,内内如果在如果在上单调增加;上单调增加;在在,那末函数,那末函数内内如果在如果在)(导导内可内可上连续,在上连续,在在在设函数设函数baxfyxfbabaxfyxfbaba
2、baxfy abBA证证),(,21baxx ,21xx 且且应用拉氏定理应用拉氏定理,得得)()()()(211212xxxxfxfxf ,012 xx,0)(),(xfba内,内,若在若在,0)(f则则).()(12xfxf.,)(上单调增加上单调增加在在baxfy ,0)(),(xfba内,内,若在若在,0)(f则则).()(12xfxf.,)(上单调减少上单调减少在在baxfy 例例1 1解解.1的单调性的单调性讨论函数讨论函数 xeyx.1 xey,)0,(内内在在,0 y函数单调减少;函数单调减少;,),0(内内在在,0 y.函数单调增加函数单调增加注意注意:函数的单调性是一个区间
3、上的性质,要用函数的单调性是一个区间上的性质,要用导数在这一区间上的符号来判定,而不能用一导数在这一区间上的符号来判定,而不能用一点处的导数符号来判别一个区间上的单调性点处的导数符号来判别一个区间上的单调性).,(:D又又二、单调区间求法问题问题:如上例,函数在定义区间上不是单调的,如上例,函数在定义区间上不是单调的,但在各个部分区间上单调但在各个部分区间上单调定义定义:若函数在其定义域的某个区间内是单调若函数在其定义域的某个区间内是单调的,则该区间称为函数的的,则该区间称为函数的单调区间单调区间.导数等于零的点和不可导点,可能是单调区间导数等于零的点和不可导点,可能是单调区间的分界点的分界点
4、方法方法:.,)()(0)(数的符号数的符号然后判断区间内导然后判断区间内导的定义区间的定义区间来划分函数来划分函数不存在的点不存在的点的根及的根及用方程用方程xfxfxf 例例2 2解解.31292)(23的单调区间的单调区间确定函数确定函数 xxxxf).,(:D12186)(2 xxxf)2)(1(6 xx得得,解解方方程程0)(xf.2,121 xx时,时,当当1 x,0)(xf上上单单调调增增加加;在在1,(时,时,当当21 x,0)(xf上单调减少;上单调减少;在在2,1 时,时,当当 x2,0)(xf上单调增加;上单调增加;在在),2单调区间为单调区间为,1,(,2,1).,2例
5、例3 3解解.)(32的单调区间的单调区间确定函数确定函数xxf).,(:D)0(,32)(3 xxxf.,0导数不存在导数不存在时时当当 x时,时,当当0 x,0)(xf上单调增加;上单调增加;在在),0 时,时,当当 x0,0)(xf上单调减少;上单调减少;在在0,(单调区间为单调区间为,0,().,0 32xy 例例4 4证证.)1ln(,0成立成立试证试证时时当当xxx ),1ln()(xxxf 设设.1)(xxxf 则则,0)(),0(,),0)(xfxf可导,可导,且且上连续上连续在在上单调增加;上单调增加;在在),0,0)0(f时,时,当当0 x,0)1ln(xx).1ln(xx
6、 即即注意注意:区间内个别点导数为零区间内个别点导数为零,不影响区间的单调性不影响区间的单调性.例如例如,3xy ,00 xy.),(上单调增加上单调增加但在但在三、函数极值的定义三、函数极值的定义oxyab)(xfy 1x2x3x4x5x6xoxyoxy0 x0 x.)()(,)()(,;)()(,)()(,),(,),()(000000000的一个极小值的一个极小值是函数是函数就称就称均成立均成立外外除了点除了点任何点任何点对于这邻域内的对于这邻域内的的一个邻域的一个邻域如果存在着点如果存在着点的一个极大值的一个极大值是函数是函数就称就称均成立均成立外外除了点除了点任何点任何点对于这邻域内
7、的对于这邻域内的的一个邻域的一个邻域如果存在着点如果存在着点内的一个点内的一个点是是内有定义内有定义在区间在区间设函数设函数xfxfxfxfxxxxfxfxfxfxxxbaxbaxf 定义定义函数的极大值与极小值统称为函数的极大值与极小值统称为极值极值,使函数取得使函数取得极值的点称为极值的点称为极值点极值点.四、函数极值的求法四、函数极值的求法 设设)(xf在在点点0 x处处具具有有导导数数,且且在在0 x处处取取得得极极值值,那那末末必必定定0)(0 xf.定理定理1 1(必要条件必要条件)定义定义.)()0)(的驻点的驻点做函数做函数叫叫的实根的实根即方程即方程使导数为零的点使导数为零的
8、点xfxf 注意注意:.,)(是极值点是极值点但函数的驻点却不一定但函数的驻点却不一定点点的极值点必定是它的驻的极值点必定是它的驻可导函数可导函数xf例如例如,3xy ,00 xy.0不不是是极极值值点点但但 x(1)(1)如果如果),(00 xxx 有有;0)(xf而而),(00 xxx,有有0)(xf,则,则)(xf在在0 x处取得极大值处取得极大值.(2)(2)如果如果),(00 xxx 有有;0)(xf而而),(00 xxx 有有0)(xf,则,则)(xf在在0 x处取得极小值处取得极小值.(3)(3)如果当如果当),(00 xxx 及及),(00 xxx时时,)(xf符号相同符号相同
9、,则则)(xf在在0 x处无极值处无极值.定理定理2(2(第一充分条件第一充分条件)xyoxyo0 x0 x (是极值点情形是极值点情形)xyoxyo0 x0 x 求极值的步骤求极值的步骤:);()1(xf 求导数求导数;0)()2(的根的根求驻点,即方程求驻点,即方程 xf;,)()3(判断极值点判断极值点在驻点左右的正负号在驻点左右的正负号检查检查xf .)4(求极值求极值(不是极值点情形不是极值点情形)例例1 1解解.593)(23的极值的极值求出函数求出函数 xxxxf963)(2 xxxf,令令0)(xf.3,121 xx得驻点得驻点列表讨论列表讨论x)1,(),3()3,1(1 3
10、)(xf )(xf 00 极大值极大值极小值极小值)3(f极小值极小值.22 )1(f极大值极大值,10)3)(1(3 xx593)(23 xxxxfMm图形如下图形如下 设设)(xf在在0 x处具有二阶导数处具有二阶导数,且且0)(0 xf,0)(0 xf,那末那末(1)(1)当当0)(0 xf时时,函数函数)(xf在在0 x处取得极大值处取得极大值;(2)(2)当当0)(0 xf时时,函数函数)(xf在在0 x处取得极小值处取得极小值.定理定理3(3(第二充分条件第二充分条件)证证)1(xxfxxfxfx )()(lim)(0000,0 异号,异号,与与故故xxfxxf )()(00时,时
11、,当当0 x)()(00 xfxxf 有有,0 时,时,当当0 x)()(00 xfxxf 有有,0 所以所以,函数函数)(xf在在0 x处取得极大值处取得极大值 同理可证同理可证(2).例例2 2解解.20243)(23的极值的极值求出函数求出函数 xxxxf2463)(2 xxxf,令令0)(xf.2,421 xx得驻点得驻点)2)(4(3 xx,66)(xxf )4(f,018 )4(f故极大值故极大值,60 )2(f,018 )2(f故极小值故极小值.48 20243)(23 xxxxf图形如下图形如下Mm注意注意:.2,)(,0)(00仍用定理仍用定理处不一定取极值处不一定取极值在点
12、在点时时xxfxf 例例3 3解解.)2(1)(32的极值的极值求出函数求出函数 xxf)2()2(32)(31 xxxf.)(,2不存在不存在时时当当xfx 时,时,当当2 x;0)(xf时,时,当当2 x.0)(xf.)(1)2(的极大值的极大值为为xff.)(在该点连续在该点连续但函数但函数xf注意注意:函数的不可导点函数的不可导点,也可能是函数的极值点也可能是函数的极值点.M五、最值的求法五、最值的求法oxyoxybaoxyabab.,)(,)(在在上的最大值与最小值存上的最大值与最小值存在在为零的点,则为零的点,则并且至多有有限个导数并且至多有有限个导数处可导,处可导,上连续,除个别
13、点外处上连续,除个别点外处在在若函数若函数baxfbaxf步骤步骤:1.求驻点和不可导点求驻点和不可导点;2.求区间端点及驻点和不可导点的函数值求区间端点及驻点和不可导点的函数值,比比较大小较大小,那个大那个就是最大值那个大那个就是最大值,那个小那个就那个小那个就是最小值是最小值;注意注意:如果区间内只有一个极值如果区间内只有一个极值,则这个极值就则这个极值就是最值是最值.(最大值或最小值最大值或最小值)六、应用举例六、应用举例例例1 1解解)1)(2(6)(xxxf.4,314123223上的最大值与最小值上的最大值与最小值的在的在求函数求函数 xxxy得得解方程解方程,0)(xf.1,22
14、1 xx计算计算 )3(f;23 )2(f;34)1(f;7;142)4(f,最大值最大值142)4(f比较得比较得.7)1(f最小值最小值14123223 xxxy点击图片任意处播放点击图片任意处播放暂停暂停例例2 2敌人乘汽车从河的北岸敌人乘汽车从河的北岸A处以处以1千米千米/分钟分钟的速度向正北逃窜,同时我军摩托车从河的的速度向正北逃窜,同时我军摩托车从河的南岸南岸B处向正东追击,处向正东追击,速度为速度为2千米千米/分钟分钟问我军摩托车何问我军摩托车何时射击最好(相时射击最好(相距最近射击最好)?距最近射击最好)?解解公里公里5.0(1)建立敌我相距函数关系建立敌我相距函数关系).(分
15、分追击至射击的时间追击至射击的时间处发起处发起为我军从为我军从设设Bt敌我相距函数敌我相距函数22)24()5.0()(ttts 公公里里4B A)(ts)(ts.)()2(的最小值点的最小值点求求tss )(ts.)24()5.0(5.7522ttt ,0)(ts令令得唯一驻点得唯一驻点.5.1 t.5.1分钟射击最好分钟射击最好处发起追击后处发起追击后故得我军从故得我军从B实际问题求最值应注意实际问题求最值应注意:(1)建立目标函数建立目标函数;(2)求最值求最值;小)值小)值值即为所求的最(或最值即为所求的最(或最点,则该点的函数点,则该点的函数若目标函数只有唯一驻若目标函数只有唯一驻例
16、例3 3 某房地产公司有某房地产公司有50套公寓要出租,当租金定套公寓要出租,当租金定为每月为每月180元时,公寓会全部租出去当租元时,公寓会全部租出去当租金每月增加金每月增加10元时,就有一套公寓租不出去,元时,就有一套公寓租不出去,而租出去的房子每月需花费而租出去的房子每月需花费20元的整修维护元的整修维护费试问房租定为多少可获得最大收入?费试问房租定为多少可获得最大收入?解解 设房租为每月设房租为每月 元,元,x租出去的房子有租出去的房子有 套,套,1018050 x每月总收入为每月总收入为)(xR)20(x 1018050 x 1068)20()(xxxR 101)20(1068)(x
17、xxR570 x 0)(xR350 x(唯一驻点)(唯一驻点)故每月每套租金为故每月每套租金为350元时收入最高元时收入最高.最大收入为最大收入为 1035068)20350()(xR)(10890 元元 点击图片任意处播放点击图片任意处播放暂停暂停例例4 4形面积最大形面积最大所围成的三角所围成的三角及及线线处的切线与直处的切线与直使曲线在该点使曲线在该点上求一点,上求一点,曲边曲边成一个曲边三角形,在成一个曲边三角形,在围围及抛物线及抛物线,由直线由直线808022 xyxyxyxy解解如图如图,),(00yxP设所求切点为设所求切点为为为则切线则切线PT),(2000 xxxyy ,20
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