函数极值的求法:(1)用一阶导数求之(第一充分条件);(2)用二阶导数求之(第二充分条件);(3)根据定义求之;(4)利用泰勒公式结合前述各法判别之,并求出极值;(5)利用基本结论。
函数最值求法:(1)函数值比较法;(2)单侧极限比较法;(3)连续函数的唯一的极值点就是它的最值点。
函数极值的求法
求法一、用一阶导数求之(第一充分条件)
设函数f(x)在点x0处的一个邻域内可导,且f'(x0)=0,或f'(x0)不存在,但f(x)在x=x0处连续。若f(x)在点x0的两侧邻近导数异号,则f(x0)是函数f(x)的极值。当导数符号由正变负时,f(x0)是极大值;由负变正时,f(x0)是极小值.若f(x)在点x0的两侧邻近导数不变号,则f(x0)不是极值。
注意:f(x)不存在的点,也可能是极值点如上例,可用该点左右两侧一阶导数是否变号判别之。
因判断一点处的f”(x)的符号比判断一个区间上的f”(x)的符号要方便一些,所以对可导函数常用二阶导数求其极值(见求法
二)。
求法二、用二阶导数求之(第二充分条件)
设函数f(x)在点x0处二阶可导,且f'(x0)=0,但f”(x )≠0,则当f”(x0)>0时,f(x)在x0处取极小值f(x0);当f”(x0)<0时,f(x)在x0处取极大值f(x0)。
求法三、根据定义求之
下面介绍如何根据定义讨论函数的极值。题中没有给出函数f(x)的具体表示式,又没有假定f(x)可导,不能用前面与导数有关的判别法则,只能按定义判定某点是否为极值点。
这类命题有两类常见题型:
一类是给出抽象函数f(x)所满足的极限式的题型。【如例5例6】
对这类命题常用有极限的函数的保号性,找出极限点的去心邻域,根据定义判别;或根据函数与其极限之间关系,列出等式推证;或用极值存在的充分条件与极值定义判别之,并求出极值.
另一类题型是抽象函数所满足的条件不是极限式的命题。【如例7】对这类命题需利用所给条件及极限定义判断之。
求法四、利用泰勒公式结合前述各法判别之,并求出极值。
在求极值或论证极值的问题中,如果涉及的既有函数值又有其高阶导数时,可用泰勒公式将它们联系起来,进行计算或论证。
注意:对于一个可导函数在点x=x0处具有极值的必要条件是f'(x0)=0.当f”(x0)≠0时,则可利用其符号确定其达到极大值或极小值,但如f”(x0)=0,就不能利用前述法则来确定了。这时可以利用上述定理判别。
求法五、利用上述定理4.7.1判别之
函数最值得求法
求法一、函数值比较法
该法的方法与步骤如下:
求法二、单侧极限比较法
若函数f(x)在开区间、半开区间或无穷区间内连续,为求函数在该区间上的最值。需求出区间内函数的全部极值和区间端点处函数的单侧极限,如果单侧极限最大,则函数在该区间内无最大值;如果单侧极限最小,则函数在该区间内无最小值。
求法三、连续函数的唯一的极值点就是它的最值点。
据此若函数f(x)在区间I上连续,且在I上只有一个极值(极大值或极小值),则此极值(极大值或极小值)就是f(x)在I上的最值(最大值或最小值)。
具有上述特性的函数在I内的图形只有一个“峰”或”谷”,自然这个“峰”或“谷”为其最大值或最小值。
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