2019-2020学年高中数学新人教A版选修1-1课件：第三章导数及其应用3.3.2函数的极值与导数（32张PPT）

课件32张PPT。3.3.2　函数的极值与导数1.函数极值的概念 名师点拨1.函数在一个区间的端点处一定不可能取得极值,即端点一定不是函数的极值点.
2.在一个给定的区间上,函数可能有若干个极值点,也可能不存在极值点;函数可以只有极大值,没有极小值,或者只有极小值没有极大值,也可能既有极大值,又有极小值.极大值不一定比极小值大,极小值不一定比极大值小.【做一做1】 下列说法不正确的是(　　)
A.函数y=x2有极小值
B.函数y=sin x有无数个极值
C.函数y=2x没有极值
D.x=0是函数y=x3的极值点
答案:D2.函数极值的求法 【做一做2】 函数f(x)=-2x3+3x2+1的极小值与极大值分别等于(　　)
A.0,1 B.-1,0
C.-2,-1 D.1,2
解析:f'(x)=-6x2+6x=-6x(x-1),令f'(x)=0得x=0或x=1,当x∈(-∞,0)时,f'(x)<0;当x∈(0,1)时,f'(x)>0;当x∈(1,+∞)时,f'(x)<0,所以当x=0时函数取极小值f(0)=1,当x=1时函数取极大值f(1)=2.
答案:D思考辨析
判断下列说法是否正确,正确的在后面的括号内打“√”,错误的打“×”.
(1)导数为0的点一定是极值点. (　　)
(2)函数的极大值一定大于极小值. (　　)
(3)在定义域上的单调函数一定没有极值. (　　)
(4)对于任意函数,极值点处的导数值一定等于0. (　　)
(5)三次函数f(x)=x3+ax2+bx+c最多有两个极值. (　　)
答案:(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√探究一探究二探究三思维辨析利用导数求函数的极值
【例1】 求下列函数的极值:思路点拨:按照求函数极值的步骤,借助表格进行求解.探究一探究二探究三思维辨析自主解答:(1)函数的定义域为R,f'(x)=x2-2x-3.
令f'(x)=0,得x=3或x=-1.
当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如下表:探究一探究二探究三思维辨析探究一探究二探究三思维辨析探究一探究二探究三思维辨析探究一探究二探究三思维辨析反思感悟利用导数研究函数的极值时,一般应首先确定函数的定义域,然后求出函数的导数,得到使导数为零的点,这些点将整个定义域分为若干个区间,然后将x,f'(x),f(x)在每个区间内的变化情况列在一个表格中,考查导数为零的点的左、右两侧导数值是否异号,若异号,则是极值,否则就不是极值,这样通过表格可以清楚地判断在哪个点处取得极值,是极大值还是极小值.探究一探究二探究三思维辨析变式训练1求下列函数的极值:
(1)f(x)=x3-3x;解:(1)函数f(x)的定义域为R,f'(x)=3x2-3,
令f'(x)=0得x=±1.
当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如下表:所以函数在x=-1处取得极大值f(-1)=2,在x=1处取得极小值f(1)=-2.探究一探究二探究三思维辨析探究一探究二探究三思维辨析与函数极值有关的参数问题
【例2】已知函数f(x)=x3-ax2-ax+b.
(1)若函数在x=-2取得极值5,求实数a,b的值;
(2)若函数在R上不存在极值,求实数a的取值范围.
思路点拨:(1)可利用f'(-2)=0,f(-2)=5建立a,b的方程组求解;(2)根据方程f'(x)=0不存在两个不同的实数根求解.自主解答:(1)因为函数f(x)=x3-ax2-ax+b,
所以f'(x)=3x2-2ax-a.
依题意可得f'(-2)=0,f(-2)=5,探究一探究二探究三思维辨析(2)f'(x)=3x2-2ax-a.
①若方程f'(x)=0没有实数根,则函数在R上不存在极值,这时Δ=(-2a)2+12a<0,解得-3②若方程f'(x)=0有两个相等的实数根,则Δ=(-2a)2+12a=0,这时a=-3或a=0.
当a=-3时,f'(x)=3(x+1)2,虽有f'(-1)=0,但当x≠-1时总有f'(x)>0,所以f(x)在R上不存在极值.
当a=0时,f'(x)=3x2,虽有f'(0)=0,但当x≠0时总有f'(x)>0,所以f(x)在R上不存在极值.
③若方程f'(x)=0有两个不相等的实数根x1,x2(x10,解得a<-3或a>0,可以验证函数f(x)在x1,x2处分别取得极大值和极小值.
综上,若函数在R上不存在极值,必有-3≤a≤0.探究一探究二探究三思维辨析反思感悟1.根据函数极值的定义可知,如果一个函数是可导函数,那么在极值点处的导数必然为零,即对于可导函数y=f(x),f'(x0)=0是x0为极值点的必要条件,当已知可导函数在某一点处取得极值时,该点处的导数值一定为零,据此可建立关于参数的方程进行求解.
2.对于三次函数f(x)=ax3+bx2+cx+d(a≠0),其导数f'(x)=3ax2+2bx+c,方程3ax2+2bx+c=0的判别式Δ=4b2-12ac,则有以下结论:探究一探究二探究三思维辨析探究一探究二探究三思维辨析根据图象判断函数的极值
【例3】 已知函数y=xf'(x)的图象如右图所示(其中f'(x)是函数f(x)的导函数),给出以下说法:①函数f(x)在区间(1,+∞)上是增函数;②函数f(x)在x=-1处取得极大值;③函数f(x)在 处取得极大值;④函数f(x)在x=1处取得极小值,其中正确的说法有　　　　　.?探究一探究二探究三思维辨析解析:从图象上可以发现,当x∈(1,+∞)时,xf'(x)>0,于是f'(x)>0,故f(x)在区间(1,+∞)上是增函数,①正确;
当x<-1时,xf'(x)<0,所以f'(x)>0.
当-10,所以f'(x)<0.
故函数f(x)在x=-1处取得极大值.②正确;
当x∈(-1,1)时,f'(x)<0,所以函数f(x)在区间(-1,1)上是单调递减函数,③错;
当0答案:①②④探究一探究二探究三思维辨析反思感悟这类函数图象问题是利用导数研究函数极值问题中较为常见的一种题型,解答这类问题的关键是选准出发点,对于导函数的图象,我们重点考查其在哪个区间上为正,哪个区间上为负,在哪个点处与x轴相交,在该点附近导函数的值是怎样变化的,若是由正值变为负值,则该点处取得极大值;若由负值变为正值,则该点处取得极小值.探究一探究二探究三思维辨析变式训练3已知函数f(x)=ax3+bx2+c,其导函数f'(x)的图象如图所示,则函数f(x)的极大值是(　　)
A.-2a+c　　 B.-4a+c
C.-3a D.c
解析:由导函数f'(x)的图象,知当00;当x>2时,f'(x)<0;当x=2时,f'(x)=0.
又f'(x)=3ax2+2bx,所以b=-3a,f(x)=ax3-3ax2+c,所以函数f(x)的极大值为f(2)=-4a+c.故选B.
答案:B探究一探究二探究三思维辨析忽视极值存在的条件致误
【典例】 已知函数f(x)=x3+6mx2+4nx+8m2在x=-2处取得极值,且极值为0,求m+4n的值.
易错分析:本题常见错误是根据f'(-2)=0,f(-2)=0求得m,n的两组值后,不根据极值存在的条件进行验证取舍,导致增解.
自主解答:f'(x)=3x2+12mx+4n,当m=1,n=3时,f'(x)=3x2+12x+12=3(x+2)2≥0,所以f(x)在R上单调递增无极值,不合题意;
当m=2,n=9时,f'(x)=3x2+24x+36=3(x+2)(x+6),
当-6-2时,f'(x)>0,
故f(x)在x=-2处取得极值,符合题意.综上,m=2,n=9,所以m+4n=38.探究一探究二探究三思维辨析纠错心得“f'(x0)=0”是“f(x0)为极值的必要不充分条件”,因此由f'(x0)=0求得m,n的值以后要验证在x=x0左右两侧导数值的符号是否相反,才能确定是否真正在x0点处取得极值,在已知函数的极值点与极值的条件下,求参数值时,务必注意这一点.探究一探究二探究三思维辨析1.函数y=2x3-3x2(　　)
A.在x=0取极大值,无极小值
B.在x=1取极小值,无极大值
C.在x=0取极大值,在x=1取极小值
D.以上都不对
解析:y'=6x(x-1),令y'=0得x=0,1,当x变化时,f'(x),f(x)的变化情况如下:所以当x=0时极大值f(0)=0,当x=1时极小值f(1)=-1.
答案:C1234512345123453.已知定义在(a,b)上的可导函数f(x)的导函数f'(x)的图象如图所示,则f(x)的极值点的个数为(　　)
?
A.1 B.2
C.3 D.4
解析:由函数在极值点附近的左右两侧导数值符号相反可知,函数一共有3个极值点.
答案:C123454.若x=-2与x=4是函数f(x)=x3+ax2+bx的两个极值点,则a-b=　　　　　.?
解析:依题意有-2和4是方程3x2+2ax+b=0的两个根,
所以a=-3,b=-24,a-b=21.
答案:2112345