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极值与最值概念

时间:2019-11-06 19:42:26      阅读:96      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

前言

极值与最值是很不容易弄清楚的两个概念。

相关概念

  • 极值是在函数的定义域内的某一个自变量的取值\(x_0\)的小邻域[定义域的某个小区间]内,\(f(x_0)\)和这个小邻域内其他的函数值相比较,他是龙头老大(或老小);最值是函数在自己的定义域内的来说,是龙头老大(或老小),故极值不会在某个区间的端点处取到,而最值有可能在区间的端点处取到。

  • 说到极值和最值,都是针对函数值\(y\)而言;说到极值点或者最值点,都是针对函数的自变量\(x\)而言;且极值点和最值点都不是点,而是实数。

  • 函数的极大值和极小值之间没有必然联系,即极大值不一定比极小值大;

充要条件

例1在某个区间内,对可导函数\(f(x)\)而言,\(f'(x)>0(f'(x)<0)\)是函数\(f(x)\)在这个区间单调递增(减)的充分不必要条件。

分析:说明不必要性,比如函数\(y=x^3\)\((-\infty,+\infty)\)上单调递增,但是却有\(f'(x)\ge 0\),故必要性不成立。

例2在某个区间内,对可导函数\(f(x)\)而言,\(f'(x)\ge 0(f'(x)\leq 0)\)是函数\(f(x)\)在这个区间单调递增(减)的必要不充分条件。

比如常函数\(f(x)=c(c为常数)\),满足\(f'(x)\ge0\),但是没有单调性,故充分性不成立;

若函数\(f(x)\)单调递增,则必有\(f'(x)\ge 0\),故必要性成立。

例3在某个区间内,对可导函数\(f(x)\)而言,“\(f'(x)\ge 0(f'(x)\leq 0)\)且在此区间的任意一个子区间内导函数都不恒为零”是函数\(f(x)\)在这个区间单调递增(减)的充要条件。

说明:①在此区间的任意一个子区间内导函数都不恒为零,就排除了函数为常函数的可能;②已知函数的单调性[如单调递增]求参数的取值范围类问题中,如果我们令\(f'(x)>0\)恒成立,则会漏掉参数的取值,若令\(f'(x)\geqslant 0\)恒成立,则会多出参数的取值,所以最后求得参数的取值范围后常常需要验证等号的情形,以防止为常函数。

例4命题\(p\)为真命题,\(f(x)=\cfrac{1-2m}{x}\)在区间\((0,+\infty)\)上单调递减,求\(m\)的取值范围是________。

分析:图像法,由题目可知,若\(p\)为真,则\(1-2m>0\),解得\(m<\cfrac{1}{2}\)(依托\(y=\cfrac{1}{x}\)的单调性);

导数法:由\(f(x)=\cfrac{1-2m}{x}\)在区间\((0,+\infty)\)上单调递减,则有

\(f'(x)=-(1-2m)\cfrac{1}{x^2}\leq 0\)在区间\((0,+\infty)\)上恒成立,

\(2m-1\leq 0\),即\(m\leq \cfrac{1}{2}\),这个结果是错误的,

原因是缺少验证,当\(m=\cfrac{1}{2}\)时, 函数\(f(x)=0\)为常函数,

不符合题意,故舍去,即\(m<\cfrac{1}{2}\)

解后反思:本题目利用函数\(f(x)\)的单调性求参数的取值范围时,既可以利用单调性的性质,也可以利用导数法,但是导数法很容易出错。

例5在某个区间内,对函数\(f(x)\)而言,\(f'(x_0)=0\)\(x_0\)为极值点的既不充分也不必要条件。

分析:比如函数\(f(x)=x^3\),在\(R\)上单调递增,无极值点,而\(f'(x)=3x^2\)\(f'(0)=0\)

但是很遗憾\(x=0\)不是极值点,应该是驻点和拐点,故充分性不成立;

\(x_0\)为函数的极值点,也不能推出\(f'(x_0)=0\),因为函数的极值点有可能就不可导,

比如函数\(f(x)=|x|\)\(x=0\)是其极值点,但是函数在这一点(尖角点)并不可导。

例6在某个区间内,对可导函数\(f(x)\)而言,\(f'(x_0)=0\)\(x_0\)为极值点的必要不充分条件。

说明:此时由于函数是可导函数,就排除了函数在\(x_0\)处不可导的情形,

\(x_0\)为函数的极值点,能推出\(f'(x_0)=0\),必要性成立。

极值与最值概念

原文:https://www.cnblogs.com/wanghai0666/p/11806928.html

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