《2022年高考数学之解密导数命题点对点突破(全国通用)》专题08 函数的极值(解析版)
专题 08 函数的极值
1.函数的极小值:
函数 y=f(x)在点 x=x0的函数值 f(x0)比它在点 x=x0附近其他点的函数值都小,f′(x0)=0;而且在点 x
=x0附近的左侧 f′(x)<0,右侧 f′(x)>0.则 x0叫做函数 y=f(x)的极小值点,f(x0)叫做函数 y=f(x)的极小值.
如图 1.
图1 图 2
2.函数的极大值:
函数 y=f(x)在点 x=x0的函数值 f(x0)比它在点 x=x0附近其他点的函数值都大,f′(x0)=0;而且在点 x
=x0附近的左侧 f′(x)>0,右侧 f′(x)<0.则 x0叫做函数 y=f(x)的极大值点,f(x0)叫做函数 y=f(x)的极大值.
如图 2.
3.极小值点、极大值点统称为极值点,极小值和极大值统称为极值.
对极值的深层理解:
(1)极值点不是点;
(2)极值是函数的局部性质;
(2)按定义,极值点 xi是区间[a,b]内部的点(如图),不会是端点 a,b;
(3)若f(x)在(a,b)内有极值,那么 f(x)在(a,b)内绝不是单调函数,即在区间上单调的函数没有极值.
(4)根据函数的极值可知函数的极大值 f(x0)比在点 x0附近的点的函数值都大,在函数的图象上表现为
极大值对应的点是局部的“高峰”;函数的极小值 f(x0)比在点 x0附近的点的函数值都小,在函数的图象
上表现为极小值对应的点是局部的“低谷”.一个函数在其定义域内可以有许多极小值和极大值,在某
一点处的极小值也可能大于另一个点处的极大值,极大值与极小值没有必然的联系,即极小值不一定比
极大值小,极大值不一定比极小值大;
(5)使f′(x)=0的点称为函数 f(x)的驻点,可导函数的极值点一定是它的驻点.驻点可能是极值点,也
可能不是极值点.例如 f(x)=x3的导数 f′(x)=3x2在点 x=0处有 f′(0)=0,即 x=0是f(x)=x3的驻点,但从
f(x)在(-∞,+∞)上为增函数可知,x=0不是 f(x)的极值点.因此若 f′(x0)=0,则 x0不一定是极值点,即 f′
(x0)=0是f(x)在x=x0处取到极值的必要不充分条件,函数 y=f′(x)的变号零点,才是函数的极值点;
(6)函数 f(x)在[a,b]上有极值,极值也不一定不唯一.它的极值点的分布是有规律的,如上图,相
邻两个极大值点之间必有一个极小值点,同样相邻两个极小值点之间必有一个极大值点.一般地,当函
数f(x)在[a,b]上连续且有有限个极值点时,函数 f(x)在[a,b]内的极大值点、极小值点是交替出现
的.
考点一 根据函数图象判断极值
【方法总结】
由图象判断函数 y=f(x)的极值
(1)y=f′(x)的图象与 x轴的交点的横坐标为 x0,可得函数 y=f(x)的可能极值点 x0;
(2)如果在 x0附近的左侧 f′(x)>0,右侧 f′(x)<0,那么 f(x0)是极大值;如果在 x0附近的左侧 f′(x)≤0,右
侧f′(x)≥0,那么 f(x0)是极小值.
【例题选讲】
[例1](1)函数 f(x)的定义域为 R,导函数 f′(x)的图象如图所示,则函数 f(x)( )
A.无极大值点、有四个极小值点 B.有三个极大值点、一个极小值点
C.有两个极大值点、两个极小值点 D.有四个极大值点、无极小值点
答案 C 解析 设f′(x)的图象与 x轴的 4个交点从左至右依次为 x1,x2,x3,x4.当 x<x1时,f′(x)>
0,f(x)为增函数,当 x1<x<x2时,f′(x)<0,f(x)为减函数,则 x=x1为极大值点,同理,x=x3为极大值点,
x=x2,x=x4为极小值点,故选 C.
(2)设函数 f(x)在R上可导,其导函数为 f′(x),且函数 y=(1-x)f′(x)的图象如图所示,则下列结论中一
定成立的是( )
A.函数 f(x)有极大值 f(2)和极小值 f(1) B.函数 f(x)有极大值 f(-2)和极小值 f(1)
C.函数 f(x)有极大值 f(2)和极小值 f(-2) D.函数 f(x)有极大值 f(-2)和极小值 f(2)
答案 D 解析 由题图可知,当 x<-2时,f′(x)>0;当-2<x<1 时,f′(x)<0;当 1<x<2 时,f′(x)<0;
当x>2 时,f′(x)>0.由此可以得到函数 f(x)在x=-2处取得极大值,在 x=2处取得极小值.故选 D.
(3)函数 f(x)=x3+bx2+cx+d的大致图象如图所示,x1,x2是函数 y=f(x)的两个极值点,则x+x等于(
)
A. B. C. D.
答案 C 解析 因为函数 f(x)的图象过原点,所以 d=0.又 f(-1)=0且f(2)=0,即-1+b-c=0
且8+4b+2c=0,解得 b=-1,c=-2,所以函数 f(x)=x3-x2-2x,所以 f′(x)=3x2-2x-2.由题意知
x1,x2是函数 f(x)的极值点,所以 x1,x2是f′(x)=0的两个根,所以 x1+x2=,x1x2=-,所以 x+x=(x1+
x2)2-2x1x2=+=,故选 C
(4)已知函数 y=的图象如图所示(其中 f′(x)是定义域为 R的函数 f(x)的导函数),则以下说法错误的是(
)
A.f′(1)=f′(-1)=0 B.当 x=-1时,函数 f(x)取得极大值
C.方程 xf′(x)=0与f(x)=0均有三个实数根 D.当 x=1时,函数 f(x)取得极小值
答案 C 解析 由图象可知 f′(1)=f′(-1)=0,A说法正确.当 x<-1时,<0,此时 f′(x)>0;当-
1<x<0 时,>0,此时 f′(x)<0,故当 x=-1时,函数 f(x)取得极大值,B说法正确.当 0<x<1 时,<0,此时
f′(x)<0;当 x>1 时,>0,此时 f′(x)>0,故当 x=1时,函数 f(x)取得极小值,D说法正确.故选 C.
(5)(多选)函数 y=f(x)导函数的图象如图所示,则下列选项正确的有( )
A.(-1,3)为函数 y=f(x)的递增区间 B.(3,5)为函数 y=f(x)的递减区间
C.函数 y=f(x)在x=0处取得极大值 D.函数 y=f(x)在x=5处取得极小值
答案 ABD 解析 由函数 y=f(x)导函数的图象可知,f(x)的单调递减区间是(-∞,-1),(3,5),
单调递增区间为(-1,3),(5,+∞),所以 f(x)在x=-1,5取得极小值,在 x=3取得极大值,C错误.
故选 A、B、D.
(6) (2018·全国Ⅲ)函数 y=-x4+x2+2的图象大致为( )
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